摘要:型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),就是指把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種結(jié)構(gòu)型式。本文就型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行了探討,結(jié)合相關(guān)的實(shí)例工程,詳細(xì)介紹了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工工藝及施工難點(diǎn),并通過對型鋼混凝土二次深化設(shè)計(jì),對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理,合理安排工序,確保質(zhì)量及工程施工進(jìn)度。
關(guān)鍵詞:型鋼混凝土;組合結(jié)構(gòu);施工技術(shù)
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)又稱勁性混凝土結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)型式是在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,增加型鋼骨架構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu),從而使得具有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)。與鋼結(jié)構(gòu)相比,它節(jié)省鋼材,增加構(gòu)件及建筑物的剛度。與混凝土結(jié)構(gòu)相比,它減少截面,減輕重量,增加構(gòu)件的延性,并具有更高的強(qiáng)度。因此,正日益廣泛地被應(yīng)用于各類建筑與橋梁結(jié)構(gòu)中。本文將結(jié)合具體實(shí)例工程,對型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)作了詳細(xì)探討研究,旨在為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工提供參考。
1 工程概況
據(jù)測量,該工程的總建筑面積為31947.34平方米,建筑總高度為99.3m,結(jié)構(gòu)形式為框架核心筒結(jié)構(gòu),其中地下2層、地上23層。由于本工程存在以下超限內(nèi)容:
、倥まD(zhuǎn)不規(guī)則:本工程通過SATWE軟件計(jì)算,在考慮偶然偏心影響的地震作用下,樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移大于該樓層平均值的1.2倍。
、跇前宀贿B續(xù):本工程2-4層?xùn)|側(cè)樓板大開洞,開洞面積均大于30%。
③偏心布置:本工程2-4層?xùn)|側(cè)樓板大開洞,相鄰層上下質(zhì)心偏差較大。大于相應(yīng)邊長15%。
④其他不規(guī)則:本工程2-4層?xùn)|側(cè)樓板大開洞,柱子和梁無連接,形成穿層柱。
因此按設(shè)計(jì)中采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu),分別為T字型、工字型及十字型型鋼共計(jì)20根。
其中門廳8根十字柱及核心筒8根工字柱由地下三層到地上六層,總高34.3m;核心筒四個角部T字柱由地下三層到地上七層,總高38.3m。型鋼混凝土柱規(guī)格有:1200×1200mm(型鋼700×700mm);650×600mm(型鋼350×350mm);600×600mm(型鋼375×350mm)等詳見(圖2)。
2 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)
勁性結(jié)構(gòu)在梁柱節(jié)點(diǎn)位置形成大量勁性節(jié)點(diǎn),其施工難度體現(xiàn)在以下方面:
(1)部分結(jié)構(gòu)柱上下變化大,存在“方柱變圓柱,小柱變大柱”的現(xiàn)象。
。2)由于型鋼柱底落于底板底5處不同標(biāo)高段上,核心筒部位底板底面標(biāo)高-17.70m,頂面標(biāo)高-12.40m,高差為5.30m型鋼柱埋入底板深度為1.10m,存在4.20m高差,臨時固定要求精準(zhǔn)、牢靠。
。3)型鋼柱翼緣板均為25mm,腹板厚度±0.00以下為25mm,±0.00以上為20mm。鋼柱的翼緣與翼緣之間均采用熔透坡口焊縫,腹板與腹板之間采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。連接節(jié)點(diǎn)眾多,質(zhì)量要求高。
(4)核心筒外筒墻厚600mm,型鋼尺寸為350mm,扣除保護(hù)層厚度余下空間狹小,兩側(cè)僅為100mm。尤其在門洞上方連梁鋼筋布置區(qū)域。不僅需要克服鋼筋密度大,現(xiàn)場操作難度高的問題,還需考慮澆筑混凝土過程中如何確保骨料振搗密實(shí)等問題。
。5)本工程型鋼柱從基礎(chǔ)底板到六層屋面,其中8根十字圓柱位于門廳高大模板區(qū)域,支撐高度18.95m。型鋼柱安裝、梁鋼筋焊接施工周期長,施工難度大。
。6)型鋼柱截面尺寸大,自重大,給成品保護(hù)及現(xiàn)場吊裝帶來不便。
。7)由于型鋼柱與各主梁之間的軸線關(guān)系,截面尺寸,配筋規(guī)格及數(shù)量不同,導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)眾多,如未進(jìn)行詳盡交底極易造成錯漏。
3 二次深化設(shè)計(jì)
。1)設(shè)計(jì)初期,安排人員熟悉圖紙,繪制型鋼柱平面布置圖并對其逐一進(jìn)行獨(dú)立編號。
。2)制表統(tǒng)計(jì)不用編號型鋼柱在各樓層標(biāo)高段內(nèi),X、Y兩個方向上所需穿孔鋼筋的規(guī)格及數(shù)量。特別需要注意的是,設(shè)計(jì)時往往僅專注于梁柱核心區(qū)穿孔鋼筋的統(tǒng)計(jì)而忽略連梁、暗梁、剪力墻水平分布筋穿孔鋼筋的統(tǒng)計(jì)。
。3)通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),將孔位在型鋼柱全長立面圖中體現(xiàn)(分為X、Y兩個方向),并將樓層標(biāo)高引入,再根據(jù)樓層層數(shù),將型鋼柱分切成相應(yīng)數(shù)量的柱節(jié),并繪制以詳圖。
(4)通過CAD模擬鋼筋孔位進(jìn)行排版,找出鋼筋密度過大區(qū)域,將信息反饋至設(shè)計(jì)院進(jìn)行配筋改良并重新排布孔位,期間如遇配筋無法改良的部位,則商定可否采取并孔處理方法。
(5)分切型鋼柱節(jié)時,應(yīng)考慮其焊接接縫標(biāo)高與鋼筋機(jī)械連接節(jié)點(diǎn)錯位,宜控制在樓層結(jié)構(gòu)標(biāo)高+1200mm處,方便施焊人員操作。
。6)應(yīng)核算型鋼柱節(jié)自重,選擇匹配類型塔吊。如不滿足要求,則繼續(xù)對型鋼柱節(jié)進(jìn)行拆分或選擇載重能力符合要求的塔吊。
(7)應(yīng)充分考慮柱箍與牛腿腹板間交叉位置孔洞的預(yù)留;同時規(guī)避平面位置上栓釘與柱箍布置上的重合。因?yàn)槭┕み^程中往往會由此產(chǎn)生箍筋無法下套的情況。
4 確保節(jié)點(diǎn)貫通施工技術(shù)
由于設(shè)計(jì)總則中要求,所有孔洞均需在廠家進(jìn)行加工,不得在現(xiàn)場進(jìn)行氧氣吹割;并且根據(jù)相關(guān)圖集要求(型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造――04SG523)孔洞的最大公稱直徑不能比所穿鋼筋大8mm以上,孔洞邊距型鋼焊縫須≥500mm,孔洞與孔洞間距應(yīng)≥250mm;此外,翼緣板不允許開孔,僅允許在滿足上述條件下對腹板進(jìn)行取孔。為此我方采取如下措施:
(1)強(qiáng)化深化設(shè)計(jì)
、倥c設(shè)計(jì)密切配合,將鋼筋過于密集區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對部分梁柱主筋直徑加大,從而增大主筋間的間距,有利于鋼筋排布及截面尺寸的確定。
②對鋼筋過密且主筋不允許調(diào)整部分,經(jīng)原設(shè)計(jì)許可采取并孔處理。 、蹫楦玫氖够炷琳駬v密實(shí),經(jīng)設(shè)計(jì)許可,對梁柱結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處,水平加勁板的標(biāo)高進(jìn)行抬高10cm,并按原圖留設(shè)排氣孔。
。2)筏板鋼筋處理
①由于原設(shè)計(jì)底板底部落在5個不同標(biāo)高斷面上,致使部分型鋼柱無法按原設(shè)計(jì)要求埋入筏板。經(jīng)與原設(shè)計(jì)協(xié)商,決定采取臨時固定措施,鋼管Φ89mm,T3mm,上下制作500×500mm,T2.5mm鋼板與鋼管連接,并加固以8mm加勁板,支撐起臨時固定后采用纜風(fēng)繩對支撐垂直度盡行調(diào)整復(fù)合。
、谌粲龅矫娼罨虻捉钆c腹板相交,則對應(yīng)采取開孔;若與翼緣板相交,則采用15d彎頭彎錨且要滿足LaE錨固長度。
。3)梁筋處理方式
①為確保梁筋能一次性穿孔,所有型鋼柱節(jié)標(biāo)高及偏移數(shù)據(jù)均在現(xiàn)場實(shí)測實(shí)量,并將數(shù)據(jù)反饋至廠家,廠家根據(jù)要求進(jìn)行微調(diào),并在出場前進(jìn)行預(yù)拼裝。
②由于型鋼柱與交接處梁的軸線關(guān)系、截面尺寸以及鋼筋的規(guī)格數(shù)量均不同,因此加工過程中需對每個型鋼柱節(jié)進(jìn)行獨(dú)立編號,并在柱身注明方向,避免現(xiàn)場吊裝過程中由于方向不正確導(dǎo)致鋼筋不能穿過。
5 型鋼柱施工過程質(zhì)量控制
。1)吊裝過程成品保護(hù)
型鋼柱節(jié)均由廠家直接運(yùn)送至現(xiàn)場進(jìn)行復(fù)查,符合規(guī)范要求后允許進(jìn)場進(jìn)行吊裝。吊裝過程中,吊繩與耳板連接穩(wěn)定后起吊,并在柱腳處需加設(shè)墊木。
。2)安裝過程誤差控制
在吊裝完成后,在縱橫兩個方向上架設(shè)經(jīng)緯儀實(shí)時監(jiān)測上部型鋼柱垂直度變化情況,通過千斤頂或纜風(fēng)繩進(jìn)行調(diào)整至垂直度偏差<3.6′,并且在焊縫施焊完成后溫度趨于穩(wěn)定,卸除臨時固定裝置前進(jìn)行二次垂直度測放,符合要求時卸除臨時固定裝置。
。3)型鋼柱混凝土澆筑
本工程圓柱位于門廳部位,支撐高度高達(dá)18.95m,操作架體布設(shè)需考慮鋼筋綁扎、鋼模支撐、混凝土澆搗3道工序平臺處理。由于型鋼混凝土柱內(nèi)有十字型型鋼架,且周圍6道不同形式箍筋環(huán)繞,混凝土澆筑及振搗的死角較多,易出現(xiàn)混凝土不密實(shí)現(xiàn)象。為此,澆筑時混凝土從型鋼柱四側(cè)均勻下料。每根柱采用四根振搗棒進(jìn)行振搗,澆筑至頂。
尤其在梁柱接頭部位,混凝土澆筑是有部分空氣不易排出,在型鋼柱的腹板上預(yù)留排出空氣的孔洞。
考慮到梁柱節(jié)點(diǎn)部位有十字型鋼、鋼筋,間隙小,普通混凝土振搗棒不易插入,故采用φ30振搗棒和附著式振搗器進(jìn)行振搗,確保該部位混凝土振搗密實(shí)。
6 實(shí)施效果
通過本工程型鋼混凝土柱的設(shè)計(jì)和要求了解了型鋼混凝土柱施工的難點(diǎn)所在,介于結(jié)構(gòu)形式的施工復(fù)雜、工期緊、質(zhì)量要求高。我們通過在施工前和施工中不斷對型鋼混凝土柱進(jìn)行研討和優(yōu)化設(shè)計(jì),并在施工中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),經(jīng)過與設(shè)計(jì)密切溝通,配以詳細(xì)羅列的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表及二次深化設(shè)計(jì)圖等一系列技術(shù)工作,為通達(dá)國際中心辦公樓項(xiàng)目的順利進(jìn)行提供了有力支持,確保其如期保質(zhì)保量完成。實(shí)施過程中,科學(xué)劃分2個流水段,充分考慮各作業(yè)班組間相互關(guān)系,安排操作架搭設(shè)、鋼筋安裝、型鋼吊裝及鋼模拼接,成功解決材料周轉(zhuǎn)及勞動力分配問題,保證了工期進(jìn)度,具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
7結(jié)尾
綜上所述,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)型式,被廣泛地應(yīng)用于高層與超高層建筑中。但由于其施工工藝不同于普通混凝土結(jié)構(gòu),若想做好型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的工程,確保型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量,就要合理解決材料周轉(zhuǎn)及勞動力分配問題,保證了工期進(jìn)度,還要充分考慮各作業(yè)班組間相互關(guān)系,促進(jìn)工程的順利,從而使得工程具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
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