型鋼混凝土結(jié)構(gòu)斜柱施工技術(shù)

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)斜柱施工技術(shù)摘要:型鋼混凝土結(jié)構(gòu)憑借著承載力高、剛度大及抗震性能好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于高層建筑中，但其施工難度也較大。本文結(jié)合工程實例，對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)斜柱的施工作一次系統(tǒng)的探討，闡述了施工中的技術(shù)難點及處理措施，確保了斜柱的施工質(zhì)量，對其應(yīng)用提供施工經(jīng)驗。關(guān)鍵詞:型鋼混凝土；斜柱施工；施工方案；模板施工；鋼筋安裝；澆筑型鋼混凝土結(jié)構(gòu)由于其承載能力高、剛度大、可承受構(gòu)件自重和施工荷載及抗震性能好等優(yōu)點，尤其是斜柱結(jié)構(gòu)它可以應(yīng)用到高層建筑中，為高烈度地區(qū)的建筑物提供可靠的抗震保證，因此，被廣泛應(yīng)用于建筑工程當(dāng)中。為了確保型鋼混凝土結(jié)構(gòu)斜柱的順利施工，這就要求我們對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)斜柱施工技術(shù)有充分的了解，這樣才能保證施工質(zhì)量。1工程概況某建筑工程總建筑面積50902m2,其中地上主體塔樓25層，建筑高度79.3m，是集超星級酒店、辦公和商業(yè)服務(wù)于一體的高層建筑。本工程主樓為框筒結(jié)構(gòu)，即核心筒剪力墻加外圍型鋼混凝土柱和鋼梁結(jié)構(gòu)。塔樓外圍框架柱共有16根型鋼混凝土柱，其中8根為矩形柱，8根為斜柱。2工程特點及難點分析塔樓外圍共有16根型鋼混凝土柱，其中8根為矩形柱，截面尺寸1400mmx2500mm，8根為N形斜柱，截面最大尺寸4034mm，斜柱截面尺寸、配筋及鋼梁牛腿分布如圖1所示。圖1斜柱截面斜柱截面尺寸大且不規(guī)則，鋼筋綁扎密度大，再加上柱內(nèi)有型鋼，大部分螺桿、拉鉤及箍筋無法穿越，因此斜柱的鋼筋綁扎、模板加固和混凝土澆筑難度很大，并且柱混凝土強度等級為C60，屬高強混凝土，最大泵送高度238m以上，其混凝土的配合比設(shè)計、澆筑方法和可泵性控制是本工程施工的重點和難點。3施工方案選擇根據(jù)以上設(shè)計特點，本著保證施工質(zhì)量和節(jié)約成本的原則，經(jīng)過多次研究分析，對施工方案進行反復(fù)比較。3.1模板加固方案的選擇3.1.1模板類型的比較和選擇斜柱模板一般采用爬模、定型大鋼模、定型木模、散拼木模和鋼模與木模結(jié)合等類型，其施工優(yōu)缺點如下。1）爬模施工速度快，模板施工完全不依賴塔式起重機的垂直運輸；柱截面不規(guī)則，爬模爬升裝置不易布置，柱距太大，無法實現(xiàn)整體爬升，且陰角部分模板退模困難，柱和樓板不能同時施工，增加施工難度。2）定型大鋼模柱成型效果好，施工速度較快；對塔式起重機的依賴程度大，由于內(nèi)側(cè)模板需要吊裝，因此柱和樓板不能同時施工。3）定型木模柱成型效果較好，施工速度較快；對塔式起重機的依賴程度大，由于內(nèi)側(cè)模板需要吊裝，因此柱和樓板不能同時施工。4）散拼木模對塔式起重機依賴小，施工簡單靈活，柱和樓板可以一起施工；模板加固技術(shù)對成型效果影響較大，相對于其他類型人工費較大。5）鋼模與木模組合對塔式起重機依賴較小，柱和樓板可以一起施工；鋼木結(jié)合模板形式加固困難，在結(jié)合部位存在混凝土漏漿問題。由于本工程鋼結(jié)構(gòu)量較大，且樓板沒有設(shè)計成壓型鋼板形式，就需要普通支模澆筑，因此2臺塔式起重機的運輸壓力很大，再安裝1臺塔式起重機，無論是在使用效率還是經(jīng)濟效益都不合理；柱和樓板分開施工無論是鋼筋綁扎還是柱混凝土澆筑都很困難，因此綜合考慮采用散拼支模的形式。3.1.2螺桿安裝方案的選擇斜柱模板安裝采用螺桿加固，一部分螺桿通過在型鋼的腹板上開孔形成對拉螺桿加固，另一部分螺桿無法穿過斜柱，一般可采取在型鋼上焊接螺桿加固的辦法，但螺桿不能周轉(zhuǎn)使用，并且螺桿焊接后十分不利于柱箍筋的安裝。經(jīng)過研究和多次試驗，采用在型鋼上焊接特制的直螺紋套筒，待柱鋼筋綁扎完后將螺桿擰進套筒，再將PVC管套上即可，PVC管內(nèi)徑和套筒外徑吻合，防止混凝土進入PVC管內(nèi)，混凝土澆筑完成后將螺桿擰出，周轉(zhuǎn)使用。此種方案可節(jié)省螺桿32t，但此方案需注意PVC管管壁厚度〉2.5mm,以防止混凝土將PVC管壓變形，使螺桿無法拔出。3.2混凝土施工方案的選擇3.2.1混凝土配合比設(shè)計外框柱混凝土強度等級為C60,屬高強混凝土，混凝土配合比設(shè)計要求在保證混凝土強度的前提下，提高混凝土的泵送性能和混凝土成型效果。經(jīng)多次試驗，將原來的水泥用量從450kg/m3調(diào)整為400kg/m3，粉煤灰、礦粉由原來的45kg/m3+45kg/m3調(diào)整為70kg/m3+70kg/m3，外加劑選型把JM-8調(diào)整為巴斯夫P818，并將外加劑用量由原來的9.90kg/m3增加為10.8kg/m3。利用粉煤灰、礦物摻和料的微填充效應(yīng)，使混凝土中的顆粒分布更趨合理，混凝土更加致密，礦物摻和料的活性效應(yīng)使混凝土的強度得以保證。外加劑用量的增加增大混凝土的和易性，使混凝土的坍落度得到保證。JM-8屬于純萘系外加劑，其配制的C60混凝土黏聚性很大，不宜泵送施工，且混凝土的強度富余小。巴斯夫P818屬于聚羧酸系外加劑，其配制的混凝土黏聚性小，具有很好的減水效果和保坍性，漿體與石子的包裹性好，石子在漿體中分布均勻，不分層、不離析，且強度富余大，混凝土收縮性小。從現(xiàn)場施工效果看，混凝土配合比調(diào)整后混凝土強度可以滿足要求，混凝土的泵送性能和成型效果得到很大提高。調(diào)整后C60混凝土配合比如下:水160kg/m3，水泥400kg/m3，I級粉煤灰70.0kg/m3，礦粉70kg/m3，砂609kg/m3，石1100kg/m3，外加劑10.80kg/m3，配合比為水：水泥：1級粉煤灰：礦粉：砂：石：外加劑=0.30:0.74:0.13:0.13:1.13:2.04:0.02。砂率為36%。其性能參數(shù)如下:初始坍落度210mm；坍落度經(jīng)時變化，1h時210mm，2h時180mm；無泌水；密度2420kg/m3；含氣量2.2%；凝結(jié)時間，初凝9h，終凝1.5h；7d抗壓強度56.5MPa。3.2.2混凝土澆筑方案的選擇柱混凝土強度等級為C60，樓板混凝土強度等級為C35，混凝土需分開澆筑，由于上部已安裝好的鋼梁影響布料機使用，移動不方便，施工時采用泵管前段接軟管進行澆筑，將相鄰2個柱及周圍樓板劃為1個澆筑區(qū)域，首先交替澆筑2個柱混凝土，待柱混凝土澆筑50%后再澆筑本區(qū)域樓板混凝土，樓板混凝土澆筑50%后再將柱剩余混凝土澆筑完，接著再將本區(qū)域板混凝土澆筑完，然后接泵管澆筑下一個區(qū)域。柱周圍用鋼絲網(wǎng)攔截，防止柱混凝土流淌或板混凝土流入柱內(nèi)。這樣交替施工既可避免一次性將柱混凝土澆筑完造成模板側(cè)壓力過大，又可避免樓板因時間過長形成冷縫。4型鋼混凝土結(jié)構(gòu)斜柱施工技術(shù)4.1斜柱模板施工4.1.1設(shè)計優(yōu)化斜柱陰角部分模板支設(shè)困難，且混凝土澆筑完后模板無法拆除。此陰角部位在建筑上無特殊使用功能?；谝陨弦蛩兀谂c設(shè)計單位溝通后將陰角優(yōu)化為圖2所示形式。4.1.2模板加固模板加固采用定型鋼箍，鋼箍用100mmx100mmx5mm的方鋼焊接制作，間距400?600mm。次楞采用100mmx100mm木方，間距＜300mm；面板采用18mm厚進口維薩板。鋼箍分5部分，安裝時用螺栓將各部分接頭處連接好。由于柱截面較大，主楞需用對拉螺桿加固，對拉螺桿需穿過型鋼腹板，在型鋼腹板上開920mm孔。為了保證套筒的焊接質(zhì)量和螺栓孔的精確定位，將螺栓孔和直螺紋套筒定位圖與鋼結(jié)構(gòu)深化圖結(jié)合，在鋼結(jié)構(gòu)制作過程中利用鋼結(jié)構(gòu)廠的精密儀器和良好環(huán)境將直螺紋套筒(L=70mm)焊接牢固，將螺栓孔嚴格按照定位圖開好。柱模板加固前在模板和方鋼上按尺寸開好孔，方鋼上開5cm長橢圓長孔，孔徑20mm，防止在安裝時出現(xiàn)誤差而導(dǎo)致螺桿無法穿過。在螺桿與主楞垂直處放120mmx70mmx12mm墊片，螺桿與主楞不垂直處用75mmx75mmx6mm角鋼作墊片。4.2斜柱鋼筋安裝4.2.1箍筋設(shè)計優(yōu)化斜柱箍筋為中18mm，主筋為中32mm，鋼筋直徑大且配筋很密，在鋼筋較密和綁扎空間小處很多箍筋無法安裝，或安裝起來很困難。經(jīng)與設(shè)計單位溝通，在保證斜柱箍筋配筋率的情況下，將部分箍筋優(yōu)化為拉鉤，并將穿過鋼結(jié)構(gòu)腹板的135°(135°拉鉤)拉鉤一端彎鉤優(yōu)化為100。(100。拉鉤)，以便拉鉤能順利穿過腹板上的孔。經(jīng)現(xiàn)場實踐，優(yōu)化后斜柱鋼筋綁扎質(zhì)量和綁扎效率大大提高。4.2.2鋼筋安裝斜柱主筋為中32mm，采用直螺紋套筒連接，需要注意直螺紋套筒的質(zhì)量控制。箍筋經(jīng)設(shè)計優(yōu)化后，安裝難度不大，但在鋼梁牛腿處箍筋需穿過腹板。箍筋穿腹板處在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計階段設(shè)計好開孔位置和開孔尺寸。其中，斜向鋼梁的腹板為了保證箍筋穿過，在腹板上開橢圓長孔(22mmx60mm)。為了保證原中18mm大箍筋能夠順利穿過鋼梁牛腿腹板，將箍筋開口處135°彎鉤搭接，改為分開的90。搭接焊的方法進行安裝。4.3高強混凝土施工4.3.1高強混凝土泵送施工要求C60高強混凝土中高強度水泥用量大，具有混凝土黏稠度高，混凝土抓底現(xiàn)象很嚴重，混凝土的初凝時間短，坍落度不穩(wěn)定等不利于其泵送性能的缺點。因此，除了在配合比設(shè)計過程中要控制C60混凝土的可泵性外，在混凝土施工過程中還應(yīng)注意以下幾點：1）炎熱天氣下澆筑混凝土?xí)r，派專人對泵管進行保濕，減小混凝土在泵送過程中的塌落度損失。2）每車混凝土出料前應(yīng)高速攪拌1min，保證其均勻性。3）嚴格控制混凝土坍落度，確?；炷猎诒盟蜁r坍落度在180?200mm。4）混凝土澆筑前根據(jù)交通情況，規(guī)劃好交通路線，減少混凝土輸送時間。4.3.2混凝土澆筑方法為了保證斜柱混凝土澆筑質(zhì)量，采取四周對稱澆筑的方法，由于柱內(nèi)型鋼將混凝土分隔成相對獨立的振搗空間，因此每個區(qū)域都需振搗以確保混凝土的密實性。振搗空間小的區(qū)域用小直徑振搗棒振搗，確?；炷翝仓軐崱；炷琳駬v