论文部分内容阅读
【摘要】勁性混凝土结构刚度大，承载能力及耐火能力强。本文探讨了劲性混凝土梁柱的施工工艺流程，对劲性梁柱的下料,安装,钢筋与型钢的穿插,混凝土配合比,振捣方式,养护等方面进行了详细介绍。
【关键词】劲性混凝土大跨度模板施工
目前，我国的房屋建筑结构主要以钢筋混凝土结构为主，但是在一些公共建筑的共享区间、多功能厅、超高门厅灯顶部楼盖多采用大开间大跨度结构，这样可以有效的减小大厅顶部主梁高度，使得劲性钢筋混凝土梁得到了广泛的应用。劲性混凝土结构是在钢结构柱梁周围配置钢筋，浇筑混凝土，钢构件同混凝土连成一体，共同作用的一种结构，钢构件截面多为工字型或十字型，这样劲性结构可以改进结构性能、减小结构面积，大幅度提高普通混凝土梁柱的承载力，劲性混凝土梁柱由于承载力高、延性好、抗震性好、施工方便，能够取得很好的技术、经济效益。
一、钢结构放样
1、结构节点设计
劲性混凝土结构采用实腹式钢骨梁、柱外包钢筋混凝土结构形式，这种结构在设计中肯定会涉及到与混凝土梁、柱的主筋及箍筋交叉的问题。为了解决这些问题，应该遵循以下几点：
（1）尽量避免混凝土梁、柱主筋与劲性钢骨梁、柱腹板发生位置冲突，保证钢骨梁、柱的抗剪及抗弯能力满足设计要求。
（2）当劲性钢骨架、柱的翼缘板与混凝土的梁柱相交时，应该在满足钢骨梁、柱结构的连贯及承载能力满足设计要求的前提下，可以在劲性钢骨梁、柱上开孔以尽量保证混凝土梁、柱主筋的连续贯通。穿筋孔数量不宜多，钢骨梁、柱截面因开孔受损的面积应小于钢构件的截面面积的四分之一。
（3）在钢骨梁、柱上焊钢板用于焊接主筋，以保证主筋荷载传递的连贯性。钢板宜选用与钢骨梁、柱同种材质的钢材，宽度应满足主筋搭接长度的要求，截面积应满足主筋等强度要求。这种焊接搭接钢板的方法也较多地应用在箍筋与钢骨梁、柱的连接上。
（4）穿筋孔位应尽量远离钢骨梁、柱的拼接焊缝和板边缘，距离不小于1个孔径。
2、钢结构加工
钢柱制作工艺流程：钢构进料尺寸及材质核对→检视材料平整度、表面质量→检视材质证明并配合监理抽验→钢板切割下料→尺寸及外观检视→单构件组立及焊接→运输→构件保护→现场安装。
（1）首先，应该选择劲性钢柱的材料，必须满足《高层建筑结构用钢板》（YB4104-2000）之规定：有材料质量合格证明书；外观检查钢板平直，表面修饰、划痕等缺陷不得超过钢材厚度运行负偏差的1/2；不能使用受过冲击的钢板; 材料抽检要合格。
（2）选择好材料以后，应该通过计算机绘制出劲性钢骨梁、柱的详图，并算出准确的实际尺寸，对于复杂的节点连接处和转角可以采用薄铁板做样板，进行下料。
（3）下料完毕并经检查无误后，用半自动切割机或多头切割机进行切割。人工切割时须将钢板放平，置于切割台架上垫平后再切割。
（4）在制作完一个样品以后，由现场监理人员进行现场检查，劲性钢骨梁的制作满足设计和规范要求，然后就按照这种要求批量制作。当发现拼焊完毕后的板材平整度不满足要求，就需要采用四辊卷板机调平后方可组对。
（5）号孔时应严格控制孔距，坚持专人号孔、专人负责验尺，确保钻孔尺寸的准确，特别是钢骨柱翼缘板上的钢筋穿筋孔要严格按钢筋穿筋孔图执行。考虑斜柱的因素，每根人字柱上起步筋的位置是不同的。
（6）在进行钢骨梁柱状对焊时，应该保证组装胎具平整牢固，以保证构件的组装精度。当工装胎具进行多次组装时，应该对前一次的焊接变形进行修整，确认合格后再进行下一次组装。
3、钢结构安装施工
安装准备工作：劲性钢柱安装前,先将基础面清理干净。根据施工图在楼面上放出各钢柱的平面位置，同时在基础上放出纵横定位线轴向基准线作为底板的安装控制线，并对地脚螺栓的位置进行复核调整。
首段劲性钢柱安装：根据设计要求,首节柱安装节点，现场采用塔吊对单根立柱吊装就位，先安装4个角点立柱。劲性钢柱逐根进行安装时，纵横两个方向各架设一台经纬仪跟踪校核。吊装大致就位后，立即在劲性柱上部的四个方向用钢丝绳一头栓在型钢的加宽翼缘上，一头栓在地锚上,通过调节钢丝绳上的法兰螺栓和柱底的调节螺母调整钢柱的垂直度，所有钢柱吊装完成后，用测量仪器全面检查型钢的标高、位置和垂直度确认无误后重新加固，再焊接固定。
后续劲性钢柱的安装：在楼板上弹出纵横两方向的轴线，对已施工完成钢柱位置进成校核。同时作为后续劲性钢柱安装的控制线。用塔吊将第二节劲性柱型钢吊装就位后，在四面用钢丝绳及花篮螺栓与地锚拉接，用经纬仪控制劲性柱内型钢的垂直度。
二、钢筋焊接
焊材必须有质量合格证明书；焊材分类堆放，集中保管，存放处有良好的通风及防潮措施；焊条使用前应放于烘箱中加热，加热温度及保温时间依据不同材质分别确定，需用时取出放于80-100℃保温筒中，随用随取，当天取出的焊条当天用完，隔天使用必须重新烘干。
焊前准备：复查焊件接头质量和焊区处理情况，确认组对间隙满足设计和规范要求，坡口表面及两侧至少20mm范围内的氧化层、铁锈油污、灰尘等清除干净，水汽已烤干，定位焊缝质量可靠。
焊接时，可以采用手工电弧焊或埋弧自动焊等焊接方式，在焊接过程中，应该严格按照《建筑钢构架焊接规程》JGJ81-91规定进行焊接，并且保证焊接工人持有上岗证，在焊接过程中，要做好质量控制，做好微裂纹的控制，可以在焊接过程中加大焊接电流，减慢焊接速度，使焊缝断面尺寸大些，熄弧时将弧坑填满。
三、混凝土工程
劲性混凝土结构内有钢结构，且四周钢筋围绕，混凝土浇筑及振捣时死角区较多，易造成混凝土不密实，柱混凝土浇筑过程中从型钢柱四周均匀下料，每根柱采用4根振捣棒振捣至顶。混凝土浇筑方法是工字钢梁下翼缘板以下从钢梁一侧下料，用振捣器在工字钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，待混凝土高度超过钢梁下翼缘板100mm以上时改为两侧两人对称振捣，以确保钢梁底部混凝土密实。
由于劲性柱不仅有普通柱钢筋、箍筋，而且劲性柱翼缘板中间有加劲肋板，混凝土的填充空间很少，混凝土的浇筑施工难度较大，容易产生蜂窝、孔洞。为了保证柱身混凝土浇筑质量，进行混凝土配合比设计时，考虑添加了粉煤灰外加剂，并采用粒径相对较小、匹配良好的骨料，提高混凝土的和易性。浇筑时选用小直径插入振动棒进行振捣，同时尽量减小混凝土的自由下落高度，适当增长了混凝土的振动时间，对于高度超过3m 的柱子采取分二次浇筑。
四、支撑加固及模板拆除与养护
(1)支撑加固。由于劲性梁自重较大，除本层支撑系统应满足各类荷载要求外，还应对其下楼层相应的梁采取一定的加固措施。为此采用分层卸荷的方法，即三层内，在劲性梁下的模板支撑均不拆除，以保证楼面结构安全。
(2)由于劲性梁跨度较大，跨度达8000mm，故对拆模时间做出规定：底模从浇筑完毕起28d，且强度达100%后方可拆除；侧模浇筑后7 d开始拆卸固定梁外侧的螺栓，然后用撬棍略加撬动以脱离混凝土，浇水养护14d(4次/d)。外侧模板起保温保湿作用,防止混凝土因收缩温差而裂缝。
五、结束语
劲性混凝土梁柱承载力高、延性好、抗震性好、施工方便，能完全与钢结构相结合。相信随着建筑技术研究的进一步深入、设计经验和施工经验的逐渐积累，各种结构形式的劲性混凝土柱将被更加广泛地应用到工程实际中。
【关键词】劲性混凝土大跨度模板施工
目前，我国的房屋建筑结构主要以钢筋混凝土结构为主，但是在一些公共建筑的共享区间、多功能厅、超高门厅灯顶部楼盖多采用大开间大跨度结构，这样可以有效的减小大厅顶部主梁高度，使得劲性钢筋混凝土梁得到了广泛的应用。劲性混凝土结构是在钢结构柱梁周围配置钢筋，浇筑混凝土，钢构件同混凝土连成一体，共同作用的一种结构，钢构件截面多为工字型或十字型，这样劲性结构可以改进结构性能、减小结构面积，大幅度提高普通混凝土梁柱的承载力，劲性混凝土梁柱由于承载力高、延性好、抗震性好、施工方便，能够取得很好的技术、经济效益。
一、钢结构放样
1、结构节点设计
劲性混凝土结构采用实腹式钢骨梁、柱外包钢筋混凝土结构形式，这种结构在设计中肯定会涉及到与混凝土梁、柱的主筋及箍筋交叉的问题。为了解决这些问题，应该遵循以下几点：
（1）尽量避免混凝土梁、柱主筋与劲性钢骨梁、柱腹板发生位置冲突，保证钢骨梁、柱的抗剪及抗弯能力满足设计要求。
（2）当劲性钢骨架、柱的翼缘板与混凝土的梁柱相交时，应该在满足钢骨梁、柱结构的连贯及承载能力满足设计要求的前提下，可以在劲性钢骨梁、柱上开孔以尽量保证混凝土梁、柱主筋的连续贯通。穿筋孔数量不宜多，钢骨梁、柱截面因开孔受损的面积应小于钢构件的截面面积的四分之一。
（3）在钢骨梁、柱上焊钢板用于焊接主筋，以保证主筋荷载传递的连贯性。钢板宜选用与钢骨梁、柱同种材质的钢材，宽度应满足主筋搭接长度的要求，截面积应满足主筋等强度要求。这种焊接搭接钢板的方法也较多地应用在箍筋与钢骨梁、柱的连接上。
（4）穿筋孔位应尽量远离钢骨梁、柱的拼接焊缝和板边缘，距离不小于1个孔径。
2、钢结构加工
钢柱制作工艺流程：钢构进料尺寸及材质核对→检视材料平整度、表面质量→检视材质证明并配合监理抽验→钢板切割下料→尺寸及外观检视→单构件组立及焊接→运输→构件保护→现场安装。
（1）首先，应该选择劲性钢柱的材料，必须满足《高层建筑结构用钢板》（YB4104-2000）之规定：有材料质量合格证明书；外观检查钢板平直，表面修饰、划痕等缺陷不得超过钢材厚度运行负偏差的1/2；不能使用受过冲击的钢板; 材料抽检要合格。
（2）选择好材料以后，应该通过计算机绘制出劲性钢骨梁、柱的详图，并算出准确的实际尺寸，对于复杂的节点连接处和转角可以采用薄铁板做样板，进行下料。
（3）下料完毕并经检查无误后，用半自动切割机或多头切割机进行切割。人工切割时须将钢板放平，置于切割台架上垫平后再切割。
（4）在制作完一个样品以后，由现场监理人员进行现场检查，劲性钢骨梁的制作满足设计和规范要求，然后就按照这种要求批量制作。当发现拼焊完毕后的板材平整度不满足要求，就需要采用四辊卷板机调平后方可组对。
（5）号孔时应严格控制孔距，坚持专人号孔、专人负责验尺，确保钻孔尺寸的准确，特别是钢骨柱翼缘板上的钢筋穿筋孔要严格按钢筋穿筋孔图执行。考虑斜柱的因素，每根人字柱上起步筋的位置是不同的。
（6）在进行钢骨梁柱状对焊时，应该保证组装胎具平整牢固，以保证构件的组装精度。当工装胎具进行多次组装时，应该对前一次的焊接变形进行修整，确认合格后再进行下一次组装。
3、钢结构安装施工
安装准备工作：劲性钢柱安装前,先将基础面清理干净。根据施工图在楼面上放出各钢柱的平面位置，同时在基础上放出纵横定位线轴向基准线作为底板的安装控制线，并对地脚螺栓的位置进行复核调整。
首段劲性钢柱安装：根据设计要求,首节柱安装节点，现场采用塔吊对单根立柱吊装就位，先安装4个角点立柱。劲性钢柱逐根进行安装时，纵横两个方向各架设一台经纬仪跟踪校核。吊装大致就位后，立即在劲性柱上部的四个方向用钢丝绳一头栓在型钢的加宽翼缘上，一头栓在地锚上,通过调节钢丝绳上的法兰螺栓和柱底的调节螺母调整钢柱的垂直度，所有钢柱吊装完成后，用测量仪器全面检查型钢的标高、位置和垂直度确认无误后重新加固，再焊接固定。
后续劲性钢柱的安装：在楼板上弹出纵横两方向的轴线，对已施工完成钢柱位置进成校核。同时作为后续劲性钢柱安装的控制线。用塔吊将第二节劲性柱型钢吊装就位后，在四面用钢丝绳及花篮螺栓与地锚拉接，用经纬仪控制劲性柱内型钢的垂直度。
二、钢筋焊接
焊材必须有质量合格证明书；焊材分类堆放，集中保管，存放处有良好的通风及防潮措施；焊条使用前应放于烘箱中加热，加热温度及保温时间依据不同材质分别确定，需用时取出放于80-100℃保温筒中，随用随取，当天取出的焊条当天用完，隔天使用必须重新烘干。
焊前准备：复查焊件接头质量和焊区处理情况，确认组对间隙满足设计和规范要求，坡口表面及两侧至少20mm范围内的氧化层、铁锈油污、灰尘等清除干净，水汽已烤干，定位焊缝质量可靠。
焊接时，可以采用手工电弧焊或埋弧自动焊等焊接方式，在焊接过程中，应该严格按照《建筑钢构架焊接规程》JGJ81-91规定进行焊接，并且保证焊接工人持有上岗证，在焊接过程中，要做好质量控制，做好微裂纹的控制，可以在焊接过程中加大焊接电流，减慢焊接速度，使焊缝断面尺寸大些，熄弧时将弧坑填满。
三、混凝土工程
劲性混凝土结构内有钢结构，且四周钢筋围绕，混凝土浇筑及振捣时死角区较多，易造成混凝土不密实，柱混凝土浇筑过程中从型钢柱四周均匀下料，每根柱采用4根振捣棒振捣至顶。混凝土浇筑方法是工字钢梁下翼缘板以下从钢梁一侧下料，用振捣器在工字钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，待混凝土高度超过钢梁下翼缘板100mm以上时改为两侧两人对称振捣，以确保钢梁底部混凝土密实。
由于劲性柱不仅有普通柱钢筋、箍筋，而且劲性柱翼缘板中间有加劲肋板，混凝土的填充空间很少，混凝土的浇筑施工难度较大，容易产生蜂窝、孔洞。为了保证柱身混凝土浇筑质量，进行混凝土配合比设计时，考虑添加了粉煤灰外加剂，并采用粒径相对较小、匹配良好的骨料，提高混凝土的和易性。浇筑时选用小直径插入振动棒进行振捣，同时尽量减小混凝土的自由下落高度，适当增长了混凝土的振动时间，对于高度超过3m 的柱子采取分二次浇筑。
四、支撑加固及模板拆除与养护
(1)支撑加固。由于劲性梁自重较大，除本层支撑系统应满足各类荷载要求外，还应对其下楼层相应的梁采取一定的加固措施。为此采用分层卸荷的方法，即三层内，在劲性梁下的模板支撑均不拆除，以保证楼面结构安全。
(2)由于劲性梁跨度较大，跨度达8000mm，故对拆模时间做出规定：底模从浇筑完毕起28d，且强度达100%后方可拆除；侧模浇筑后7 d开始拆卸固定梁外侧的螺栓，然后用撬棍略加撬动以脱离混凝土，浇水养护14d(4次/d)。外侧模板起保温保湿作用,防止混凝土因收缩温差而裂缝。
五、结束语
劲性混凝土梁柱承载力高、延性好、抗震性好、施工方便，能完全与钢结构相结合。相信随着建筑技术研究的进一步深入、设计经验和施工经验的逐渐积累，各种结构形式的劲性混凝土柱将被更加广泛地应用到工程实际中。