大跨度大截面鋼骨砼梁柱施工技術(shù)

1、大跨度大截面鋼骨砼梁柱施工技術(shù)韓偉 朱建華 秦文（江蘇蘇州第一建筑集團(tuán)公司） 【摘要】蘇州市體育中心健身館工程鋼骨砼梁柱跨度為35.40m,梁截面5002200，在施工中對(duì)鋼骨梁柱的吊裝、安裝、排架搭設(shè)、模板支撐、鋼筋與型鋼梁柱的穿插，混凝土的配制、振搗方式、養(yǎng)護(hù)等方面采取相應(yīng)的技術(shù)措施，既保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度，又達(dá)到了良好的效果?！娟P(guān)鍵詞】鋼骨砼梁柱 大跨度 吊裝 模板支撐 混凝土1工程概況蘇州市體育中心健身館工程是與已建體育場(chǎng)、館相配套工程，是全民健身活動(dòng)中心，集健身、休閑、娛樂、購(gòu)物、訓(xùn)練為一體的多功能綜合性建筑，建筑面積43000m2，地下一層、地上五層，本工程的網(wǎng)球館、籃球館和羽毛球

2、中心為大空間鋼骨砼組合結(jié)構(gòu)。屋面和樓面主要由9榀鋼骨砼門架組成，最大跨度為35.40m，其中鋼骨砼柱最大截面1000 mm1000 mm，鋼骨砼梁最大截面500 mm2200 mm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C50，鋼骨梁柱采用低合金Q345B結(jié)構(gòu)鋼，梁柱對(duì)接焊縫為完全熔透二級(jí)焊縫。主體施工中鋼骨砼結(jié)構(gòu)施工是本工程重點(diǎn)和難點(diǎn)，鋼骨砼組合結(jié)構(gòu)在蘇州地區(qū)施工尚屬首例，因此在本工程施工實(shí)際情況下，參閱其它類似工程施工文獻(xiàn)資料，制定了相應(yīng)的有效技術(shù)措施，本文將對(duì)施工中的特殊工藝作如下介紹。1.1鋼骨砼梁柱的主要特征鋼骨砼梁柱截面如圖一所示，其主要特征見下表名稱編號(hào)截面尺寸高度及跨度（m）砼截面形式鋼構(gòu)件柱Z1Z2Z

3、370070080080010001000矩形矩形矩形H5003502440H6004502440H800450244021.5 m21.5 m21.5 m梁2SRCL12SRCL23SRCL13SRCL2WSRCL1WSRCL2500120050010005001200500220050012005002200T型T型T型I字型T型I字型H10003001630H7003001624H10003002430H20004003060H10003002430H2000400306018.00 m5.00m18.00m35.40m20.00m33.60m圖一1.2鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造：鋼柱生根于地下室

4、柱頂預(yù)埋件上，預(yù)埋件由26 mm厚上下兩塊鋼板和30螺栓組合而成，材料為Q235B鋼，鋼柱根部標(biāo)高為-0.05 m。鋼柱從-0.05 m層地下室頂板生根分別至21.50 m 和22.80m，多節(jié)鋼柱拼接，腹板采用10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)螺栓M20，加連接鋼板連接，翼緣板采用坡口焊接。鋼梁支承在鋼柱支承板上，與鋼柱焊接固定，形成鋼牛腿。由于本工程鋼骨砼梁跨度大，中部梁與鋼牛腿采用10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)螺栓M22，加連接鋼板連接，翼緣板采用坡口焊接而成。2、鋼骨砼梁柱施工工藝2.1由于鋼梁柱制作、運(yùn)輸和安裝過程存在著超長(zhǎng)、超高、超重等難題，故對(duì)梁、柱采取分段制作、運(yùn)輸、吊裝、拼接的方法。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將

5、鋼梁分為三段，柱分層次制作、安裝。待鋼柱扶直就位后再進(jìn)行鋼梁吊裝拼接、焊接。通過焊縫探傷檢測(cè)合格后，最后進(jìn)行砼結(jié)構(gòu)施工。2.2鋼骨砼梁柱的施工程序?yàn)椋轰摴橇褐谱鞑⑦\(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)鋼柱吊裝安裝鋼柱、校正并焊接固定鋼梁吊裝就位、扶正、校正并焊接固定搭設(shè)支模排架綁扎柱鋼筋支柱模板支設(shè)大梁底模綁扎鋼梁底部鋼筋綁扎鋼梁面層鋼筋綁扎鋼梁兩側(cè)腰筋焊接箍筋驗(yàn)收鋼筋支梁側(cè)模安裝其余模板下層樓面加固澆筑梁板柱砼養(yǎng)護(hù)。3、鋼骨梁柱的吊裝因本工程鋼骨梁柱等鋼結(jié)構(gòu)由專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)安裝單位進(jìn)行施工。車間制作焊接等過程不再贅述，僅對(duì)現(xiàn)場(chǎng)吊裝、拼接等作闡述。3.1 鋼柱吊裝3.1.1吊裝方法本工程鋼柱吊裝采用75t-m履帶吊單機(jī)起吊

6、，轉(zhuǎn)桿落位的方法。鋼柱由水平轉(zhuǎn)為直立后，吊機(jī)將鋼柱吊離地面，旋轉(zhuǎn)至預(yù)埋件上方就位，用4根鋼絲纜風(fēng)繩臨時(shí)固定。3.1.2 鋼柱的校正：鋼柱就位后進(jìn)行初校，架設(shè)經(jīng)緯儀校正中心、標(biāo)高、垂直度，確認(rèn)在誤差范圍內(nèi)，記錄數(shù)據(jù)，固定牢靠。單根鋼柱吊裝完成并經(jīng)過測(cè)量校正合格后，緊固地腳螺栓，固定鋼柱，為保證鋼柱吊裝后的穩(wěn)定性，臨時(shí)拉設(shè)纜風(fēng)繩不拆除，待整體形成穩(wěn)定體系后，再拆除臨時(shí)固定設(shè)施。3.2鋼梁吊裝3.2.1吊裝方法由于本工程施工場(chǎng)地的限制，周圍地下至墻體防水尚未完成，基坑無(wú)法回填。原初定鋼結(jié)構(gòu)吊裝采用300T履帶吊及100T履帶吊，現(xiàn)在無(wú)法進(jìn)行吊裝，考慮到本工程總體施工進(jìn)度十分緊張，后采用了多組桅桿進(jìn)行

7、吊裝。首先采用75t-m履帶吊將鋼梁吊至各樓層，通過水平滾動(dòng)運(yùn)輸過渡平臺(tái)架移至起吊地點(diǎn)，然后采用多組桅桿進(jìn)行分別吊裝，然后進(jìn)行就位，高強(qiáng)螺栓連接。3.2.2鋼梁的校正根據(jù)鋼柱中心線進(jìn)行校正，并保證鋼梁水平，應(yīng)特別注意鋼梁有無(wú)下?lián)虾蛡?cè)向彎曲以及垂直度偏差，校正后立即進(jìn)行最終固定。4鋼骨梁柱鋼筋、模板及砼施工鋼骨砼梁柱內(nèi)有鋼柱、鋼梁、梁柱鋼筋又相互交叉且通過相應(yīng)的鋼梁柱的腹板，因此在位于梁柱節(jié)點(diǎn)部位的鋼筋密集，砼澆筑如何保證密實(shí)是一大難點(diǎn)。同時(shí)本工程鋼骨砼結(jié)構(gòu)中模板施工是屬于大空間排架支撐體系，層高為13.20 m，加上鋼骨砼梁自重很大（約3.0t/ m），且設(shè)計(jì)規(guī)定，鋼梁不能承受施工荷載。因此該

8、部位的大梁支撐必須保證排架的強(qiáng)度、剛度以及整體排架穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。4.1排架搭設(shè)和模板支撐以及下層樓面加固4.1.1排架搭設(shè)由于本工程鋼骨砼結(jié)構(gòu)層高較高（13.20 m），梁高2200 mm，考慮鋼骨砼梁自重較大，通過排架承載力和整體穩(wěn)定性計(jì)算，確定鋼骨砼梁下布設(shè)5根483.5立桿，橫向間距300，縱向間距600，步高為1800 mm，距地面200 mm處設(shè)縱橫向掃地桿，梁底小橫桿下采用三扣件固定。圖二考慮到鋼骨砼梁澆筑砼時(shí)荷載很大，造成下層樓面的集中荷載比較突出，防止樓面上出現(xiàn)裂縫，為此在鋼梁部位立桿下布置通長(zhǎng)12槽鋼，以加大與樓板的受力接觸面。由于該部位層高較高，考慮到模板支撐、鋼筋綁

9、扎以及砼澆筑時(shí)振搗以及今后大梁拆模等一系列因素，因此在15.60m處(即鋼骨砼梁下600 mm)搭設(shè)滿堂腳手架并滿鋪竹排片，以利于操作工人安全施工。為保證大空間排架結(jié)構(gòu)的剛度性整體穩(wěn)定性，確定在鋼骨砼梁下雙跨內(nèi)設(shè)置縱向剪刀撐，其余沿鋼骨砼梁縱橫方向間距5.0m設(shè)置一道縱向剪刀撐，并由底至頂連續(xù)設(shè)置。4.1.2模板支撐模板材料的選用柱模采用18 mm厚膠合板配制，50100木方。考慮到大梁底砼澆筑時(shí)空氣排出，易保證砼的密實(shí)度，所以梁底采用組合鋼模。梁側(cè)模板采用18 mm厚膠合板，背枋為50100木方，支撐采用483.5鋼管，側(cè)向壓力采用兩道M16對(duì)拉螺栓。柱模支撐柱截面1000 mm1000mm

10、，背枋放置6根為50100木方，中間焊接M16對(duì)拉螺栓于鋼柱翼緣板和腹板上，通過柱側(cè)壓力計(jì)算，沿柱高500間距布置12槽鋼作夾具進(jìn)行支撐加固。梁模支撐底模板由鋼模板組合拼裝而成。梁側(cè)為膠合板模板，背枋間距250 mm，采用-64070鋼板作為與M16對(duì)拉螺栓在鋼梁腹板上的連接片，進(jìn)行焊接后滿足梁側(cè)模對(duì)拉的要求。圖三4.1.3下層樓面支撐加固由于鋼骨砼梁自重較大（3t/ m），5.05m層樓面原設(shè)計(jì)荷載為5KN/m2，鋼骨砼梁部位施工荷載為40.122KN/m2，因此必須對(duì)5.05m樓層梁采取一定的加固措施。經(jīng)過計(jì)算在鋼骨砼梁相應(yīng)部位下層梁底采用100200木方每米設(shè)置2根頂撐，其余在主、次梁跨

11、中部位設(shè)置2道頂撐，可滿足鋼骨砼樓層排架支撐承載要求。4.2鋼筋綁扎由于鋼骨砼結(jié)構(gòu)是由鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋共同受力的特征，根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合型鋼砼組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，其設(shè)計(jì)意圖是讓一部分鋼筋繞過鋼骨柱與另一跨貫通，另一部分鋼筋從鋼骨柱預(yù)留孔中穿過。剩下一部分鋼筋與鋼骨柱身上H型鋼焊接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求：鋼骨主梁遇次梁時(shí)，次梁底筋角部二根穿鋼骨腹板，要求鋼骨腹板留孔，構(gòu)造見圖四；鋼骨柱另向框架梁通長(zhǎng)鋼筋遇鋼骨柱腹板時(shí)，鋼骨柱腹板應(yīng)穿孔；鋼骨砼梁通長(zhǎng)鋼筋采用滾軋直螺紋機(jī)械連接，接頭要求達(dá)到SA級(jí)。圖四鋼筋工程施工流程如下。放線安裝鋼柱安裝鋼梁柱筋直螺紋連接，綁扎鋼梁上梁面筋穿柱孔，與梁外箍筋和鋼梁之上梁箍筋

12、固定鋼梁之上梁底筋穿柱孔上梁鋼筋綁扎成型鋼梁之下梁面筋與箍筋固定鋼梁之下梁底筋穿柱孔鋼梁之下梁底鋼筋綁扎鋼梁兩側(cè)腰筋綁扎箍筋焊接綁扎鋼筋時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)如下：a.鋼梁之上梁面筋架立時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制標(biāo)高，以確保主筋位置準(zhǔn)確。鋼梁之下梁面筋標(biāo)高亦應(yīng)嚴(yán)格控制。b.梁鋼筋綁扎完畢，經(jīng)驗(yàn)收后方可安裝梁模板。c.梁柱節(jié)點(diǎn)的箍筋采用開口箍筋后焊接，應(yīng)滿足焊縫長(zhǎng)度要求，箍筋與梁柱相碰時(shí)與鋼梁柱四周圍焊。d.箍筋、套箍用吊線錘配合綁扎，保證垂直和幾何尺寸，以免鋼筋籠綁扎成型后因剛度大而難以糾偏，以及拉鉤筋難以套上焊接。e.柱子處環(huán)箍、焊接綁扎均在穿梁筋前操作，否則后續(xù)工序很難操作。4.3混凝土工程本工程在鋼骨砼的施工過

13、程中，主要考慮高強(qiáng)度砼的配合比，保證砼澆筑過程中的和易性，以及在振搗過程中如何保證砼的密實(shí)度等幾個(gè)方面因素。原材料及配合比，因9榀勁性結(jié)構(gòu)門架承受著該層樓面梁板自重的80%，混凝土質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)安全；又由于該梁柱截面尺寸較大，易產(chǎn)生裂縫。故在混凝土中摻入適量粉煤灰和減水劑，采用425級(jí)水泥，淡水中粗砂，粗骨料為5-20mm碎石，其中5-15mm粒徑摻量不得少于40%。鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)有鋼結(jié)構(gòu)，且四周鋼筋圍繞，混凝土澆筑及振搗時(shí)死角區(qū)較多，易造成混凝土不密實(shí)，柱混凝土澆筑過程中從型鋼柱四周均勻下料，每根柱采用4根振搗棒振搗至頂?；炷翝仓椒ㄊ枪ぷ咒摿合乱砭壈逡韵聫匿摿阂粋?cè)下料，用振搗器在工字

14、鋼梁一側(cè)振搗，將混凝土從鋼梁底擠向另一側(cè)，待混凝土高度超過鋼梁下翼緣板100mm以上時(shí)改為兩側(cè)兩人對(duì)稱振搗，以確保鋼梁底部混凝土密實(shí)。鋼梁腹板兩側(cè)的混凝土由兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱下料對(duì)稱振搗，待澆至上翼緣板150mm時(shí)，再?gòu)牧嚎缰虚_始下料澆筑，混凝土投料厚度要高出上翼緣板150mm左右，使其對(duì)下層混凝土有一定壓力，從梁的中部開始振搗，逐漸向兩端延伸，至上翼緣板下的全部氣泡從鋼梁兩端及梁柱節(jié)點(diǎn)位置穿鋼筋的孔中排出為止。因鋼梁柱節(jié)點(diǎn)處穿鋼筋孔洞較多，可利用此孔排出混凝土中的氣泡至冒出浮漿為止。兩種不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土施工界面處理。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼骨砼梁柱混凝土采用C50，其余梁板混凝土采用C40。先澆筑的C5

15、0梁柱混凝土至梁1m范圍內(nèi)，用雙層鋼絲網(wǎng)固定于定位支架上作為隔離，接著澆筑梁板C40混凝土，以此來解決。采用C50商品混凝土供料，施工中考慮泵送和型鋼柱筋密集、截面小等因素，摻入高效復(fù)合減水劑（緩凝-高效減水），坍落度控制在160180mm。與型鋼柱相交的梁端鋼筋十分密集，振動(dòng)棒無(wú)法插入，因此采用了兩臺(tái)附著式振動(dòng)器固定于柱模上，進(jìn)行強(qiáng)行振搗，保證梁下部柱子混凝土的密實(shí)。在鋼骨梁柱砼澆筑前，對(duì)操作班組、砼供應(yīng)公司、現(xiàn)場(chǎng)管理人員等相關(guān)部門均進(jìn)行詳盡的交底，確保砼供應(yīng)、運(yùn)輸、澆筑等各個(gè)環(huán)節(jié)正常、有序進(jìn)行。澆筑時(shí)，派專人檢查砼是否振搗密實(shí)。待砼澆筑面層打抹完成后，隔日立即澆水覆蓋二層塑料薄膜及一層草袋

16、進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，并派專人澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間14天。5.檢測(cè)及效果 經(jīng)過養(yǎng)護(hù)28天后，進(jìn)行鋼骨砼梁柱拆模，9榀鋼骨砼門架表面未發(fā)現(xiàn)孔洞、露筋、蜂窩因砼漏振等質(zhì)量問題，得到了設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主方的一致好評(píng)與肯定。為了了解鋼骨砼受力變化情況，在梁柱封模之前，請(qǐng)東南大學(xué)力學(xué)測(cè)試中心安放了應(yīng)力-應(yīng)變傳感器，完整記錄了從澆筑砼至拆模期間鋼梁、鋼柱的應(yīng)力-應(yīng)變的發(fā)展情況，通過數(shù)據(jù)顯示，與設(shè)計(jì)數(shù)值基本相符，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件的變形與幾何尺寸均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。6.結(jié)束語(yǔ)6.1本工程大跨度大截面鋼骨砼梁柱施工是我公司首次施工，在結(jié)合相關(guān)施工規(guī)程和查閱施工資料后，仔細(xì)研究和探索，認(rèn)真制定了每一道工序施工方案，同時(shí)在操作過程中嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)管理制度，因此使