某商住楼型钢梁与柱施工方法关键技术研究

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        摘要：近年来型钢混凝土组合结构的发展越来越快，针对现有的型钢混凝土柱和梁的施工缺陷，本文结合邯郸市某商住楼探讨了新的型钢梁与柱施工方法。主要研究了型钢柱的制作，指出在制作过程中必须考虑的问题就是对钢筋孔位的预留。另外，探讨了型钢柱与型钢梁的吊装以及型钢梁与梁钢筋的不同安装顺序。研究成果对于保证施工质量，节约成本具有重要意义。

　　关键词：型钢混凝土,柱梁,施工方法 　　1引言 　　所谓型钢混凝土组合结构是指混凝土内配置型钢和钢筋的结构，其特征为在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳。由于型钢混凝土结构具有良好的力学性能，尤其适用于地震区，与传统结构相比较有许多优势，因此，得到学术界和工程界很大的关注[1]。近20年来，我国的钢铁产量快速提高，国家用钢政策发生了转变，以前为节约用钢，现在向合理用钢转变，并且建筑行业也飞速发展，这为型钢混凝土组合结构的在我国的应用奠定了基础。在施工过程中如何制作型钢柱与梁，以及如何将其吊装，本文结合邯郸市某商住楼进行了深入的研究，采取正确梁筋的安装顺序，以便施工更方便，同时也可节约成本。 　　该工程为邯郸市某商住楼，此楼由两栋对称布置的16层高层住宅和连接两栋高层住宅之间的 1层商业裙房及 1 层地下室组成，建筑面积为6.8万 m2。地下1层和地上 1 层为商场，层高为6.5m,上部为住宅区，建筑物中高度为90.2m。建筑物的梁、柱采用型钢混凝土的形式，型钢柱的尺寸为500×500的十形字柱，型钢梁为200×500工字形钢。针对型钢梁和柱采用以下施工方法，既缩短了工期又节约了成本。 　　2型钢混凝土柱 　　型钢混凝土柱制作需准备的材料为：型钢、混凝土、钢筋以及栓钉。考虑到钢材的性能在选择型钢时一般选用Q235-B.C.D级以及Q345-B.C.D.E级钢材;对于混凝土，考虑其受压应力一般选用C30-C70的混凝土;纵向钢筋宜采用Ⅱ级、Ⅲ级热轧钢筋;箍筋宜采用Ⅰ级、Ⅱ级热轧钢筋。 　　2.1型钢混凝土柱的一般构造及制作工艺 　　根据型钢混凝土组合结构的特点，为保证型钢与混凝土能更好的共同工作，在此分析一下箍筋的作用。箍筋可以增强构件截面的抗剪性能，从而可以降低整体结构发生剪切破坏，另外箍筋还可以约束混凝土的变形，从而增强塑性铰区的变形能力和耗能能力的作用[2-6]。为了把箍筋的作用发挥到最大，经常把箍筋做成封闭型，且将箍筋的末端做成1350的弯钩，弯钩应满足构造要求。而在实际工程中，特别是当型钢尺寸比较大时，箍筋不能满足这种情况。所以在设计时，欲确定但是施工中常常难于满足此要求，特别是在型钢的的时候。在型钢的截面尺寸及其位置，应考虑型钢表面的混凝土保护层的厚度，以此来尽可能的避免型钢出现局部变形，从而更好的保证型钢与混凝土共同工作，同时，也易提高型钢混凝土组合结构的耐火性以及耐久性。一般构件中型钢板不宜太薄，这样有利于型钢间的焊接，也可保证构件的局部稳定。 　　制作前的准备→进料→下料放样→平板矫正→制孔、打坡→H型钢组立→龙门焊接→气刨清根、背焊→H型钢矫正→抛丸除锈→分解成T型钢→T型钢打坡口、打磨、制孔→焊接十字柱→焊肋板→精整、矫正→超声波探伤→焊接栓钉→清理→构件标识→成品检验→构件运输进场。 　　2.2预留钢筋孔位的确定 　　(1)预留钢筋孔的位置 　　对钢筋孔的预留位置应该准确包括上、下、左、右各方向的位置，若不准确，在穿钢筋时会很麻烦。所以在实际施工时应协调好型钢施工的单位和土建施工的单位只有及时沟通才能更好的完成工作。预留孔设置在型钢上，这对负责钢施工的人员要求较高，他们既懂钢结构又要懂土建施工，这样便于技术沟通，准确无误的确定孔位。型加工钢构件的人员也应该认真配合土建施工人员，协力做好钢筋孔位。 　　(2)预留钢筋孔的大小 　　预留孔的大小影响型钢的强度，所以预留孔不宜过大，但是孔太小又影响施工，考虑人工因素预留孔施工时存在误差，若孔过小可能出现钢筋无法穿过孔。所以在打孔时，应考虑钢截面损失和施工两方面。在此建议参照《型钢混凝土组合结构构造》中的建议尺寸，施工单位应该提高人员的素质，尽量减小误差，避免由于钢筋的直径的误差而影响钢筋穿孔[5]。需要补充的是生产带肋钢筋时，钢筋上有两条对称的棱, 高约0.5-1mm,若钢筋的直径在25mm以上的，这两条棱比较明显，这是穿孔部位的钢筋直径可以增大1-2mm。 　　2.3型钢柱吊装 　　(l) 型钢柱使用单机起吊，吊装时做到型钢柱垂直、回转扶直、根部不拖。起吊时避免与其他的安装好的的构架碰撞。松吊索前应确定型钢柱已与底层或基础预埋柱有可靠连接。实际施工中应将上层柱与下层柱用高强螺栓临时固定。 　　(2) 型钢柱的定位、校正。使用三根钢丝绳在三个方向固定型钢柱，使用压葫芦调整每根钢丝绳的长度。并使用经纬仪检查柱子的垂直度。若垂直度不满足要求应重复上述步骤进行调节，直至无误，使用大六角头高强度螺栓扭至额定扭矩。 　　(3)型钢柱的高强度螺栓连接 　　型钢柱间使用大六角头高强螺栓连接，安装时应保证磨擦面干燥清洁，禁止雨中作业，螺栓的初拧、终拧必须在同一天完成。从节点板中心向边缘拧紧螺栓，以先主要后次要顺序连接构件，先翼缘后腹板顺序连接型钢柱，螺栓与螺栓口不合适时，严禁强行穿入。使用扭矩扳手控制高强螺栓紧固程度，以尾部梅花头是否被拧掉的程度来确定终拧扭矩是否合格。其外露丝扣应为2-3扣，1扣或4扣比例不超过全部数量的10%。当螺孔与螺栓不合适，螺栓不能顺利通过时，应使用铰刀扩孔至螺栓直径的1.2倍，不得使用气割扩孔，并防止铁屑落入板缝隙中。 　　(4)型钢柱的焊接 　　型钢柱之间使用的现场坡口全熔透焊接。由于钢板厚度较大，钢材截面较小，焊接时易产生扭曲变形，并使用合理焊接工艺顺序和方法、焊接温度的控制整体焊接变形和减少焊接残余应力。应按以下焊接措施进行施焊：先焊基准点焊缝，再焊其他部位;焊接节点、结构、翼缘时尽量对称焊接。型钢柱间焊接时，应由两名或四名焊工同时对称焊接。 　　3型钢混凝土梁 　　3.1型钢梁与梁钢筋的安装 　　型钢梁和梁钢筋的安装需要较复杂的交叉作业两种操作顺序为较复杂的交叉作业，安装有两种顺序：(1)先穿梁底筋再吊装型钢梁(2)先吊装型钢梁再穿梁底筋及面筋。两种方法只是操作顺序不同，安装方法是一样的。第一种方法操作顺序较正常，但工期较长;第二种方法工期较短，但安装较麻烦，尤其是梁底筋的接头连接时不易操作。 　　a、安装模板及钢筋：安装梁底模板→安装底部主筋→吊装型钢梁→安装上部主筋→安装箍筋→腰筋及拉结筋→安装侧模板并加固。 　　b.吊装型钢梁：安装梁底横楞→穿梁底部主筋，连接可靠→安装上部主筋、连接接头→安装箍筋、腰筋(箍筋可在吊装型钢时全数集中套在型钢梁上) →安装梁底模、侧模并加固。 　　3.2梁筋不同的连接方式 　　梁筋的连接方式有两种焊接牛腿以及型钢柱翼缘板上打孔，在实际操作中，由于焊接牛腿比较费事，需要在型钢柱翼缘板上打孔，或在型钢柱上焊接牛腿，然后把梁筋与牛焊接[6]。所以实际工程当中常把这两种方法在事前作了定性对比，然后确定使用何种方法。 　　(1)材料消耗方面对比 　　焊接牛腿需消耗钢板;在型钢柱上打孔并进行加固，也需消耗一定期数量的钢板。相对而言，焊接牛腿用钢量要多一些。 　　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，造成钢筋用量的增加，导致工程费用增加。 　　(2)工期方面 　　为了不影响现场的操作时间和空间，打孔焊接工作都可在工厂内完成，安装时梁筋直接穿过预留孔;若采用梁筋与牛腿连接，需要现场焊接，并可能产生交叉作业，增大现场工作时间，导致工期延长。 　　3.3型钢梁的吊装 　　3.3.1技术准备工作 　　型钢梁的长度要准确，安装之前必须要进行尺寸核对，确保无误。在安装前还要对型钢柱间的距离进行测量对与型钢梁长度不合适的要进行处理。 　　3.3.2吊装 　　钢梁一般使用专用吊具吊装，升高时保证钢梁水平，到位后两点绑扎。钢梁安装前需要先穿好梁底层钢筋，型钢柱上在安装型钢梁的位置放置板托，一般情况下钢柱位置准确的话，钢梁对号安装即可[8-9]。板托安放后需要临时固定。型钢梁应由中间向四周方向以便制作和安装的后期误差不至于过大，并在安装每个钢梁后测量柱子的垂直度，以保证安装的顺利进行。安装两梁共栓节点时，对先安装的梁进行临时支撑，待两根梁同时穿上螺栓后，再撤除支撑。使用汽车起重机或手动，对局部塔机起重机安装不到的型钢梁进行安装，并在安装时也要进行临时固定，并使用手葫芦进行纠偏。 　　型钢梁与型钢柱腹板采用焊接或螺连接，焊接时应对柱与柱间的距离进行实时测量。为了达到减小误差，消除应力，控制变形的目的，在节点焊接时收缩。梁对接时，使用千斤顶对对接区域顶部的槽钢进行调节，并使用水准仪对整段梁进行水平调整。使用千斤顶在梁对接时进行固定，为确保梁的安装准确性在千斤顶顶部的槽钢弹出轴线。 　　3.3.3高强螺栓连接 　　为了保证钢梁腹板链接稳固，应采用高强度螺栓连接，并在摩擦面喷砂后生赤绣并保持摩擦面干燥。高强度螺栓安装时严禁强行打入，应在钢梁分段校正，合格后进行安装。如果螺栓不合适，应使用铰刀修整螺孔后再安装，严禁气割扩孔。为了保证清洁，防止铁屑落入板缝，应将孔周螺栓拧紧。高强螺栓群由中央向外的顺序进行拧紧，并在同一天内完成初拧、复拧及终拧。 　　4 结论 　　型钢混凝土组合结构的发展将会越来越广泛，所以对此种结构的研究也将会越来越深。本文研究了型钢柱的制作工艺尤其是预留钢筋孔位时需要注意的不同工种间的协调问题做了特别说明，在吊装型钢梁和柱时需要特别注意定位和反复校正问题，另外，对于梁筋的两种不同的连接方式，本文做了详细的比较，这对于现在施工水平有限的施工队伍来说，具有较高的指导意义。对于型钢梁与梁钢筋的安装时处理好交叉作业以便缩短工期的问题，在施工时需要注意，此点需要根据施工队伍的水平而定，还有待进行更深入的研究。 　　参考文献 　　[1]朱佩.型钢混凝土的发展与工程应用[J]. 工业建筑，2009(5), 34-56. 　　[2]JGJ138-2001，型钢混凝土组合结构技术规程[S]，北京:中国建筑工业出版社,2001. 　　[3]岳翠兰，程占甫，金星.型钢混凝土结构施工技术[J].工程设计与建设，2007(4),112-131.