柴守志
20 世紀(jì)90 年代開始,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在高層建筑工程中得到不斷應(yīng)用,通常把型鋼埋入鋼筋混凝土梁柱中,通過對型鋼、鋼筋和混凝土的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合,形成比傳統(tǒng)鋼筋混凝土性能更為優(yōu)良的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),與其他建筑結(jié)構(gòu)形式相比,在應(yīng)用過程中展現(xiàn)了較為突出的優(yōu)勢,有效地提升了施工進(jìn)度,提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗震性和延展性。另外,由于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是型鋼、鋼筋和混凝土組合而成,有效地節(jié)省了鋼材料,從而降低了施工成本。因此,如何精準(zhǔn)把握型鋼混凝土組合施工的難點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn),充分發(fā)揮型鋼、鋼筋以及混凝土的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的突出性能,成為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的重要問題。
現(xiàn)階段,我國型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的主要形式有兩種:一種是全型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),另一種是應(yīng)用較為廣泛的局部型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。另外,由于組合過程中配鋼型的不同,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)又可分為空腹式型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)和實(shí)腹式型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),這兩種組合結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中呈現(xiàn)的特點(diǎn)也不盡相同,如表1 所示。在工程施工中,要根據(jù)工程設(shè)計的具體要求,結(jié)合不同組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計和選擇,從而使得型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)性能得到最大限度地發(fā)揮。
表1 構(gòu)件抗震性能設(shè)計目標(biāo)
與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土相比,型鋼混凝土組合的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:(1)自重較輕,型鋼混凝土含鋼率高,在建設(shè)相同強(qiáng)度的建筑時所需要的建筑材料更少,可以用于增加層高和使用面積,可廣泛應(yīng)用于高層建筑。(2)承載能力強(qiáng),型鋼混凝土具有更好的伸展性、承載能力以及抗震效果,其力學(xué)表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土。(3)減少施工成本,型鋼混凝土承載力強(qiáng),可以節(jié)省50%以上的鋼材或更多,施工過程中不需要支撐設(shè)施,因此可以簡化施工過程,縮短施工工期,降低施工成本。
型鋼梁和型鋼柱的設(shè)計和安裝是整個施工的關(guān)鍵。為了確保施工管理,需要加強(qiáng)型鋼設(shè)計管理,加工前需要對型鋼柱分節(jié)和連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計,確保設(shè)計符合施工要求。相比于一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),型鋼鋼筋綁扎難度更高,而且施工難度更大。因此需要在型鋼深化設(shè)計時,對鋼筋進(jìn)行深化設(shè)計,確定鋼筋排布、穿孔、連接和錨固形式,對梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鋼筋排布深化設(shè)計。
型鋼是在工廠加工后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行安裝,對于型鋼混凝土而言,型鋼的運(yùn)輸、定位和標(biāo)高控制難度較大。固定型鋼梁需要選擇牛角焊接方式,選擇高強(qiáng)螺栓連接。安裝階段需要定準(zhǔn)位置,采用臨時連線的方式,確保鋼柱中心線與翼緣中心線對齊。安裝后需要對軸線、標(biāo)高等進(jìn)行嚴(yán)格控制,但是安裝、預(yù)埋過程容易造成預(yù)埋螺栓移位,給型鋼柱的定位和標(biāo)高控制帶來困難,所以在此過程中需要反復(fù)檢查,確保位置的準(zhǔn)確。
短柱鋼筋綁扎完成后,按照設(shè)計圖紙布設(shè)軸線控制網(wǎng)和在鋼筋上標(biāo)出預(yù)埋板標(biāo)高,確保軸線偏差≤2mm,用提前準(zhǔn)備好的定位板焊接固定在鋼筋中間,短柱混凝土澆筑后用兩臺經(jīng)緯儀進(jìn)行復(fù)測。型鋼柱吊裝和安裝前,需要對型鋼柱進(jìn)行編號,通過吊裝就位。起吊型鋼時需要將型鋼加寬翼緣作為起吊點(diǎn),防止預(yù)埋螺栓被猛烈撞擊的前提下對準(zhǔn)安裝,吊裝時需要對型鋼柱四角墊起。吊裝就位完成后,開始對型鋼臨時進(jìn)行固定施工,在型鋼固定時,需要對型鋼垂直度進(jìn)行控制,為了防止型鋼骨架垂直度偏差超過允許值,需要校正型鋼柱的位置。當(dāng)型鋼位置確定后,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行再加固。上層型鋼柱吊裝完成后,固定四周鋼絲繩,安裝耳板。在型鋼柱安裝并且對垂直度、標(biāo)高進(jìn)行控制后,需要確認(rèn)位置后再進(jìn)行焊接。
型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工中鋼筋安裝與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋安裝相比,梁柱節(jié)點(diǎn)處的主筋、箍筋更為復(fù)雜,故工藝流程上有所不同,型鋼梁不能架空綁扎所以模板支設(shè)應(yīng)先鋪底模,留下側(cè)模不支,在型鋼梁吊裝前需提前安裝梁底部鋼筋,型鋼鋼梁安裝合格后在上部加設(shè)橫擔(dān)鋼筋間距2m 與梁同寬,在橫擔(dān)鋼筋布設(shè)上部鋼筋,然后將箍筋彎鉤處掰開套在主梁后復(fù)原,箍筋與梁主筋交點(diǎn)處進(jìn)行綁扎,其余鋼筋綁扎與普通鋼筋混凝土安裝相同。
在混凝土施工前,要做好柱模板和梁模板的安裝,然后依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)柱安裝進(jìn)行檢查驗收,在驗收合格后,再開始混凝土澆筑施工。在對柱混凝土澆筑作業(yè)時,根據(jù)施工方案,對柱底部進(jìn)行砂漿澆筑,為了防止柱底部發(fā)生爛根的現(xiàn)象,需要保證澆筑厚度控制在50mm。另外,在柱混凝土澆筑作業(yè)時,通常采用分層澆筑法,把混凝土澆筑厚度控制在500mm 以下,澆筑時,為了確保混凝土的流動性,需要進(jìn)行振搗作業(yè),以提高混凝土澆筑的質(zhì)量和效果。在梁混凝土澆筑施工過程中,在下料澆筑時,要從梁的一側(cè)開始,進(jìn)行混合料澆筑,等到另一側(cè)鋪滿混合料后,再對梁兩側(cè)同時進(jìn)行振搗密實(shí)作業(yè),在振搗時,要對振搗時間進(jìn)行控制,同時要實(shí)時監(jiān)測模板是否變形,為梁混凝土澆筑高效高質(zhì)量完成提供保障。
型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工難度大,而且施工環(huán)節(jié)復(fù)雜,需要從設(shè)計階段開始,對型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制,從而確保施工質(zhì)量。
型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計階段,需要按照以下方式控制質(zhì)量:(1)整體質(zhì)量控制,選擇文獻(xiàn)作為質(zhì)量控制規(guī)范,加強(qiáng)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制。(2)型鋼設(shè)計與深化設(shè)計,根據(jù)施工需求,結(jié)合鋼筋結(jié)構(gòu)和混凝土特點(diǎn),明確型鋼設(shè)計需求,做好型鋼設(shè)計和節(jié)點(diǎn)設(shè)計,設(shè)計階段應(yīng)該遵循避讓原則,避免型鋼與梁柱鋼筋直接接觸;根據(jù)設(shè)計制作圖紙,明確型鋼結(jié)構(gòu)材料、規(guī)格和安裝位置。
對型鋼加工質(zhì)量進(jìn)行控制,確保型鋼結(jié)構(gòu)符合要求,加工階段需要對加工孔、連接板等進(jìn)行控制,確保鋼筋彎折角度在合理范圍內(nèi),從源頭上控制型鋼結(jié)構(gòu),為后續(xù)施工提供材料基礎(chǔ)。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)有很多加工孔和連接板,加工孔和連接板是提升施工效率的基礎(chǔ)。因此需要嚴(yán)格控制相關(guān)質(zhì)量。同時在加工階段要設(shè)置焊接套筒和栓釘。根據(jù)設(shè)計圖紙控制下料階段的加工質(zhì)量,對材料質(zhì)量、規(guī)格以及數(shù)量進(jìn)行復(fù)核,明確型鋼結(jié)構(gòu)安裝位置。加工完成后,需要加強(qiáng)對焊接套筒的檢查,避免出現(xiàn)偏斜等問題。
型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工階段,需要根據(jù)施工情況,合理安排工序,并且嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行管理,確保每一階段符合施工要求。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工初期需要在筏板底板鋼筋綁扎結(jié)束后定位安裝柱腳,在套入主筋以及箍筋后安裝型鋼柱,然后安裝鋼梁,以完成整個鋼結(jié)構(gòu)體系。
型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)在于:(1)型鋼梁柱安裝,該階段需要嚴(yán)格控制型鋼梁柱的定位和標(biāo)高,施工階段需要預(yù)防偏位,同時做好防銹保護(hù)。(2)鋼筋綁扎,明確鋼筋尺寸,設(shè)置鋼筋接頭,然后選擇合適的梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式,控制焊接和機(jī)械連接質(zhì)量。(3)模板工程,注重施工順序以及焊接質(zhì)量,普通加固方式難以應(yīng)用于型鋼緊固,因此可以選擇方圓扣夾具進(jìn)行焊接加固,該種方式對施工人員要求很高,需要施工人員控制焊接質(zhì)量、計算模板側(cè)面壓力選擇夾具數(shù)量。(4)混凝土澆筑,相比于普通混凝土結(jié)構(gòu),型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋較多,鋼筋密度較大,因此需要嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量,嚴(yán)格控制配比和塌落度,確?;炷练鲜┕ば枨?。
綜上所述,在進(jìn)行型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時,要根據(jù)設(shè)計要求選擇設(shè)計類型和型鋼材料,嚴(yán)格把控型鋼混凝土的分配比例和攪拌時間,同時要嚴(yán)格管理型鋼混凝土運(yùn)輸。為提升型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量,要對型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁施工和柱施工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)把控,同時,對混凝土澆筑施工進(jìn)行有效控制,以提升型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工的總體質(zhì)量,確保建筑工程高效、高質(zhì)量地完成。