型鋼混凝土組合結構梁板柱施工質量控制要點分析

葉 睿

(四川省財政投資評審中心,四川 成都 610000)

型鋼混凝土結構是一種結合了型鋼和混凝土的復合結構,它在建筑領域中具有廣泛的應用前景,能滿足高荷載和大跨度的要求[1-4]。該結構具有型鋼的剛度和高強度,以及混凝土的承載力和耐久性,能結合兩種材料的優勢,提高結構的抗震性能和承載能力。梁板柱是型鋼混凝土組合結構的核心構件,其施工質量關系到整個結構的穩定性、安全性和可靠性。因此,控制型鋼混凝土梁板柱的施工質量至關重要。本文將從混凝土澆筑、型鋼梁板柱連接、型鋼與混凝土界面的黏結性能等方面對型鋼混凝土構件施工質量控制的要點進行技術分析。

1 型鋼混凝土梁板柱的結構形式

型鋼混凝土組合結構梁板柱的結構形式是將型鋼和混凝土通過黏結連接形成一個建筑整體。在型鋼混凝土梁板柱中,型鋼起到承載荷載的主要作用,而混凝土則起到固定型鋼和保護作用。型鋼混凝土梁板為水平承載構件,柱為豎向承載構件。

2 型鋼混凝土梁板柱的施工方式

2.1 型鋼制作安裝

1)型鋼預制加工應按照設計規范制作,滿足構件剛度和強度、質量和尺寸的要求。2)型鋼的安裝應當依據施工方案和設計圖紙,核準構件的方向位置和間距。型架安裝時要進行垂直和水平的檢查,確保準確無誤。3)型鋼連接應當牢固可靠,采用合適的連接方式,如螺栓連接、焊接等。

2.2 模板制作施工

1)模板需按照設計要求制作,滿足水平度和垂直度,并調整特殊形狀結構,以保證模板的可靠性及穩定性。2)模板安裝應將模板按施工方案和設計要求橫平豎直安裝到構件正確部位,并固定牢固。

2.3 混凝土澆筑

1)混凝土的流動性、保水性、黏聚性配合比需符合設計要求,確保混凝土的和易性、耐久性和強度[5]。2)控制混凝土澆筑的溫度和濕度,防止發生形變開裂。采取濕度調節、保溫等措施,如噴水養護、覆蓋濕布等。3)混凝土澆筑需均勻密實,避免出現空洞、分層和堆積,確保結構的整體性。

2.4 支撐和固定

在型鋼混凝土組合結構梁板柱澆筑時,支撐固定是保證施工安全性和可靠性的關鍵,應當注意以下幾點:

1)合理選用支撐固定的方式,以確保梁板柱結構的穩定、垂直和水平度,防止傾斜、形變[6-10]。2)支撐與固定應當及時修正調整,確保結構的穩固和安全。3)梁板柱和支撐固定設備間應有足夠的間隙,避免受力不均損壞構件。

3 型鋼混凝土組合結構梁板柱施工質量控制要點分析

3.1 型鋼混凝土組合結構梁板柱攪拌難點處理

1)攪拌時間控制難點:應合理的控制攪拌混凝土的時間,使混凝土在型鋼與鋼筋間分散均勻密實,攪拌時間不宜過長,防止混凝土坍落度下降。攪拌過程中,混凝土的坍落度應實時監測,根據需要進行調整攪拌時間,確保混凝土達到設計要求。2)攪拌強度控制難點:混凝土攪拌終凝后應達到設計要求的強度,且混凝土在型鋼與鋼筋之間密布均勻。選擇適應規格的攪拌機均勻攪拌,并根據施工要求和混凝土的類型確定攪拌強度,避免不足或過度。3)混凝土分散性難點:型鋼混凝土中的鋼筋易于產生團聚現象,影響混凝土的質量和性能。為解決該難點,可加入外加劑改變混凝土的黏聚性、和易性及流動性,或控制混凝土的水灰比、增加攪拌時間、使用不同的攪拌工具等。4)混凝土流動性難點:鋼筋與型鋼之間混凝土流動性差,特別是梁板柱節點位置,易于產生結塊分層,給施工帶來困難。為了提高混凝土的流動性,需恰當調整混凝土的配合比,增大混凝土的細度模數,加入流動性外加劑等。5)混凝土溫度控制難點:混凝土初凝產生大量熱量,由于型鋼與鋼筋導熱性能好,型鋼混凝土梁板柱整體溫度升高,從而造成早期構件開裂。可采取降低混凝土入模溫度的措施,加入降溫劑、控制施工速度,增加施工段等[11-14]。要解決型鋼混凝土施工中的攪拌難點,需要綜合考慮攪拌時間、攪拌強度、混凝土分散性、混凝土流動性、和易性和混凝土入模溫度等因素,采取相應的措施,保證型鋼混凝土梁板柱的性能和質量。

3.2 型鋼混凝土組合結構梁板柱模板難點處理

1)模板表面不平整。型鋼混凝土梁板柱模板使用時,由于外力和施工操作等原因,易造成表面不平整的情況,影響施工質量,并造成后續施工困難。在模板搭設之前,應對模板表面加工以確保平整度。可以采用修復刮平等方法對表面進行處理[15]。2)模板拆卸較難。型鋼混凝土組合結構梁板柱模板連接緊密、結構復雜,導致拆卸困難,可能損壞模板和構件接觸面。搭設模板時,應考慮模板的拆卸條件、模板的連接方式和固定方式,合理編制施工方案,以便在拆卸時避免損壞模板表面及混凝土接觸面。

3.3 型鋼混凝土選材控制

型鋼混凝土組合結構梁板柱的選材是施工質量控制的首要環節。應當選擇合適的型鋼材料,采用具有高強度、耐久性和抗腐蝕性滿足設計要求的型鋼。混凝土應滿足設計要求的配合比、砂率、骨料配比和水灰比。選材時,也應考慮材料的運輸和存放條件、供應渠道等因素,滿足材料的質量要求。需對型鋼的強度、規格等進行嚴格控制,為保證構件質量滿足設計要求可采用非破壞性檢測,并通過質量鑒定檢測,如抗疲勞性能、彎曲性能、抗拉強度等。嚴格選擇混凝土材料,以滿足構件強度、耐久性及流動性等指標。

3.4 模板搭設要點

模板搭設是型鋼混凝土組合結構梁板柱施工質量控制的重要環節。型鋼混凝土模板的搭設一般需使用專業的搭建設備,操作復雜且成本較高。型鋼混凝土組合結構梁板柱模板的結構復雜,需要精確的連接安裝,因此搭設中易出現難點。應當根據構件的尺寸形狀設計搭設方案,確保模板的強度和平整度。搭設過程中,嚴格按照施工方案安裝模板,以保證模板的垂直度和平整度。模板還應具有一定的密實性,避免混凝土滲漏和漏漿現象發生。

3.5 混凝土澆筑要點

混凝土澆筑是型鋼混凝土組合結構梁板柱施工質量控制的關鍵環節。澆筑前,應先檢查和清潔模板,確保模板表面沒有雜質和積水。澆筑中,控制混凝土的充實度和均勻性,嚴格控制澆筑厚度和澆筑速度。應當注意混凝土的振動和養護措施,混凝土的密實性和均勻性關系到結構的抗壓強度和穩定性。同時控制混凝土的配合比、攪拌均勻度、澆筑速度、振搗效果等,滿足混凝土澆筑質量要求。混凝土的攪拌要均勻,澆筑要連續、均勻,防止出現夾水、夾渣、分層等質量缺陷。控制澆筑速度和高度,保證混凝土能充分均勻地密布型架。施工后混凝土構件需要進行養護,防止強度降低和早期干裂。養護方式和時長滿足設計要求,并控制養護濕度和溫度,保證混凝土的硬化過程。

3.6 焊接工藝要點

焊接工藝的控制包括焊接電流、焊接速度、焊接溫度、焊接角度等參數的合理選擇,以及焊接接頭的檢測和評估,確保型鋼混凝土組合結構梁板柱焊縫強度和質量。在焊接之前,要確保焊接材料的表面干凈、干燥和免受污染,可以使用機械或化學方法對表面進行準備,例如去除氧化層和油脂,根據焊接材料的類型和要求,選擇適合的焊接工具,常用的焊接工具包括氣焊、電弧焊、激光焊、攪拌摩擦焊等,確保工具的正常工作和維護,以提高焊接效率,根據型鋼混凝土組合結構的施工要求選擇適當的焊接技術,如點焊、焊接、埋弧焊、包裝焊等。在焊接過程中,要進行質量控制和檢測,可以使用非破壞性測試方法,如超聲波檢測、射線檢測和破壞性測試方法,如拉伸測試、沖擊測試來評估焊接接頭的質量。焊接完成后,進行適當的后續處理,清潔、拋光、防腐等,完善型鋼混凝土組合結構梁板柱焊接接頭的質量和外觀。

3.7 型鋼混凝土梁板柱連接點難點處理

型鋼與混凝土之間的連接至關重要。一般來說,型鋼混凝土梁板柱的連接方式有焊接、螺栓連接等,應結合設計要求綜合考慮連接方式。對于連接強度要求較高的部位,可以采用焊接方式,對于連接易于拆卸的部分,應當采取螺栓連接方式。同時做好連接處的防腐工序,以延長構件的使用壽命。

型鋼焊接節點是一種常用的處理方法,通剪切開裂。為了處理這個問題,可以采用界面黏結劑、槽形鋼板、螺栓連接等方式來增加界面的承載能力,通過混凝土與焊接鋼材的連接,使梁板柱間傳力均衡[16-19]。其優點在于連接強度高,對質量和焊接工藝的要求也相對較高。型鋼蓋板節點是將混凝土表面與型鋼蓋板黏結,通過焊接或螺栓連接梁板柱。該方法操作便利,但構件連接強度低。預制節點是通過采用螺栓連接預制梁板柱,提高連接節點的精準度和施工效率,但運輸與加工成本較高。

合理選擇固定件和連接件,保證型鋼構件的剛度強度和穩定性。連接件應符合設計規范,滿足荷載設計要求,保證連接的穩定性和剛性。合理選擇固定件的型號規格,安裝精準,并進行檢測和試驗,確保連接部位的剛度和強度。連接部位的質量控制包括預埋件的安裝、固定,連接節點的檢測、驗收,焊接點的材質、工藝等。

3.8 型鋼混凝土組合結構梁板柱界面傳力要點

由于型鋼和混凝土的材質特性不同,兩者界面的剛度差異大,易造成剪切開裂和應力集中。梁板柱界面在水平荷載作用下承受剪力,可用螺栓連接、槽形鋼板、界面黏結等方式來增強界面的抗剪強度和承載能力。如采用界面黏結來實現梁板柱之間傳力,可以使用適當的黏結劑,如耐堿玻璃纖維網布、環氧樹脂等,增加界面的黏結性能,確保型鋼與混凝土之間有足夠的黏結強度。型鋼混凝土梁板柱界面在水平荷載作用下承受剪力,為了保證剪力均勻的傳遞保護結構構件,可以采用特殊鋼筋連接裝置,如螺紋鋼筋套筒、槽板連接等,這些裝置可以增加梁板柱之間的界面剪力傳遞能力。型鋼混凝土組合結構通常處于惡劣的環境下,如海洋環境、高溫環境等。為了延長界面的使用壽命,需采取適當的防腐措施,如涂層、防腐液等,以提高界面的耐腐蝕性能。

3.9 型鋼混凝土組合結構梁板柱框架與混凝土協同工作要點

型鋼混凝土其型鋼框架和混凝土結構承受著不同的荷載,一般情況下,型鋼承擔主要的拉力和剪力,而混凝土承擔主要的壓力和彎矩,由于兩者的形變和剛度不同,易造成軸力分布不均、框架位移。為達到受力平衡需協同工作,在結構設計階段,確保型鋼和混凝土的相互配合和協同工作。設計時需考慮鋼材和混凝土的相對剛度、膨脹系數、收縮性能等,以確保構件的協同性,適當調整型鋼尺寸和框架結構及混凝土厚度布置方式,使兩種材料受力均勻。在梁板柱框架的連接處,設計合適的連接形式和細節,確保型鋼和混凝土之間的協同工作[20-23]。連接形式可以選擇焊接、螺栓連接、預埋連接等,以提高梁板柱之間的剛性和傳力性能。優化梁板和柱之間的界面黏結性能,采用合適的界面材料和處理方法,例如采用黏結劑、纖維材料等,以提高型鋼和混凝土之間的黏結強度和剛性。通過合理的構造設計和施工工藝,確保荷載能均勻地傳遞給型鋼和混凝土構件,防止發生不合理的荷載集中和局部破壞。在施工過程中,保證型鋼和混凝土的配合工藝和順序協調一致,以確保型鋼和混凝土之間的緊密接觸和協同工作。在施工完成后,進行結構驗收和檢測工作,包括檢查連接處的質量、界面黏結強度、構件間的協同性能等,以確保結構的安全和穩定。

3.10 型鋼混凝土組合結構梁板柱界面的黏結性能檢測要點

型鋼混凝土梁板柱界面的黏結性能直接影響構件的形變和承載力。在進行黏結性能測試前,需要對鋼與混凝土接觸面進行一定的表面處理。常見的方法包括噴砂、切割、打磨等,以確保接觸面干凈、無油脂和污漬,通過剝離試驗、拉伸試驗和剪切試驗等檢測,黏結性能測試通常需要施加一定的負荷以模擬實際工況下的受力狀態。可以采用拉伸、剪切或剝離等方式施加負荷,并在負荷下進行一定的變形觀測和力學性能測試,可以評估型鋼與混凝土界面的黏結剛度和黏結強度,在進行黏結性能測試時,可以考慮模擬一定的環境因素,如濕熱環境、凍融環境等。使用界面剪切試驗或直剪試驗等方法,測試梁板和柱的界面黏結強度。檢測時應保證試件尺寸和加載方式符合相關標準,制備黏結試樣時需要注意嚴格按照相關標準和要求進行,以確保測試結果的準確性和可比性。通過施加剪切力并測量滑移量,測試梁板和柱的界面對剪切的抵抗能力,測試時需要控制加載速率和試件尺寸。使用顯微鏡或掃描電鏡等方法觀察梁板柱界面的形貌,檢查是否存在空隙、脫黏或其他表面缺陷,對梁板柱界面進行化學成分分析,檢測黏結劑和鋼材表面的污染情況。通過數值方法或試驗方法,對梁板柱界面的應力分布進行分析,評估界面的承載能力,使用滲透試驗方法檢測梁板柱界面的滲透性能,評估其耐久性。

4 結語

型鋼混凝土組合結構梁板柱施工質量的控制尤為重要,其結果影響建筑的穩定性、安全性和壽命年限。其施工質量控制要點在于控制焊接工藝、選擇合理的型鋼混凝土材料、提高混凝土澆筑的質量、增強型鋼混凝土梁板柱的連接部位等,嚴格控制施工工藝。通過分析注重以上要點,使型鋼混凝土組合結構梁板柱的施工質量滿足施工方案設計要求和社會需求,保證結構整體的安全性、穩定性和可靠性。