淺談裝配式異型鋼木結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

文義勇

0 引言

鋼木混合結(jié)構(gòu)指由木材與鋼材共同形成受力體系的結(jié)構(gòu)工程[1]。這種結(jié)構(gòu)體系比傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)體系更加堅固耐用，又比現(xiàn)代的純鋼結(jié)構(gòu)更豐富多彩，耐火性能更好，可以廣泛地運用于建筑與風(fēng)景園林設(shè)計實踐中。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，綠色建筑要求提升，相較混凝土結(jié)構(gòu)，木材、鋼材都是更為環(huán)保的材料，鋼木組合結(jié)構(gòu)兼有裝配式的優(yōu)勢，應(yīng)用前景非常廣闊，但目前仍處于起步階段。本文通過具體項目分析，對裝配式異形鋼木結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進行探討，希望能為類似工程提供參考。

1 項目簡介

項目位于國內(nèi)著名的5A 級風(fēng)景區(qū)的游客集散中心，由兩個罩棚組成，其中入口罩棚跨度34.5m，寬度18.9m，檢票口罩棚跨度40.3m，寬度12.3m，膠合木梁總量約為240m3。

建筑希望罩棚材質(zhì)采用木材，一方面木材承載了當(dāng)?shù)氐奈幕瘋鞒泻头e淀，另一方面罩棚呈拱形，起伏如山形的屋面形態(tài)與材質(zhì)自然契合，與周邊環(huán)繞的山水相連，相互襯托。

最終入口罩棚采用了鋼木組合結(jié)構(gòu)。由封邊鋼結(jié)構(gòu)曲線梁、膠合木梁、連接件、拉桿、撐桿等構(gòu)件組成，如圖1、圖2 所示；膠合木梁的連接方式包含螺栓連接、銷釘連接和植筋連接三種。

圖1 封邊鋼梁與膠合木梁交接示意圖（一）

圖2 封邊鋼梁與膠合木梁交接示意圖（二）

2 施工技術(shù)概述

2.1 施工思路

鋼結(jié)構(gòu)、膠合木在工廠加工，膠合木生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)配備一定的生產(chǎn)設(shè)備、檢驗設(shè)備、人力及配套的環(huán)境資源，以滿足穩(wěn)定生產(chǎn)的要求[2]。完成后運至施工現(xiàn)場。首先對膠合木梁連接件進行組裝，然后根據(jù)設(shè)計圖紙以及施工方案對膠合木梁按工廠編號進行吊裝，吊裝完成后對木結(jié)構(gòu)梁進行臨時固定，待整體安裝完成后再將螺栓擰緊進行最終固定，同時將木結(jié)構(gòu)兩側(cè)連接件焊接至鋼梁上，最后將拉桿和撐桿與鋼木結(jié)構(gòu)連接緊固，形成完整的受力體系。本文主要闡述木結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)。

2.2 工藝流程

鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)加工→鋼結(jié)構(gòu)安裝→連接件安裝→測量定位→膠合木梁吊裝→螺栓連接→埋件與鋼梁焊接→拉桿與撐桿焊接→拉桿緊固→螺栓眼封堵→吊頂施工以及屋面施工。

2.2.1 木結(jié)構(gòu)加工

根據(jù)工藝要求選擇進口花旗松，樹種級別為SZ1，將原木通過鋸材、窯干、應(yīng)力分級、指接、刨光、涂膠、施壓膠合、壓刨等工序制作成膠合木，如圖3 所示。

圖3 膠合木生產(chǎn)線工藝流程

2.2.2 主要構(gòu)件的吊裝

本項目膠合木和連接件最大重量不超過1t，故吊裝統(tǒng)一采用3t 合成纖維扁平吊帶（吊帶安全系數(shù)大于8 倍）。連接件單件重量較輕，可直接放置在吊籃或托架中吊至腳手架平臺，通過人工搬運的形式直接安裝固定于膠合木上。

2.2.3 固定及校正方法

吊裝前，首先核查木網(wǎng)架兩端與鋼結(jié)構(gòu)連接位置的鋼連接板坐標，對不滿足安裝要求的鋼連接板進行調(diào)整。支撐架搭設(shè)好后，在膠合木梁兩端的支撐立桿上設(shè)置可調(diào)撐托，安裝時通過調(diào)整撐托高度，調(diào)整膠合木梁安裝標高和角度來控制定位。

2.2.4 膠合木梁與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合工藝

2.2.4.1 植筋連接

在木結(jié)構(gòu)工廠將M20 螺桿使用環(huán)氧樹脂膠植入膠合木梁中，如圖4、圖5 所示，并將其對應(yīng)的連接件安裝好[3]。

圖4 膠合木連接件節(jié)點圖

圖5 膠合木連接件示意圖

2.2.4.2 銷釘連接

膠合木梁運至施工現(xiàn)場后，將銷釘連接的連接件裝入已加工好的膠合木梁中，使連接件孔洞與膠合木梁預(yù)先開好的孔洞對齊，然后使用榔頭將φ16 的銷釘釘入對應(yīng)位置，銷釘沒入木梁表面1cm，如圖6、圖7 所示。

圖6 銷釘連接件節(jié)點圖

圖7 銷釘連接件示意圖

2.2.4.3 連接件隱蔽

為保證木結(jié)構(gòu)梁整體效果，所有木結(jié)構(gòu)梁在加工時預(yù)留連接件槽和螺栓孔，在膠合木梁安裝完成后，連接件底部膠合木梁位置使用相同材質(zhì)的木板進行封閉，所有螺栓眼使用專用圓木蓋封堵。

2.2.4.4 木構(gòu)件的防腐處理[4]

膠合木結(jié)構(gòu)構(gòu)件與混凝土基礎(chǔ)采用預(yù)埋鋼板和T 型連接板連接，輔以抗拔連接件提供穩(wěn)定措施，采用防腐木結(jié)合隔汽膜將混凝土基礎(chǔ)與上部膠合木構(gòu)件隔開，可阻斷基礎(chǔ)潮氣向上蔓延，避免連接處膠合木柱端部腐蝕。

2.2.5 木梁與鋼結(jié)構(gòu)的連接

（1）將木結(jié)構(gòu)梁兩側(cè)的連接件與鋼梁進行焊接，所有焊接完成后，再將拉桿與撐桿焊接至連接件對應(yīng)位置；

（2）緊固拉桿。所有焊接、螺栓節(jié)點全部完成后作全面檢查，確認無誤后，緊固拉桿，拉桿緊固從一端向另一端順次進行，全部結(jié)束后檢查螺栓是否有松動、兩連接板間是否出現(xiàn)張口，如有，重新緊固螺栓，隨后緊固拉桿，循環(huán)往復(fù)，直至達到緊密狀態(tài)。

2.3 結(jié)構(gòu)體系變形觀測

在木結(jié)構(gòu)連接完成后，依據(jù)圖紙在木結(jié)構(gòu)梁上安裝變形觀測反光貼，在架體卸載前進行一次坐標測量（包括Z 向），然后按方案進行卸載，每次降低可調(diào)托撐1cm，待沉降半天后進行變形觀測，將測量數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計單位，重復(fù)上述步驟直到所有觀測點變形趨于穩(wěn)定后，即可停止觀測，并拆除所有架體，如圖8、圖9 所示。

圖8 檢票口罩棚沉降觀測點布設(shè)圖

圖9 入口罩棚變形觀測點布設(shè)圖

3 鋼木結(jié)構(gòu)注意事項

3.1 焊接要點

本工程主要采用二氧化碳氣體保護藥芯焊絲半自動焊，部分條件不允許的情況下可采用手工電弧焊。Q345 鋼材焊接節(jié)點的預(yù)熱，除鋼管立柱采用電加熱以外，其余部位均采用火焰加熱。鋼桁架、鋼柱、鋼梁應(yīng)對其焊接部位進行探傷工作。焊透對接焊為二級焊縫，需要20%超聲波探傷；角焊縫為三級焊縫，只做外觀檢查，不做超聲波檢驗。

3.2 質(zhì)量控制細節(jié)

木結(jié)構(gòu)的變色與開裂直接影響鋼木結(jié)構(gòu)建筑物的最終效果，在保存過程中采取遮蓋措施，嚴禁膠合木構(gòu)件長時間暴露在室外環(huán)境中[5]。對木結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用雷瑪仕水性或油性溶液進行維護，防止木結(jié)構(gòu)變色?？刂颇z合木加工精度和出廠檢查，盡量避免在現(xiàn)場施工過程中進行二次開槽調(diào)整，盡量縮短膠合木安裝工期及上部屋面防水施工工期，使膠合木在雨水環(huán)境中暴露的時間盡可能短，防止在施工過程中變形，提高木結(jié)構(gòu)整體效果。

3.3 安全保證措施

為了有條不紊地組織安全生產(chǎn)，必須組織所有的施工人員學(xué)習(xí)和掌握安全操作規(guī)程和安全生產(chǎn)、文明施工條例；成立以項目經(jīng)理為首的安全保證體系。施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置明顯的警示標志和防火措施。施工人員必須戴好安全帽，穿好工作服，嚴禁無防護措施的違章作業(yè)。

4 結(jié)論

鋼木組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性顯著，材料更為綠色環(huán)保，全裝配的建造過程更為高效，能使建筑品質(zhì)提升。隨著國家的不斷發(fā)展，追求人與自然和諧相處，鋼木組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用推廣順應(yīng)這一趨勢，對我國建筑業(yè)發(fā)展具有重要意義。本項目在鋼木結(jié)構(gòu)的建造過程中，采用新材料、新工藝，降低材料成本和人工成本，提高施工質(zhì)量，對一些疑難問題提出了解決方案，為今后類似工程的建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗。