大跨度超高層鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)隨著設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，建筑已經(jīng)進(jìn)入了大范圍、高水平的趨勢(shì)。在保證工程質(zhì)量的前提下，毫無(wú)疑問(wèn)，低成本、好性能和快速施工的結(jié)構(gòu)體系是首選的。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)(SteelReinforcedConcreteCompositeStructure,簡(jiǎn)稱SRC結(jié)構(gòu)),又稱勁性混凝土結(jié)構(gòu)或包鋼混凝土結(jié)構(gòu),是在型鋼結(jié)構(gòu)外包裹一層鋼筋混凝土外殼形成的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。SRC結(jié)構(gòu)正越來(lái)越多地運(yùn)用在大跨度、超高層的公共建筑中,這種結(jié)構(gòu)具有跨度大、剛度大、強(qiáng)度高、節(jié)約鋼材等優(yōu)點(diǎn)。2項(xiàng)目總結(jié)北海富麗華大酒店(白金五星級(jí))工程建筑面積11.8萬(wàn)m3工程特點(diǎn)的困難分析3.1重點(diǎn)工程,重點(diǎn)工程北海富麗華大酒店(白金五星級(jí))工程為北海市“三年跨越”的重點(diǎn)工程。工程采用SRC結(jié)構(gòu),共有30根型鋼柱,56根型鋼梁,總重量1200t,型鋼總重量大、單節(jié)長(zhǎng)度較長(zhǎng)、分布相對(duì)密集,給型鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)的施工帶來(lái)一定難度和挑戰(zhàn)。3.2焊縫施工質(zhì)量(1)鋼柱的焊接質(zhì)量要求高,型鋼梁的翼緣板與腹板、型鋼梁與型鋼柱等均采用開坡口全熔透焊,焊縫等級(jí)為一級(jí)。(2)鋼筋放樣、加工要求高,特別是型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū),梁、柱鋼筋錯(cuò)綜交錯(cuò)。(3)模板安裝、加固,采用合理加固措施是確保型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量的前提。(4)混凝土澆筑困難,利用C60細(xì)石混凝土澆筑的高流動(dòng)性,解決節(jié)點(diǎn)密集箍筋混凝土澆筑困難的問(wèn)題。4施工方法4.1鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)模型的安裝工程施工工藝流程:AutoCAD軟件平面制圖、三維建模→現(xiàn)場(chǎng)制作型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)模型→組合梁支撐架搭設(shè)→組合梁梁底模板的安裝→型鋼梁的安裝→螺桿套筒焊接→鋼筋綁扎→穿塑料套管、對(duì)拉螺桿→梁側(cè)模板安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆模→清理。4.2操作要點(diǎn)4.2.1型鋼柱的焊接依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中鋼筋規(guī)格、數(shù)量繪制節(jié)點(diǎn)平面大樣圖,以考慮每種節(jié)點(diǎn)鋼筋排列和錨固長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求。梁鋼筋遇型鋼柱時(shí),可采取型鋼柱翼緣板焊接直螺紋套筒、腹板機(jī)械鉆孔等措施解決鋼筋貫通和受力問(wèn)題,型鋼柱腹板鉆孔可在工廠預(yù)先鉆好,直螺紋套筒在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行焊接牢固,并滿足直螺紋套筒連接等強(qiáng)原則。(見(jiàn)圖1)4.2.2型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)模型施工工序按照設(shè)計(jì)圖紙中梁、柱構(gòu)件位置和尺寸,繪制節(jié)點(diǎn)模型,以更直觀的研究分析節(jié)點(diǎn)特點(diǎn)和做法。通過(guò)對(duì)型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)的三維實(shí)體建模,更加明確SRC結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組成,施工工序順序更為清晰,為工程實(shí)際施工提供切實(shí)可行的理論基礎(chǔ)。(1)型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)模型按照?qǐng)D紙要求繪制比例為1︰1的型鋼構(gòu)件、配件的模型,合理布置配件的位置,做到既滿足設(shè)計(jì)要求又方便現(xiàn)場(chǎng)施工,有利于施工工序的合理安排。(2)型鋼柱鋼筋節(jié)點(diǎn)模型為了減少型鋼梁節(jié)點(diǎn)腹板鉆孔面積,確保型鋼梁腹板的受力性能,型鋼柱箍筋采用先開口后焊接在加勁板上方式,箍筋焊接采用單面焊,長(zhǎng)度為10d。(3)型鋼梁鋼筋節(jié)點(diǎn)模型型鋼柱翼緣板焊接直螺紋套筒、腹板鉆孔的方式,縱、橫向鋼筋錯(cuò)層排布,有效解決了鋼筋錨固長(zhǎng)度和鋼筋保護(hù)層不足的問(wèn)題。(4)型鋼梁、柱鋼筋節(jié)點(diǎn)模型型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)是型鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)的受力核心區(qū),此部位鋼筋較密,且錯(cuò)綜相交,合理安排各種構(gòu)件的施工順序至關(guān)重要,不僅影響到施工工期,對(duì)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量起著決定性的作用。(見(jiàn)圖2)4.2.3預(yù)應(yīng)力錨索制作按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的型鋼梁、柱的規(guī)格、尺寸進(jìn)行定位放樣,模型全部采用1︰1的比例制作,型鋼梁、加勁板采用18mm厚膠合板制作,鋼筋采用同直徑的PVC塑料管,并嚴(yán)格按照《04SG523型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造》圖集中要求安裝梁筋,確保鋼筋錨固長(zhǎng)度及箍筋焊接質(zhì)量。(見(jiàn)圖3)4.2.4梁模板、梁內(nèi)三排對(duì)拉螺桿此類梁截面尺寸大,屬于高大支模,需編制專項(xiàng)方案,并通過(guò)專家論證。梁模板采用18mm厚膠合板,梁內(nèi)三排對(duì)拉螺桿采用M14;梁底設(shè)五排立桿,立桿縱、橫間距為450mm×500mm;掃地桿高200mm,水平桿步距為1500mm。4.2.5鋼梁、型鋼柱、梁與鋼絲刷、共混(1)型鋼梁在吊裝前的準(zhǔn)備(1)在型鋼梁吊裝之前應(yīng)先將梁底筋穿好,在型鋼梁底標(biāo)高處連續(xù)設(shè)置φ48×3.5的鋼管水平支架,架起型鋼梁以便臨時(shí)固定、施焊。(2)型鋼梁吊裝前在型鋼梁翼緣處適當(dāng)位置焊接耳板作為吊點(diǎn)。(3)對(duì)型鋼梁的規(guī)格型號(hào)、長(zhǎng)度、截面尺寸和牛腿的位置標(biāo)高進(jìn)行檢查。(4)對(duì)采用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接的構(gòu)件,要對(duì)構(gòu)件的摩擦面進(jìn)行抗滑移的加工處理,一般采用噴砂或砂輪打磨處理,經(jīng)過(guò)處理的構(gòu)件連接件摩擦面應(yīng)進(jìn)行摩擦系數(shù)的測(cè)定,其數(shù)值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,安裝前應(yīng)逐組復(fù)驗(yàn)?zāi)Σ料禂?shù),合格后方可安裝。處理后的摩擦面應(yīng)在生銹前進(jìn)行安裝,亦可在生銹后安裝,安裝時(shí)應(yīng)先用鋼絲刷清除表面的氧化鐵皮、泥土、毛刺等略呈赤銹即可。(2)型鋼梁的施工型鋼梁與型鋼柱連接、次梁與主梁連接、主梁與主梁連接,上、下翼緣采用坡口熔透焊焊接,而腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。(見(jiàn)圖4)(1)當(dāng)一節(jié)型鋼梁吊裝完畢后,即需要對(duì)已吊裝的柱、梁進(jìn)行誤差檢查和校正。校正內(nèi)容包括標(biāo)高、垂直度、軸線及凈跨。型鋼梁校正完畢后,采用高強(qiáng)螺栓連接再進(jìn)行柱子校正。(2)安裝高強(qiáng)螺栓,應(yīng)用尖頭撬棒及沖釘對(duì)正上下或前后連接板的螺孔,將螺栓自由插入。對(duì)于連接構(gòu)件不重合的孔,應(yīng)用鉆頭或絞刀擴(kuò)孔或修孔,使其符合要求時(shí)方可安裝。高強(qiáng)螺栓的緊固應(yīng)分兩次擰緊(初擰和終擰),每組擰緊順序應(yīng)從節(jié)點(diǎn)中心開始逐步向邊緣施擰。整體結(jié)構(gòu)的不同連接位置或同一節(jié)點(diǎn)的不同連接位置有兩個(gè)連接構(gòu)件時(shí),應(yīng)先擰緊主要構(gòu)件再擰緊次要構(gòu)件。當(dāng)日安裝的螺栓應(yīng)在當(dāng)日終擰完畢,以防止構(gòu)件摩擦面、螺紋沾污、生銹和螺栓漏擰。螺栓初擰、終擰后要做不同的標(biāo)記,以便識(shí)別,避免重?cái)Q或漏擰并在48h內(nèi)進(jìn)行終擰扭矩檢查。高強(qiáng)螺栓緊固后應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接工程質(zhì)量和檢查方法進(jìn)行檢查和測(cè)定,若發(fā)現(xiàn)欠擰、漏擰應(yīng)補(bǔ)擰,超擰時(shí)要更換。處理后的扭矩值要符合設(shè)計(jì)要求。緊固連接高強(qiáng)螺栓,高強(qiáng)螺栓要經(jīng)過(guò)(當(dāng)天初擰的螺栓當(dāng)天終擰)終擰并用扭矩扳手驗(yàn)收合格。(3)柱與梁焊接、梁與梁的對(duì)接一般在柱子的兩側(cè)對(duì)稱同時(shí)焊接以減少焊接變形和殘余應(yīng)力,然后進(jìn)行超聲波探傷試驗(yàn)。4.2.6套絲工藝及設(shè)備由于型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)均有鋼骨,對(duì)拉螺桿無(wú)法通過(guò),可采用25mm圓鋼在加工廠內(nèi)套絲,并配備配套螺桿。將螺桿套筒先焊接在型鋼柱上,待鋼筋安裝后穿螺桿加固柱頭模板。4.2.7梁的綁扎和封閉(1)鋼筋綁扎采取先扎筋后支模的方法,即在鋼梁的翼緣板的栓釘上焊上承受縱向受力鋼筋的短鋼筋,作為梁的縱向受力鋼筋固定支架。(2)按支架鋼筋劃好間距控制線,先穿縱向受力鋼筋,梁的下部縱向受力鋼筋放置在焊在鋼梁下翼緣板上的支架上,支架用鋼筋制作。(3)梁的箍筋綁扎在安裝完梁的縱向受力鋼筋后進(jìn)行,箍筋采用圖示方式進(jìn)行焊接封閉。(4)在梁柱鋼筋連接節(jié)點(diǎn)中梁的下部縱向受力鋼筋中間部位鋼筋太狹窄,深度又深,在施焊過(guò)程中無(wú)法看見(jiàn),不能保證焊接質(zhì)量,因此采取單面焊。在柱翼緣板和加強(qiáng)板的一側(cè)另增各一根粗直徑的橫向鋼筋,與鋼板和梁的縱向受力鋼筋焊接,以增強(qiáng)錨固。(5)梁的縱向受力鋼筋與加強(qiáng)鋼板采用雙面塞焊,以增加強(qiáng)度。4.2.8梁腹板鉆孔梁側(cè)板為18mm厚膠合板,在安裝模板前首先要在型鋼梁腹板進(jìn)行鉆孔,穿PVC塑料管,管內(nèi)穿對(duì)拉螺桿,然后在模板側(cè)面開側(cè)向螺桿的預(yù)留孔,對(duì)拉螺桿采用雙蝴蝶扣扭緊。支承拉桿的材料與斷面及豎向間距應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。4.2.9緣板兩側(cè)兩人對(duì)稱再振搗(1)采用商品泵送混凝土進(jìn)行澆筑?；炷灵_始澆筑時(shí)的坍落度在梁底向上300mm高度范圍內(nèi)應(yīng)控制在180mm~200mm之間,以上部分混凝土坍落度控制在160mm;300mm高度范圍內(nèi)的混凝土內(nèi)摻加水泥重量8%的HEA微膨脹劑,以上部分摻加水泥重量10%的HEA微膨脹劑。(2)鋼骨梁混凝土澆搗時(shí)應(yīng)采用混凝土從梁一側(cè)下料,用振搗器在工字梁一側(cè)澆搗,將混凝土從梁底擠向另一側(cè),直至混凝土高度超過(guò)鋼梁下翼緣板100mm以上,然后改為兩側(cè)兩人對(duì)稱進(jìn)一步振搗。(3)梁腹板兩側(cè)混凝土澆搗采用的是在梁的一端向另端兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱下料對(duì)稱振搗,當(dāng)澆筑至離鋼梁上翼緣150mm時(shí),將混凝土從梁中部開始下料澆搗,混凝土投料高度超過(guò)鋼梁上翼緣板150mm,使其對(duì)下層混凝土有一定壓力,混凝土澆搗從梁的中部開始逐漸向兩側(cè)延伸,直至上翼板混凝土的氣泡從鋼梁兩端排出。(4)為保證混凝土澆筑的密實(shí)性,在離梁底1m位置處每隔1m水平間距預(yù)留300mm×300mm的洞口,插入式振動(dòng)棒在該處插入振搗,當(dāng)混凝土澆至預(yù)留口時(shí),再釘上模板加固處理,然后再澆筑上部混凝土。混凝土應(yīng)分層澆筑,每層澆筑厚度控制在500mm內(nèi)。(5)澆搗時(shí)需特別注意梁底面、梁柱節(jié)點(diǎn)和鋼骨翼緣底面等部位,防止出現(xiàn)死角,并且在梁的底部?jī)蓚?cè)每隔2m安裝壁掛式平板式振動(dòng)器加強(qiáng)振搗,直至混凝土密實(shí)。(6)混凝土表面采取“兩壓兩抹”處理,使混凝土表面光潔避免產(chǎn)生細(xì)裂縫。混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,“兩壓兩抹”處理后,立即鋪一層尼龍塑料薄膜,然后鋪設(shè)棉織毯,薄膜應(yīng)騎縫鋪設(shè),且用石塊、磚塊壓住,以免大風(fēng)吹跑。若遇大雨天氣,應(yīng)在薄膜搭接縫處再蓋一層薄膜?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間為14d,要保證混凝土內(nèi)外溫差小于25℃。拆模時(shí)混凝土的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定,側(cè)模拆除時(shí)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)能保證其表面及棱角不受損傷,一般控制在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm5預(yù)應(yīng)力鋼梁綁扎與加固工程在型鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)施工中采用AutoCAD軟件平面和三維建模功能,并現(xiàn)場(chǎng)制作梁、柱節(jié)點(diǎn)樣板,減少了實(shí)際施工的彎路,節(jié)約大量的人工和材料費(fèi)用。型鋼梁箍筋的綁扎采用的是先開口后焊接在加勁板上的施工方法,與傳統(tǒng)的施工工藝相比,既提高了20%~35%的工效,又保證了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力性能。采用型鋼梁腹板鉆孔、型鋼柱柱頭焊接自制螺桿套筒,加快了模板加固的速度和質(zhì)量,有效避免了漲模、爆模等問(wèn)題,保證了構(gòu)件的混凝土質(zhì)量和外觀,表面平整度及垂直度均在優(yōu)質(zhì)工程允許偏差范圍內(nèi),可免除混凝土表面的粉刷,節(jié)省了費(fèi)用。經(jīng)綜合分析,共節(jié)約人工、材料費(fèi)約26.5萬(wàn)元,縮短施工工期15天。6作為主流結(jié)構(gòu)被應(yīng)用SR