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摘 要:钢-混凝土组合结构本身实际上就是一种现代化的新型建筑工程结构,是从传统的钢筋混凝土结构之中所演变出来的结构形式。本文主要针对钢-混凝土组合结构的组合结构施工技术进行了全面深入的研究。
关键词:钢-混凝土组合结构;钢管混凝土结构;施工技术
型钢混凝土(SRC)结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式,由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点,已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。SRC结构比钢结构可节省大量钢材,增大截面刚度,克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点,使钢材的性能得以充分发挥,采用SRC结构,一般可比纯钢结构节约钢材50%以上。与普通钢筋混凝土(RC)结构相比,型钢混凝土结构中的配钢率可比钢筋混凝土结构中的配钢率要大很多,因此可以在有限的截面面积中配置较多的钢材,所以型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上,从而可以减小构件的截面积,避免钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱现象,增加建筑结构的使用面积和空间,减少建筑的造价,产生较好的经济效益。型钢混凝土结构在施工上,钢骨架可作为施工的自承重体系,获得很好的经济和社会效益。同时,由于SRC结构整体性强,延性性能好等优点,能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质,使结构抗震性能得到明显的改善,即使在高层钢结构中,底部几层也往往为SRC结构型式,如上海的第一高楼金茂大厦和深圳的地王大厦。因此,型钢混凝土结构在我国有着广阔的应用前景。
一、钢管混凝土结构施工
1.在现目前的钢管混凝土结构施工体系中,由于结构体系中所存在的钢管,本身就是一个耐测压的模板形式存在,那么在实际进行混凝土浇筑的过程中,就可以完全去除拆卸模板、搭建模板这两个环节下的施工操作,直接通过先进的灌浆施工工艺,达到钢管浇筑的目的。
2.钢管混凝土结构体系,相比以往传统的混凝土结构来说,求本身所表现出的相关优势极为明显,例如:钢管混凝土结构体系中,钢管本身就是作为一种钢筋形式存在,那么在施工期间,也就无需针对混凝土执行浇筑施工,从这一性质来看,其工程的施工时间、步骤也就大幅度减少;除此之外,通过钢管形式来作为骨架,其所表现出的省工、省料性优势极为明显。
3.钢管混凝土结构在施工期间,其本身实际上对于所应用的施工材料,有着一定的要求,主要来说:钢管材料需要使用无缝钢管、螺旋焊接管、直缝焊接管这几种钢管材料,除此之外,其他钢管材料一律无法满足施工需要;同时,在执行钢管焊接处理的过程中,其所使用的焊接措施,也应当要直接使用对缝焊接的形式,要最大限度的保证焊接材料强度与母体材料强度之间保持一致,甚至超出母体材料的强度;在钢管内部执行混凝土灌浆施工的过程中个,使用传统的普通混凝土即可,但是必须要保证混凝土本身的强度不会低于C30,如此才能够满足施工质量需求。
二、劲性柱施工技术
1.钢筋施工。型钢混凝土柱因其内有型钢柱,外有梁、柱钢筋与其相关,因此与普通结构的钢筋混凝土结构施工有所不同。型钢混凝土柱钢筋工程工艺流程为:放线→安装钢柱→预先套柱箍筋→钢柱孔中穿梁水平筋→绑扎梁筋→接柱竖筋→绑扎柱筋→验收。梁柱节点中,横梁上下部分主筋须穿钢柱腹板,因此钢柱加工时需按提供的加工图进行钻孔,孔径须比所穿钢筋直径大10mm。
2.模板施工。鉴于本工程的H型钢劲性混凝土柱观感质量要求达到清水混凝土标准,模板选用18厚双面覆膜多层板,竖龙骨为50mm×100mm方木,矩形柱模板设计成四块。在竖龙骨外侧使用钢管柱箍加固。
3.钢管柱混凝土施工。劲性柱的混凝土标号如下:地下1层~地上5层为C50;6~17层为C40;18~23层为C30。对于钢管内混凝土浇筑,本工程采用立式高位抛落浇筑法、塔吊吊运,利用混凝土下落时产生的动能达到振实混凝土的目的。此法适用于管径大于350mm,高度不小于4m的情况,对于抛落高度不足4m的区段,应用内部振捣器振实。同时合理安排混凝土浇筑工序,确保每次核心混凝土的连续浇筑。钢管内一次抛落的混凝土量宜在0.7m3左右,用料斗装填,料斗的下口尺寸应比钢管内径小100~200mm,以便混凝土下落时管内空气能够排出。钢管内混凝土浇筑工作宜连续进行;必须间歇时,间歇时间不应超过混凝土的终凝时间。需留施工缝时,应将钢管封闭,防止水、油和异物等落入管内。混凝土配合比应根据混凝土设计等级计算并通过试验后确定,除满足强度指标外,尚应注意混凝土坍落度的选择。混凝土中粗骨料粒径可采用5~25mm,降低混凝土的水灰比到0.45以下,控制混凝土拌和物的坍落度在80~150mm。为满足上述坍落度的要求,应掺适量减水剂;也可掺入适量的混凝土微膨胀剂,以减少收缩量。
4.型钢混凝土柱施工。两颗型钢混凝土柱的混凝土浇筑尽量和两侧的混凝土梁板一次浇筑,如因钢结构安装工序影响无法一次浇筑,则在两侧的梁板处留好施工缝。混凝土浇筑的分层厚度控制在50cm以内,同时用标尺杆严格控制,上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土50~100mm。在梁柱接头处混凝土不易充分填满处,要仔细进行浇筑和捣实。
三、压型钢板组合楼板的施工
1.钢板的吊放与铺设。压型钢板成捆堆置,应横跨多根钢梁,单跨置于两根梁之间时,应注意两端支承宽度,避免倾倒而造成坠落事故。安装压型钢板前,应在梁上标出压型钢板铺放的位置线。铺放压型钢板时,相邻两排压型钢板端头的波形槽口应对准。板吊装就位后,先从钢梁已弹出的起铺线开始,沿铺设方向单块就位,到控制线后应适当调整板缝。当风速大于6m/s时禁止施工,已拆开的压型钢板应重新捆扎,否则,压型钢板很可能被大风刮起,造成安全事故或损坏压型钢板。
2.固定。压型钢板在定位后应立即以焊接方式固定于结构杆件上,压型钢板在钢梁上的支撑长度不得小于50mm。钢承板侧向与钢梁搭接处,或钢承板与钢承板侧向搭接处,均须在跨间或90cm间距(取小值)即需有一处侧接固定(采用焊接或嵌扣夹)。任何未固定的压型钢板可能会被大风刮起或滑落而造成事故。
3.压型钢板焊接技术。每一片压型钢板两侧沟底均需以采用穿透式栓钉直接透过压型钢板直焊于钢梁上,焊后栓钉高度应大于压型钢板波高加30mm,栓钉顶面的混凝土保护层厚度不小于15mm。与钢梁的焊接不仅包括压型钢板两端头的支承钢梁,还包括跨间的次梁。如果栓钉的焊接电流过大,造成压型钢板烧穿而松脱,应在栓钉旁边补充焊点。其中栓钉焊接操作要点,焊枪要与钢构件四周呈90°角,瓷环就位,焊枪夹住栓钉放人瓷环压实。扳动焊枪开关,电流通过引弧剂产生电弧,在控制时间内径钉熔化,随枪下压、回弹、弧断,焊接完成。
4.压型钢板中钢筋混凝土部分施工。当每层楼板待压型钢板、栓钉验收合格后,方可进行钢筋工程的施工。板面钢筋的绑扎:首先在压型钢板波底摆放通长钢筋;按图纸设计钢筋间距在压型钢板上划出板钢筋位置线,依次放置并绑扎板下层钢筋,然后对应放置并绑扎板上层钢筋。绑扎钢筋时应注意预留洞口的留设,并在洞口周围按设计绑扎加强筋。
四、结语
综上所述,随着型钢混凝土构件研究的深入及计算理论的逐步成熟,近年来,型钢混凝土的研究逐步由构件转向体系,由普通混凝土转向高性能混凝土,由单一型钢混凝土体系的研究转向型钢混凝土与混凝土、钢及预应力技术组合所产生的新结构体系的研究,预应力型钢混凝土技术也由此发展起来。
参考文献:
[1]史少鹏.自密实钢管混凝土施工研究与应用[J].青岛理工大学学报,2007,28(6):129.
[2]曾炜.青岛评荐中心扩建工程型钢混凝土柱梁施工技术[J].青岛理工大学学报,2006,27(6):45.
[3]吕胜普.多事件交叉干扰下的工期索赔方法[J].土木工程学报,2005,38(11):112-114.
[4]刘刚,叶耀东,曹德成.施工项目管理中的多目标最优化设计[J].施工技术,2002(12):25.
关键词:钢-混凝土组合结构;钢管混凝土结构;施工技术
型钢混凝土(SRC)结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式,由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点,已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。SRC结构比钢结构可节省大量钢材,增大截面刚度,克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点,使钢材的性能得以充分发挥,采用SRC结构,一般可比纯钢结构节约钢材50%以上。与普通钢筋混凝土(RC)结构相比,型钢混凝土结构中的配钢率可比钢筋混凝土结构中的配钢率要大很多,因此可以在有限的截面面积中配置较多的钢材,所以型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上,从而可以减小构件的截面积,避免钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱现象,增加建筑结构的使用面积和空间,减少建筑的造价,产生较好的经济效益。型钢混凝土结构在施工上,钢骨架可作为施工的自承重体系,获得很好的经济和社会效益。同时,由于SRC结构整体性强,延性性能好等优点,能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质,使结构抗震性能得到明显的改善,即使在高层钢结构中,底部几层也往往为SRC结构型式,如上海的第一高楼金茂大厦和深圳的地王大厦。因此,型钢混凝土结构在我国有着广阔的应用前景。
一、钢管混凝土结构施工
1.在现目前的钢管混凝土结构施工体系中,由于结构体系中所存在的钢管,本身就是一个耐测压的模板形式存在,那么在实际进行混凝土浇筑的过程中,就可以完全去除拆卸模板、搭建模板这两个环节下的施工操作,直接通过先进的灌浆施工工艺,达到钢管浇筑的目的。
2.钢管混凝土结构体系,相比以往传统的混凝土结构来说,求本身所表现出的相关优势极为明显,例如:钢管混凝土结构体系中,钢管本身就是作为一种钢筋形式存在,那么在施工期间,也就无需针对混凝土执行浇筑施工,从这一性质来看,其工程的施工时间、步骤也就大幅度减少;除此之外,通过钢管形式来作为骨架,其所表现出的省工、省料性优势极为明显。
3.钢管混凝土结构在施工期间,其本身实际上对于所应用的施工材料,有着一定的要求,主要来说:钢管材料需要使用无缝钢管、螺旋焊接管、直缝焊接管这几种钢管材料,除此之外,其他钢管材料一律无法满足施工需要;同时,在执行钢管焊接处理的过程中,其所使用的焊接措施,也应当要直接使用对缝焊接的形式,要最大限度的保证焊接材料强度与母体材料强度之间保持一致,甚至超出母体材料的强度;在钢管内部执行混凝土灌浆施工的过程中个,使用传统的普通混凝土即可,但是必须要保证混凝土本身的强度不会低于C30,如此才能够满足施工质量需求。
二、劲性柱施工技术
1.钢筋施工。型钢混凝土柱因其内有型钢柱,外有梁、柱钢筋与其相关,因此与普通结构的钢筋混凝土结构施工有所不同。型钢混凝土柱钢筋工程工艺流程为:放线→安装钢柱→预先套柱箍筋→钢柱孔中穿梁水平筋→绑扎梁筋→接柱竖筋→绑扎柱筋→验收。梁柱节点中,横梁上下部分主筋须穿钢柱腹板,因此钢柱加工时需按提供的加工图进行钻孔,孔径须比所穿钢筋直径大10mm。
2.模板施工。鉴于本工程的H型钢劲性混凝土柱观感质量要求达到清水混凝土标准,模板选用18厚双面覆膜多层板,竖龙骨为50mm×100mm方木,矩形柱模板设计成四块。在竖龙骨外侧使用钢管柱箍加固。
3.钢管柱混凝土施工。劲性柱的混凝土标号如下:地下1层~地上5层为C50;6~17层为C40;18~23层为C30。对于钢管内混凝土浇筑,本工程采用立式高位抛落浇筑法、塔吊吊运,利用混凝土下落时产生的动能达到振实混凝土的目的。此法适用于管径大于350mm,高度不小于4m的情况,对于抛落高度不足4m的区段,应用内部振捣器振实。同时合理安排混凝土浇筑工序,确保每次核心混凝土的连续浇筑。钢管内一次抛落的混凝土量宜在0.7m3左右,用料斗装填,料斗的下口尺寸应比钢管内径小100~200mm,以便混凝土下落时管内空气能够排出。钢管内混凝土浇筑工作宜连续进行;必须间歇时,间歇时间不应超过混凝土的终凝时间。需留施工缝时,应将钢管封闭,防止水、油和异物等落入管内。混凝土配合比应根据混凝土设计等级计算并通过试验后确定,除满足强度指标外,尚应注意混凝土坍落度的选择。混凝土中粗骨料粒径可采用5~25mm,降低混凝土的水灰比到0.45以下,控制混凝土拌和物的坍落度在80~150mm。为满足上述坍落度的要求,应掺适量减水剂;也可掺入适量的混凝土微膨胀剂,以减少收缩量。
4.型钢混凝土柱施工。两颗型钢混凝土柱的混凝土浇筑尽量和两侧的混凝土梁板一次浇筑,如因钢结构安装工序影响无法一次浇筑,则在两侧的梁板处留好施工缝。混凝土浇筑的分层厚度控制在50cm以内,同时用标尺杆严格控制,上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土50~100mm。在梁柱接头处混凝土不易充分填满处,要仔细进行浇筑和捣实。
三、压型钢板组合楼板的施工
1.钢板的吊放与铺设。压型钢板成捆堆置,应横跨多根钢梁,单跨置于两根梁之间时,应注意两端支承宽度,避免倾倒而造成坠落事故。安装压型钢板前,应在梁上标出压型钢板铺放的位置线。铺放压型钢板时,相邻两排压型钢板端头的波形槽口应对准。板吊装就位后,先从钢梁已弹出的起铺线开始,沿铺设方向单块就位,到控制线后应适当调整板缝。当风速大于6m/s时禁止施工,已拆开的压型钢板应重新捆扎,否则,压型钢板很可能被大风刮起,造成安全事故或损坏压型钢板。
2.固定。压型钢板在定位后应立即以焊接方式固定于结构杆件上,压型钢板在钢梁上的支撑长度不得小于50mm。钢承板侧向与钢梁搭接处,或钢承板与钢承板侧向搭接处,均须在跨间或90cm间距(取小值)即需有一处侧接固定(采用焊接或嵌扣夹)。任何未固定的压型钢板可能会被大风刮起或滑落而造成事故。
3.压型钢板焊接技术。每一片压型钢板两侧沟底均需以采用穿透式栓钉直接透过压型钢板直焊于钢梁上,焊后栓钉高度应大于压型钢板波高加30mm,栓钉顶面的混凝土保护层厚度不小于15mm。与钢梁的焊接不仅包括压型钢板两端头的支承钢梁,还包括跨间的次梁。如果栓钉的焊接电流过大,造成压型钢板烧穿而松脱,应在栓钉旁边补充焊点。其中栓钉焊接操作要点,焊枪要与钢构件四周呈90°角,瓷环就位,焊枪夹住栓钉放人瓷环压实。扳动焊枪开关,电流通过引弧剂产生电弧,在控制时间内径钉熔化,随枪下压、回弹、弧断,焊接完成。
4.压型钢板中钢筋混凝土部分施工。当每层楼板待压型钢板、栓钉验收合格后,方可进行钢筋工程的施工。板面钢筋的绑扎:首先在压型钢板波底摆放通长钢筋;按图纸设计钢筋间距在压型钢板上划出板钢筋位置线,依次放置并绑扎板下层钢筋,然后对应放置并绑扎板上层钢筋。绑扎钢筋时应注意预留洞口的留设,并在洞口周围按设计绑扎加强筋。
四、结语
综上所述,随着型钢混凝土构件研究的深入及计算理论的逐步成熟,近年来,型钢混凝土的研究逐步由构件转向体系,由普通混凝土转向高性能混凝土,由单一型钢混凝土体系的研究转向型钢混凝土与混凝土、钢及预应力技术组合所产生的新结构体系的研究,预应力型钢混凝土技术也由此发展起来。
参考文献:
[1]史少鹏.自密实钢管混凝土施工研究与应用[J].青岛理工大学学报,2007,28(6):129.
[2]曾炜.青岛评荐中心扩建工程型钢混凝土柱梁施工技术[J].青岛理工大学学报,2006,27(6):45.
[3]吕胜普.多事件交叉干扰下的工期索赔方法[J].土木工程学报,2005,38(11):112-114.
[4]刘刚,叶耀东,曹德成.施工项目管理中的多目标最优化设计[J].施工技术,2002(12):25.