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摘要：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱SRC結(jié)構(gòu)，又稱為勁性混凝土結(jié)構(gòu)或包鋼混凝土結(jié)構(gòu)，是指在型鋼結(jié)構(gòu)外面包裹鋼筋混凝土外殼形成的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。本文重點(diǎn)介紹中西部商品交易中心Ⅱ標(biāo)段2#樓工程型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在施工中的心得體會(huì)。...

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

韓曉明  荊建剛  姚建文

（陜西建工集團(tuán)總公司工程一部   西安  710003）

一、工程概況

    中西部商品交易中心Ⅱ標(biāo)段2#樓工程建筑高度94.1米，地下二層、地上二十一層；建筑面積約為82073㎡。工程結(jié)構(gòu)類型：核心筒—框架混凝土結(jié)構(gòu)，局部采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式，型鋼柱共計(jì)48根，采用實(shí)腹式H型鋼，型鋼混凝土組合柱截面尺寸700×700～900×900，鋼柱起止標(biāo)高-14.6m～96.5m（機(jī)房局部99.5m），采用埋入式柱腳，柱內(nèi)型鋼采用貫通型。核心筒局部型鋼混凝土組合梁采用工型鋼，鋼梁跨度2.75m～3.95m，截面尺寸250×450。所有型鋼均采用Q345B型鋼板，翼緣板厚度20mm。

二、工藝流程

    3.1工藝流程

    型鋼柱：深化設(shè)計(jì)各節(jié)點(diǎn)圖→型鋼柱加工制作、運(yùn)輸→鋼柱測(cè)量定位→地腳螺栓與預(yù)埋底板埋設(shè)→底板下混凝土澆筑→底板無(wú)收縮混凝土灌縫→起吊→就位→臨時(shí)固定→型鋼安裝與較正（軸線及垂直度）→預(yù)埋底板與鋼柱焊接連接（必須對(duì)稱施焊）→焊縫處理→焊接外觀檢驗(yàn)→超聲波探傷檢驗(yàn)→合格后外圍柱子鋼筋綁扎→柱子模板安裝→柱子混凝土澆筑

    型鋼梁：深化設(shè)計(jì)各節(jié)點(diǎn)圖→型鋼梁加工制作、運(yùn)輸→起吊→就位→臨時(shí)固定→調(diào)節(jié)水平、豎向調(diào)節(jié)絲桿→校正軸線垂直度、標(biāo)高→焊接固定點(diǎn)→焊接腹板側(cè)邊→焊接翼緣抗剪連接件→焊縫處理→焊接外觀檢驗(yàn)→超聲波探傷檢驗(yàn)→合格后外圍梁鋼筋綁扎→梁模板安裝→梁混凝土澆筑。

三、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

    鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)是完成鋼結(jié)構(gòu)工程施工的重要前提和保證。通過(guò)對(duì)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的每一個(gè)連接點(diǎn)繪制鋼筋穿過(guò)型鋼翼緣或腹板穿孔及補(bǔ)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)大樣，預(yù)先計(jì)劃型鋼混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)縱向鋼筋彎折和錨固及穿孔補(bǔ)強(qiáng)情況。型鋼柱、梁構(gòu)件實(shí)行工廠化制作，保證構(gòu)件尺寸、精度及開(kāi)孔位置的準(zhǔn)確，保證梁柱縱向受力鋼筋能準(zhǔn)確、順利的穿過(guò)型鋼梁、柱。避免了現(xiàn)場(chǎng)糾偏、補(bǔ)開(kāi)孔的工作量，保證工程施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。

四、施工方法

    4.1型鋼結(jié)構(gòu)加工

    型鋼柱加工時(shí)，必須根據(jù)施工圖及深化設(shè)計(jì)，畫出準(zhǔn)確的鋼筋排列圖即鋼筋穿孔定位圖，鋼筋孔位圖必須準(zhǔn)確無(wú)誤，同時(shí)在排圖時(shí)還需考慮到X、Y兩個(gè)方向的鋼筋走向，兩個(gè)方向的鋼筋間必須讓開(kāi)5～8mm，當(dāng)鋼筋與型鋼柱腹板在同一位置上或鋼筋孔位于焊縫上，此時(shí)必須讓出腹板和焊縫，距焊縫距離不小于12mm。型鋼柱每節(jié)連接焊接處需打45度坡口。

    4.2型鋼柱的安裝

    4.2.1型鋼柱腳埋置

    本工程所使用的為埋入式柱腳，型鋼混凝土柱腳坑深度1.1米，在基礎(chǔ)墊層防水施工完畢后埋入地腳螺栓澆筑柱腳坑固定，地腳螺栓位于承臺(tái)底部，型鋼柱下部有鋼底板，利用地腳螺栓將鋼底板錨固，后澆筑承臺(tái)混凝土使得該節(jié)點(diǎn)被混凝土埋住，這樣處理更能有效地保證型鋼柱基礎(chǔ)的受力。

    4.2.2型鋼柱吊裝

    1、鋼柱吊裝機(jī)械利用現(xiàn)場(chǎng)的兩臺(tái)QTZ5513型塔吊，鋼柱單吊重量控制在1.05T以內(nèi)。起吊前在鋼柱柱腳板位置墊好木板，以免鋼柱在起吊過(guò)程中將柱腳板損壞。鋼柱起吊時(shí)，吊車應(yīng)邊起鉤，邊轉(zhuǎn)臂，使鋼柱垂直離地。

    2、就位調(diào)整及臨時(shí)固定

    當(dāng)鋼柱吊至距其就位位置上方200mm時(shí)，使其穩(wěn)定，對(duì)準(zhǔn)螺栓孔，緩慢下落，下落過(guò)程中避免磕碰地腳螺栓絲扣。落實(shí)后專用角尺檢查，調(diào)整鋼柱使鋼柱的定位線與基礎(chǔ)定位軸線重合。就位誤差確保在3mm以內(nèi)。鋼柱標(biāo)高調(diào)整時(shí)，先在柱身標(biāo)定標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，然后以水準(zhǔn)儀測(cè)定其差值，旋動(dòng)調(diào)整螺母以調(diào)整柱頂標(biāo)高。鋼柱垂直度校正采用水平尺對(duì)鋼柱垂直度進(jìn)行初調(diào)，然后用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從柱的兩個(gè)側(cè)面同時(shí)觀測(cè)，依靠千斤頂或纜風(fēng)繩進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完畢后，將鋼柱柱腳螺栓擰緊固定。首層以上的鋼柱就位臨時(shí)連接采用連接耳板。當(dāng)鋼柱就位后，對(duì)齊安裝定位線，將連接板用高強(qiáng)螺栓（充當(dāng)臨時(shí)螺栓）固定。

    4.3型鋼焊接

    4.3.1拼接焊縫選擇

    型鋼柱安裝拼接接頭采用全焊節(jié)點(diǎn)時(shí)，翼緣板應(yīng)采用單V形坡口加墊板全焊透焊縫連接（見(jiàn)圖4.3）。采用全焊節(jié)點(diǎn)時(shí)，翼緣板應(yīng)采用單V形坡口加墊板全焊透焊縫，腹板宜采用K形坡口雙面部分焊透焊縫，反面不清根；設(shè)計(jì)要求腹板全焊透時(shí)，如腹板厚度≤20mm，宜采用單V形坡口加墊板焊接，腹板厚度＞20mm，宜采用K形坡口，反面清根后焊接。

    圖4.3  H型鋼柱安裝拼接節(jié)點(diǎn)及坡口形式示意

    注：（a）（b）圖中焊縫背面墊板省略。（a）栓焊組合節(jié)點(diǎn)；（b）全焊節(jié)點(diǎn)形式；（c）翼板焊接坡口；（d）腹板K形焊接坡口；（e）腹板單V形焊接坡口

    4.3.2焊接工藝

    本工程型鋼柱安裝拼接焊接方法采用電弧焊，焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表4.3.2。

表4.3.2     焊接工藝參數(shù)

母材	焊接方法	焊接材料	電流 (A)	電壓 （V）
Q345B	SMAW	J507φ4.0	140~160	22~26
Q345+Q235 Q235	SMAW	J427φ4.0	140~160	22~26

    焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況時(shí)，必須采用有效防護(hù)措施，否則停止焊接：a）風(fēng)速大于8m/s。b）相對(duì)濕度大于90％。c）雨、雪天氣。d）環(huán)境溫度在0℃以下。

    4.3.3焊接檢驗(yàn)

    本工程型鋼焊縫設(shè)計(jì)要求為二級(jí)焊縫，外觀檢驗(yàn)執(zhí)行《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ 81-2002相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；無(wú)損探傷檢測(cè)按《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345規(guī)定，抽檢比例應(yīng)不小于20%，并符合焊縫質(zhì)量B級(jí)檢測(cè)的Ⅱ級(jí)或Ⅱ級(jí)以上要求。

    4.4梁、柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋處理

    4.4.1型鋼柱箍筋

    本工程主框架柱箍筋采用的是HRB335Φ14、Φ16、Φ18的箍筋，▽15.9米以下加強(qiáng)區(qū)內(nèi)箍筋間距僅100㎜，鋼筋直徑大，型鋼柱上部牛腿工廠加工已定型，型鋼柱箍筋制作綁扎時(shí)必須開(kāi)口搭接焊，搭接焊焊縫長(zhǎng)度10d。如圖4.4.1所示。

 

型鋼柱柱箍筋開(kāi)口示意圖

 

柱箍筋采用開(kāi)口箍筋搭焊接

（搭接焊焊縫長(zhǎng)度10d）

如圖4.4.1   型鋼柱柱箍筋開(kāi)口示意

    4.4.2型鋼柱梁筋節(jié)點(diǎn)

    翼緣板方向梁不得開(kāi)孔穿筋，所有梁鋼筋必須焊接在牛腿上；腹板方向梁開(kāi)孔穿筋，腹板截面損失率≤25%，腹板開(kāi)孔處采用加墊板補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)焊接。柱主筋遇牛腿處，牛腿開(kāi)孔，型鋼混凝土柱豎向主筋連接采用直螺紋連接方式。鋼筋穿孔的孔徑在鋼筋直徑+5～8mm+允許偏差（±5.0mm）。穿孔位置不能出現(xiàn)在型鋼翼緣板，同時(shí)還應(yīng)避免在型鋼的組合焊縫處。見(jiàn)圖4.4.2型鋼柱梁筋節(jié)點(diǎn)，圖4.4.2—2鋼筋穿過(guò)翼緣板補(bǔ)強(qiáng)示意圖。

圖4.4.2—1型鋼柱梁筋節(jié)點(diǎn) 

圖4.4.2—1型鋼柱梁筋節(jié)點(diǎn) 

    4.4.3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎要求

    1、框架梁的縱筋在型鋼柱腹板方向穿孔必須相互錯(cuò)開(kāi)，以保證每道梁縱筋都能穿過(guò)腹板。

    2、梁縱向鋼筋水平方向的凈間距應(yīng)滿足以下要求：梁上部縱向鋼筋水平方向凈距≥30mm和1.5d（d為鋼筋最大直徑）；下部縱向水平方向的間距≥25mm和d。型鋼混凝土柱的縱向受力鋼筋的凈間距≥50mm。且不小于粗骨料最大粒徑的1.5倍。

    4.4.4型鋼梁主筋焊接

    由于本工程翼緣板方向梁主筋均焊接在型鋼牛腿上，焊接工程量大，難度高，提高焊接效率是確保工期的關(guān)鍵，基礎(chǔ)負(fù)二層我部采用的是電弧焊，每施工段主筋焊接時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5天，經(jīng)過(guò)研究，決定現(xiàn)場(chǎng)使用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行梁主筋焊接。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施焊，CO2氣體保護(hù)焊工效非常顯著，采用Φ1.2ER50S-6焊絲，每施工段主筋焊接時(shí)間縮短為1.5天。焊接效率提高70%。見(jiàn)圖4.4.4—1、圖4.4.4—2。

圖4.4.4—1現(xiàn)場(chǎng)CO2焊接 

圖4.4.4—2梁主筋焊接效果

    型鋼—鋼筋焊接屬于搭接焊，無(wú)法做探傷檢驗(yàn)，檢測(cè)規(guī)范尚屬空白，故現(xiàn)場(chǎng)焊接前必須對(duì)焊接工藝進(jìn)行工藝評(píng)定。焊接施工前我們?cè)O(shè)計(jì)了檢測(cè)試件：型鋼65×450×20mm與主筋HRB335Ф25、Ф22搭接焊10d，現(xiàn)場(chǎng)制作焊接工件，送實(shí)驗(yàn)室做張拉試驗(yàn)，為了比對(duì)焊接效果，確定現(xiàn)場(chǎng)焊接高度范圍，做試件時(shí)，對(duì)型鋼—鋼筋搭接焊試件分別做焊縫高度HW=0.33鋼筋直徑、HW=0.5鋼筋直徑、HW=0.66鋼筋直徑三種試件，拉伸強(qiáng)度檢測(cè)均合格，最終確定現(xiàn)場(chǎng)焊接高度HW≥0.5鋼筋直徑，為合格的焊接檢查標(biāo)準(zhǔn)。

    CO2氣體保護(hù)焊最大缺點(diǎn)就是室外作業(yè)性差，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速每秒超過(guò)2m應(yīng)作防護(hù)措施或停止施焊。為了克服上述缺點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)了遮風(fēng)棚，遮風(fēng)棚采用阻燃帆布制成，分4片，上端開(kāi)環(huán)孔用環(huán)鉤與棚架連接，張掛后焊工在遮風(fēng)棚內(nèi)焊接施工。遮風(fēng)棚使用后取得了滿意效果，既保證了焊接質(zhì)量，又起到了遮光環(huán)保效果，同時(shí)也有效防止了焊接飛濺，起到了防火安全施工效果，一舉三得。

    4.5型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑

    4.5.1型鋼柱混凝土下漿孔留置

    本工程在施工中發(fā)現(xiàn)型鋼柱與模板每邊間隙只有不到100mm，還有密集立筋、箍筋阻擋。為了便于砼下漿，確保混凝土澆搗時(shí)能充分的振搗到位，采取以下措施：1)將型鋼柱翼緣板方向牛腿截面寬度減少80～100mm。2)型鋼加工時(shí)，在加勁肋與腹板連接中部留出R=200 mm的半圓排氣孔（設(shè)計(jì)院要求翼緣板加勁肋損失率必須控制在35%以內(nèi)）。

    4.5.2混凝土配合比

    本工程五層以下混凝土采用標(biāo)號(hào)C60高強(qiáng)混凝土，五層以上混凝土強(qiáng)度達(dá)C55-C45。型鋼柱核心節(jié)點(diǎn)縫隙小，下漿困難。混凝土施工前必須做了大量的試配工作，確定適用混凝土配合比。

    石子選用涇河5～25mm的二次破碎石，連續(xù)級(jí)配5～30mm，粗骨料中長(zhǎng)條形和扁平形顆粒所占比例不超過(guò)5%，含泥量≤1.0%。

    砂子選用潔凈圓形顆粒的天然灞河中砂，細(xì)度模數(shù)μf≥2.5，含泥量≤1.0%。

    水泥選擇PO42.5海德堡冀東水泥，水泥礦物組成成分指標(biāo)中，C3S要求在40%～50%為宜；C3A要求在5%～9%為宜，因?yàn)楹�量高時(shí)養(yǎng)活效果就差。

    外加活性摻抖：選用渭河電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰，控制混凝土中粉煤灰的摻量在25%以內(nèi)。

    化學(xué)外加劑：高強(qiáng)混凝土中宜優(yōu)先選用高聚羧酸系高效減水劑，使減水率更高，混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度有效改善。同時(shí)，摻加復(fù)合型微膨脹增強(qiáng)劑，使減少收縮與補(bǔ)償收縮共同作用，有效控制結(jié)構(gòu)收縮裂縫，并能提高混凝土的早期強(qiáng)度。本工程選用西安順達(dá)SD-1泵送劑，東莞市建巖JY-H膨脹劑。

    4.5.3混凝土澆筑

    1、混凝土采用商品混凝土，混凝土輸送泵泵送和作業(yè)面機(jī)械布料桿布料。

    2、由于型鋼柱混凝土澆筑高度較高，為保證下料自由高度不大于2m，施工中采取在布料桿前端配接DN100的長(zhǎng)細(xì)軟管，以確保軟管能穿過(guò)下料孔下料，同時(shí)將混凝土坍落度適當(dāng)加大，控制在160～180mm。

    3、根據(jù)本工程施工方案，墻柱豎向結(jié)構(gòu)同水平梁板結(jié)構(gòu)同時(shí)施工。由于墻柱混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)與同層梁板差兩級(jí)標(biāo)號(hào)，所以，混凝土施工前，需要對(duì)柱周邊梁內(nèi)設(shè)置45°度斜向細(xì)鋼絲網(wǎng)封閉，伸入梁內(nèi)距離≥0.5米，先澆筑框架柱混凝土，澆筑至板面上平后再澆筑梁板混凝土。

    4、混凝土采用分層澆筑，分層振搗，分層厚度控制為0.4m，布料桿軟管邊下料邊提升，同時(shí)輔以插入式高頻振動(dòng)棒振搗，上下振動(dòng)，垂直且緩慢拔棒，插點(diǎn)按梅花型三點(diǎn)振搗，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序進(jìn)行，根據(jù)所配混凝土的性能振動(dòng)時(shí)間每點(diǎn)控制在20～30s。澆筑過(guò)程必須四周對(duì)稱均勻下料、分層投料厚度一致、振動(dòng)棒四周插振，人工輔之對(duì)柱中間段模板振拍。

    5、當(dāng)混凝土澆筑到要求標(biāo)高處時(shí)，改用普通型振動(dòng)棒振搗，并適當(dāng)控制振搗時(shí)間，使混凝土中石子不完全下沉，呈均勻分布。若表面出現(xiàn)少量浮漿，則可用人工刮除浮漿至完成標(biāo)高，并將混凝土表面進(jìn)行拉毛處理。

五、結(jié)束語(yǔ)

    型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)相對(duì)“跨界”的施工模式，需要土建施工人員與鋼結(jié)構(gòu)施工人員緊密配合，通過(guò)施工前詳細(xì)的技術(shù)方案策劃，圖紙深化設(shè)計(jì)，精細(xì)的施工過(guò)程管理，才能取得良好效果。需要總承包及專業(yè)分包施工人員通過(guò)每道工序的事前、事中、事后大量的準(zhǔn)備和檢查驗(yàn)收工作，方能保證工程的順利進(jìn)行，從而節(jié)約工程成本，使工程質(zhì)量和安全生產(chǎn)得到保證，達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期的管理目標(biāo)。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)    文徑網(wǎng)絡(luò)：呂琳琳 尹維維 編輯  文徑 審核)

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