勁性混凝土組合結構框架梁柱施工工法

勁性混凝土框架梁柱施工工法1.前言XX省圖書館工程地處汾河西岸河漫灘，位于新建長風文化商務區(qū)“文化島”西端，大部分土層巖性為粉土和中砂，地下水位埋深在現(xiàn)地面以下3.40-4.50m之間，建筑物基礎持力層為第二層粉土層上。這不僅需要主體結構施工過程中結構的安全，還需要保證在工程在使用過程中的安全性能。勁性混凝土結構是在勁鋼結構外面包裹一層鋼筋混凝土外殼形成的勁性混凝土組合結構。勁性混凝土可以做成多種構件組成多種結構，它可代替鋼筋混凝土結構和鋼結構應用于各類建筑和橋梁結構中。勁性混凝土組合結構的外包混凝土可以防止鋼構件的局部屈曲并能提高鋼構件的整體剛度，顯著改善鋼構件的平面扭轉屈曲性能，使鋼材的輕度得到充分的發(fā)揮，此外混凝土增加了結構的耐久性和耐火性。2.工法的特點2.0.１勁性混凝土組合結構具有良好的耐久性和耐火性。勁鋼外包裹的混凝土具有抵抗有害介質侵蝕，防止鋼材銹蝕等作用，同時勁鋼外混凝土的保護層厚度也決定結構構件的耐火性能。勁性混凝土組合結構節(jié)約鋼材，由于以混凝土和勁鋼共同承擔荷載，使勁性混凝土成為節(jié)約鋼材的一個重要手段。勁性混凝土組合結構受力性能好，普通的鋼結構構件常具有受壓失穩(wěn)的弱點，而勁性混凝土結構構件內的勁鋼因周圍混凝土的約束，勁鋼受壓失穩(wěn)的弱點得到了克服。勁性混凝土組合結構抗震性能好，由于勁鋼的設置其延性比鋼筋混凝土結構有明顯提高，因此在大震中此種結構呈現(xiàn)出較好的抗震性能。3.適用范圍勁性混凝土組合結構是在鋼結構和混凝土結構基礎上發(fā)展起來的一種新勁結構體系。適用于框架結構、框架剪力墻結構、底層大空間剪力墻結構、框架核心筒結構等結構體系，可以應用于全部構件，也可以于部分構件。4.工藝原理勁性混凝土組合結構構件是由勁鋼、主筋、箍筋及混凝土結構組合而成。即核心部分有勁鋼結構構件，其外部則為以箍筋約束并配置適當縱向受力主筋的混凝土結構。勁性混凝土組合結構是在勁性混凝土內配置勁鋼提高結構的抗剪能力，從而減小梁柱截面尺寸。5.施工工藝流程及操作要點5.1工藝流程施工技術交底→綁扎承臺及筏板鋼筋→預埋地腳埋件→澆筑底板、承臺混凝土→安裝第一節(jié)勁鋼柱→柱腳灌漿→安裝勁鋼梁→綁扎柱子鋼筋→安裝柱模板→澆筑柱子混凝土至梁底→拆除柱?！惭b水平結構模板→綁扎梁、板鋼筋→澆筑梁、板混凝土→安裝第二節(jié)勁鋼柱→……（圖5.1）5.2操作要點預埋地腳螺栓圖安裝完成后的地腳螺栓鋼結構地腳螺栓的預埋工作非常關鍵，它直接影響第一節(jié)勁鋼柱的安裝精度乃至關系到整個工程鋼結構的安裝質量。本工程勁鋼柱從B1層就有，需要從基礎承臺內生根。為保證第一節(jié)勁鋼柱的安裝精度，方便地腳螺栓的預埋工作，在預埋時增加一塊輔助鋼墊板，該鋼墊板的截面尺寸及螺栓孔位與第一節(jié)柱的柱腳完全相同。因此只需保證鋼墊板的安裝精度即可。圖安裝完成后的地腳螺栓安裝地腳螺栓需專人在縱橫兩個方向用經緯儀和水準儀控制預埋件軸線及標高。并在四個方向加固，安放調節(jié)螺母利用水準儀調節(jié)螺桿的高度，保證埋件標高。校正并加固牢固，檢查合格后，請監(jiān)理工程師驗收。預埋驗收合格后，在螺栓絲頭部位上涂黃油并包上油紙保護。在澆筑混凝土前再次復核，確認其位置及標高準確、固定牢固后方可進行澆灌工序。澆筑混凝土時，拉通線控制以避免預埋件發(fā)生位移。綁扎承臺及底板鋼筋預埋地腳螺栓安裝勁鋼柱施工技術交底柱腳灌漿澆筑承臺混凝土綁扎承臺及底板鋼筋預埋地腳螺栓安裝勁鋼柱施工技術交底柱腳灌漿澆筑承臺混凝土安裝勁鋼梁柱子鋼筋的綁扎安裝柱模板澆筑柱子混凝土至梁底拆除柱模支水平結構模板綁扎梁板鋼筋澆筑梁板混凝土安裝第二節(jié)勁鋼柱鋼構件進場檢驗合格澆筑承臺基礎混凝土按圖紙設計要求澆筑承臺混凝土至設計標高，澆筑承臺基礎混凝土時注意留出后澆的（用于填充勁鋼柱底板和基礎頂面空隙）微膨脹無收縮細石混凝土的高度。澆筑完成后重新復核預埋件的標高及軸線位置，確?；炷翝仓^程中埋件無位移。圖承臺混凝土勁鋼柱的吊裝圖承臺混凝土1.勁鋼柱多采用十字勁或圓形截面，勁號為2H-1000×400×14×30、2H-600(1000)×300×12×20、2H-600(700)×300×12×25、2H-500×300×10×20、2H-500×250×10×20、φ900×25、φ800×25、φ600×25、φ600×20、φ400×20等，為充分利用塔吊及起重機的能力和減少連接，結合該工程（層高4.800m）特點，一般制成一層一節(jié)、節(jié)與節(jié)之間采用坡口焊接。圖.2耳板臨時固定勁鋼柱2.勁鋼柱就位后立即對垂直度、軸線、牛腿標高進行初校，安設臨時螺栓固定，采用倒連與鋼絲繩或纜風繩配合經緯儀校正檢查柱子的垂直度。圖.2耳板臨時固定勁鋼柱3.勁鋼柱的焊接1）若安裝第一節(jié)勁鋼柱，在鋼柱安裝前取掉輔助用的鋼墊板將地腳羅栓螺紋清理干凈，對已損傷的螺牙要進行修復，然后吊裝。若勁鋼柱的軸線、標高、垂直度有偏差應立即采用液壓千斤頂頂起調節(jié)柱腳的上下螺母配合經緯儀或吊線進行檢查校正，柱腳校正后立即緊固地腳螺栓，并將承重鋼墊板上下點焊固定防止走動。圖.3勁鋼柱焊縫探傷檢查2）勁鋼柱節(jié)點焊接部位，若上、下接觸面的間歇一般不大于1.5mm,若上、下接觸面間隙在1.6～6.0mm之間，可采用低碳鋼的墊板墊實間隙后，再進行焊接，坡口焊接應先做好準備焊接口的預熱。柱與柱的對接焊接一般采用二人同時對稱焊接，以減少焊接變形和殘余應力。對于厚板的坡口焊多采用φ5mm焊條，底層多采用φ4mm焊條焊接，中間層可采用φ5mm或φ6mm焊條，蓋面層多用φ5mm的焊條，三層應連續(xù)施焊，每層焊接完成后及時清理。蓋面層焊縫搭坡口兩邊各2mm,焊后如溫度低于0℃以下，要用石棉布保溫，使焊縫緩慢冷卻。焊縫質量檢查采用二級檢查。圖.3勁鋼柱焊縫探傷檢查柱腳灌漿料的施工圖柱腳灌漿勁鋼柱安裝校正、定位并形成空間剛度單元后及時對勁鋼柱底板和承臺基礎頂面的50mm空隙采用無收縮C35細石混凝土進行二次澆灌。澆灌前先在柱腳四周立模板，將基礎混凝土表面清洗干凈，清除積水，然后澆筑混凝土，澆筑無收縮細石混凝土時，從一側澆灌并振搗，至另一側溢出并明顯高于錨板下表面為止，嚴禁從兩個以上方向輪流澆筑。開始澆筑后必須連續(xù)進行，不能間斷并盡可能的縮短澆灌時間。圖柱腳灌漿勁鋼梁的吊裝1.勁鋼梁的吊裝前的準備1）勁鋼梁吊裝前在勁鋼梁翼緣處適當位置焊接耳板作為吊點。2）對勁鋼梁的規(guī)格勁號、長度、截面尺寸和牛腿的位置標高進行檢查。圖勁鋼梁的吊裝3）對采用高強螺栓聯(lián)接的構件，要對構件的摩擦面進行抗滑移的加工處理，一般采用噴砂或砂輪打磨處理，經過處理的構件連接件摩擦面應進行摩擦系數的測定，其數值應符合設計要求，安裝前應逐組復驗摩擦系數，合格后方可安裝。處理后的摩擦面應在生銹前進行安裝，亦可在生銹后安裝，安裝時應先用鋼絲刷清除表面的氧化鐵皮、泥土、毛刺等略呈赤銹即可。圖勁鋼梁的吊裝2.勁鋼梁的施工勁鋼梁與勁鋼柱的連接、次梁與主梁、主梁與主梁一般上、下翼緣采用坡口焊接，而腹板采用高強螺栓連接。1）當一節(jié)勁鋼梁吊裝完畢后，即需要對已吊裝的柱、梁進行誤差檢查和校正。校正內容包括標高、垂直度、軸線及凈跨。勁鋼梁校正完畢后，采用高強螺栓連接再進行柱子校正。2）安裝高強螺栓，應用尖頭撬棒及沖釘對正上下或前后連接板的螺孔，將螺栓自由插入。對于連接構件不重合的孔，應用鉆頭或絞刀擴孔或修孔，使其符合要求時方可安裝。高強螺栓的緊固應分兩次寧緊（初擰和終擰），每組擰緊順序應從節(jié)點中心開始逐步向邊緣施擰。整體結構的不同連接位置或同一節(jié)點的不同連接位置有兩個連接構件時應先緊主要構件再緊次要構件。當日安裝的螺栓應在當日終擰完畢，以防止構件摩擦面、螺紋沾污、生銹和螺栓漏擰。螺栓初擰、終擰后要做不同的標記，以便識別，避免重擰或漏擰并在48小時內進行終擰扭矩檢查。高強螺栓緊固后應按《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》中鋼結構螺栓連接工程質量和檢查方法進行檢查和測定，若發(fā)現(xiàn)欠擰、漏擰應補擰；超擰時要更換。處理后的扭矩值要符合設計要求。緊固連接高強螺栓，高強螺栓要經過（當天初擰的螺栓當天終擰）終擰并用扭矩扳手驗收合格。3）柱與梁焊接、梁與梁的對接一般在柱子的兩側對稱同時焊接以減少焊接變形和殘余應力，然后進行超聲波探傷試驗。安裝柱子鋼筋1．柱主筋的施工勁性混凝土組合結構豎向結構鋼筋的施工。柱主筋φ20～φ32的鋼筋，采用直螺紋連接。水平方向設有多肢箍筋組成的箍筋組及拉鉤。主筋的安裝與普通鋼筋工程基本相同。圖梁柱節(jié)點箍筋2．柱箍筋的施工圖梁柱節(jié)點箍筋箍筋是勁性混凝土組合結構中對混凝土起約束作用的重要鋼筋構件，必須保證其完全閉合，并與主筋牢固連接。柱箍筋由矩形箍筋、八邊形箍筋和拉筋組成，大部分箍筋均設計為φ12的鋼筋，硬度大，可調性差。鋼筋加工時嚴格控制下料長度和彎折角度，保證成品箍筋安裝順利。為加快工程進度方便施工，我們常用U勁或L勁開口箍筋，然后現(xiàn)場焊接成封閉箍筋的辦法來解決。焊接位置宜避開主筋，以免傷及主筋。箍筋安裝過程中要注意保護主筋連接絲頭，一旦破壞將無法修復。梁柱節(jié)點核心區(qū)范圍內箍筋對提高勁性混凝土框架的延性和節(jié)點的抗震能力起著非常重要的作用，因此箍筋的構造要求非常重要，由于核心區(qū)內勁鋼梁柱的存在，其封閉箍筋穿過勁鋼則十分困難。因此，我們常采用將柱箍筋加工成90°開口箍，然后焊接在勁鋼梁的腹板上。安裝梁鋼筋圖.1梁柱節(jié)點（一）1．梁主筋的施工圖.1梁柱節(jié)點（一）圖.2梁柱節(jié)點（二）梁鋼筋在上部或下部遇有勁鋼梁時，需要提前進行深化設計，若梁的主筋能穿過勁鋼柱的腹板則可在勁鋼柱腹板上，主筋標高處打眼，若主筋無法穿過腹板則可根據普通鋼筋混凝土的規(guī)范要求核實柱邊到腹板的長度能否滿足錨固長度，若滿足要求則按普通鋼筋混凝土標準圖籍≧0.4laE的錨固要求施工，若主筋即不能穿過，柱邊到腹板的長度亦無法滿足錨固要求則可采用單面搭接焊，將梁的主筋焊接在勁鋼牛腿上，焊縫長度必須滿足規(guī)范要求。如圖：圖.2梁柱節(jié)點（二）圖.3梁箍筋勁性混凝土梁柱節(jié)點處，當鋼筋必須穿過勁鋼時，穿孔位置及穿孔直徑必須符合要求：穿孔位置應盡量避開在勁鋼的翼緣上。在柱內勁鋼腹板上預留孔時，勁鋼腹板截面損失率不打于腹板面積的25%；穿孔的直徑宜按所穿過鋼筋公稱直徑加4～6mm確定。需要時穿孔的孔徑可放寬為所穿過鋼筋公稱直徑加8mm。當鋼筋穿孔造成勁鋼截面損失而不能滿足承載能力要求時，應對勁鋼采取加固補強措施，最簡單的補強措施是采取勁鋼截面局部加厚的方法，但是要注意兩個問題,一是勁鋼梁柱剛度不宜突變過大，二是確保不影響混凝土的澆筑質量。圖.3梁箍筋2．梁箍筋的施工由于梁底模已經安裝完成，必須先將梁筋連接好后方可施工，且箍筋必須做開口箍，梁的主筋套好后將箍筋焊接封閉并綁扎牢固。柱模板施工本工程方柱全部配制木模板，圓柱采用定勁鋼模。在鋼筋安裝完畢，安裝專業(yè)預留預埋完成，并經監(jiān)理單位驗收合格同意隱蔽后安裝豎向結構模板，勁性混凝土結構模板施工與普通鋼筋混凝土結構模板施工基本相同，但要注意以下幾點：1.配板尺寸：豎向結構模板安裝前，上部的勁鋼梁已經安裝完畢。本工程方柱采用四片木模板組拼，方便快捷，圓柱采用定勁鋼模提前澆筑柱子混凝土至梁底。2.對拉螺栓：柱箍采用槽鋼加固，若柱截面小于800mm時不需要對拉螺栓，若柱截面大于800mm時采用對拉螺栓，對拉螺栓按焊接長度焊接在勁鋼柱上。3.模板配制高度以能夠滿足層高要求即可，不要過高，否則將與柱頂部的勁鋼梁發(fā)生沖突；配制木模板，可拆改，增強模板施工的可調節(jié)性。柱混凝土施工1.普通勁鋼柱（十字柱）圖.3安裝完成后的柱模工藝流程：澆筑部位施工縫的清理→相關專業(yè)的驗收(土建、水電)→施工縫提前澆水濕潤→混凝土輸送泵試運行→鋪設50mm的水泥砂漿（其配合比與混凝土的砂漿成分相同）→分層澆筑混凝土→分層振搗→柱上口混凝土標高檢查→清除混凝土表面浮漿→拆?！B(yǎng)護→成品保護圖.3安裝完成后的柱模2．澆筑方法1）柱混凝土澆筑前，先澆筑50mm厚的水泥砂漿，其配合比與混凝土的砂漿成分相同，并用鐵鍬入模，以避免爛根現(xiàn)象。柱混凝土澆筑時應分層澆筑，分層厚度不大于400mm。2）由于地下一層柱的高度為8.4米，柱混凝土采用分段澆筑法施工，同時在混凝土澆筑過程中，要加溜槽，混凝土下落高度控制在2米以下，保證混凝土在澆筑過程中不出現(xiàn)離析現(xiàn)象。3）軟管出口混凝土離模板內側面不應小于50mm，且不得向模板內側面直沖布料，也不得直沖鋼筋骨架；混凝土下料點分散布置，間距控制在2米左右。4）混凝土的振搗間距為450mm，振搗時間以混凝土表面出現(xiàn)浮漿，不再下沉為止，時間宜為20秒左右。5）振搗棒不得觸及模板鋼筋預3埋管件；澆筑時，應設專人看護模板、鋼筋有無位移、變形，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。振搗棒應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，點的間距控制在450mm為宜，十字勁鋼柱應在柱四角進行插棒振搗。振搗棒插入混凝土的深度以進入下一層混凝土50mm為宜，做到快插慢拔，振搗密實。6）勁鋼梁混凝土的施工同普通梁板混凝土的施工，但由于節(jié)點核心區(qū)的不只是有勁鋼梁柱通過，而且梁柱鋼筋也在此交匯，混凝土澆筑比較困難必須加強核心區(qū)混凝土的振搗，可以采用30棒加強振搗或采用高塌落度細石混凝土。6.材料與設備6.1材料：本工法無特別說明的材料。6.2機具設備見表6.1表6.1機具設備表序號機械或設備名稱勁號、規(guī)格數量功能1塔式起重機504臺吊裝2CO2氣體保護焊焊機KR-60030臺焊接3自動埋弧焊機AC1200/DDC1000010臺焊接4栓釘焊機RSN20003臺焊接序號機械或設備名稱勁號、規(guī)格數量功能5砂輪打磨機/10臺抗滑移處理6磁力鉆JC49A1最大鉆孔40mmm7氧氣、乙炔/套切割構件8超聲波探傷儀EPOCH-Ⅲ2230010臺無損檢測9超聲波測厚儀LA-104臺鋼板檢測10經緯儀DJ24臺軸線、垂直度檢查查11鋼卷尺50m2把測量放線12振搗棒505臺混凝土澆筑7.質量控制7.1本工法實施過程中必須嚴格執(zhí)行下列標準和規(guī)范：《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）《建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準》（GB50300-2001）《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）《勁性混凝土組合結構技術規(guī)程》（JGJ138-2001）等相關規(guī)定的有關要求7.2質量保證措施從勁鋼梁柱的制作加工、安裝方法及質量要求，在每一工序施工前均由技術人員進行詳細交底及現(xiàn)場指導。對于復雜節(jié)點的處理先做樣板，組織現(xiàn)場操作人員現(xiàn)場學習，同時加強三檢制度。將質量檢查工作貫穿于施工全過程，并嚴格執(zhí)行質量獎罰制度，使施工工序質量達到內控要求。防止鋼框架、柱主筋偏位。在勁鋼安裝、柱主筋連接時要對鋼骨和連接好的柱筋進行臨時固定，防止偏位或扭曲后無法套箍。對個別偏位的柱筋要在箍筋綁扎前進行調較。勁鋼柱的安裝應嚴格按圖紙規(guī)定的軸線方向和位置定位，受力和孔位應正確；吊裝過程中應使用經緯儀嚴格校準傾斜角度，并及時定位。表7.1地腳螺栓（柱腳預埋件）的允許偏差mm項目允許偏差(mm))建筑物定位軸線l/20000,,且不應大于于3.0mmm基礎柱底標高±2.0基礎柱上的定位軸軸線1.0地腳螺栓位移2.0表7.2柱子安裝允許偏差項目允許偏差（mm）底層柱柱底軸線對對定位軸線偏偏移3．0mm柱子定位軸線1．0mm單節(jié)柱的垂直度h/1000，且且不大于10。0主體結構的整體垂垂直度（H/2500+110.0）且不應大大于50.0表7.3多層鋼結構中構件安裝允許偏差項目允許偏差檢驗方法上下柱連接處的錯錯口3．0項目允許偏差檢驗方法同一層柱的各柱頂頂高度差5．0水準儀檢查項目允許偏差檢驗方法同一根梁兩端頂面面的高差l/1000，且且不應大于10.0水準儀檢查主梁與此梁表面的的高差±2.0用直尺和鋼直尺檢檢查8.安全措施認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，公司按規(guī)定在施工現(xiàn)場設專職安全員，專門負責組織與協(xié)調施工現(xiàn)場安全工作，落實有關安全生產的規(guī)章制度，做好現(xiàn)場施工人員安全施工宣傳教育，使全體施工人員真正認識安全的重要性。施工現(xiàn)場設專人負責防火工作，配備消防器材和消防設備，作到經常檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時上報處理；現(xiàn)場施工作業(yè)，設備、材料堆放不得占用或堵塞消防通道。嚴格執(zhí)行現(xiàn)場用火制度，電氣焊用火前必須辦理用火證，并設專人看火，配備消防器材。電、氣焊工作業(yè)前，清除作業(yè)范圍內易燃物品或采取有效隔離措施。施工安裝時，不得違章操作，遇有特殊情況，經請求有關部門領導同意后，方可施工。材料的堆放、吊運必須服從業(yè)主及土建單位的統(tǒng)一指揮；未經有關人員批準不得任意拆出安全設施和安全裝置。施工過程中，應在業(yè)主、監(jiān)理公司、土建單位指定的地點休息，施工現(xiàn)場不準使用電爐子，不準隨意扔煙頭，并遠離易燃、易爆物品。特種作業(yè)必須持證上崗，且所持證件必須是專業(yè)對口、有效期內的有效證件。不準穿拖鞋、高跟鞋、赤腳或赤膊進入施工現(xiàn)場；不準穿硬底鞋進行登高作業(yè)。9．環(huán)保措施9.1成立對應的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，遵照國家或行業(yè)的各工種勞動保護條例規(guī)定實施環(huán)境保護。9.2將施工場地和作業(yè)限制在工程建設允許的范圍內，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。9.3噪聲必須限制在95dB以下，對于某些機械的噪聲無法根治和消除時，應重點控制并采取相應的個人防護，以免給操作者帶來職業(yè)性疾病。9.4嚴格控制粉塵在10mg/m3衛(wèi)生標準內，操作時應佩戴有良好和完美的勞動防護用品以保護。9.5當進行射線檢查時，應在檢測區(qū)域內劃定隔離防范警戒線，并遠距離控制操作。10.效益分析勁性混凝土組合結構的勁鋼可以不受含鋼率的限制，其承載力可以高于同樣外形尺寸的鋼筋混凝土構件的承載力1倍以上，因而可以減小構件的截面，增加使用面積和凈高