探討預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁施工工藝

徐亮

(湛江市第四建筑工程有限公司,廣東 湛江 524000)

1 工程概況

某大廈建筑面積170000m2。該工程地下4層，基礎(chǔ)埋深20.31m,主樓26層，檐高99.80m，附樓12層，檐高45.05m，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。附樓⒁∽⒄軸e～h軸，1～3層為劇院，中間無柱，在3層頂設(shè)置4根預(yù)應(yīng)力-型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁，跨度為27.6m。預(yù)應(yīng)力-型鋼混凝土梁截面尺寸為1300mm×1800mm，梁內(nèi)型鋼構(gòu)件截面為 “工”形，高度1400mm，上翼緣寬度600mm，下翼緣寬度750mm，鋼板厚度80mm，鋼材型號為Q345B-Z15，腹板厚45mm，上下翼緣全長布置栓釘，規(guī)格為Ф19mm，長度140mm，橫縱向間距200mm。轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)配筋為上鐵配置28Ф32，下鐵配置32Ф32，箍筋16@200，加密區(qū)間距為100mm。采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力配筋為10根@s15Ф2mm高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每側(cè)5根對稱布置；其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fptk=1860N|mm2，張拉控制應(yīng)力 фcon=1302N|mm2，混凝土強(qiáng)度等級為C40。

2 施工工藝

預(yù)應(yīng)力-型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁施工工序為:搭設(shè)轉(zhuǎn)換梁支撐架及鋼梁安裝操作平臺→支梁底模→放置千斤頂→鋼梁吊裝就位→鋼梁焊接→拆除千斤頂→綁扎梁上鐵鋼筋→綁扎梁下鐵鋼筋→安裝預(yù)應(yīng)力波紋管及鋼絞線→綁扎梁兩側(cè)腰梁鋼筋→支設(shè)梁側(cè)?！鷿仓炷痢炷琉B(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力張拉→模板拆除。

2.1 型鋼梁施工。(1)型鋼梁分節(jié)。型鋼梁總重40余t，由于構(gòu)件的長度和重量較大，給鋼梁安裝帶來困難。經(jīng)與設(shè)計協(xié)商，選擇梁內(nèi)力較小的位置將鋼梁分為4節(jié)，每節(jié)長度與重量相近。(2)型鋼梁深化設(shè)計。型鋼混凝土梁由鋼筋混凝土與型鋼梁共同組成，因此在深化設(shè)計時既應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求，同時還應(yīng)該滿足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求。(3)鋼梁安裝。鋼構(gòu)件運到施工現(xiàn)場后檢查構(gòu)件的制作情況，核對尺寸然后進(jìn)行預(yù)拼裝。確定構(gòu)件無誤吊至相應(yīng)位置后，其下面設(shè)置4臺千斤頂，用于調(diào)節(jié)鋼梁安裝時的豎向高度，同時調(diào)整鋼梁的起拱高度。每節(jié)鋼梁置于千斤頂上后，為防止鋼梁傾倒，均要做臨時支撐，并將安裝板用螺栓連接牢固，臨時固定后開始鋼梁的連接。(4)焊接工藝。鋼梁現(xiàn)場焊接采用手工電弧焊，E50系列低氫型焊條。鋼板厚度較大、剛度大，焊接預(yù)熱溫度為250～400，預(yù)熱范圍為焊縫兩側(cè)寬250mm。為控制焊接變形，焊接接頭勻速對稱焊接，連續(xù)焊接過程中控制焊接區(qū)母材溫度，遇有中斷施焊的情況，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)暮鬅?、保溫措施，再次焊接時重新預(yù)熱溫度應(yīng)高于初始預(yù)熱溫度。焊縫進(jìn)行100%超聲波檢測。(5)型鋼梁的起拱。本工程轉(zhuǎn)換梁起拱高度按梁凈跨度的2‰取值，擬定值55mm，型鋼梁的最終起拱高度應(yīng)與轉(zhuǎn)換梁一致。在其安裝過程中由于有千斤頂?shù)闹?，變形可以忽略不計，但在拆除千斤頂后，鋼梁自重、部分鋼筋的重量以及施工荷載的作用可能會產(chǎn)生變形，這部分變形并不包含在55mm以內(nèi)，因此鋼梁實際起拱應(yīng)為55mm+△，如果△值較大會給施工帶來影響，在鋼梁安裝前應(yīng)對其進(jìn)行計算，本工程計算△max=7.5mm，因此，型鋼梁的起拱高度為62.5mm。

2.2 鋼筋綁扎

(1)鋼筋與型鋼柱的連接

型鋼轉(zhuǎn)換梁與兩側(cè)型鋼混凝土柱連接時，型鋼混凝土柱的腹板和翼緣板阻礙部分轉(zhuǎn)換梁鋼筋進(jìn)柱錨固或貫通。因此，受腹板阻礙的鋼筋采取在腹板上開孔的方式處理，受翼緣板阻礙的鋼筋先在鋼骨柱翼緣板上預(yù)先焊接鋼牛腿，轉(zhuǎn)換梁鋼筋與鋼牛腿采用焊接方式連接。(2)鋼筋翻樣與深化。由于鋼筋在梁柱節(jié)點處相互交叉，并且受到型鋼柱翼緣板、腹板、加勁板的影響，在有限的空間內(nèi)要排布大量的鋼筋，并且要順利穿過預(yù)留的鋼筋孔，因此需要對鋼構(gòu)件和鋼筋進(jìn)行深化設(shè)計和翻樣工作。工作步驟為:以平法方式表達(dá)梁上下排鋼筋的排布方式，并以梁截面方法表示梁鋼筋的配筋位置、高度和數(shù)量等關(guān)系，以立面圖表示型鋼柱上牛腿的位置、留孔數(shù)量、孔徑大小、高度等相關(guān)數(shù)據(jù)。(3)鋼筋綁扎施工。轉(zhuǎn)換梁的箍筋在鋼梁焊接前提前穿在型鋼上，先綁扎上鐵主筋，用腳手架鋼管支撐，與箍筋綁扎完成后再綁扎下鐵，最后綁扎梁兩側(cè)腰梁鋼筋。鋼筋采用直螺紋機(jī)械連接，接頭等級為I級，設(shè)計要求為同一截面上接頭不大于50%，由于鋼筋間距較密，接頭套筒集中更減小鋼筋間距，因此采用25%錯開接頭。鋼筋全部綁扎完畢，按照保護(hù)層厚度鋪設(shè)墊塊，考慮到強(qiáng)度的需要，選用花崗巖墊塊，間距600mm，最后拆除梁支撐，校核梁位置，進(jìn)行驗收。

2.3 模板安裝

(1)模板選型。本工程選用15mm厚塑光多層板作為模板面板，梁側(cè)模支撐龍骨，梁底模的主、次龍骨采用木方。梁模板支撐采用扣件式腳手架支撐體系，腳手架桿件采用ф48mmⅹ3.5mm鋼管，ф16mm模板對拉螺栓。(2)模板設(shè)計。按照構(gòu)件的截面尺寸、荷載大小、支撐高度等因素采用工程類比的方法進(jìn)行初步設(shè)計各項參數(shù)，然后進(jìn)行驗算和調(diào)整，鋼骨梁模板及支撐施工如圖1所示。

圖1 鋼骨梁模板及支撐施工示意

(3)模板起拱

轉(zhuǎn)換梁跨度為27.6m，上部承托7個結(jié)構(gòu)層。模板起拱的目的在于通過預(yù)留變形量抵消梁可能發(fā)生的變形，在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，GB50204-2002中規(guī)定:當(dāng)設(shè)計無具體要求時，起拱高度宜為跨度的1‰～3‰。在本工程中，實際按2‰梁全長取值，取整后按55mm起拱。

型鋼轉(zhuǎn)換梁模板起拱取值基于以下因素:①跨度和荷載??轉(zhuǎn)換梁跨度達(dá)到27.6m，承受較大的荷載，起拱不宜過??；②預(yù)應(yīng)力技術(shù)提高梁在正常使用極限狀態(tài)的性能，減小大跨度梁的變形；③型鋼混凝土技術(shù)提高梁的承載力，減小梁的變形；④參考設(shè)計計算值與設(shè)計單位共同協(xié)商，參考設(shè)計院的理論計算值；⑤考慮計算模型??上部框架結(jié)構(gòu)總是或多或少地參與轉(zhuǎn)換梁的工作，若考慮協(xié)同工作，變形將小于單純轉(zhuǎn)換梁的變形。(4)模板拆除。預(yù)應(yīng)力-型鋼轉(zhuǎn)換梁底模要在預(yù)應(yīng)力施工完成后拆除，同時滿足混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%。拆除預(yù)應(yīng)力-型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁的支撐要從中間向兩邊緩慢進(jìn)行，使梁的應(yīng)力重新分布，避免造成結(jié)構(gòu)損傷。

2.4 預(yù)應(yīng)力施工。(1)轉(zhuǎn)換梁預(yù)應(yīng)力配筋及錨具。每根轉(zhuǎn)換梁配置10根фs15.2mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線，按梁寬度中心線對稱布置。受到梁內(nèi)空間限制，選用高度25mm扁波紋管，張拉端采用夾片式錨具，固定端采用擠壓式錨具。預(yù)應(yīng)力筋采用正反拋物線形。(2)預(yù)應(yīng)力筋施工。預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用定長下料，下料長度L=梁內(nèi)曲線長度+張拉端工作長度。施工隨結(jié)構(gòu)工序穿插進(jìn)行，先按照設(shè)計曲線穿入波紋管，用架立骨架固定牢固，再穿入鋼絞線，然后安裝固定錨固端、張拉端的墊板。與梁鋼筋一樣，預(yù)應(yīng)力筋施工時同樣受到兩側(cè)型鋼混凝土柱腹板的阻礙，因此，必須計算出預(yù)應(yīng)力筋在腹板處的高度，腹板上留長圓孔，孔高30mm。(3)預(yù)應(yīng)力張拉。本工程設(shè)計要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度100%。采用分級張拉，即首先依次對稱將單根梁中全部預(yù)應(yīng)力筋張拉至0.3Фcon，然后張拉至0.7Фcon,最后超張拉至1.03Фcon鎖定錨具。本工程設(shè)計給定控制應(yīng)力Фcon=1302MPa，張拉力按照下式計算:Pi=ФconAp，式中:Ap為預(yù)應(yīng)力筋截面面積。因此，本工程單根預(yù)應(yīng)力筋張拉控制力為182.3kN，按3%超張拉，實際單根預(yù)應(yīng)力筋張拉控制力為188.7kN?？刂茟?yīng)力時，還需要校核預(yù)應(yīng)力筋伸長值。規(guī)范規(guī)定:在采用控制應(yīng)力方法張拉時，應(yīng)校核預(yù)應(yīng)力筋的伸長值，實際伸長值與設(shè)計計算理論伸長值相對允許偏差為6%。(4)灌漿及封堵灌漿使用PO42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.4～0.45，強(qiáng)度不低于M30。為使孔道漿體飽滿，在排氣孔處有漿體排出且對管道通長封閉后，保持灌漿壓力在0.5～0.6MPa，靜停3～5min。孔道灌漿后，端部錨具用同強(qiáng)度等級細(xì)石混凝土封堵。

2.5 混凝土施工

(1)混凝土溫度控制

預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁截面尺寸1800mm×1300mm，構(gòu)件截面大，水化熱積聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)不易散失，使混凝土內(nèi)部溫度升高，當(dāng)與混凝土表面溫差過大時，便會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力。在混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗溫度應(yīng)力時就產(chǎn)生溫度裂縫。這種裂縫對于轉(zhuǎn)換梁這樣的大跨度、重荷載構(gòu)件來說是危險的。因此，在混凝土配合比設(shè)計時采用摻入摻和料替代部分水泥，降低水泥用量以減少水化熱；考慮混凝土后期強(qiáng)度增長，采用60d強(qiáng)度評定代替28d。(2)混凝土澆筑?；炷翍?yīng)連續(xù)澆筑，避免間隔時間過長形成冷縫。澆筑轉(zhuǎn)換梁時先從梁一側(cè)灌入混凝土，分層厚度為500mm，然后進(jìn)行振搗，待梁另一側(cè)混凝土上返至型鋼梁下翼緣高度后，在另一側(cè)注入混凝土，確認(rèn)振搗密實后往復(fù)前述方法，繼續(xù)澆筑。型鋼梁陰角處容易造成空氣積聚，不易排出，需要加強(qiáng)振搗，梁連續(xù)澆筑，不留置施工縫。鋼筋較密處，振搗困難的地方選用Ф30mm小棒振搗。(3)混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓?2h后開始養(yǎng)護(hù)?；炷帘砻媪芩箐佋O(shè)一層塑料薄膜保溫保濕，養(yǎng)護(hù)時間14d。

結(jié)束語。綜上所述，型鋼混凝土作為轉(zhuǎn)換框架的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在目前是應(yīng)用很廣泛的結(jié)構(gòu)形式。型鋼構(gòu)件重量大吊裝不便，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場起重條件合理分節(jié)，吊裝前做好預(yù)拼工作。預(yù)應(yīng)力-型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁起拱高度，要根據(jù)規(guī)范、圖紙、設(shè)計要求和現(xiàn)場狀況綜合分析，并結(jié)合成熟的工程經(jīng)驗確定。

[1]杜鵬，王欲秋.濟(jì)南政務(wù)中心綜合樓工程型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計與施工[J].煤炭工程2007.05