某商住樓型鋼梁與柱施工方法關(guān)鍵技術(shù)研究

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        摘要：近年來型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展越來越快，針對(duì)現(xiàn)有的型鋼混凝土柱和梁的施工缺陷，本文結(jié)合邯鄲市某商住樓探討了新的型鋼梁與柱施工方法。主要研究了型鋼柱的制作，指出在制作過程中必須考慮的問題就是對(duì)鋼筋孔位的預(yù)留。另外，探討了型鋼柱與型鋼梁的吊裝以及型鋼梁與梁鋼筋的不同安裝順序。研究成果對(duì)于保證施工質(zhì)量，節(jié)約成本具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：型鋼混凝土,柱梁,施工方法 　　1引言 　　所謂型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是指混凝土內(nèi)配置型鋼和鋼筋的結(jié)構(gòu)，其特征為在型鋼結(jié)構(gòu)的外面有一層混凝土的外殼。由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的力學(xué)性能，尤其適用于地震區(qū)，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較有許多優(yōu)勢(shì)，因此，得到學(xué)術(shù)界和工程界很大的關(guān)注[1]。近20年來，我國的鋼鐵產(chǎn)量快速提高，國家用鋼政策發(fā)生了轉(zhuǎn)變，以前為節(jié)約用鋼，現(xiàn)在向合理用鋼轉(zhuǎn)變，并且建筑行業(yè)也飛速發(fā)展，這為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的在我國的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在施工過程中如何制作型鋼柱與梁，以及如何將其吊裝，本文結(jié)合邯鄲市某商住樓進(jìn)行了深入的研究，采取正確梁筋的安裝順序，以便施工更方便，同時(shí)也可節(jié)約成本。 　　該工程為邯鄲市某商住樓，此樓由兩棟對(duì)稱布置的16層高層住宅和連接兩棟高層住宅之間的 1層商業(yè)裙房及 1 層地下室組成，建筑面積為6.8萬 m2。地下1層和地上 1 層為商場，層高為6.5m,上部為住宅區(qū)，建筑物中高度為90.2m。建筑物的梁、柱采用型鋼混凝土的形式，型鋼柱的尺寸為500×500的十形字柱，型鋼梁為200×500工字形鋼。針對(duì)型鋼梁和柱采用以下施工方法，既縮短了工期又節(jié)約了成本。 　　2型鋼混凝土柱 　　型鋼混凝土柱制作需準(zhǔn)備的材料為：型鋼、混凝土、鋼筋以及栓釘?？紤]到鋼材的性能在選擇型鋼時(shí)一般選用Q235-B.C.D級(jí)以及Q345-B.C.D.E級(jí)鋼材;對(duì)于混凝土，考慮其受壓應(yīng)力一般選用C30-C70的混凝土;縱向鋼筋宜采用Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)熱軋鋼筋;箍筋宜采用Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)熱軋鋼筋。 　　2.1型鋼混凝土柱的一般構(gòu)造及制作工藝 　　根據(jù)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，為保證型鋼與混凝土能更好的共同工作，在此分析一下箍筋的作用。箍筋可以增強(qiáng)構(gòu)件截面的抗剪性能，從而可以降低整體結(jié)構(gòu)發(fā)生剪切破壞，另外箍筋還可以約束混凝土的變形，從而增強(qiáng)塑性鉸區(qū)的變形能力和耗能能力的作用[2-6]。為了把箍筋的作用發(fā)揮到最大，經(jīng)常把箍筋做成封閉型，且將箍筋的末端做成1350的彎鉤，彎鉤應(yīng)滿足構(gòu)造要求。而在實(shí)際工程中，特別是當(dāng)型鋼尺寸比較大時(shí)，箍筋不能滿足這種情況。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，欲確定但是施工中常常難于滿足此要求，特別是在型鋼的的時(shí)候。在型鋼的截面尺寸及其位置，應(yīng)考慮型鋼表面的混凝土保護(hù)層的厚度，以此來盡可能的避免型鋼出現(xiàn)局部變形，從而更好的保證型鋼與混凝土共同工作，同時(shí)，也易提高型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的耐火性以及耐久性。一般構(gòu)件中型鋼板不宜太薄，這樣有利于型鋼間的焊接，也可保證構(gòu)件的局部穩(wěn)定。 　　制作前的準(zhǔn)備→進(jìn)料→下料放樣→平板矯正→制孔、打坡→H型鋼組立→龍門焊接→氣刨清根、背焊→H型鋼矯正→拋丸除銹→分解成T型鋼→T型鋼打坡口、打磨、制孔→焊接十字柱→焊肋板→精整、矯正→超聲波探傷→焊接栓釘→清理→構(gòu)件標(biāo)識(shí)→成品檢驗(yàn)→構(gòu)件運(yùn)輸進(jìn)場。 　　2.2預(yù)留鋼筋孔位的確定 　　(1)預(yù)留鋼筋孔的位置 　　對(duì)鋼筋孔的預(yù)留位置應(yīng)該準(zhǔn)確包括上、下、左、右各方向的位置，若不準(zhǔn)確，在穿鋼筋時(shí)會(huì)很麻煩。所以在實(shí)際施工時(shí)應(yīng)協(xié)調(diào)好型鋼施工的單位和土建施工的單位只有及時(shí)溝通才能更好的完成工作。預(yù)留孔設(shè)置在型鋼上，這對(duì)負(fù)責(zé)鋼施工的人員要求較高，他們既懂鋼結(jié)構(gòu)又要懂土建施工，這樣便于技術(shù)溝通，準(zhǔn)確無誤的確定孔位。型加工鋼構(gòu)件的人員也應(yīng)該認(rèn)真配合土建施工人員，協(xié)力做好鋼筋孔位。 　　(2)預(yù)留鋼筋孔的大小 　　預(yù)留孔的大小影響型鋼的強(qiáng)度，所以預(yù)留孔不宜過大，但是孔太小又影響施工，考慮人工因素預(yù)留孔施工時(shí)存在誤差，若孔過小可能出現(xiàn)鋼筋無法穿過孔。所以在打孔時(shí)，應(yīng)考慮鋼截面損失和施工兩方面。在此建議參照《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造》中的建議尺寸，施工單位應(yīng)該提高人員的素質(zhì)，盡量減小誤差，避免由于鋼筋的直徑的誤差而影響鋼筋穿孔[5]。需要補(bǔ)充的是生產(chǎn)帶肋鋼筋時(shí)，鋼筋上有兩條對(duì)稱的棱, 高約0.5-1mm,若鋼筋的直徑在25mm以上的，這兩條棱比較明顯，這是穿孔部位的鋼筋直徑可以增大1-2mm。 　　2.3型鋼柱吊裝 　　(l) 型鋼柱使用單機(jī)起吊，吊裝時(shí)做到型鋼柱垂直、回轉(zhuǎn)扶直、根部不拖。起吊時(shí)避免與其他的安裝好的的構(gòu)架碰撞。松吊索前應(yīng)確定型鋼柱已與底層或基礎(chǔ)預(yù)埋柱有可靠連接。實(shí)際施工中應(yīng)將上層柱與下層柱用高強(qiáng)螺栓臨時(shí)固定。 　　(2) 型鋼柱的定位、校正。使用三根鋼絲繩在三個(gè)方向固定型鋼柱，使用壓葫蘆調(diào)整每根鋼絲繩的長度。并使用經(jīng)緯儀檢查柱子的垂直度。若垂直度不滿足要求應(yīng)重復(fù)上述步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至無誤，使用大六角頭高強(qiáng)度螺栓扭至額定扭矩。 　　(3)型鋼柱的高強(qiáng)度螺栓連接 　　型鋼柱間使用大六角頭高強(qiáng)螺栓連接，安裝時(shí)應(yīng)保證磨擦面干燥清潔，禁止雨中作業(yè)，螺栓的初擰、終擰必須在同一天完成。從節(jié)點(diǎn)板中心向邊緣擰緊螺栓，以先主要后次要順序連接構(gòu)件，先翼緣后腹板順序連接型鋼柱，螺栓與螺栓口不合適時(shí)，嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入。使用扭矩扳手控制高強(qiáng)螺栓緊固程度，以尾部梅花頭是否被擰掉的程度來確定終擰扭矩是否合格。其外露絲扣應(yīng)為2-3扣，1扣或4扣比例不超過全部數(shù)量的10%。當(dāng)螺孔與螺栓不合適，螺栓不能順利通過時(shí)，應(yīng)使用鉸刀擴(kuò)孔至螺栓直徑的1.2倍，不得使用氣割擴(kuò)孔，并防止鐵屑落入板縫隙中。 　　(4)型鋼柱的焊接 　　型鋼柱之間使用的現(xiàn)場坡口全熔透焊接。由于鋼板厚度較大，鋼材截面較小，焊接時(shí)易產(chǎn)生扭曲變形，并使用合理焊接工藝順序和方法、焊接溫度的控制整體焊接變形和減少焊接殘余應(yīng)力。應(yīng)按以下焊接措施進(jìn)行施焊：先焊基準(zhǔn)點(diǎn)焊縫，再焊其他部位;焊接節(jié)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、翼緣時(shí)盡量對(duì)稱焊接。型鋼柱間焊接時(shí)，應(yīng)由兩名或四名焊工同時(shí)對(duì)稱焊接。 　　3型鋼混凝土梁 　　3.1型鋼梁與梁鋼筋的安裝 　　型鋼梁和梁鋼筋的安裝需要較復(fù)雜的交叉作業(yè)兩種操作順序?yàn)檩^復(fù)雜的交叉作業(yè)，安裝有兩種順序：(1)先穿梁底筋再吊裝型鋼梁(2)先吊裝型鋼梁再穿梁底筋及面筋。兩種方法只是操作順序不同，安裝方法是一樣的。第一種方法操作順序較正常，但工期較長;第二種方法工期較短，但安裝較麻煩，尤其是梁底筋的接頭連接時(shí)不易操作。 　　a、安裝模板及鋼筋：安裝梁底模板→安裝底部主筋→吊裝型鋼梁→安裝上部主筋→安裝箍筋→腰筋及拉結(jié)筋→安裝側(cè)模板并加固。 　　b.吊裝型鋼梁：安裝梁底橫楞→穿梁底部主筋，連接可靠→安裝上部主筋、連接接頭→安裝箍筋、腰筋(箍筋可在吊裝型鋼時(shí)全數(shù)集中套在型鋼梁上) →安裝梁底模、側(cè)模并加固。 　　3.2梁筋不同的連接方式 　　梁筋的連接方式有兩種焊接牛腿以及型鋼柱翼緣板上打孔，在實(shí)際操作中，由于焊接牛腿比較費(fèi)事，需要在型鋼柱翼緣板上打孔，或在型鋼柱上焊接牛腿，然后把梁筋與牛焊接[6]。所以實(shí)際工程當(dāng)中常把這兩種方法在事前作了定性對(duì)比，然后確定使用何種方法。 　　(1)材料消耗方面對(duì)比 　　焊接牛腿需消耗鋼板;在型鋼柱上打孔并進(jìn)行加固，也需消耗一定期數(shù)量的鋼板。相對(duì)而言，焊接牛腿用鋼量要多一些。 　　焊接牛腿加大柱子或梁的截面，增大了混凝土的用量，增加的梁或柱子的自重，造成鋼筋用量的增加，導(dǎo)致工程費(fèi)用增加。 　　(2)工期方面 　　為了不影響現(xiàn)場的操作時(shí)間和空間，打孔焊接工作都可在工廠內(nèi)完成，安裝時(shí)梁筋直接穿過預(yù)留孔;若采用梁筋與牛腿連接，需要現(xiàn)場焊接，并可能產(chǎn)生交叉作業(yè)，增大現(xiàn)場工作時(shí)間，導(dǎo)致工期延長。 　　3.3型鋼梁的吊裝 　　3.3.1技術(shù)準(zhǔn)備工作 　　型鋼梁的長度要準(zhǔn)確，安裝之前必須要進(jìn)行尺寸核對(duì)，確保無誤。在安裝前還要對(duì)型鋼柱間的距離進(jìn)行測量對(duì)與型鋼梁長度不合適的要進(jìn)行處理。 　　3.3.2吊裝 　　鋼梁一般使用專用吊具吊裝，升高時(shí)保證鋼梁水平，到位后兩點(diǎn)綁扎。鋼梁安裝前需要先穿好梁底層鋼筋，型鋼柱上在安裝型鋼梁的位置放置板托，一般情況下鋼柱位置準(zhǔn)確的話，鋼梁對(duì)號(hào)安裝即可[8-9]。板托安放后需要臨時(shí)固定。型鋼梁應(yīng)由中間向四周方向以便制作和安裝的后期誤差不至于過大，并在安裝每個(gè)鋼梁后測量柱子的垂直度，以保證安裝的順利進(jìn)行。安裝兩梁共栓節(jié)點(diǎn)時(shí)，對(duì)先安裝的梁進(jìn)行臨時(shí)支撐，待兩根梁同時(shí)穿上螺栓后，再撤除支撐。使用汽車起重機(jī)或手動(dòng)，對(duì)局部塔機(jī)起重機(jī)安裝不到的型鋼梁進(jìn)行安裝，并在安裝時(shí)也要進(jìn)行臨時(shí)固定，并使用手葫蘆進(jìn)行糾偏。 　　型鋼梁與型鋼柱腹板采用焊接或螺連接，焊接時(shí)應(yīng)對(duì)柱與柱間的距離進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。為了達(dá)到減小誤差，消除應(yīng)力，控制變形的目的，在節(jié)點(diǎn)焊接時(shí)收縮。梁對(duì)接時(shí)，使用千斤頂對(duì)對(duì)接區(qū)域頂部的槽鋼進(jìn)行調(diào)節(jié)，并使用水準(zhǔn)儀對(duì)整段梁進(jìn)行水平調(diào)整。使用千斤頂在梁對(duì)接時(shí)進(jìn)行固定，為確保梁的安裝準(zhǔn)確性在千斤頂頂部的槽鋼彈出軸線。 　　3.3.3高強(qiáng)螺栓連接 　　為了保證鋼梁腹板鏈接穩(wěn)固，應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓連接，并在摩擦面噴砂后生赤繡并保持摩擦面干燥。高強(qiáng)度螺栓安裝時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)行打入，應(yīng)在鋼梁分段校正，合格后進(jìn)行安裝。如果螺栓不合適，應(yīng)使用鉸刀修整螺孔后再安裝，嚴(yán)禁氣割擴(kuò)孔。為了保證清潔，防止鐵屑落入板縫，應(yīng)將孔周螺栓擰緊。高強(qiáng)螺栓群由中央向外的順序進(jìn)行擰緊，并在同一天內(nèi)完成初擰、復(fù)擰及終擰。 　　4 結(jié)論 　　型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展將會(huì)越來越廣泛，所以對(duì)此種結(jié)構(gòu)的研究也將會(huì)越來越深。本文研究了型鋼柱的制作工藝尤其是預(yù)留鋼筋孔位時(shí)需要注意的不同工種間的協(xié)調(diào)問題做了特別說明，在吊裝型鋼梁和柱時(shí)需要特別注意定位和反復(fù)校正問題，另外，對(duì)于梁筋的兩種不同的連接方式，本文做了詳細(xì)的比較，這對(duì)于現(xiàn)在施工水平有限的施工隊(duì)伍來說，具有較高的指導(dǎo)意義。對(duì)于型鋼梁與梁鋼筋的安裝時(shí)處理好交叉作業(yè)以便縮短工期的問題，在施工時(shí)需要注意，此點(diǎn)需要根據(jù)施工隊(duì)伍的水平而定，還有待進(jìn)行更深入的研究。 　　參考文獻(xiàn) 　　[1]朱佩.型鋼混凝土的發(fā)展與工程應(yīng)用[J]. 工業(yè)建筑，2009(5), 34-56. 　　[2]JGJ138-2001，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001. 　　[3]岳翠蘭，程占甫，金星.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].工程設(shè)計(jì)與建設(shè)，2007(4),112-131.