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轻型钢混凝土转换层施工技术

文章出处:东莞联丰钢构发表时间:2018-07-17
1、工程概况
 
  大型商城位于市中心城区,由一栋32层写字楼、一栋8层商业楼、一栋29层住宅楼,共3栋楼组成,总建筑面积为312164.9m2。本项目为大型公共建筑工程,包括甲级写字楼、住宅、大型商场、超市、地下停车场等多种功能。
 
  本工程住宅楼转换层位于5层顶板(6层楼面),6层及以上为住宅,6层以下为商场及车库。住宅楼地下4层,地上29层。转换层位于27.1 m标高处,屋面最高为105.7m。转换层结构由型钢混凝土梁、型钢混凝土柱组成,主要位于24轴~36轴/K轴~F轴。
 
  转换层梁截面为1700mm×2000mm,梁跨度分别为11.6 m(K轴~H轴)、10.4 m(H轴~F轴)。钢梁截面形式为1650 mmx 1300 mm×50 mmx 50mm,单根构件质量约25.1t,共有25支,总质量约610t。
 
  K轴线钢柱在27.1m以下为箱型柱,27.1m以上变为十字钢柱:H轴、F轴钢柱在27.1m以下为箱型柱,27.1m以上无柱子。J轴、G轴为梁上柱,在27.1m处开始出现。
 
  该转换层所有型钢梁、型钢柱外侧均绑扎钢筋骨架,浇筑于混凝土内。箱型钢柱、箱型钢梁内部通过外部的浇筑孔用混凝土灌满。
 
  2、转换层施工技术
 
  2.1 梁底部钢筋、箍筋施工
 
  转换梁的箍筋φ16 mm且钢梁截面尺寸较大,按传统施工方法先安装钢梁再套箍筋,施工难度极大,φ16 mm的钢筋靠工人手力无法扳开;如果先安装箍筋则钢梁无法吊装。项目部经与设计单位沟通后对箍筋形式进行优化,将箍筋分成上下2个U形部分,分别在钢梁吊装前后安装,2个U形箍筋搭接焊接连接成一个封闭箍筋,上下2个箍筋搭接lOd,单面焊接形成1个封闭箍筋。下料时注意相邻箍筋接头相互错开。具体施工程序为:
 
  先铺设箍筋下半部(长短头交错错开)→安装大梁底部钢筋→大梁底部钢筋与钢柱耳板焊接→大梁底部筋先行单独验收→吊装大钢梁并施焊→安装大梁上部筋→安装箍筋的上半部分→箍筋焊接封闭。转换层钢梁下翼缘板宽度为l300 mm,翼缘板底与梁底模间距为175 mm,如果钢梁先吊装则下翼缘板宽度范围内的大梁底筋无法施工。因此为保证钢梁吊装及安装,必须将大梁底筋安装就位再吊装钢梁。大梁底部钢筋锚固方式为钢筋与钢柱耳板双面焊接5d,底部钢筋焊接完毕,报请建设、监理单位共同验收。
 
  2.2 箱型梁吊装
 
  2.2.1 箱型梁吊装方案的优化
 
  在梁底U形箍筋绑扎及梁底钢筋与钢柱耳板焊接完毕且验收合格后,进行箱型梁吊装。该转换层的箱型梁截面为
 
  50mm,跨度为11m,最重钢梁整件质量为25.1t,共25支。该区域塔吊为4﹟塔吊(8039)和5﹟塔吊(7427)。单支钢梁质量远远超出2台塔吊起重能力。原吊装方案为采用租赁200t履带汽车吊,架立于施工场地北侧的东御街进行吊装作业。由于东御街为主要的交通要道,占用道路会对交通带来极大的影响,且只能在夜间有限的时间内进行吊装作业,施工极为不便,而且汽车吊的租赁费用十分昂贵。
 
  根据现场塔吊起重能力及平面布置情况,项目部通过多次研究讨论,综合考虑施工安全、施工质量、经济效益、工期要求及施工可行性,经与设计单位进行沟通,对原吊装方案进行优化,将每支25t以上的钢梁分为3段进行加工,运至现场利用现场已有塔吊分段吊装。每支梁的分段点设置在钢梁的1/3跨位置附近,分段点位置满足设计及规范的要求。分段后每小支钢梁的质量均在塔吊起重范围内。
 
  2.2.2 箱型梁吊装
 
  分段后的每段钢梁重量满足2台塔吊起吊能力。项目部专门成立钢梁吊装领导小组,在吊装过程中专人监督,全程进行监控。
 
  吊装前,项目部对所有钢结构施工工人、塔吊司机、信号工,进行全面交底,按照钢梁吊装小组岗位职责分工,对所有相关人员进行安全教育与交底,务必确保吊装安全。
 
  2.3 钢梁组装与焊接
 
  钢梁吊装就位,经校核标高、轴线无误后进行钢梁焊接作业:
 
  (a)首先吊装焊接K轴、H轴、F轴柱端钢梁。钢梁端部四周开坡口与柱身进行焊接。
 
  (b)与柱子焊接的两端钢梁焊接组装完毕后,吊装中间段钢梁,就位调整后落钩,平稳放下。安放就位后进行中间段钢梁的焊接。中间段钢梁两端均与两侧的端部钢梁进行对接焊接。
 
  (c)施焊前,先检查焊接部位的组装和表面清理质量。
 
  (d)梁与柱焊接,先焊接梁的腹板与柱连接处,再焊接梁的翼缘板与梁的连接处。焊接梁腹板时,两人同时焊接,直至焊接完成。焊接梁的翼缘板时,两人对称焊接,保证焊接同步。
 
  在焊接完成24 h后,对所有焊缝进行100%超声波探伤。焊缝探伤由专业检测机构进行,全程探伤检测均在建设单位、监理单位相关人员监督下进行。为方便检测箱型梁内部焊缝,在每支梁顶部均预留一块盖板,便于人员进入检测。所有焊缝全部检测完毕且检测合格后,方可将盖板封闭。所有焊缝经检测全部合格后,方可进行钢梁外部的钢筋绑扎。
 
  2.4 K轴线钢柱外侧钢筋施工
 
  K轴线钢柱在转换层由箱型柱变截面变成十字柱,截面转换处刚好位于型钢梁高度范围内。6层楼面以上K轴柱尺寸由1200 mmX1200 mm变成800mmX800mm,6层以下箱型梁截面尺寸为800mmX800mm,这就导致K轴柱6层楼面以上柱东西侧钢筋刚好正对下部型钢柱腹板而无法下插。设计采用套筒将上部柱筋与钢梁延伸翼缘板焊接连接的方式,详见图1、图2。为保证延伸翼缘板与下部箱型柱连接的可靠性,延伸翼缘板开十字形槽与箱型柱腹内十字加劲肋板塞焊。为验证套筒焊接连接的可靠性,按照现场实际施工条件提前焊制了3组连接试件,试拉结果显示套筒与钢筋及套筒与钢板的焊接连接处完好,钢筋拉至颈缩。实验证明这种通过套筒连接钢筋和钢结构的方式是可靠的。   2.5 粱上生柱钢筋施工
 
  转换层梁上生柱为型钢混凝土柱,一共25根。其柱筋与转换层大梁的连接方式为与钢梁竖向耳板焊接。原设计为4个方向柱筋分2排分别在竖向耳板内外焊接,由于柱内十字钢柱的存在,耳板与钢柱间操作空间太小,使梁上柱2排筋无法与在耳板内部进行焊接。建设、设计、监理、施工单位邀请权威专家专门进行了专家论证会,并对柱筋排布进行了优化,采取了“并筋”的特殊构造,优化方案如下:
 
  (a)梁上柱纵筋与框支梁钢梁的连接方式仍采取耳板连接,因用于柱纵筋焊接连接的竖向耳板内侧的空间限制,将梁上柱2排钢筋改至1排。
 
  (b)为保证钢筋间距,将部分柱纵筋作并筋处理,即2根钢筋并为1束,见图3。
 
  (C)并筋应先端部双面焊(长度300 mm)成1束,再焊至耳板上,并筋与耳板焊接长度不小于7d。
 
  (d)在竖向耳板与柱翼缘板间加设填板加强,在梁上柱根两侧钢梁上翼缘板上加设加劲肋进行补强。通过以上优化方案,不仅解决了2排筋的放置及连接问题,节点构造也得到了加强。
 
  2.6 转换梁混凝土浇筑
 
  型钢梁下部设计有2排φ32mm钢筋,而且分布密集。梁下部空间仅有175mm高,同时考虑受梁下翼缘板上的栓钉、φ16mm@lO0 mm箍筋、钢筋保护层垫块、控制上下排钢筋间距放置的钢筋等多方面因素,梁底部浇筑空间极其狭小,若使用普通混凝土,粗骨料很难通过钢筋与钢筋之间的间隙,将梁底部下部空间填满。因此,经过配合比优化,将梁高度一半的下半部分使用自密实混凝土浇筑,梁上半部分浇筑普通混凝土。
 
  钢梁的顶部、底部及两侧均按每隔1m开设φ150 mm的混凝土浇筑孔,以便混凝土通过浇筑孔将钢梁底部以及钢梁内部填满。具体施工程序为:
 
  (a)首先从钢梁两侧浇筑C30自密实混凝土,边浇筑边振捣。对钢梁底部的混凝土振捣,可将振动棒通过梁顶部的浇注孔下插入钢梁内部,直至钢梁下翼缘板。通过振动棒对下翼缘板产生的震动,对下部混凝土进行振捣。浇筑时安排专人使用手电通过梁上部浇筑孔向梁内照射,观察梁底部混凝土从两侧向梁内的涌入情况。当发现梁底所有浇筑孔均由下向梁内涌进混凝土时,即证明钢梁底部已经全部填满,见图4。
 
  (b)当钢梁两侧及内部混凝土浇筑过半,浇至梁侧面浇注孔时,改为浇筑C30普通混凝土,直至完成大梁全部混凝土浇筑。
 
  (C)混凝土浇筑中,安排专人在梁下看护模板,柱自密实混凝土浇筑时,不间断敲击柱模板,以辅助混凝土密实。测量人员通过水准仪对梁底模板下挠进行监视,发现异常情况及时停止混凝土浇筑并及时处理。
 
  (d)混凝土浇筑完毕,在箱型柱侧模、转换层大梁侧模拆除后,为确保内部混凝土浇筑密实,无空洞、未填满等缺陷,项目部委托中国建筑西南勘察设计研究院对箱型柱、箱型梁混凝土内部浇筑质量采用专业仪器进行超声波检测。经检测,箱型柱、箱型梁混凝土均浇筑密实,无质量缺陷。
 
  该工程转换层设计结构复杂,其中钢筋连接方式的型钢梁、型钢柱的构造形式在国内尚属罕见,施工难度非常大。我单位通过在施工前深化节点设计,优化施工方案,对关键节点、关键技术方案进行了专家论证。施工过程中加强与设计单位的沟通交流,遇有施工难题,多次邀请设计人员前来现场查看,共同商讨解决方案。
 
  通过施工前制定周密的施工部署、深化设计方案、优化施工方案、精心组织施工,对各工序施工质量进行严格控制,最终保证转换层结构施工顺利完成,施工质量得到了切实保障。同时我单位也在转换层施工方面积累了经验,对全新的转换层结构形式有了新的认识,在不断的实践中提高转换层施工水准。
 
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