中小跨徑鋼砼組合梁施工技術(shù)研究

周 懸

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071）

單純鋼梁具有自重輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，但存在不耐火、不耐腐蝕的劣勢(shì)，采用混凝土對(duì)鋼材進(jìn)行外包，能夠起到良好的防腐防火的效果，混凝土外包后構(gòu)件具有規(guī)則的尺寸，更美觀。隨著設(shè)計(jì)施工技術(shù)的進(jìn)步以及材料性能要求提高，對(duì)中小跨徑梁的承載能力的要求越來越高，鋼混凝土組合結(jié)梁在中小跨徑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來越廣泛。

1 中小跨徑鋼-混凝土組合梁特點(diǎn)

在中小跨結(jié)構(gòu)中梁所受剪力較大且混凝土尺寸以及強(qiáng)度無法提高時(shí)，在構(gòu)件配置的型鋼可以提高梁的受力性能。

（1）受力合理，力學(xué)性能優(yōu)越。

鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)利用混凝土結(jié)構(gòu)具備的抗壓能力強(qiáng)、型鋼梁強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)梁承載力。在組合梁中，鑒于型鋼骨架可以保障抗剪強(qiáng)度，使混凝土結(jié)構(gòu)中的剪應(yīng)力不起控制作用，使梁在受剪破壞時(shí)的脆性破壞模態(tài)能夠得到改善。配置型鋼的組合梁，在承載能力、破壞模態(tài)等皆優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)梁，中小跨徑條件下也能形成塑性鉸，整體結(jié)構(gòu)的抗震性能較好[1]。

（2）耐腐蝕性、耐火性較好。

組合梁外包混凝土有效改善鋼梁耐火性差、易腐蝕、養(yǎng)護(hù)困難的問題。中小跨徑的梁由于剪跨比較小，剪切作用起控制作用。鋼梁具有較高的抗剪強(qiáng)度，減少混凝土中的剪應(yīng)力抑制斜裂縫，混凝土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)效果更佳，能夠提高整體結(jié)構(gòu)的耐久性。

（3）組合梁構(gòu)造復(fù)雜、施工難度大。

組合梁采用兩種結(jié)構(gòu)，鋼梁與鋼柱的節(jié)點(diǎn)連接以及混凝土中的鋼筋排布較復(fù)雜，既要保證鋼構(gòu)件之間的交叉處理，確保鋼筋的有效貫通，保證良好連接，還應(yīng)確保混凝土的澆筑振搗的質(zhì)量，組合梁的施工與混凝土梁相比施工難度和復(fù)雜程度較高。

2 中小跨徑組合梁型鋼梁加工

為保證鋼梁的加工質(zhì)量，采用加工操作條件較好的工廠加工制作完成后，再運(yùn)到現(xiàn)場完成構(gòu)件拼接，鋼梁的加工質(zhì)量影響梁與混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝以及承載能力，應(yīng)從鋼梁的翻樣、準(zhǔn)備工作、鋼梁的焊接等多個(gè)方面嚴(yán)格把關(guān)，保證鋼梁的加工質(zhì)量。

2.1 翻樣

以鋼梁設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)組合梁中型鋼規(guī)格、尺寸、形狀等內(nèi)容的相關(guān)數(shù)量與要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)下料清單和加工圖紙，根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范對(duì)型鋼梁的構(gòu)造做法進(jìn)行說明，使工人能夠按照料單和圖紙進(jìn)行型鋼構(gòu)件的制作。

應(yīng)及時(shí)確定梁柱節(jié)點(diǎn)位置的鋼筋連接方法，采用穿孔法時(shí)，應(yīng)在加工廠針對(duì)鋼筋的穿過位置對(duì)鋼筋孔洞進(jìn)行預(yù)留，兩側(cè)的孔可以存在高差，保證鋼筋的順利穿過，增加補(bǔ)強(qiáng)。采用牛腿連接時(shí)，滿足計(jì)算與構(gòu)造要求，定位牛腿尺寸與位置，合理計(jì)算鋼筋的搭接數(shù)量后進(jìn)行焊接。采用套筒連接，根據(jù)鋼筋直徑以及數(shù)量可以選擇現(xiàn)場焊接或加工廠內(nèi)進(jìn)行焊接。采用現(xiàn)場焊接時(shí)應(yīng)采取措施保證焊接質(zhì)量與連接質(zhì)量。

2.2 制作過程

鋼梁焊接前，先依照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)、提料、備料、進(jìn)行工藝試驗(yàn)、編制工藝方案、技術(shù)交底等工作。

（1）嚴(yán)格檢查現(xiàn)場使用的型鋼以及板材，針對(duì)產(chǎn)品合格證、質(zhì)量說明書、試驗(yàn)報(bào)告單等資料進(jìn)行核驗(yàn)，所備鋼材的材料標(biāo)號(hào)以及尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)加工要求以及規(guī)范規(guī)定。

（2）焊接對(duì)鋼梁內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)具有重要影響，針對(duì)鋼梁材料以及加工的能力，要求選用合理的加工方法，保證焊接的質(zhì)量。

（3）鋼材的切割以及加工方法對(duì)鋼材的殘余應(yīng)力有較大影響，應(yīng)選擇科學(xué)加工方法以免影響材料內(nèi)部的應(yīng)力水平。

（4）加工前應(yīng)針對(duì)技術(shù)難點(diǎn)和質(zhì)量要求對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)交底，保證型鋼梁的加工質(zhì)量。

3 鋼梁與鋼筋安裝工程

3.1 施工順序

（1）先裝梁底縱筋，再裝型鋼梁。

安裝流程：安裝梁底模板→安裝底部縱筋→吊裝型鋼梁吊裝→安裝梁上部縱筋→安裝箍筋→安裝腰筋拉結(jié)筋→安裝梁側(cè)模板。型鋼梁吊裝前，梁底縱向鋼筋的穿孔、連接、固定等工作必須保證質(zhì)量且已被確認(rèn)合格驗(yàn)收。

（2）安裝完成型鋼梁的基礎(chǔ)上安裝梁底縱筋。

基本工序：安裝工字鋼→安裝梁底縱筋→安裝梁上部縱筋→安裝箍筋→拉結(jié)筋腰筋→安裝梁底和梁側(cè)模板。

3.2 型鋼梁安裝

（1）準(zhǔn)備階段。

為了保證安裝型鋼梁的準(zhǔn)確性，以更好地確保后續(xù)施工順利進(jìn)行。相關(guān)人員在準(zhǔn)備階段應(yīng)全面檢查已加工完畢的型鋼梁（著重核對(duì)尺寸、規(guī)格以及編號(hào)等）。為了進(jìn)一步保障型鋼梁定位可以準(zhǔn)確無誤，相關(guān)人員應(yīng)在現(xiàn)場檢查型鋼柱牛腿或梁托板處的標(biāo)高及柱距。

（2）吊裝施工。

在吊裝型鋼梁過程中，以型鋼跨度為依據(jù)，查找梁兩端合適位置后焊接吊裝耳板，使用鋼絲繩吊索綁扎吊裝耳板的方式來完成吊裝。通過裝拉索的方式人工控制搖擺或轉(zhuǎn)動(dòng)型鋼梁的幅度。針對(duì)同一區(qū)域的型鋼梁，以“中間向四周”為順序，控制誤差，保持均勻順序地往四周擴(kuò)散。吊裝到位后型鋼梁的位置存在偏差，可通過手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)整。

（3）連接施工。

針對(duì)中小跨徑的組合梁，梁柱節(jié)點(diǎn)位置的鋼梁與鋼筋連接構(gòu)造比較復(fù)雜，存在較多碰撞。

常用的三種連接形式的比較分析如表1所示。

表1 組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)常用連接形式對(duì)比

3.3 上部縱筋、箍筋和拉結(jié)筋安裝

（1）上部縱筋。

該工序施工較簡單，在施工過程中以普通鋼筋混凝土梁上部縱筋安裝方法實(shí)施即可。

（2）箍筋。

針對(duì)安裝型鋼混凝土梁箍筋，必須在確定經(jīng)翻樣加工箍筋指標(biāo)無誤后進(jìn)行，保障綁扎縱筋時(shí)可以到達(dá)箍筋角部。

采用整箍套裝的方式，將加工整箍開口放在梁下，安排2名施工人員相互配合并從開口處將箍筋掰開。

（3）拉結(jié)筋。

該工序必須要穿過型鋼梁腹板進(jìn)行，需要為型鋼梁腹板上留出預(yù)制孔，并在將拉結(jié)筋做成一端彎鉤后，將另一端平直；直到平直端完成穿孔，才能使用工具將其彎成彎鉤（一般為135°），鉤住箍筋。

4 型鋼混凝土模板安裝

模板在鋼梁完成安裝后具有承載力，可以不搭設(shè)支架，可使用型鋼梁自承重吊模的模式。通過與型鋼連接吊桿承受拉力的方式，減除一部分梁模板支撐體系搭設(shè)步驟的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本與提高效率。通常直接采用吊具將模板掛在鋼梁上，減少現(xiàn)場的支架安裝工作。

（1）模板制作。

精準(zhǔn)計(jì)算施工需要的模板數(shù)量后下料；切割過程使用電鋸的合金鋼鋸片必須保證較小直徑，更好地確保模板切割精度及質(zhì)量[2]。

（2）準(zhǔn)備工作。

技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)在鋼梁安裝前對(duì)現(xiàn)場工人進(jìn)行技術(shù)交底與安全教育培訓(xùn)，并在現(xiàn)場彈出模板內(nèi)邊線及中心線，確定模板安裝位置。

（3）模板安裝。

①中小跨徑鋼梁模板跨度>4 m時(shí)，需要進(jìn)行起拱施工；②沒有起拱要求時(shí)，鋼梁起拱高度取全跨1/1 000～3/1 000；③安裝好的模板已確認(rèn)校正完畢，開始檢查驗(yàn)收，重點(diǎn)關(guān)注模板工作；④由模后與澆筑混凝土?xí)g隔較長時(shí)間，在正式澆筑混凝土前應(yīng)重復(fù)檢驗(yàn)?zāi)０迨欠穹腺|(zhì)量要求。

5 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑是型鋼混凝組合結(jié)構(gòu)施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，構(gòu)件結(jié)構(gòu)中存在中型鋼骨架（尤其是梁柱節(jié)點(diǎn)等部位），型鋼和鋼筋呈現(xiàn)縱橫交錯(cuò)和密集狀態(tài)，增加了混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的難度[3-5]。

針對(duì)澆筑與振搗的難點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)交底，混凝土應(yīng)保證具有良好的和易性。型鋼混凝土梁在澆筑過程中，將混凝土澆筑于鋼梁其中一側(cè)后，利用振搗棒震動(dòng)功能使混凝土流向鋼梁另一側(cè)，該側(cè)出現(xiàn)混凝土且兩側(cè)混凝土已同高時(shí)，即可停止?jié)仓c振搗。

在澆筑混凝土過程中，必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模板變形狀況，若發(fā)現(xiàn)超出允許范圍，必須及時(shí)采取加固措施。澆筑完成后，混凝土初凝結(jié)束后及時(shí)完成覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。

6 結(jié)語

中小跨徑的組合梁施工工藝比較復(fù)雜，且各分項(xiàng)工程間交叉較多，因此在施工的準(zhǔn)備階段就須考慮好各分部分項(xiàng)工程的施工順序，結(jié)合工程實(shí)際情況制定針對(duì)性施工組織設(shè)計(jì)及專項(xiàng)施工方案。中小跨徑的組合梁施工中，梁柱節(jié)點(diǎn)的連接做法是施工中的控制重點(diǎn)內(nèi)容，通過采用合理的連接方法保證梁柱的連接強(qiáng)度，確保結(jié)構(gòu)整體連接具有足夠承載力。