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1、型钢混凝土组合结构 施 工 工 法 完成人 赵金琴 晋中建设集团第一建筑工程有限公司 二 一五年十二月十五日 目录 1 前言 2 2 工法特点 2 3 适用范围 2 4 工艺原理 3 5 工艺流程及操作要点 3 6 材料及机械设备 11 7 质量要求 12 8 安全要求 13 9 效益分析 14 10 应用实例 14 型钢混凝土组合结构施工工法 1 前言 随着高层 超高层建筑的发展 单纯的钢筋混凝土结构体系无法满足建筑使用 功能的需要 如何减少结构构件的截面尺寸 减少结构构件占去的有效建筑面积是建 筑结构契待解决的问题 近几年 钢与混凝土组合结构得到很快的发展 这种结构体 系是充分利用了钢和混
2、凝土两种材料的优点 让两种材料协同受力 从而有效减少了 结构构件的截面尺寸 满足建筑使用功能要求 提高整个建筑物的品质 因此掌握和 积累型钢柱砼施工具有非常重要的意义 结合荣军 苑 住 宅 小 区2 底 商 住 宅 楼 工 程实际 总结在型钢混凝土组合结构施工过程中技术工艺质量控制要点 为今后型钢 混凝土施工提供了非常宝贵的实践经验和技术指导 以此为基础 进行归纳和总结 形成本工法 极具推广应用价值 2 工法的特点 型钢混凝土组合结构又称劲性混凝土结构或包钢混凝土结构 是在型钢结构外面 包裹一层钢筋混凝土外壳形成的型钢混凝土组合结构 由于在钢筋混凝土中增加了型 钢骨架 使得这种结构具有钢结构和
3、混凝土结构的双重优点 2 1 型钢混凝土设计上不受含钢率限制 刚度 承载力高 型钢混凝土结构的构 件的承载能力可以高于同样尺寸的钢筋混凝土构件的一倍以上 因此 对于高层建筑 既可以减小构件截面 又可以增加使用面积和层高 其经济效益显著 2 2 型钢混凝土组合结构受力性能好 普通的钢结构构件常具有受压失稳的弱点 而型钢混凝土结构构件内的型钢因周围混凝土的约束 型钢受压失稳的弱点得到了克 服 2 3 型钢混凝土组合结构抗震性能好 由于型钢的设置其延性比钢筋混凝土结构 有明显提高 因此在大震中此种结构呈现出较好的抗震性能 2 4 型钢混凝土组合结构具有良好的耐久性和耐火性 型钢外包裹的混凝土具有 抵
4、抗有害介质侵蚀 防止钢材锈蚀等作用 同时型钢外混凝土的保护层厚度也决定结 构构件的耐火性能 3 适用范围 型钢混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构 体系 适用于框架结构 框架剪力墙结构 底层大空间剪力墙结构等结构体系 可以 应用于全部构件 也可以于部分构件 4 工艺原理 由钢筋混凝土包裹型钢所形成的结构被称为型钢混凝土组合结构 它的核心部分 为型钢构件 即在型钢外侧配置适当的纵向受力筋并配以合适的箍筋加以约束的混凝 土结构 在施工时 宜先在专业的钢结构加工厂根据设计要求事先将型钢加工好 钢 结构专业吊装队伍进行吊装 完成后再交由土建施工队伍进行外包的钢筋混凝土施 工
5、 4 1 根据国家标准 钢结构工程施工验收规范 GB50205 2012 建筑钢结 构焊接技术规程 JGJ81 2002 型钢混凝土组合技术规程 JGJ138 2001 钢 混凝土组合结构施工规范 GB 50901 2013 来指导整个型钢混凝土施工全过程 采用的施工工艺是依据国家现行 以及图纸设计要求的基础上应用切实可行的施工工 艺 4 2 采用可靠吊装方法分次将型钢柱 梁起吊到设计的标高和轴线位置 4 3 型钢梁与柱对接焊接前 校核柱轴线位置 型钢柱翼缘的垂直度以及钢柱型 钢梁钢板顶面标高 4 4 用设置在型钢柱上的绳子配合吊车来调整柱子的垂直度 将误差严格控制在 规范允许的范围内 4 5
6、 选用科学 合理的运输 安装工艺和焊接方法来控制施工中型钢梁的变形 4 6 型钢梁 柱受气温影响有一定的热胀冷缩 应制定合理的测量方法和选择适 当的吊装和焊接时间 来保证型钢梁 柱施工中的精确度 5 工艺流程及操作要点 5 1 工艺流程 型钢梁 柱制作 预埋地脚螺栓 浇筑底板 安装钢垫板 柱脚灌浆 安装第一 节型钢柱 安装型钢梁 绑扎柱子钢筋 安装柱模 安装水平结构模板 绑扎梁 板 钢筋 浇筑柱 梁 板混凝土 安装第二节型钢柱 图5 1 图 5 1 型钢混凝土组合结构施工工艺流程图 5 2 操作要点 5 2 1 型钢梁 柱制作要点 5 2 1 1型钢加工应严格按设计图及规范要求选材 所选材料质
7、量证明书应与实 物相符 并应符合现行国家有关规定 未经设计许可严禁擅自代用 5 2 1 2放样和号料应本着有效利用的原则进行 先下大料 后下小料 应先核 对施工图 熟悉工艺要求 钢材规格 材质 批号等 根据工艺要求预留焊接收缩余 量及切割 刨边和铣平等的加工余量 5 2 1 3板材下料必须在专用的割机下料平台上进行 柱 梁有腹板及翼缘板下 料时 应使其受力方向 即长度方向 一致 钢板切割后 应进行外观检查 对边缘的 棱边 缺口及时补焊和打磨平整 5 2 1 4为保证钢结构焊接质量 板材对接焊缝处需用坡口焊接 坡口加工采用 半自动气割机进行 焊接坡口尺寸的允许偏差应符合国家标准 手工电弧焊焊接接
8、 头的基本形式与尺寸 GB985 2008 和 埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸 GB986 2008 中的有关规定 5 2 1 5型钢加工一般在工厂内制作 缘板和腹板的拼接是在钢平台上进行 焊 接采用埋弧自动焊接 焊接前必须将各焊口清理干净 焊剂要充分干燥 焊接电流要 调整适当 避免焊接咬边 未焊接夹渣 气孔等缺陷 焊接前应作同类材料焊接工艺 评定确定其焊接工艺参数 安装型钢柱 安装型钢梁 柱子钢筋的绑扎 安装柱模板 支水平结构模板 绑扎梁板钢筋 浇筑梁板混凝土 安装第二节型钢柱 5 2 1 6钢梁 柱翼缘边焊接后 若有变形现象时 须在钢翼缘矫正机上进行矫 正 矫正后的钢材表面不得有明显的凹面
9、损伤 表面划痕深度不宜大于0 5 5 2 1 7钢梁 柱及连接板上制孔应采用机械钻孔 加工后的孔周边用砂轮打磨 机打磨毛刺 严禁使用氧焊割孔 制孔前 考虑 焊 接 收缩余量及焊接变形的因素 将焊 接 变 形均匀分布在构件上 5 2 1 8构件制作完毕 在其相应表 面划 出 其 纵横轴线 垂直度控制线及标 高控制线 同楼层 50 线 5 2 1 9构件的运输应根据构件制作 尺寸 重量 选择相应平板拖车进行运 输 装车高度应控制 运输过程中 须用 手拉葫芦固定好 确保运输路途中的安全 5 2 2 预埋地脚螺栓 5 2 2 1钢结构地脚螺栓的预埋工作非常关键 它直接影响第一节型钢柱的安 装精度乃至关
10、系到整个工程钢结构的安装质量 本工程型钢柱从 2F 层就有 需要从 基础内生根 为保证第一节型钢柱的安装精度 方便地脚螺栓的预埋工作 在预埋 时增加一块辅助钢垫板 5 2 2 2安装地脚螺栓需专人在纵横两个方向用经纬仪和水准仪控制预埋件轴线 及标高 并在四个方向加固 安放调节螺母利用水准仪调节螺杆的高度 保证埋件标 高 5 2 2 3校正并加固牢固 检查合格后 请监理工程师验收 预埋验收合格后 在螺栓丝头部位上涂黄油并包上油纸保护 以避免混凝土浇捣时对螺栓丝口的污染 5 2 2 4在浇筑混凝土前再次复核 确认其位置及标高准确 固定牢固后方可进 行浇筑工序 图 5 2 安装完成后的地脚螺栓 5
11、2 3 浇筑基础混凝土 5 2 3 1在浇捣混凝土之时 要精心施工 派有经验的专人值班 既要振实混凝 土又不要碰撞螺栓 以避免预埋螺栓的位移及标高的改变 5 2 3 2浇筑基础混凝土时注意在柱脚部位预留50 60mm 与钢柱底设计标高 相比 用于填充型钢柱底板和基础顶面空隙 即微膨胀无收缩细石混凝土的高度 5 2 3 3基础混凝土浇捣之后 重新复核预埋件的标高及轴线位置 确保混凝土 浇筑过程中埋件无位移 同时清理预埋螺栓杆及丝口上的残留混凝土 5 2 4 型钢柱的安装 型钢柱多采用十字型或H型 为充分利用塔吊及起重机的能力和减少连接 结合 工程实际层高 一般制成两层一节 或一层一节 5 2 4
12、 1第一节柱安装 1 测量放线 将型钢柱的就位轴线弹在柱基表面 从现场水准点引楼层50 标高 控制线 2 安装钢垫板 该钢垫板的截面尺寸及螺栓孔位与第一节柱的柱脚完全相同 因此只需保证钢垫板的安装精度即可 保证钢板轴线 标高 水平度符合要求后与螺 杆点焊接临时固定 3 柱脚灌浆 基础顶面与钢垫板的空隙采用无收缩 高于基础混凝土一个强度 等级 细石混凝土进行二次灌浆 灌浆时将基础混凝土表面清洗干净 清除积水 然后浇筑混凝土 浇筑无收缩细 石混凝土时 从一侧浇灌并振捣 至另一侧溢出并明显高于垫板板下表面为止 严禁 从两个以上方向轮流浇筑 开始浇筑后必须连续进行 不能间断并尽可能的缩短浇灌 时间 4
13、 吊装 型钢柱吊装方法采用直吊法 吊装设备为现场布置的塔吊和汽车吊 钢柱起吊时钢丝绳固定在起重机吊钩上 起重机收钩 直到柱身呈直立状态 然后将 柱吊离地面 50cm时应停机检查吊索具是否安全可靠 确认无误后升到安装高度 移 到就位柱上方 缓慢下降 将型钢柱底板的四个点与钢垫板轴线对正 5 钢柱就位后 进行校正 采用互成90 的两台经纬仪测量找垂直 用倒连与 缆风绳配合经纬仪校正 校正完毕 柱底板安装螺栓进行临时固定 即可脱钩 6 型钢柱缆风绳松开不受力 柱身呈自由状态 再用经纬仪复查 如有偏差 重 复上述过程直至无误 将螺栓拧紧 全部拧紧后焊牢 5 2 4 2第二节柱安装 1 引测控制轴线 每
14、节柱的定位轴线决使用下节柱的定位轴线 应从地面控制 线引至高空 以保证每节柱正确无误 避免产生过大累积误差 2 第二节柱轴线调整 为使上下柱不出现错口 尽量做到上下柱中心线重合 如有偏差调整每次控制在3mm 以内 3 第二节柱垂直度校正 重点是对钢柱有关尺寸的预检 安装时校正同第一节 柱 只是临时固定用 5 2 4 3型钢梁的安装 1 型钢梁的吊装前的准备 1 型钢梁吊装前在型钢梁翼缘处适当位置焊接耳板作为吊点 2 对型钢梁的规格型号 长度 截面尺寸和牛腿的位置标高进行检查 2 型钢梁的施工 型钢梁与型钢柱的连接 次梁与主梁 主梁与主梁一般上 下翼缘采用坡口焊接 而腹板采用高强螺栓连接 1 当
15、一节型钢梁吊装完毕后 即需要对已吊装的柱 梁进行误差检查和校正 校正内容包括标高 垂直度 轴线及净跨 型钢梁校正完毕后 采用高强螺栓连接再 进行柱子校正 2 安装高强螺栓 应用尖头撬棒及冲钉 对正上下或前后连接板的螺孔 将螺栓自由 插入 对于连接构件不重合的孔 应用钻头 或绞刀扩孔或修孔 使其符合要求时方可安 装 高强螺栓的紧固应分两次宁紧 初拧和终 拧 每组拧紧顺序应从节点中心开始逐步向 边缘施拧 整体结构的不同连接位置或同一 节点的不同连接位置有两个连接构件时应先紧主要构件再紧次要构件 当日安装的螺 栓应在当日终拧完毕 以防止构件摩擦面 螺纹沾污 生锈和螺栓漏拧 螺栓初拧 终拧后要做不同的
16、标记 以便识别 避免重拧或漏拧并在48 小时内进行终拧扭矩检 查 高强螺栓紧固后应按 钢结构工程施工质量验收规范 中钢结构螺栓连接工程质 量和检查方法进行检查和测定 若发现欠拧 漏拧应补拧 超拧时要更换 处理后的 扭矩值要符合设计要求 紧固连接高强螺栓 高强螺栓 要经过 当天初拧的螺栓当天终拧 终拧并用扭矩扳手 验收合格 5 2 4 4构件焊接接 焊接的一般顺序 为 焊前检查 预热 图 5 3 型钢梁的吊装 除锈 装焊垫板和引弧板 焊接 检验 1 型钢柱节与节之间采用坡口焊接 型钢梁与型钢柱的连接 次梁与主梁 主梁 与主梁一般上 下翼缘采用坡口焊接 2 柱两侧对称的梁应同时焊接 同一根梁的两端不能同时焊接 同一根梁的上 下翼板应先焊下翼板 后焊上翼板 上下节柱的对接接头采用对称焊接 施焊时 采 用二人同时对称焊接 防止焊接变形引起柱弯曲 3 焊前检查坡口角度 钝边 间隙及错口量 坡口内和两侧的锈斑 油污 氧 化铁皮等应清除干净 4 预热 焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm 范围内的母材均匀加 热 并用表面测温计测量温度 防止温度不符合要求或表面局部氧化 预热温度 5 重新检
