型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)摘要：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中配置了型鋼，實(shí)現(xiàn)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合，突出了其受力性能，具備承載力大、抗震性能好、截面小等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而由于其結(jié)構(gòu)的特殊性、技術(shù)的復(fù)雜性，施工也較單純的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和型鋼結(jié)構(gòu)難度大。本文作者結(jié)合自身經(jīng)歷的項(xiàng)目，對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)施進(jìn)行了淺要的分析研究，總結(jié)了主要的技術(shù)難點(diǎn)和應(yīng)對(duì)措施，為類型項(xiàng)目積累了相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)；技術(shù)難點(diǎn)；應(yīng)對(duì)措施

1.項(xiàng)目背景

本項(xiàng)目為濱海廣場(chǎng)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)外型宛如五條金龍?zhí)饺牒Ｖ校O(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)理念，工程主體采用了型鋼混凝土體系。型鋼梁、柱均為非正交連接，節(jié)點(diǎn)處鋼筋密度大，且需穿過(guò)型鋼柱腹板，項(xiàng)目共計(jì)使用H型鋼1754噸。

2.技術(shù)難點(diǎn)分析

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了混凝土自身的抗壓能力和型鋼優(yōu)越的抗拉壓性能，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有很高的承載力。同時(shí)，構(gòu)件中的型鋼骨架能有效約束混凝土，使受壓區(qū)混凝土處于三向受壓狀態(tài)，再加上型鋼自身的抗剪能力，有效抑制了混凝土斜裂縫的發(fā)展，從而使構(gòu)件在受剪破壞時(shí)的脆性性質(zhì)有了很大改善，也提髙了組合構(gòu)件的耗能性能和延性，使其具有更好的抗震性能。雖然型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)形式是將型鋼和鋼筋混凝土組合在一起，其施工工序要比單純的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)都要復(fù)雜，施工中不僅要注意型鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各自施工技術(shù)要點(diǎn)，還需要解決兩種結(jié)構(gòu)交叉施工難題，特別是節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集，鋼筋穿鋼柱腹板難度大，混凝土澆筑難度大。具體來(lái)說(shuō)，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)核心施工技術(shù)難點(diǎn)有：

2.1型鋼柱定位及標(biāo)高控制難

型鋼柱定位、垂直度及標(biāo)高的控制難點(diǎn)在于型鋼柱與現(xiàn)澆基礎(chǔ)預(yù)埋的連接難以準(zhǔn)確控制到位。型鋼制作加工在加工廠進(jìn)行，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝精度要求較高，而型鋼柱生根于混凝土承臺(tái)，承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)極易出現(xiàn)偏差導(dǎo)致預(yù)留安裝的凹槽定位、標(biāo)高、平整度控制不精確，繼而影響型鋼柱的定位軸線、標(biāo)高及垂直度。

2.2梁柱節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，穿插施工難

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造十分復(fù)雜，梁柱節(jié)點(diǎn)處的鋼筋需穿過(guò)型鋼，一般型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)中，相交方向的兩組型鋼梁標(biāo)高相同，但型鋼混凝土梁中配置的鋼筋由于要同時(shí)穿過(guò)縱向型鋼柱，其位置必須錯(cuò)開(kāi)，因此位于豎向型鋼柱上兩個(gè)方向的孔位標(biāo)高不相同，加之本工程型鋼梁、柱均為非正交連接，節(jié)點(diǎn)處型鋼、鋼筋密度大且互相交錯(cuò)穿插，鋼筋穿孔位置定位難，構(gòu)件的連接施工難度大。

2.3節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑及振搗空間小，易出現(xiàn)不密實(shí)情況

型鋼混凝土構(gòu)件中有既有型鋼骨架，又有鋼筋穿插，特別是梁柱節(jié)點(diǎn)處，型鋼及鋼筋縱橫交錯(cuò)、布置密集，混凝土澆筑和振搗空間小，給混凝土施工帶來(lái)了極大困難。

3.技術(shù)方案應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述提出的技術(shù)難點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)施前明確了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方向：①采取有效措施確保型鋼柱定位、標(biāo)高及垂直度控制精確。②處理型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜難題。③采取確保型鋼混凝土澆筑質(zhì)量的技術(shù)措施。通過(guò)展開(kāi)分析，對(duì)應(yīng)提出了三條應(yīng)對(duì)措施。

3.1采用“型鋼柱預(yù)埋螺栓簡(jiǎn)便定位鋼?！贝_保型鋼柱定位及標(biāo)高控制精確

以往柱腳預(yù)埋采用的是木模支設(shè)凹槽加預(yù)留鋼板的方式，混凝土?xí)a(chǎn)生澆筑不密實(shí)情況，標(biāo)高和平整度也難以準(zhǔn)確控制，進(jìn)而導(dǎo)致型鋼柱的定位軸線、標(biāo)高、垂直度產(chǎn)生偏差。本項(xiàng)目提出采用“型鋼柱預(yù)埋螺栓簡(jiǎn)便定位鋼?！陛o助型鋼定位。本裝置由六部分組成（具體見(jiàn)圖1），其特點(diǎn)如下：

3.1.1可以克服以往型鋼柱與混凝土預(yù)埋連接定位及標(biāo)高控制難的不足，促使鋼柱安裝更加簡(jiǎn)便。

3.1.2支撐效果好，型鋼柱腳基層的平整度及整潔度均能得到有效控制，繼而能確保型鋼柱的垂直度，能很好滿足型鋼柱安裝的精度要求。

3.1.3操作簡(jiǎn)便，鋼卷護(hù)筒易于拆除，可多次周轉(zhuǎn)使用。

1-可調(diào)螺帽

2-鋼卷護(hù)筒

3-放線定位孔

4-底板

5-固定扁鐵

6-螺栓絲桿

圖1-型鋼柱預(yù)埋螺栓簡(jiǎn)便定位鋼模

3.2建立三維模型，精準(zhǔn)鋼筋穿型鋼孔口布置

設(shè)計(jì)圖紙往往只給出鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)格、形狀、位置，對(duì)于細(xì)部構(gòu)造描述較少，另外，二維圖紙無(wú)法展現(xiàn)出節(jié)點(diǎn)處穿插關(guān)系，型鋼柱梁加工時(shí)難以保證鋼筋穿孔位置符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工要求。針對(duì)這種情況，項(xiàng)目提出運(yùn)用Takle三維建模技術(shù)，將節(jié)點(diǎn)處穿插關(guān)系立體呈現(xiàn)，在電腦中先行模擬鋼筋穿型鋼，調(diào)整確定孔口位置后，再出具鋼柱、鋼梁內(nèi)肢箍需穿孔的大樣圖。

3.3采用在加勁板處“開(kāi)孔”、二次澆筑方式，確?；炷翝仓拿軐?shí)性

節(jié)點(diǎn)處加勁板的存在和密集的鋼筋將導(dǎo)致柱中某些部位被鋼筋和型鋼圍住，澆筑時(shí)，被圍部分內(nèi)部空氣排不出，形成“氣囊”，后續(xù)混凝土無(wú)法繼續(xù)澆入。因此，此類部位澆筑前，應(yīng)在加勁板處“開(kāi)通氣孔”，并采用二次澆筑的方法，確保混凝土澆筑密實(shí)。

4.技術(shù)方案實(shí)施過(guò)程

4.1仿真建模，數(shù)控開(kāi)孔

項(xiàng)目部組織技術(shù)人員進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)研究攻關(guān)，利用了一個(gè)月的時(shí)間對(duì)原設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)全部細(xì)化，將每根鋼筋遇型鋼的位置在圖紙上標(biāo)明后，運(yùn)用Takle三維建模形式，將細(xì)化的節(jié)點(diǎn)全部輸進(jìn)模型之中，分析鋼筋與型鋼梁柱型的穿插關(guān)系、優(yōu)化調(diào)整后，繪制梁縱向鋼筋穿過(guò)型鋼柱翼緣或腹板穿孔及補(bǔ)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)大樣、鋼柱鋼梁內(nèi)肢箍需穿孔的大樣圖，然后利用數(shù)字化機(jī)械設(shè)備按照大樣圖精準(zhǔn)開(kāi)孔。

圖2-仿真建模

圖3-數(shù)控開(kāi)孔

4.2型鋼柱定位安裝

4.2.1型鋼柱預(yù)埋螺栓安裝

利用“簡(jiǎn)便定位鋼?！惫潭ㄐ弯撝A(yù)埋螺栓，在型鋼柱腳混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)柱腳底鋼板進(jìn)行再次定位復(fù)核。

圖4-底腳螺栓預(yù)埋

圖5-鋼柱吊裝

4.2.2鋼柱安裝

型鋼柱的安裝是指預(yù)埋型鋼柱以上部分型鋼柱的安裝，它是形成型鋼骨架的關(guān)鍵構(gòu)件，因此在安裝過(guò)程中應(yīng)當(dāng)確保定位準(zhǔn)確，連接牢固。鋼柱安裝前拆除輔助用的鋼墊板，并將螺紋清理干凈，對(duì)損傷的螺栓要進(jìn)行修復(fù)。型鋼柱的垂直度用全站儀檢查，當(dāng)有偏差時(shí)用液壓千斤頂調(diào)節(jié)柱腳的上下螺母進(jìn)行校正，柱腳校正后立即緊固地腳螺栓，并將承重鋼墊板上下點(diǎn)焊固定防止移位。型鋼柱吊裝到位后應(yīng)首先用大六角頭的高強(qiáng)螺栓通過(guò)連接板進(jìn)行初步連接固定。

4.3節(jié)點(diǎn)鋼筋安裝

4.3.1混凝土（型鋼）梁與型鋼柱節(jié)點(diǎn)主筋安裝

混凝土（型鋼）梁寬度大于型鋼柱翼緣時(shí)，鋼牛腿寬度范圍的梁鋼筋焊在牛腿上，以外的梁鋼筋穿型鋼腹板；對(duì)于寬度小于等于型鋼柱翼緣的梁，梁鋼筋全部焊在牛腿上。

4.3.2混凝土（型鋼）梁與型鋼柱節(jié)點(diǎn)箍筋安裝

混凝土梁（型鋼梁）與型鋼柱節(jié)點(diǎn)處，箍筋應(yīng)加密，而該部位為鋼牛腿加勁板（或鋼梁腹板），應(yīng)在鋼牛腿加勁板（或鋼梁腹板）上開(kāi)孔穿箍筋，箍筋采用四個(gè)L型，焊接封閉。

圖6、7-節(jié)點(diǎn)鋼筋穿插

4.4柱梁節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑

混凝土澆筑是型鋼混凝組合結(jié)構(gòu)施工中的關(guān)鍵步驟，注意事項(xiàng)如下：

4.4.1在加勁板處每隔500mm開(kāi)一個(gè)直徑100mm的通氣孔；

4.4.2凝土實(shí)行“二次澆注”，先從一邊澆筑和振搗，待看到排氣孔中出現(xiàn)混凝土并上冒混凝土漿時(shí)停止振搗，再?gòu)牧硪粋?cè)面澆筑混凝土，待另外一側(cè)混凝土滿時(shí)，進(jìn)行振搗。

4.4.3由于空間小振搗器難以深入到節(jié)點(diǎn)的各個(gè)角落，在模板外部增設(shè)附著式震動(dòng)器加強(qiáng)振搗效果。

5.實(shí)施效果與技術(shù)價(jià)值

本次型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)難點(diǎn)的應(yīng)對(duì)研究和實(shí)施，在型鋼柱預(yù)埋時(shí)采用了定位鋼模，型鋼開(kāi)工加工時(shí)運(yùn)用了Takle三維建模技術(shù)，混凝土澆筑時(shí)在加勁板處“開(kāi)孔”，并實(shí)施二次澆筑，成功解決了型鋼柱定位、節(jié)點(diǎn)處鋼筋安裝及混凝土