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摘要:随着高层、超高层建筑的迅速发展,劲性混土结构以截面小、抗震好、造价低、防火防腐、耐久性好等优异性能广泛应用于高层、超高层建筑。本文就劲性混凝土结构施工质量控制作简要论述。
关键词:劲性混凝土深化设计施工控制
1劲性混凝土结构深化设计
劲性混凝土结构深化设计过程中,涉及设计单位、土建深化设计部门、钢结构深化设计部门之间的协调作业,保证深化设计充分满足设计意图,并能满足现场施工要求。
2深化设计与现场施工协调配合
完成钢结构深化设计之后,为了能在现场准确反映出深化结果,使深化设计对现场起到真正的指导性作用,采取了深化设计原则与现场相关技术人员交底,现场技术人员参与钢筋排布图审核等措施。
3型钢定位控制
型钢混凝土组合结构施工中,构件内型钢一旦发生偏位,将对钢筋穿插造成极大影响。可能导致深化设计中绕过型钢的钢筋无法穿过,与套筒连接的钢筋因套筒偏移不得不随之偏位等一系列问题,在施工过程中,有以下问题特别需要注意。
1)支设模板不能以型钢为支点调整,框架柱模板设置的对拉螺栓不得焊接在型钢腹板上,应在工厂加工时提前开孔,时对拉螺栓穿过框架柱型钢腹板形成对称拉结,预防下部框架柱浇筑混凝土的侧压力使型钢位移,导致型钢腹板上的预留孔或焊接直螺纹连接套筒无法与框架梁纵向钢筋准确连接。
2)施工过程中保护好钢结构施工单位设置的缆风绳、倒链等临时固定设施,不得随意拆除。
3)竖向构件浇筑时,混凝土应对称下料、对称振捣,使其侧模板侧压力基本均衡,预防竖向型钢位移。
4钢筋与型钢连接
劲性框架结构与普通钢筋混凝土结构中的钢筋绑扎基本相同,区别在于劲性混凝土结构中有型钢骨架,在混凝土未硬化之前,型钢骨架可作为钢结构来承受荷载。同时,由于梁、柱内型钢的存在,使梁柱纵筋和箍筋的绑扎变得困难,尤其是梁柱纵筋在节点处的弯折、锚固或穿过型钢翼缘或腹板、箍筋的套装等,所以在钢筋绑扎之前须做好周密的施工计划及方案,做好钢筋的放样及细部节点处理措施。
4.1工艺流程
劲性结构钢筋绑扎工艺流程:
放线→预先套柱箍筋→钢柱安装→钢梁安装→柱筋绑扎→梁上部钢筋绑扎→梁底部钢筋绑扎→梁腰筋绑扎→箍筋绑扎
4.2节点钢筋穿插方式
4.2.1钢筋绕过型钢
适用于钢筋按照1:6坡率弯折后能绕过型钢的情况,框架梁的外排钢筋多符合此要求。钢筋绕过型钢,则型钢混凝土钢筋穿插问题即转化为普通钢筋穿插的问题,只需考虑钢筋与其他构件钢筋之间的相互穿插关系即可。在梁、柱节点处要注意钢筋能否有足够空间进行交叉排布。
4.2.2钢筋伸至型钢边弯锚
在框架结构边缘的梁柱节点,当梁筋伸至框架柱型钢边直锚长度>0.4Lae时可以采用此类处理方式。此类处理方式会导致节点区钢筋密集。当梁筋为2排时,可采用上排钢筋向上弯锚,下排钢筋向下弯锚的方式处理,避免钢筋过于密集。
4.2.3钢筋穿过型钢腹板
当框架梁纵向钢筋至框架柱型钢直锚长度不够或钢筋穿过型钢后可贯通排布时。腹板应在构件加工厂采用机械开孔,不得在现场火焰开孔
考虑到型钢腹板对于保持柱型钢的整体刚度和稳定性起着重要的作用,一般其穿孔率≤25%。当穿孔率>25%时,需要对型钢腹板采用局部加厚的方式进行补强处理,加厚板与型钢构件需要有可靠的连接。
4.2.4钢筋与型钢通过连接板焊接连接
适用于构件型钢外边缘距离混凝土外边缘距离较大的情况。为避免连接板伸出后阻挡与其垂直方向的纵向钢筋,仅当满足下述公式条件时才能选用此类连接方式:L+d+ha+10mm(施工误差)≤D(1)式中:L为连接板长度;d为连接板垂直方向的纵向钢筋直径;ha为纵向钢筋保护层厚度;D为型钢外边缘距离混凝土外边缘距离
1)连接板长度确定钢筋与连接板之间通过双面焊接连接,焊接长度为5d,再考虑焊接时起弧、灭弧长度(各10mm),以及钢筋可能难以完全抵达型钢边缘的施工误差。
2)连接板宽度确定当连接板与型钢翼缘连接时,连接板宽度与型钢翼缘板相同;当连接板与型钢腹板连接时,根据需要连接的钢筋情况确定,一般与腹板宽度相同。
3)连接板厚度一般设计要求同腹板厚度,且≥20mm,采用与型钢本体同材质的Q345B钢板。
为保证连接钢板与柱型钢翼缘板的连接质量,连接钢板均在构件加工厂与型钢焊接。焊接采用坡口熔透焊,焊缝等级不得低于二级。特别需要注意的是,由于连接板需要在加工厂与型钢预先焊接好,当需连接的钢筋有2排时,只能一排使用连接板连接,另一排采用其他方式。否则2排连接板之间连接的钢筋多于1根时,钢筋与钢筋之间的焊缝现场无法焊接。
4.2.5钢筋与型钢焊接套筒连接
适用于构件型钢外边缘距离混凝土外边缘距离较小的情况,采用套筒为专用焊接套筒。焊接套筒均在构件加工厂与型钢焊接,现场通过旋转钢筋与套筒丝扣连接。因此在深化设计中应避免构件同一根钢筋两端均采用焊接套筒与型钢连接的情况。
考虑套筒与型钢连接焊缝的需要,套筒与套筒之间净距不得小于30mm,套筒边缘距离型钢边不得小于25mm。套筒与型钢翼缘焊接连接后,两者垂直相交,因此一般钢筋穿插方向与翼缘方向正交时使用套筒连接。
5型钢混凝土组合结构施工控制
5.1节点区钢筋穿插顺序
节点区按照柱纵筋、斜撑纵筋、梁纵筋的顺序安排钢筋排布图进行穿插施工。
5.2劲性结构混凝土施工控制要点
型钢混凝土组合结构中,由于构件内型钢的阻挡,特别是型钢加劲肋的存在,对混凝土的下料、振捣均造成相当不利的影响,施工中必须采取相应措施。
1)优化混凝土配合比,严格控制原材料质量,入泵塌落度250±20mm,扩展度650~750mm,塌落流出时间≤5s,保证出泵塌落度≥140mm。
2)选用高性能外加剂和优质掺和料,如采用萘系缩聚物、共聚羧酸系外加剂,高效减水剂等。
3)合理布管,改善混凝土泵送工艺,保证泵送质量。
4)劲性结构混凝土浇筑前,按操作平台搭设方案搭设好混凝土泵管布设通道,并认真检查其牢固性。然后根据劲性结构混凝土浇筑方案,确定每一道泵管的混凝土浇筑范围和浇筑方向,满足施工方便和连续浇筑的要求,将接拆泵管的时间控制到最短,保证混凝土泵送的连续性。
5)为保证清水混凝土构件的浇筑效果,采取清水混凝土柱先行浇筑,清水梁与楼板、核心筒等一起浇筑的施工方式。
6)在梁柱节点处的梁外排纵筋通过位置使用同直径的短钢筋将柱钢筋定位,预防竖向构件浇筑过程中导致框架柱等钢筋位移后挤占梁纵筋穿插位置。
7)为避免梁钢筋的连接板、套筒在浇筑框架柱混凝土时填埋、堵塞,预先使用塑料薄膜包裹保护。
8)梁、柱、斜撑相交的复杂节点采用自密实混凝土浇筑。
9)钢筋、型钢穿插过于密集,混凝土振捣棒难以振捣的部位,采用外挂式振动器辅助振捣。
10)混凝土班组配置直径30mm的小型振捣棒,对难以振捣的部位进行辅助振捣。
11)在型钢本体的深化设计过程中,充分考虑混凝土下料振捣的需要,调整加劲肋的形式或在加劲肋上预留混凝土下料孔、气孔,预防混凝土浇筑过程形成气阻导致的孔洞。
5.3劲性结构混凝土浇筑
1)混凝土在型钢柱四周均匀下料和振捣,防止造成骨料和浆液分离现象和混凝土侧压导致的型钢侧移。在浇筑混凝土过程中,通过两台经纬仪从相互垂直的方向对钢柱的垂直度进行全程观测,观测钢柱垂直度发现变化时,立即停止浇筑,并做相应处理。
2)浇筑框架柱混凝土前,先浇筑一层50~80mm厚与混凝土配合比相同的细石混凝土,然后再分层浇筑混凝土,每层浇筑厚度不超过500mm,混凝土连续浇筑,防止形成施工冷缝或有明显的施工缝痕迹。
3)混凝土振捣采用高频率振幅大的插入式捣器振捣(进口IREN65、ZN502-DS型高频振动棒)。
4)混凝土分层振捣,振捣棒插入下层混凝土内的深度不小于50mm,振捣棒移动间距不大于400mm。
5)严禁贴模板、型钢和钢筋振捣,混凝土振捣至表面出现浮浆,无气泡泛出为止,避免过振、偏振和漏振,造成型钢柱发生侧移。
参考文献
[1]罗春生.混凝土结构裂缝分析与处理[J].中华民居,2011(06).
[2]GB50204-2011,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].