高大跨度型鋼清水混凝土梁柱施工的研究與應(yīng)用

盧 文 紅

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030024)

高大跨度型鋼清水混凝土梁柱施工的研究與應(yīng)用

盧 文 紅

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030024)

結(jié)合山西傳媒藝術(shù)學(xué)院圖書館工程，對(duì)高大跨度型鋼清水混凝土梁柱施工流程作了介紹，并對(duì)梁模板、豎向剪刀撐設(shè)置、梁側(cè)模板加固等操作要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，總結(jié)了職業(yè)健康安全與環(huán)境保護(hù)注意事項(xiàng)，以保障施工的質(zhì)量與安全。

高大跨度，型鋼，清水混凝土，梁柱

0 引言

近年來(lái)隨著科技的發(fā)展及各種新型材料的不斷研發(fā)，許多造型獨(dú)特的建筑涌現(xiàn)出來(lái)，如鳥巢體育館、央視大樓等，以其造型獨(dú)特令人嘆服，但上述結(jié)構(gòu)無(wú)一不是采用型鋼組合結(jié)構(gòu)的結(jié)果，山西藝術(shù)傳媒學(xué)院圖書館作為傳媒藝術(shù)學(xué)院的主要標(biāo)志性建筑之一，其造型獨(dú)特，結(jié)構(gòu)組合類型較為復(fù)雜，異形構(gòu)件和超限構(gòu)件數(shù)量較多，特別是報(bào)告廳的梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土梁柱與混凝土梁組合節(jié)點(diǎn)，且配筋較多，對(duì)施工精度的要求極高。

1 工程概況

山西傳媒藝術(shù)學(xué)院圖書館工程位于山西省晉中市榆次區(qū)的山西省高校新校區(qū)。圖書館為地上7層，每層層高均為4.5 m，建筑占地面積3 073 m2，東西長(zhǎng)82.5 m，南北寬93.1 m，建筑高度34.9 m，總建筑面積約20 700 m2(含760 m2報(bào)告廳)。報(bào)告廳為二層橢圓形的型鋼組合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑長(zhǎng)軸40.7 m，短軸30.5 m；設(shè)計(jì)高度14.31 m。本工程梁有8條型鋼混凝土主梁，截面尺寸為500 mm×1 800 mm，梁內(nèi)型鋼為300 mm×1 500 mm的H型鋼。最大凈跨40.7 m，最小凈跨30.5 m?？拐鹪O(shè)防類別為丙類，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，框架抗震等級(jí)為二級(jí)。

2 工程特點(diǎn)

圖書館作為傳媒藝術(shù)學(xué)院的主要標(biāo)志建筑之一，其造型獨(dú)特，結(jié)構(gòu)組合類型較為復(fù)雜，異形構(gòu)件和超限構(gòu)件數(shù)量較多，特別是報(bào)告廳的梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土梁柱與混凝土梁組合節(jié)點(diǎn)，對(duì)施工精度的要求極高。

1)高支模體系施工難度較大。圖書館屋面板設(shè)計(jì)標(biāo)高為+31.40 m，跨度分別為8 m×65.1 m和7.8 m×35.15 m。報(bào)告廳頂板梁為型鋼混凝土梁與混凝土梁結(jié)合的井字梁體系，跨度為30.5 m×28.35 m，支撐高度9.8 m。對(duì)模板支設(shè)體系提出了更高、更難的要求。

2)型鋼混凝土框架大梁。報(bào)告廳部位的型鋼混凝土梁KL1a，KL2a，KL4a截面尺寸均為500 mm×1 800 mm，自重大，對(duì)支模體系要求高。

3)報(bào)告廳梁柱節(jié)點(diǎn)。報(bào)告廳部位的梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土梁柱與混凝土梁組合節(jié)點(diǎn)，外圍混凝土梁呈橢圓圓弧狀與圓形框架柱連接。構(gòu)件截面小、配筋密、框架梁柱內(nèi)安放型鋼梁和型鋼柱，配模異于尋常，混凝土澆筑時(shí)較難控制澆搗質(zhì)量，施工難度大。

4)鋼結(jié)構(gòu)制作安裝。主體結(jié)構(gòu)的型鋼混凝土梁柱、獨(dú)立鋼柱以及標(biāo)高+21.6 m～+28 m的鋼網(wǎng)架，工程量大，柱梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，工序交叉多，制作安裝質(zhì)量要求高。

5)組織協(xié)調(diào)工作量大。施工專業(yè)隊(duì)伍較多，人員集中，各工種穿插進(jìn)行，組織協(xié)調(diào)工作量大。

3 方案的選擇

山西傳媒學(xué)院圖書館報(bào)告廳為二層橢圓形的型鋼組合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑長(zhǎng)軸40.7 m，短軸30.5 m；設(shè)計(jì)高度14.31 m。

本工程梁有8條型鋼混凝土主梁，截面尺寸為500 mm×1 800 mm，梁內(nèi)型鋼為300 mm×1 500 mm的H型鋼。最大凈跨40.7 m，最小凈跨30.5 m。模板支撐體系采用碗扣式鋼管腳手架，主龍骨采用14號(hào)的工字鋼，次龍骨采用100 mm×100 mm的方木，梁側(cè)采用直徑14 mm的穿墻螺栓加固，結(jié)構(gòu)梁混凝土等級(jí)為C30。本工程模板支撐體系承受荷載大，特別是采用型鋼混凝土，鋼筋安裝精度高，梁側(cè)加固難度大，由于本工程混凝土要達(dá)到清水混凝土的要求，故要求模架支撐體系強(qiáng)度高、剛度大，穩(wěn)定性要好。

4 工藝流程

型鋼梁柱綁扎鋼筋按如下順序：

柱主筋接長(zhǎng)→柱箍筋綁扎→擺放梁箍筋→穿梁底筋→梁底筋套筒與翼緣焊接→箍筋與梁底筋綁扎→穿梁面筋→梁面筋套筒與翼緣焊接→綁扎型鋼梁上皮主筋→型鋼梁板底模與側(cè)模板安裝→樓板筋綁扎→水電管道安裝預(yù)埋→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)。

5 操作要點(diǎn)

1)型鋼梁主要受力鋼筋與型鋼柱連接的施工作業(yè)要點(diǎn)：本項(xiàng)目中型鋼組合梁和型鋼柱節(jié)點(diǎn)部位主筋連接的主要形式為：當(dāng)縱向主要受力鋼筋的水平段錨固長(zhǎng)度不能滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求時(shí),如果主筋需要穿過型鋼柱牛腿處腹板時(shí),應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計(jì)時(shí)在腹板上預(yù)留孔洞,以便使型鋼組合梁主要受力鋼筋穿過并確保滿足錨固構(gòu)造要求，且在鋼結(jié)構(gòu)出廠時(shí)，特別要拿鋼筋試穿，以確保預(yù)留孔大小、位置合格；如果梁主筋遇到型鋼柱翼緣板時(shí),應(yīng)采取在主要受力縱筋標(biāo)高處焊接直螺紋鋼套筒的方式進(jìn)行連接。

2)梁模板施工要點(diǎn)。采用15 mm厚多層板制作，梁底模主龍骨采用14號(hào)工字鋼，間距500 mm，次龍骨采用100 mm×100 mm木方，間距為300 mm。支撐體系采用碗扣式鋼管腳手架加U型托，立桿縱橫距為600 mm；水平桿步距為1.2 m。

即14.31 m=0.015+0.35+1.2×11+(0.14+0.1+0.015)+0.49(可調(diào)部分)。

3)豎向剪刀撐設(shè)置要求：1.8 m高梁側(cè)兩端設(shè)置從底到頂豎向連續(xù)式剪刀撐；中間每隔10跨須設(shè)置從底到頂?shù)呢Q向連續(xù)剪刀撐；中部和頂部各設(shè)置一道連續(xù)的剪刀撐，剪刀撐的斜桿與地面頂緊，并與地面的傾角在45°～60°之間。

4)梁側(cè)模板加固措施：采用15 mm厚多層木膠合板，主龍骨采用雙鋼管φ48×3.5 mm，間距500 mm，配蝴蝶卡連接；由于本混凝土梁為H型鋼梁，故在前期鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)時(shí)H型鋼腹板的打孔位置需提前周密設(shè)計(jì)，既要考慮拉筋的預(yù)留孔位置，又要考慮好梁側(cè)模對(duì)拉螺桿的預(yù)留位置，豎向?yàn)?00 mm，水平方向?yàn)?00 mm，每根梁約500多個(gè)孔，故對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工提出更高的技術(shù)要求，避免出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。

5)型鋼梁柱混凝土組合結(jié)構(gòu)中混凝土澆筑：

a.型鋼梁、板混凝土應(yīng)同時(shí)澆筑，澆筑的主要方法應(yīng)為：先梁柱接頭，后型鋼梁，最后頂板，具體內(nèi)容為：由一端開始采用“趕漿法”施工，當(dāng)梁柱接點(diǎn)澆筑完成后，立即進(jìn)行澆筑梁，根據(jù)型鋼梁的高度分層成階梯形澆筑，當(dāng)混凝土達(dá)到底板位置時(shí)再與板一起澆筑，隨著階梯形不斷向前延伸，梁板混凝土澆筑連續(xù)向前進(jìn)行，直到最后澆筑完成。

b.特別要注意在型鋼梁柱接頭處和型鋼梁翼緣下部等處，混凝土澆筑不宜填滿，須采用直徑為30 mm的振動(dòng)棒仔細(xì)進(jìn)行澆筑和振搗密實(shí)，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷，以保證混凝土內(nèi)光外實(shí)，成型美觀。

c.由于梁柱節(jié)點(diǎn)處既有型鋼又有鋼筋，導(dǎo)致此處鋼筋較密，此處混凝土澆筑時(shí)須采用同配比、大坍落度的小粒徑石子混凝土澆筑，并用直徑為30 mm的小直徑振搗棒振搗。

d.由于框架柱為型鋼混凝土柱，柱內(nèi)設(shè)置有H型鋼，H型鋼四周除配置有豎向受力鋼筋外，梁柱節(jié)點(diǎn)處往往箍筋加密100 mm,且采用搭接連接，密度較大，在混凝土澆筑時(shí)振搗的死角較多，很容易出現(xiàn)混凝土不密實(shí)現(xiàn)象。為此，在澆筑此處的混凝土?xí)r應(yīng)從型鋼柱四側(cè)均勻下料，每根型鋼柱采用四根振搗棒同時(shí)進(jìn)行振搗，同時(shí)提升澆筑至頂。

e.由于在型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)核心部位，混凝土澆筑時(shí)空氣不易排出，故在型鋼柱的腹部加勁板上預(yù)留排氣孔洞，直徑不宜小于100 mm。

f.在充分考慮到型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)部位既有H型鋼又有鋼筋，間隙小的實(shí)際情況下，除采用φ30振搗棒外，還需增設(shè)附著式振搗器進(jìn)行振搗，確保該核心區(qū)混凝土振搗密實(shí)。

6 職業(yè)健康安全與環(huán)境保護(hù)注意事項(xiàng)

1)使用電動(dòng)工具(手電鉆、手電鋸、圓盤鋸)前應(yīng)檢查安全裝置是否完好，運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無(wú)漏電保護(hù)裝置，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)。

2)電焊機(jī)上部應(yīng)設(shè)防雨蓋，下部應(yīng)設(shè)防潮墊，一、二次電源接頭處要有防護(hù)裝置，二次線使用接線柱，且長(zhǎng)度不超過30 m，一次電源采用橡膠套電纜或穿塑料軟管，長(zhǎng)度不大于3 m，焊把線必須采用銅芯橡皮絕緣導(dǎo)線。

3)配電箱、開關(guān)箱應(yīng)安裝在干燥、通風(fēng)及常溫場(chǎng)所，不得安裝在易受外來(lái)固體物撞擊、強(qiáng)烈震動(dòng)、液體浸濺及熱源烘烤的場(chǎng)所。

4)開關(guān)箱必須實(shí)行“一機(jī)一閘一漏一保護(hù)”制，且開關(guān)箱上鎖編號(hào)，并將電工的手機(jī)號(hào)碼粘貼在明顯位置，有專人負(fù)責(zé)。

5)由于型鋼組合結(jié)構(gòu)施工，涉及的施工工序較多，有鋼筋工、木工、水電工、焊工、架子工，要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)交叉施工，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

6)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)要做好定期自檢。由環(huán)保檢查員進(jìn)行檢查，凡違反施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)要及時(shí)指出并及時(shí)整改，并隨時(shí)將檢查情況記錄在案。

7)施工現(xiàn)場(chǎng)要采取多種形式宣傳環(huán)保教育活動(dòng)，不斷提高職工的環(huán)保意識(shí)，及時(shí)將沒用的廢舊的鋼筋頭、釘子等回收，以免傷人。

7 結(jié)語(yǔ)

通過施工實(shí)踐證明：高大跨度的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，通過對(duì)模架支撐體系前期的合理設(shè)計(jì)，既能滿足承載力的要求，又能便于鋼筋的綁扎、模板的安裝，是保證清水混凝土的有力措施。通過對(duì)這種難點(diǎn)問題的解決，我們也積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)，為今后遇到類似的工程提供了解決辦法。

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Research and application of beam column construction of large span shape steel blank concrete

Lu Wenhong

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030024,China)

Combining with the library project of Shanxi Media Arts Academy, this paper introduced the process of large span shape steel blank concrete beam column construction, and described the beam formwork, vertical shear bracing setting, beam side reinforcement and other operation key points, summarized the considerations of occupational health safety and environmental protection, in order to ensure the construction quality and safety.

large span, shape steel, blank concrete, beam column

2015-02-07

盧文紅(1976- )，女，工程師

1009-6825(2015)12-0093-02

TU375

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