大跨度高支模型鋼混凝土梁施工技術(shù)

王婭璞，胡雪垠，林志平，李駿，周怡露

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，?？?570100）

1 引言

型鋼混凝土有優(yōu)越的受力性能，在大跨度、立柱較少的建筑體內(nèi)應(yīng)用廣泛。在現(xiàn)場施工中，需采取措施使型鋼與混凝土成為一體，方能發(fā)揮二者的優(yōu)勢。同鋼結(jié)構(gòu)建筑相比較，型鋼混凝土整體穩(wěn)定性較好，且具備較大的抗彎強(qiáng)度，防火性能好，工程造價低；同鋼筋混凝土建筑相比，型鋼混凝土可以承受較大的荷載，且抗變形能力強(qiáng)，具有較好的抗震能力。目前，在大跨度、立柱較少、上部荷載大的建筑中，這一結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。同傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比較，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)還可以提高建筑的空間使用率，減少建筑變形。然而，由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)使用的工程材料種類較多，面臨著一些新的施工問題，對型鋼混凝土施工技術(shù)提出了新的要求[1-3]。

2 工程概況及施工難點分析

2.1 工程概況

某新建學(xué)生文體活動中心，占地面積9 711 m2，地下1層，地上3層，建筑高度13.15 m，建筑面積10 411.95 m2，單跨跨度39.6 m，主要設(shè)置游泳館、球館、醫(yī)務(wù)室、廣播室、健身房、跳高室、形體室、舞蹈室以及輔助用房等；文體中心1層層高為4.25 m，2層為4.2 m，3層為4.5 m。圖1為型鋼混凝土梁分布設(shè)計圖。

地上建筑部分梁和柱為現(xiàn)澆，樓板采用的是裝配式疊合板，屬于裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)，最大跨度為39.6 m，采用型鋼混凝土框架柱和型鋼混凝土梁相結(jié)合的方式。型鋼梁柱的截面尺寸和材料等級見表1。表2為地上結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級表。

表1 型鋼梁柱的截面尺寸和材料等級

表2 地上結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級表

2.2 施工難點分析

1）本工程現(xiàn)場支模高度為10.45 m，支模高度較高，采用普通類型模板支架無法滿足大跨度型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工安全需求。

2）本工程最大跨度值為39.6 m，對型鋼混凝土施工技術(shù)提出了更高的要求，鋼梁最大截面尺寸為400 mm×1 600 mm。

3）施工時需要安裝鋼平臺，施工過程存在許多工程設(shè)備，安裝和拆除都需要花費(fèi)較多的人力和物力，使現(xiàn)場工期延長。

3 大跨度高支模型鋼混凝土梁柱安裝施工技術(shù)研究

3.1 型鋼柱的安裝

1）型鋼柱腳埋置。型鋼柱腳的埋置分為埋入式、非埋入式及埋入式與非埋入式相結(jié)合3種方法。埋入式與非埋入式相結(jié)合的施工方法為：在基礎(chǔ)澆筑前預(yù)先埋置連接螺栓，利用螺栓將型鋼柱底端的鋼底板與基礎(chǔ)頂端進(jìn)行連接，再澆筑混凝土避免螺栓與外界聯(lián)系，從而實現(xiàn)型鋼柱與基礎(chǔ)的良好連接，確保整個結(jié)構(gòu)具有較好的穩(wěn)定性。

2）型鋼柱現(xiàn)場施工過程中，有以下幾點注意事項：（1）型鋼柱加工過程中，鋼筋排列圖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙確定，確保各個數(shù)值精確無誤。同時，按照設(shè)計圖紙，可能出現(xiàn)鋼筋的穿孔位置與焊縫或型鋼柱腹板重疊，此時應(yīng)調(diào)整穿孔位置，并且與焊縫的距離大于或等于12 mm。（2）在進(jìn)行型鋼柱澆筑工作前，應(yīng)對鋼柱及柱腳底板進(jìn)行再次定位，避免鋼筋綁扎過程對型鋼柱的影響，定位方法與一般的測量定位方法一致，應(yīng)特別注意型鋼柱的垂直度，確保垂直度偏差在規(guī)范要求范圍內(nèi)。圖2為型鋼柱施工實景。

3.2 型鋼梁安裝要點

利用運(yùn)輸設(shè)備將工廠制作好的鋼梁運(yùn)至施工現(xiàn)場，利用汽車吊將其放置于材料碼放場地。型鋼梁吊裝之前，在型鋼梁的上端焊接吊耳，待焊接點達(dá)到足夠強(qiáng)度時，利用工程設(shè)備將型鋼梁運(yùn)送至塔吊的回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)。利用塔吊將型鋼梁放置于鋼柱的牛腿上端，位置確認(rèn)無誤后，將焊接的吊耳移除。安裝過程中，應(yīng)確保鋼梁翼緣與牛腿二者中心重疊，從而保證型鋼梁放置于預(yù)定的軸線處。同時，可以利用水平調(diào)節(jié)絲桿對型鋼梁的垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用垂直調(diào)節(jié)絲桿對型鋼梁的豎向標(biāo)高進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3為型鋼梁安裝實景。

3.3 型鋼梁、柱的焊接

對型鋼梁與柱二者之間的連接點焊接時，有以下注意事項：

1）焊接材料選擇。使用低氫型的焊條，基于焊接接頭應(yīng)與鋼材強(qiáng)度大致相同的原則，可采用E5015型的電焊條。焊條使用時間超過4 h應(yīng)再次烘熔。

2）焊接方法選擇。為了避免最終形成的焊縫分布不均勻、孔隙過大，在焊接過程中，應(yīng)注意選用直徑較小的焊條，焊道窄且薄，采用多層多道的焊接措施進(jìn)行焊接。前幾遍焊接時，選用的焊條直徑和焊接電流應(yīng)較小。

4 大跨度高支模型鋼混凝土施工技術(shù)要點研究

4.1 型鋼柱模板加固施工技術(shù)

當(dāng)型鋼柱模板安裝完畢后，會澆筑混凝土，混凝土初凝前，模板承受的側(cè)壓力來自處于塑性狀態(tài)的構(gòu)件；當(dāng)混凝土振搗完畢后，混凝土轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，模板此時承受的側(cè)壓力為最大值；在整個振搗過程中，模板隨之發(fā)生彈性變形，待振搗結(jié)束后，彈性變形隨之消失。若在型鋼混凝土柱成型過程中，模板所承受強(qiáng)度大于自身的彈性強(qiáng)度值，會發(fā)生不可逆的塑性變形，這樣不利于型鋼混凝土柱成型。因此，應(yīng)確保模板材料具備一定的強(qiáng)度值。

本工程所用型鋼柱截面尺寸為H900 mm×500 mm×28 mm×28 mm、H700 mm×500 mm×22 mm×2 mm，針對不同尺寸的型鋼柱，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的模板加固方案。

1）若型鋼柱模板的單邊尺寸在1 000 mm以上，模板高度大于4 000 mm時，加固方案如圖4所示。這一支撐體系由模板、扣件式鋼管腳手架及龍骨構(gòu)成。

2）若型鋼混凝土柱單邊尺寸在1 200 mm以上，加固方案如圖5所示。在距離地面200 mm處設(shè)置提供橫向支撐作用的圓形鋼管，之后每間隔600 mm再設(shè)置橫向的圓形鋼管。

4.2 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑施工技術(shù)

型鋼混凝土不同于一般的鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)中增加了型鋼，因此，在混凝土澆筑時要格外注意混凝土的配比。在施工中為了達(dá)到混凝土的強(qiáng)度要求，要注意以下要求：

1）為了方便混凝土澆筑，型鋼在設(shè)計加工時要提前流出排氣孔。排氣孔的設(shè)置前提是，不影響型鋼的結(jié)構(gòu)。

2）混凝土中所有的配料粒徑控制在5~25 mm，坍落度下限值為160 mm，上限值為180 mm，方可使混凝土流動性良好。

3）混凝土澆筑時也要不停地振搗，當(dāng)型鋼排氣孔中出現(xiàn)冒漿，即停止振搗，進(jìn)行另外一側(cè)的澆筑和振搗，直至兩側(cè)的混凝土均澆筑完畢后，方可進(jìn)行下一步更為細(xì)致的振搗工作。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

1）型鋼梁柱安裝中，應(yīng)注意與其他構(gòu)件的銜接，使構(gòu)件整體具備足夠的穩(wěn)定性；焊接過程中，應(yīng)選用合適的焊接方法和參數(shù)對焊縫進(jìn)行焊接。

2）型鋼混凝土施工中，對于單邊尺寸不一致的型鋼柱模板，提出了相應(yīng)的模板加固方案。

5.2 展望

型鋼混凝土施工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大跨度建筑物中，采用這一技術(shù)有如下優(yōu)勢：與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以降低混凝土與鋼筋的工程量，減少人力物力的使用，減少施工費(fèi)用，提高施工效率，提升工程質(zhì)量。因此，將型鋼混凝土施工技術(shù)應(yīng)用于大跨度建筑物可以發(fā)揮顯著的社會經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。