型鋼混凝土-預(yù)應(yīng)力梁施工技術(shù)

龍紹章

(中國(guó)華西企業(yè)有限公司，四川成都 610041)

型鋼混凝土-預(yù)應(yīng)力梁施工技術(shù)

龍紹章

(中國(guó)華西企業(yè)有限公司，四川成都 610041)

在大跨度構(gòu)件中，通常采用型鋼梁或者預(yù)應(yīng)力梁形式，而型鋼混凝土-預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)具有跨度大、要求承載力高的特點(diǎn)。文章通過某裙樓工程采用型鋼混凝土預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)，從深化設(shè)計(jì)、模板支設(shè)、型鋼梁施工、鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力施工、混凝土澆筑等工藝詳細(xì)介紹型鋼混凝土預(yù)應(yīng)力梁的施工過程。

型鋼混凝土； 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)； 型鋼梁； 預(yù)應(yīng)力梁； 深化設(shè)計(jì)

1 工程概況

花樣年·美年廣場(chǎng)二期位于成都市高新區(qū)天府大道中段，由綜合用地和教育用地組成，總用地面積86 372 m2，總建筑面積574 343 m2。綜合用地11～14棟為商業(yè)、酒店、辦公，地下3層，地上35～44層，建筑高度204 m，結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，部分樓層柱采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。教育用地15～27棟為培訓(xùn)中心、辦公樓、藝術(shù)中心、教職工餐廳等，地下2層，地上1～5層。

其中13#樓5層為大跨度商業(yè)空間，6層為影劇院。在6層標(biāo)高位置C-9～C-12交C-B～C-F軸線范圍采用3根型鋼混凝土+預(yù)應(yīng)力梁組合結(jié)構(gòu)(圖1)，梁截面800 mm×1 600 mm，梁配筋(圖2)跨度約26 m。采用Q345鋼板，厚度40 mm。采用E5015、E5016型焊條，鋼柱及鋼梁現(xiàn)場(chǎng)拼接接頭焊縫為全熔透一級(jí)焊縫。鋼絞線采用4×7-1860-15.2低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)留孔道采用金屬波紋管成孔，張拉錨固體系采用Ⅰ類夾片錨具及其配套的錨墊板及螺旋筋，預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

圖1 型鋼混凝土預(yù)應(yīng)力梁布置

圖2 型鋼混凝土預(yù)應(yīng)力梁剖面

2 深化設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)應(yīng)力深化

根據(jù)設(shè)計(jì)給定的預(yù)應(yīng)力曲線方程y=ax2(a=2h÷0.5L2)計(jì)算預(yù)應(yīng)力束定位筋的高度，繪制預(yù)應(yīng)力曲線圖(圖3)。

2.2 型鋼梁深化

圖3 預(yù)應(yīng)力曲線示意

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)塔吊吊重，本工程C-D軸上鋼梁分為3段，現(xiàn)場(chǎng)拼裝；C-10、C-11軸上鋼梁均為4段拼裝。在梁腹板設(shè)置兩排φ24的絲桿孔，間距500 mm×500 mm(圖4)。

圖4 型鋼預(yù)應(yīng)力梁深化(局部)

2.3 綜合節(jié)點(diǎn)深化

2.3.1 型鋼配置及鋼筋配置

根據(jù)所繪制的曲線圖(圖3)及鋼梁深化圖(圖4)可知：

(1)C-10軸上兩個(gè)方向的鋼絞線在同一標(biāo)高。經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商同意，調(diào)高C-10軸鋼絞線50 mm，鋼梁腹板提前在工廠開洞φ110，保證波紋管正常埋設(shè)。

(2)次梁L 98底部鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋位置交叉。根據(jù)非預(yù)應(yīng)力筋要避讓預(yù)應(yīng)力筋的原則，與設(shè)計(jì)協(xié)商調(diào)整L 98尺寸為550 mm×1 100 mm。

(3)鋼絞線底部與絲桿孔位置交叉。提前在深化圖中調(diào)整絲桿孔位置，以保證現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.3.2 梁柱節(jié)點(diǎn)

梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋較多，且型鋼柱翼緣距離柱邊較近，現(xiàn)場(chǎng)無法保證波紋管的正常埋設(shè)。梁柱節(jié)點(diǎn)深化后經(jīng)設(shè)計(jì)方認(rèn)可，設(shè)置環(huán)梁，保證有足夠的空間安放波紋管。

3 重難點(diǎn)施工技術(shù)

3.1 模板支設(shè)

3.1.1 工藝流程

彈出梁軸線及水平線并復(fù)核→搭設(shè)梁底模板支架→安裝梁底模板→梁底起拱→鋼梁安裝→綁扎梁鋼筋→波紋管安放→插入對(duì)拉螺栓及塑料套管→清掃梁內(nèi)雜物→安裝梁側(cè)模板→安裝上下鎖口楞、斜撐楞及腰楞和對(duì)拉螺栓→復(fù)核梁模板尺寸、位置→與相鄰模板連固

3.1.2 梁底主龍骨

梁底主龍骨搭設(shè)時(shí)，先在梁的兩端各搭一組主龍骨，其高度為梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高減去梁底模厚度，然后在兩端的底部通長(zhǎng)拉線搭設(shè)中部的主龍骨。梁最大跨度26 m，模板起拱高度為全跨長(zhǎng)度的1/1000，起拱后的主龍骨沿梁長(zhǎng)度方向應(yīng)呈弧形，不得形成三角型。

3.1.3 梁模組拼原則

次梁模板不入主梁模板內(nèi)，主梁模板不入柱模板內(nèi)。所有梁側(cè)模板必須定向配制，規(guī)定橫向?yàn)橥獍?，縱向?yàn)楸话?，以防在模板安裝時(shí)出現(xiàn)混亂，造成亂鋸、亂補(bǔ)現(xiàn)象。在梁與梁、梁與柱的接槎處，必須使用方木，將陰陽(yáng)角兩側(cè)的模板固定在木方上，確保陰陽(yáng)角的方正和接縫的嚴(yán)密。梁側(cè)模板安裝后，應(yīng)沿施工段通長(zhǎng)拉線，校正梁側(cè)模板的順直，并加支撐固定后再進(jìn)行樓板模板的施工。

3.1.4 支撐立桿

梁支撐體系立桿布置應(yīng)保證上下樓層同軸，以防因局部應(yīng)力過大而破壞樓板。梁模支撐體系立桿均應(yīng)落在實(shí)處，不得有“虛”腳。

3.1.5 復(fù)核校正

梁、板模安裝完后應(yīng)檢查中心線、標(biāo)高、斷面尺寸和平整度等項(xiàng)目。支模架和梁模夾具必須牢固，偏差超規(guī)定時(shí)應(yīng)校正。

3.1.6 操作平臺(tái)

因梁高度較高，為保證施工安全，在梁側(cè)位置設(shè)置操作平臺(tái)，滿鋪腳手板。

3.2 型鋼梁安裝

裙房部分有型鋼混凝土+預(yù)應(yīng)力梁，梁最大跨度約為26 m，單根型鋼須采用分三段吊裝，單根構(gòu)件最長(zhǎng)約9.5 m，單根構(gòu)件最重約8.5 t。

(1)鋼梁吊裝支模架最大荷能夠承受約53.5 kN/m的線荷載支模架,且能承擔(dān)施工振搗及混凝土澆筑時(shí)沖擊荷載，需編制專項(xiàng)施工方案。

(2)梁的吊裝方法采用捆綁式吊裝。吊裝前應(yīng)核查型號(hào)和選擇吊點(diǎn)，以起吊后不變形為準(zhǔn)，并平衡和便于解繩，吊索角度不得小于45°，構(gòu)件吊點(diǎn)處采用麻布或橡膠皮進(jìn)行保護(hù)。

(3)鋼梁就位后，用兩端控制纜繩旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)安裝軸線，隨之緩慢落鉤。此時(shí)，要注意梁的方向和連接板方向，為防止梁因自重下垂而發(fā)生錯(cuò)孔現(xiàn)象，梁兩端臨時(shí)安裝螺栓(不得少于該節(jié)點(diǎn)螺栓數(shù)的1/3，且不少于2 顆)擰緊。鋼梁找正就位后用高強(qiáng)螺栓固定，穩(wěn)妥后方可脫鉤。

(4)柱—梁的焊接。

為安裝時(shí)便于定位，設(shè)計(jì)采用栓焊混合連接形式，即腹板用高強(qiáng)螺栓連接，翼板為全焊透連接，安裝時(shí)先栓后焊，因此焊接時(shí)產(chǎn)生變形較小，而拘束應(yīng)力較大。

采用合理的對(duì)稱焊接順序主要目的是為了減少拘束應(yīng)力，有利于避免焊接裂紋。翼緣的焊接順序一般采用先焊下翼緣后焊上翼緣。

具體焊接順序?yàn)椋涸谙乱砭壈宓母拱鍍蓚?cè)坡口內(nèi)順序輪換分層填充焊接至填滿坡口，再焊接上翼緣的全焊透焊縫。下翼緣填充焊通過腹板的圓弧孔時(shí)各道次焊縫的熄弧點(diǎn)要適當(dāng)錯(cuò)開，以避免夾渣、未熔合缺陷聚集在同一截面上。

3.3 鋼筋綁扎

(1)工藝流程:安裝主筋→畫梁箍筋間距→擺放箍筋→穿次梁鋼筋→綁扎主梁鋼筋→安放波紋管

(2)主梁與次梁、板交叉處：主梁的鋼筋在下，次梁的鋼筋居中，板的鋼筋在上。

(3)梁鋼筋保護(hù)層：大理石墊塊保證梁底鋼筋保護(hù)層，大梁側(cè)面用塑料墊塊卡在梁中部水平鋼筋上。

(4)梁上部與下部、一排與二排、二排與三排鋼筋之間用φ25或梁縱向受力鋼筋直徑較大值的鋼筋做分隔筋，沿梁縱向間距不大于0.5 m。

(5)綁梁上部縱向筋的箍筋宜用套扣法綁扎。

3.4 混凝土澆筑

3.4.1 施工難點(diǎn)

(1)梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集，直徑較粗，可插入振搗棒的空間較小。

(2)梁柱接頭、梁型鋼翼緣下部等位置混凝土不易充分填實(shí)飽滿。

(3)混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高，黏度較大，流淌性大。

3.4.2 針對(duì)性措施

(1)控制混凝土原材料，鋼骨混凝土構(gòu)件最大骨料直徑不大于25 mm。當(dāng)節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋太過密集，混凝土澆筑困難較大時(shí)，采用小直徑振動(dòng)棒振搗，也可以對(duì)鋼筋較密部位采取插鋼管下振搗棒，保證混凝土的振搗要到位、密實(shí)，避免漏振而影響混凝土質(zhì)量。

(2)對(duì)于梁柱接頭、梁型鋼翼緣下部等位置，應(yīng)仔細(xì)澆筑和振搗，仔細(xì)查看是否填塞飽滿，保證混凝土密實(shí)度。

(3)在保證質(zhì)量的前提下，通過適當(dāng)加大混凝土的坍落度，以便于保證混凝土的澆筑質(zhì)量。由于混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高，內(nèi)含水泥和外加劑成分較多，造成振搗后浮漿較多，需要在混凝土澆筑過程中及時(shí)清除，避免產(chǎn)生局部強(qiáng)度削弱的現(xiàn)象發(fā)生。

3.4.3 混凝土澆筑的基本要求

(1)注意均勻、分層下料，振搗時(shí)必須對(duì)稱振搗，以防止鋼柱受扭。

(2)仔細(xì)檢查混凝土的和易性、均勻性及保水性、坍落度等技術(shù)指標(biāo)，按規(guī)定制作試塊。

(3)混凝土必須連續(xù)澆筑，同時(shí)嚴(yán)格控制澆筑寬度，避免出現(xiàn)冷縫。

(4)嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，避免現(xiàn)場(chǎng)脹模、下沉等現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.5 預(yù)應(yīng)力施工

3.5.1 鋼絞線下料

(1)鋼絞線立放、固定、將線頭平拉出盤，采用砂輪切割機(jī)切割，并逐一編號(hào)或做相應(yīng)的標(biāo)志，保證預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)及長(zhǎng)度與圖紙相符。

(2)鋼絞線的下料長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L1+L2。其中：L1為根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑念A(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度；L2為張拉操作長(zhǎng)度。

(3)鋼絞線應(yīng)順直無死彎，切口應(yīng)無松散，表面無油污、無銹蝕(浮銹除外)。

3.5.2 安裝波紋管、端頭墊板、網(wǎng)片筋及螺旋筋

波紋管嚴(yán)格按設(shè)計(jì)位置固定在托架筋上。托架筋采用φ10的鋼筋，每1 m須設(shè)一個(gè)托架筋。埋設(shè)波紋管時(shí)，波紋管就位后應(yīng)正確安置端頭墊板和螺旋筋，端頭墊板應(yīng)與波紋管垂直，矢高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。螺旋筋應(yīng)套在錨墊板上并焊牢。網(wǎng)片筋的焊接應(yīng)垂直于波紋管。波紋管應(yīng)平滑、順直。

3.5.3 排氣泌水孔

在最高點(diǎn)位置先焊接固定好出漿用的金屬管，然后封閉嚴(yán)實(shí)波紋管與金屬管的縫隙。為保證灌漿工作的順利進(jìn)行，除安裝灌漿孔以外，將一截塑料管一端插入固定端金屬波紋管內(nèi)，另一端密閉固定在頂板上，達(dá)到可以出漿的目的。

3.5.4 張拉施工準(zhǔn)備

(1)材料設(shè)備及配套工具的準(zhǔn)備。

(2)根據(jù)所用預(yù)應(yīng)力筋的種類及其張拉錨固工藝情況選用張拉設(shè)備。 本工程采用的張拉設(shè)備為YCW型200 t千斤頂，油泵為ZB4—500型高壓油泵。

(3)預(yù)應(yīng)力筋張拉前，土建方應(yīng)提供結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的試壓報(bào)告，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，方可施加預(yù)應(yīng)力。

3.5.5 預(yù)應(yīng)力筋張拉

(1)張拉方式為0→1.0σcon錨固。張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度需達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

(2)預(yù)應(yīng)力筋張拉順序應(yīng)遵從設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)遵從使構(gòu)件受力均勻、同步，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎，不使混凝土產(chǎn)生超應(yīng)力，不使其它構(gòu)件產(chǎn)生過大的附加內(nèi)力及變形的原則，在同一截面內(nèi)采用對(duì)稱張拉。

(3)張拉時(shí)應(yīng)緩慢均勻，供油不可忽大忽小。

(4)張拉伸長(zhǎng)值量測(cè)與校核。張拉控制采用張拉力與伸長(zhǎng)值的雙控，如果實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值超出計(jì)算伸長(zhǎng)值的±6%則應(yīng)立即停止張拉，查找原因，待問題解決后方可繼續(xù)張拉。伸長(zhǎng)值校核應(yīng)在張拉過程中同時(shí)進(jìn)行。

3.5.6 切割張拉頭外露鋼筋

當(dāng)張拉工作結(jié)束后，采用手提式砂輪切割機(jī)將其錨具后外露剩余預(yù)應(yīng)力筋割除，但錨具后應(yīng)保留預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度不小于30 mm。

3.5.7 孔道灌漿

灌漿過程中應(yīng)保持連續(xù)一致，以免造成灌漿不密實(shí)。在灌漿時(shí)采用一端灌漿一端排氣的方法,待各個(gè)出漿口均冒出與所灌漿體同稠度的水泥漿時(shí)，封閉出漿口，壓力控制在0.5～0.7 MPa，然后關(guān)閉灌漿口處的閥門，取下灌漿管，繼續(xù)下一次的灌漿。灌漿過程中應(yīng)取水泥凈漿做試塊，其強(qiáng)度M35。

3.5.8 封錨

由于張拉端錨具在梁外側(cè)外露，故待灌漿結(jié)束后，采用C45細(xì)石混凝土封錨。

4 結(jié)束語(yǔ)

在型鋼混凝土-預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)施工中，通過建模深化設(shè)計(jì)，輔助排列型鋼、鋼筋及波紋管的相對(duì)位置，合理進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理，對(duì)施工過程質(zhì)量控制具有良好的指導(dǎo)意義。

龍紹章(1980～)，男，本科，高級(jí)工程師。

TU757.4

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[定稿日期]2014-10-30