体育馆型钢混凝土组合柱、梁施工工艺

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

　　关键词：型钢混凝土 组合柱、梁 施工工艺

　　1、前言

　　型钢混凝土组合结构是在型钢结构外面浇制一层钢筋混凝土外壳所形成的型钢混凝土组合结构，外浇混凝土可以防止钢结构的局部屈曲变形并能增强钢结构的整体刚度，大大改善钢结构的平面扭转屈曲性能，同时浇制混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。这种组合结构能够较好的发挥型钢和混凝土两种结构的优点。近几年在体育馆大空间剪力墙结构建筑工程施工中广泛应用。由于型钢混凝土柱、梁施工工序多，施工复杂，施工质量的好坏直接影响着主体的刚度、强度、稳定性以及整个工程的质量，因此掌握和积累型钢混凝土柱、梁施工工艺具有重要意义。

　　2、工艺特点

　　2.1型钢混凝土组合结构具有良好的耐久性和耐火性。型钢外浇制的混凝土具有抵抗有害介质侵蚀，防止钢材锈蚀等作用。

　　2.2型钢混凝土组合结构受力性能好，普通的钢结构构件长具有受压失稳的弱点，而型钢混凝土组合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以克服。

　　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明显提高，因此有较好的抗震性能。

　　2.4由于是用混凝土和型钢共同承担荷载，所以型钢混凝土这种组合结构能节约大量钢材。

　　2.5钢构件长、重，且构件均在工厂预制，比在施工现场加工质量好，进度快。但需要根据现场进度进行运输吊装和立体交叉作业，施工难度大，必须严密组织施工安装。

　　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。适用于体育馆大空间剪力墙结构工程。

　　4、工艺原理

　　型钢混凝土组合结构是由型钢、主筋、箍筋及混凝土结构组合而成。核心部分为型钢结构构件，其外部是以箍筋约束并配置适当纵向受力主筋的混凝土结构。型钢混凝土组合结构是在混凝土内配置型钢以便提高结构的抗剪能力，从而减小梁柱截面尺寸。型钢混凝土组合结构能够较好发挥的型钢和混凝土两种材料的优点,其施工兼具钢柱与钢筋混凝土柱的优点。在施工中先吊装、焊接本层的型钢柱，然后再浇筑本层的混凝土。

　　5、施工工艺流程及操作要点

　　5.1 工艺流程

　　5.1.1柱施工工艺流程：标准柱竖向投点控制网闭合，测量，排尺，放线→柱顶标高测量,标记相对标高控制值→钢柱校正→记录安装测量记录，施焊顺序，确定特殊部位处理方案→施焊，测量跟踪观测柱→焊接检验→验收→柱模板定位→柱模板安装→验收→浇筑混凝土。

　　5.1.2 梁施工工艺流程：型钢柱柱顶标高、型钢柱间距测量→加工型钢梁→钢梁校正→记录安装测量记录，指定施焊顺序，确定特殊部位处理方案→施焊，测量跟踪观测梁→焊接检验→验收→梁模板定位→柱模板安装→验收→浇筑混凝土。

　　5.1.3 钢柱开孔工艺流程：画出标高线和定位轴线→标出所有钢筋孔的位置→同时在补强板上标出所有钢筋孔的位置→分别固定磁力钻开孔→清除钢渣→补强板焊接→试穿孔。

　　5.2 安装操作要点

　　5.2.1此工程预埋件安装于承台中，且设计要求钢柱底板距承台地面100～200mm之间，以保证钢柱、承台承载，设计中又未采用地脚螺栓固定第一节钢柱，这增加了安装施工难度。

　　浇完承台地面后，把柱的轴线全部放线在承台面上，全部闭合，保证以后的安装精度。为保证设计要求且降低施工成本，制作了高度150mm的简易托撑和根据底板尺寸制作的木框模板，使钢柱直接落入木框模板中，轴线即可找准，之后就是增减托撑上的薄垫片，调整垂直度。钢柱安装精度调好后，而无固定点，稳定性差，需焊接斜支撑固定，以防浇注混凝土时位移，并且用对称环绕法浇注，保证钢柱不变形和位移。

　　5.2.2 型钢柱出厂前，需对型钢柱的成型尺寸仔细检测，特别是翼缘和腹板的垂直度检测，以避免在两根型钢柱对接时发生错位而无法安装。安装上层钢柱时，测量人员根据检查结果做好中心线、标高线的标记工作，每节柱在安装前，要将地面的定位轴线引测到安装部位，标记在下节柱柱头部位，然后滑动角铁，焊接定位角铁。纠正偏移时，首先纠正标高偏差，标高偏差是通过上下段柱的坡口焊缝宽度来调整的，标高调整到位后用铁削子临时固定焊缝。然后是X 或Y 轴位置调整，方法是用经纬仪或线坠将本节钢柱中心线与标记在下节柱柱头部位的X 或Y 轴中心线对齐。X 和Y 方向的纠偏主要是通过千斤顶和揽风钢丝绳进行。

　　5.2.3 立柱吊装时，在柱子根部垫上垫木，采用回转法起吊，严禁根部拖地。吊装H型钢柱时，可利用其接头耳板作吊点，配以相应的吊索、吊架和销钉。钢柱起吊如图5.2-3所示。

　　图5.2-3 钢柱单机起吊图

　　5.2.4 对接焊接采用手工电弧焊，方法为多道横向焊。为防止钢骨扭曲变形，每根柱两人同时同进度同焊接参数于反对称部位焊接，分层焊接至饱满。焊接过程中多次用经纬仪对垂直度进行观察。

　　5.2.5下节型钢柱安装完毕后，须将楼层标高引测到型钢柱上，以便检查型钢柱的柱顶标高，为上节型钢柱的下料、开孔定位提供依据。

　　5.2.6全部型钢柱安装完毕后，须测量柱顶标高、型钢柱中心线间距，作为型钢梁的定位和下料依据：型钢梁出厂前，需对型钢梁的成型尺寸仔细检测，特别是连接于型钢梁上的短钢柱的翼缘和腹板的垂直度检测及两短柱间距，以避免在两根型钢柱对接时发生错位而无法安装。安装前，在四片翼缘面及两片腹板用墨线弹出短型钢柱的中心线，还有下节型钢柱中心线(方法同5.2.2)。同时在连接于型钢梁上的短型钢柱标记上标高控制线，并且在钢梁下翼缘板上标记3～5点标高监测点如图5.2.6。

　　图5.2.6钢梁标记线、点

　　5.2.7 型钢梁吊装：型钢梁为异型且焊接了两短型钢柱，重心不易确定。吊装离地后，型钢梁应倾斜一定的角度，使两短型钢柱与下节钢柱同时对接，施工难度大。

　　5.2.7.1 吊装梁作业时，通过倒链与型钢梁连接，方便调节钢梁斜度与垂直度。

　　5.2.7.2 在下节型钢柱翼缘板上焊接定位角铁，使用引测的中心线对角铁定位，而非翼缘板中心线。通过以上措施顺利的安装了型钢梁。

　　5.2.8 钢柱开孔

　　5.2.8.1 钢板开孔前必须按照设计进行细化，将穿过腹板与翼缘板的孔错位。在钢板上标出所有钢筋孔的位置。

　　5.2.8.2 根据设计要求需在钢柱开孔处(穿梁筋孔)焊接补强板，采用分次开孔，即先开孔，后焊接。补强板上的孔径比钢柱上的孔径大2mm。开孔图及尺寸如下。

　　　　图5.2.8-1 开孔简图

　　5.2.9 在浇筑混凝土时必须分层下料，同时振捣时必须对称振捣，以防钢柱受扭。梁柱节点处钢筋很密，因此，要求混凝土落度较大。

　　5.3劳动力组织：施工中所用起重工、电焊工、探伤工、架子工、电工、测量工、普工等人员根据工程规模配置。

　　6、材料与设备

　　6.1材料质量及性能符合国家相关现行标准的规定。

　　6.2所有材料应附质量合格证明书。

　　6.3施工中所用施工机具根据工程规模配置。

　　7、质量控制

　　7.1 工程质量标准

　　施工执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002，《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001 及《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001，《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001。

　　7.2 质量保证措施

　　从钢柱的制作加工、安装工艺及施工质量要求，以工作质量保证工序质量，工序质量保证工程质量为原则。由技术人员在施工前进行详细技术交底及现场检查指导，严格执行质量责任奖罚制度，确保工序质量达到内控要求。

　　8、安全措施

　　8.1 施工中应严格按《建筑施工高空作业安全技术规范》及国家、地方相关的安全操作规定进行操作。

　　8.2 对各类操作人员进行安全学习和安全教育,确保特殊工种100%持证上岗。配戴好安全帽，登高系好安全带等劳动防护用品。

　　8.3 操作者必须严格遵守各岗位的操作规程对危险源应做出相应的标志、信号、警戒等，以免损及自身和伤害他人。

　　8.4 加强机械设备安全管理，防止机械带病运转。

　　8.5 所有构件的堆放、搁置应十分稳固，欠稳定的构件应设支撑或固结定位，超过自身高度构件的并列间距应大于自身高度。构件安置要求平稳、整齐。

　　8.6 索具、吊具要定时检查，不得超过额定荷载。

　　8.7 起吊构件的移动和翻身，听从专人指挥，吊装作业应划定危险区域，挂设安全标志，加强安全警戒，起重构件移动时，不得有人在本区域施工范围内滞留、停留和通过。

　　8.8当风速达到4级以上时，吊装作业必须停止。做好大风、雷雨天气前后的防范检查工作。

　　9、环保措施

　　9.1 在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章实施环境保护。

　　9.2施工场地合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

　　9.3 严格控制噪声，对于某些机械的噪声无法根治和消除时，应重点控制并采取相应的个人防护，以免给操作者带来职业性疾病。

　　9.4 严格控制粉尘在10mg/m3 卫生标准内，操作时应佩戴有良好和完美的劳动防护用品以保护。

　　10、效益分析

　　本工法成功解决型钢柱和斜向梁的轴线、标高控制定位和钢混凝土组合柱、梁施工中需解决的特殊技术问题，为设计在超高层建筑中采用型钢混凝土组合柱、梁，提供了可参考的施工工艺;部分技术的运用节省了人工，缩短了施工工期;同时，型钢混凝土柱和钢筋混凝土柱相比，减少了构件截面，增加了工程的使用面积。对建设单位的效益方面也有很大的回报，经济效益和社会效益同样十分明显。

　　11、应用实例

　　实例：临沂大学体育中心体育场

　　临沂大学体育中心体育场是高级别运动会的硬件设施，是临沂大学标志性建筑和发展规划的重要组成部分。该工程是符合国际足联要求的标准的足球比赛场，也可进行综合性运动会。该工程采用国际先进的水平椭圆形、空间马鞍状混凝土框架结构和大跨度空间悬挑管桁架屋盖结构，造型新颖，设计理念超前，看台曲线设计。

　　工程位于临沂大学城，建筑面积为40915 m2 。三层框架结构，最高点38.442m。工程分为东、西、南、北四个看台区，共容纳38873人。东西区看台为上下两层，看台之间设有64个豪华包厢。看台的主要承重柱梁采用变截面劲钢混凝土结构。工程整个主框架是由钢柱与钢梁组合而成，共用型钢钢材两千余吨。

　　本工程采用本施工工艺，取得了良好的经济效益和社会效益。