萬麗紅

隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展,建筑物的高度、跨度不斷增加,高層、超高層建筑物層出不窮。隨著高度的增加,建筑結(jié)構(gòu)底部柱子所受的軸向壓力就不斷增大,如仍采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱,由于受軸壓比的限制,導(dǎo)致柱截面尺寸非常大,不僅影響使用功能,而且不利于結(jié)構(gòu)抗震。因此,出現(xiàn)了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,型鋼混凝土結(jié)構(gòu)減少了構(gòu)件的截面尺寸,提高了構(gòu)件的承載力,增加了建筑使用面積和凈高,同時(shí)也減輕了建筑物自重。截面中的型鋼和混凝土協(xié)同工作,共同承擔(dān)荷載,使得型鋼混凝土構(gòu)件的承載力高于同樣截面尺寸的鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力,因此型鋼混凝土抗震性能優(yōu)良。

1 概述

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(Steel Reinforced Concrete,簡稱SRC),又被稱為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),是以型鋼為鋼骨架并在型鋼周圍配置鋼筋和澆筑混凝土的埋入式組合結(jié)構(gòu)。構(gòu)件是鋼和混凝土兩種材料的組合體,由混凝土、型鋼、縱向鋼筋和箍筋組成,其中構(gòu)件中的型鋼是軋制或焊接成型。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的型鋼與混凝土共同作用,可以發(fā)揮鋼材良好的抗拉性能和混凝土良好的抗壓性能,從而使兩種材料的強(qiáng)度都能夠得到充分的利用。與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)相比,型鋼混凝土構(gòu)件的外包混凝土可以防止型鋼局部彎曲變形,提高構(gòu)件的整體剛度,顯著改善型鋼截面扭轉(zhuǎn)彎曲性能,使鋼材的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮。采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)約鋼材,包在型鋼外面的鋼筋混凝土不僅在剛度和強(qiáng)度上發(fā)揮作用,而且可以取代鋼結(jié)構(gòu)外涂的防銹和防火材料,增加結(jié)構(gòu)耐久性。

2 型鋼柱安裝的質(zhì)量控制

1)鋼柱垂直度,偏扭的質(zhì)量控制。在型鋼柱相互垂直兩翼緣板劃出柱身中心線,根據(jù)樓層軸線,用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從不同方面進(jìn)行觀測,控制其垂直度及偏扭值,同時(shí)測量已安裝型鋼柱的垂直度,進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,稍微預(yù)留傾斜量,在安裝焊接過程中依靠變形將其抵消。

2)鋼柱標(biāo)高質(zhì)量控制。安裝鋼柱標(biāo)高,誤差控制在±3 mm以內(nèi),測定已安裝型鋼柱標(biāo)高及偏差,根據(jù)擬安裝鋼柱長度來進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整,如果柱頭間出現(xiàn)縫隙,用鋼墊片調(diào)整。

3)型鋼柱安裝精度直接影響到型鋼梁施工,必須嚴(yán)格控制,逐層復(fù)核調(diào)整,防止誤差積累。

4)型鋼柱對(duì)接焊縫施工,是型鋼柱安裝的關(guān)鍵工序之一,直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全。型鋼柱安裝調(diào)整就位,先安裝聯(lián)結(jié)板,校核調(diào)整后,采用點(diǎn)焊固定。采取兩個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱、分段、反向施焊的工藝,并保證焊接參數(shù)、焊接速度一致。嚴(yán)格控制焊道平直,分層連續(xù)施焊,保證焊縫質(zhì)量。每層焊縫焊完后及時(shí)清理,如發(fā)現(xiàn)有影響焊接質(zhì)量的缺陷,必須清除后再焊。

3 型鋼梁安裝的質(zhì)量控制

型鋼梁吊裝安裝前應(yīng)先在鋼梁腹板側(cè)邊焊吊耳,用塔吊進(jìn)行吊裝。然后將梁運(yùn)至鋼柱的牛腿上,做臨時(shí)連接,并找正位置,割掉鋼梁腹板吊耳。型鋼梁翼緣中心線應(yīng)對(duì)正牛腿中心線,以保證鋼梁軸線位置準(zhǔn)確。在安裝鋼梁過程中,利用鋼腹板兩側(cè)安裝設(shè)備上的水平調(diào)節(jié)絲桿來調(diào)節(jié)鋼梁的垂直度。安裝鋼梁時(shí),需要反復(fù)觀測并糾正其軸線、標(biāo)高、垂直度偏差值,直至符合規(guī)范要求后,方可進(jìn)行對(duì)接焊接。鋼梁焊接完畢后,割掉鋼梁翼緣上的吊耳,并對(duì)鋼梁的垂直度標(biāo)高進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。在焊接好的鋼梁上下翼緣確定抗剪連接件的軸線位置,并采用自動(dòng)栓釘焊接機(jī)將抗剪連接件(栓釘)焊接在鋼梁翼緣上,做到焊接牢固可靠。為防止組合鋼梁垂直度、標(biāo)高軸線偏差值積累超過允許值,每次組合鋼梁安裝要嚴(yán)格校驗(yàn)鋼柱垂直度以及鋼柱上牛腿的軸線位置、標(biāo)高。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的型鋼柱、梁、支撐等主要構(gòu)件就位后,應(yīng)立即進(jìn)行校正、固定。當(dāng)天安裝的鋼構(gòu)件應(yīng)使其形成穩(wěn)定的空間體系,否則應(yīng)采取臨時(shí)加固措施。

4 型鋼柱、梁鋼筋的綁扎

1)吊裝鋼梁時(shí)應(yīng)提前將外箍筋套于鋼梁內(nèi),以免后套時(shí)箍筋變形或難以施工。

2)嚴(yán)格控制型鋼混凝土梁上下鋼筋的標(biāo)高,以確保主筋和型鋼間的距離及型鋼在該梁中位置的準(zhǔn)確性。

3)梁柱節(jié)點(diǎn)的箍筋可采用開口箍筋后焊接的方式。

4)型鋼混凝土柱的縱向受力鋼筋不應(yīng)在中間各層節(jié)點(diǎn)中切斷。

5 現(xiàn)場氣割擴(kuò)孔的處理

型鋼鋼板上的孔洞應(yīng)在工廠機(jī)械開孔,嚴(yán)禁現(xiàn)場氣割開孔。應(yīng)盡量將型鋼混凝土梁、柱中鋼筋避開型鋼,無法避開時(shí)可采用鋼筋穿孔,但應(yīng)避免在型鋼的翼緣上穿孔。當(dāng)必須在柱內(nèi)型鋼腹板上預(yù)留孔時(shí),型鋼腹板截面損失率宜小于腹板面積的25%,當(dāng)鋼筋穿孔造成型鋼截面損失不能滿足承載力要求時(shí),可采用型鋼截面局部加厚的辦法補(bǔ)強(qiáng),加厚板件與型鋼構(gòu)件應(yīng)有可靠連接。

6 型鋼柱底腳板下部混凝土澆筑的問題

型鋼柱生根于框架柱內(nèi),應(yīng)設(shè)置一層過渡層,過渡層中的型鋼柱向下延伸至梁下部以下2倍型鋼柱截面高度。過渡層柱的箍筋全高加密、為控制型鋼柱標(biāo)高,澆筑框架柱時(shí)混凝土標(biāo)高控制在型鋼柱底腳板下50 mm,型鋼柱安裝完成以后,再澆筑混凝土。為保證此部位混凝土澆筑密實(shí),采取以下控制措施:

1)清除該部位的焊渣和其他雜物,并充分澆水濕潤,但不得有積水。

2)在底腳板相對(duì)兩側(cè)支設(shè)模板固定牢固,另兩側(cè)作為澆筑混凝土?xí)r的喂料口,沿喂料口方向預(yù)埋3φ 8鋼筋輔助振搗。

3)用人工從兩個(gè)相對(duì)方向喂料口喂料,同時(shí)用振搗棒振搗底腳板、預(yù)埋鋼筋和另兩側(cè)模板。待排氣孔有水泥漿溢出時(shí),在喂料口兩側(cè)支設(shè)簸箕口繼續(xù)喂料和振搗,直至排氣孔溢出石子,即澆筑密實(shí)。

4)待混凝土有強(qiáng)度后,剔除喂料口處多余混凝土至底腳板平整,割斷外露預(yù)埋鋼筋。

5)澆筑完畢要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

7 混凝土澆筑

1)采用商品混凝土泵送澆筑,先澆筑柱后澆筑梁。混凝土最大骨料直徑宜小于型鋼外側(cè)混凝土保護(hù)層厚度的1/3,且不宜大于25 mm。

2)在柱混凝土澆筑過程中,從型鋼柱四周均勻下料,分層投料高度不超過50 cm,每個(gè)柱采用4個(gè)振搗棒振搗致頂。

3)在梁柱接頭處和型鋼翼緣下部,由于澆筑混凝土?xí)r有部分空氣不易排出,或因梁的型鋼混凝土翼緣過寬影響混凝土澆筑,需在型鋼翼緣的一些部位預(yù)留混凝土澆筑孔。

4)梁混凝土澆筑時(shí),在工字鋼梁下翼緣板以下從鋼梁一側(cè)下料,用振搗器在工字鋼梁一側(cè)振搗,將混凝土從鋼梁底擠向另一側(cè),待混凝土高度超過鋼梁下翼緣板100 mm以上時(shí),改為兩側(cè)兩人同時(shí)對(duì)稱下料,對(duì)稱振搗,待澆至上翼緣板100 mm時(shí),再從梁跨中開始下料澆筑,從梁的中部開始振搗,逐漸向兩端延伸,至上翼緣板下的全部氣泡從鋼梁兩端及梁柱節(jié)點(diǎn)位置穿筋孔中排出為止。

8 型鋼柱首節(jié)安裝前,對(duì)生根底部混凝土框架柱的強(qiáng)度要求

框架柱生根處的鋼筋混凝土強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%,這樣才能抵抗鋼構(gòu)件荷載,同時(shí)留置試塊。

9 結(jié)語

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工較為復(fù)雜,主要表現(xiàn)為鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接和交叉作業(yè),型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱鋼筋綁扎、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑等。但是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)合了輕鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),具有施工方便、工期短的特點(diǎn),同時(shí)使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能和耐火性能,是未來建筑的發(fā)展方向。

[1]GB 50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]JGJ 81-91,建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程[S].

[3]JGJ 82-91,鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)程[S].

[4]GB 50221-95,鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]04G 523,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造[S].

[6]JGJ 138-2001,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[7]楊 勇,聶建國,郭子雄.核心型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用前瞻[J].四川建筑科學(xué)研究,2006(2):30-32.