超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)研究及質(zhì)量控制

馬云昌，楊仲坡

（1.溫州寶信房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，浙江 溫州325000；2.浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，杭州310000）

1 引言

超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)以其獨(dú)有的高承載、強(qiáng)抗壓抗震性能、穩(wěn)耐久性和耐火性被廣泛應(yīng)用于高層或超高層建筑、公路橋、鐵路橋、航站樓、火車站和地鐵站等工程建設(shè)中。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵在于型鋼混凝土梁柱與鋼桁架、鋼梁關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的施工工藝、施工技術(shù)和質(zhì)量管控。

2 超高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)

超高層結(jié)構(gòu)建筑物的重力荷載與建筑物的高度具有緊密的關(guān)聯(lián)。在常規(guī)環(huán)境下，建筑物重力荷載會(huì)隨建筑物的高度增加而急速增大。同時(shí)超高層建筑物對(duì)抗震性能要求比較高，地震效應(yīng)與建筑物的高度具有正向破壞作用，隨著高度的增大，建筑物所受地震作用效應(yīng)增大。并且隨著建筑物層數(shù)高度的增加，重力二階效應(yīng)成為不可忽視的問(wèn)題，由于建筑物的高度發(fā)生變化，從而降低建筑物的結(jié)構(gòu)承載力和整體穩(wěn)定性。隨著傾覆力矩增大，高層建筑物整體穩(wěn)定性要求也會(huì)提高。同時(shí)豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也會(huì)增大【1】。

3 超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)建的重難點(diǎn)分析

超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)建過(guò)程中存在一系列問(wèn)題。因其高度的大幅上升，會(huì)給型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝帶來(lái)巨大的安全隱患。同樣，因框架結(jié)構(gòu)的需要，大型構(gòu)件運(yùn)輸需要進(jìn)行特殊的安排。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)建中所存在的問(wèn)題是工程建造需密切關(guān)注的方向。超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下4 個(gè)方面:

1）基于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)梁、柱、鋼桁架和鋼梁構(gòu)件的體積、重量大，給構(gòu)件的吊裝和運(yùn)輸帶來(lái)一定的難度，在施工過(guò)程中需加強(qiáng)對(duì)構(gòu)件吊裝和運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)管控。

2）因工程構(gòu)件間的銜接需要，在很多方面都需要對(duì)型鋼混凝土梁、柱進(jìn)行穿孔，以便于不同類型構(gòu)件間的銜接?；跇?gòu)件的連接問(wèn)題，此處會(huì)涉及有關(guān)型鋼混凝土構(gòu)件和其他鋼梁構(gòu)件節(jié)點(diǎn)建造的配筋問(wèn)題，這也是超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中需重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)難點(diǎn)。

3）安裝精度的控制。施工過(guò)程中型鋼混凝土結(jié)構(gòu)件和鋼桁梁、鋼梁屬于2 種類型不同的構(gòu)件組合，2 種結(jié)構(gòu)類型的連接精度是工程建設(shè)需重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)難點(diǎn)。

4）因其是超高層的建筑結(jié)構(gòu)，鋼架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)建設(shè)是尤為重要的，因此，要重點(diǎn)關(guān)注底層預(yù)埋型鋼混凝土梁柱的安裝質(zhì)量以及上層型鋼梁柱的吊裝和質(zhì)量控制。

4 超高層混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)和質(zhì)量控制

4.1 超高層型鋼混凝土構(gòu)件的加工

為保障型鋼混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)的合理性、規(guī)范性，構(gòu)件制造應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家相關(guān)加工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性文件GB 50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》與GB 50211—1995《鋼結(jié)構(gòu)工程檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)型鋼加工所提出的規(guī)定性要求進(jìn)行加工。型鋼混凝土構(gòu)件具體制作流程可總結(jié)為：前期準(zhǔn)備→材料檢驗(yàn)→下料放樣→號(hào)料→制孔、打坡口→對(duì)接→矯正→焊接肋板→校正→超聲波探傷→焊接栓釘→清理→試裝→裝備→成品檢驗(yàn)。其制作流程復(fù)雜，需嚴(yán)格按制作規(guī)程、制作工藝進(jìn)行，從而確保型鋼混凝土構(gòu)件的質(zhì)量和性能【2】。

4.2 型鋼混凝土構(gòu)件的運(yùn)輸

型鋼混凝土構(gòu)件的運(yùn)輸應(yīng)基于構(gòu)件的規(guī)格和自身重量選用承重相當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸車輛進(jìn)行運(yùn)輸。在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)基于構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和放置條件使用一定的固定手段對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定，確?；炷翗?gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中車體堆放的平整穩(wěn)實(shí)，避免構(gòu)件從車輛散落情況的發(fā)生。

4.3 型鋼混凝土構(gòu)件的工藝安裝流程

型鋼混凝土構(gòu)件的安裝可分為2 個(gè)步驟進(jìn)行。

4.3.1 預(yù)埋構(gòu)件的安裝

根據(jù)施工規(guī)范和圖紙優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，對(duì)型鋼混凝土預(yù)埋構(gòu)件進(jìn)行安裝。預(yù)埋構(gòu)件主要是預(yù)埋螺栓的施工安裝。在混凝土施工初期，采用定型模具對(duì)型鋼混凝土柱的安裝位置進(jìn)行固定，位置固定后在模具上對(duì)型鋼混凝土柱地腳螺栓位置進(jìn)行定位，確定標(biāo)高和垂直度后進(jìn)行螺栓加固，用每組螺栓配置3 組鋼筋井架加固的方式對(duì)螺栓進(jìn)行加固，堅(jiān)持井架位置與結(jié)構(gòu)鋼筋位置盡量相連的原則，確保相互間的連接。為了防止地腳螺栓出現(xiàn)移位和下沉的不良狀況，施工人員在筏板上下2層鋼筋網(wǎng)之間加固和支撐。最后利用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等位置測(cè)量?jī)x器對(duì)螺栓位置及標(biāo)高進(jìn)行檢查驗(yàn)收，在驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。

4.3.2 吊裝構(gòu)件的安裝

型鋼混凝土的吊裝,吊裝部分可以分為2 部分進(jìn)行：

1）底層預(yù)埋型鋼柱的吊裝。底層預(yù)埋型鋼柱安裝要嚴(yán)格按照先前確定的輪廓線進(jìn)行施工安裝，在安裝調(diào)試過(guò)程中利用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀對(duì)其位置進(jìn)行矯正和檢驗(yàn)，在確保位置精確性的前提下把預(yù)埋混凝土柱與筏板鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接和加固，確保底層型鋼混凝土柱位置的精確性和垂直性。

2）頂層型鋼柱、梁的吊裝。把型鋼混凝土柱進(jìn)行起吊與底層的混凝土進(jìn)行對(duì)接，一定要確保起吊型鋼柱的垂直性，在兩者橫縱軸對(duì)齊時(shí)，使用高強(qiáng)螺栓對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)固定，后使用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀對(duì)其銜接度進(jìn)行測(cè)驗(yàn)和矯正，重復(fù)起吊直至位置達(dá)到要求精度，在確保其位置精確性的前提下，進(jìn)行最終的高強(qiáng)螺栓固定，并把螺栓調(diào)至一定的規(guī)范扭矩。

5 型鋼混凝土構(gòu)件與鋼筋混凝土構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)

超高層混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵就在于型鋼混凝土構(gòu)件與鋼筋混凝土構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建問(wèn)題，工程建設(shè)中會(huì)涉及眾多2 種結(jié)構(gòu)類型混凝土的銜接問(wèn)題，因此，型鋼混凝土柱穿孔的位置和精度控制是超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)施工，施工的要點(diǎn)為型鋼混凝土柱貫穿鋼筋孔位和對(duì)拉螺栓孔位的預(yù)留?？梢杂靡韵? 種方式解決此種問(wèn)題。

1）根據(jù)設(shè)計(jì)型鋼混凝土柱的加固方案來(lái)確定貫穿孔位和對(duì)拉螺栓在型鋼柱中的預(yù)留位置。

2）依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙中梁柱節(jié)點(diǎn)處縱筋和腰筋的型號(hào)、位置來(lái)確定在型鋼混凝土柱中預(yù)留孔洞的位置和開孔大小。依據(jù)框架梁節(jié)點(diǎn)處腰筋和拉構(gòu)鋼筋的型號(hào)、位置來(lái)確定型鋼混凝土梁預(yù)留孔洞的位置和大小。

3）為防治型鋼梁翼緣板性能的弱化，在梁柱節(jié)點(diǎn)處，把縱筋進(jìn)行打彎，進(jìn)行綁扎安裝。

6 型鋼混凝土構(gòu)件的模板工程

6.1 定型類模板

定型類模板有多種，如定型類木模板、定型類鋼模板，利用定型模板能夠提升工程施工速度和確保型鋼柱、梁的成型效果。但在具體應(yīng)用過(guò)程中存在一個(gè)基本問(wèn)題，定型模板的使用會(huì)涉及塔式起重機(jī)，因各種外在和內(nèi)在因素的影響，會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生一定的不利影響【3】。

6.2 爬模

爬模與定型類模板的不同之處在于不同安裝塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，并且安裝速度快，但也存在許多問(wèn)題，爬模對(duì)于型鋼混凝土構(gòu)件形成產(chǎn)生一定的影響，效果一般。到工程拆模階段，處于陰角處的模板拆卸起來(lái)具有一定的難度。

6.3 拼裝木板模

拼裝模板模具有前兩者都無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，不僅安裝速度快，型鋼混凝土構(gòu)件形成效果好，還不需要重復(fù)搭建塔式起重機(jī)，在模板的拆卸過(guò)程中也比較便捷。同時(shí)，型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土現(xiàn)澆板可以同時(shí)施工進(jìn)行。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)用中存在諸多的技術(shù)重點(diǎn)和難點(diǎn)，為能更好地推進(jìn)此種組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展，需在施工技術(shù)、施工工藝和施工質(zhì)量控制方面投入更多的科研精力，突破關(guān)鍵施工技術(shù)瓶頸約束，確保工程質(zhì)量。