型钢混凝土结构转换层施工工法.doc

青建集团股份公司企业工法 CNQC-GF12012 型钢混凝土结构转换层施工工法Construction Method of Steel Reinforced Concrete structural transition layer 2008年12月5日发布 2008年12月10日实施青 建 集 团 股 份 公 司 发 布1 前言图1.1.1 评荐中心工程鸟瞰随着经济社会的发展，体型复杂、功能多样、造型新颖的建筑物日益增多。在同一座建筑中因使用功能的多样化要求，房屋开间、进深的不统一，柱网尺寸及墙体数量也会有所不同，为了适应建筑功能的变化，使结构的受力体系能满足功能要求，须设置结构转换层。对于高层和超高层建筑，由于相应转换层结构中转换构件承托的层数增多，再加上建筑对层高及空间的种种要求和限制，使得型钢混凝土转换层结构的工程应用日益广泛。由于型钢混凝土结构的梁柱节点复杂、钢筋绑扎、模板支设的工艺均不同于普通的钢筋混凝土结构，因此，青建集团股份公司把“型钢混凝土结构转换层施工技术”作为一个重点攻关课题，结合青岛市企业经营者评荐中心扩建工程（见图1.1.1）中型钢混凝土结构转换层的施工，对该课题进行了全面系统的研究，其研究成果型钢混凝土结构转换层施工技术的研究2007年9月通过了青岛市科技局组织的专家组鉴定，技术水平达到国内领先，并获得2007年山东省建筑业技术进步一等奖。青建集团股份公司房建二分公司在此基础上编写形成本工法。2 工法特点2.0.1 本工法通过优化设计解决了型钢混凝土转换层钢筋排布、绑扎等工序的施工难点，确定了模板支设的方法及顺序，形成了钢筋工程、模板工程及混凝土工程的合理工艺流程。2.0.2 本工法简化了型钢混凝土梁柱、梁梁复杂节点部位钢筋安装工艺，施工速度快，能有效地保证工程质量及工期。3 适用范围本工法适用于工业与民用建筑工程中型钢混凝土结构转换层或普通型钢混凝土结构的施工。4 工艺原理4.0.1 通过深化设计解决梁柱节点处、型钢梁侧面钢筋的排布及安放、绑扎工艺问题，以及型钢梁合理分段与安装工艺问题。4.0.2 通过确定合理的钢筋绑扎、型钢梁模板支设、混凝土浇筑的工艺和顺序，以保证工程质量、加快施工速度。4.0.3本工法采用自密实混凝土，以解决因钢筋密集，而无法振捣的型钢混凝土梁。5 工艺流程及操作要点5.1 工艺流程5.1.1 型钢混凝土柱工艺流程如下：型钢柱钢骨制作加工柱位置放线型钢柱支座埋设柱中型钢安装就位柱纵筋对接穿套柱箍筋绑扎中间箍筋校正柱中型钢位置绑扎柱脚处箍筋钢筋验收模板支设混凝土浇筑5.1.2 型钢混凝土梁工艺流程如下：型钢梁制作加工梁位置放线型钢梁安装型钢梁接头连接搭设钢筋绑扎操作平台及钢筋支架梁下部纵筋就位冷挤压连接或焊接到位梁上部纵筋安装主次梁接头处次梁主筋安装箍筋安装绑扎或焊接钢筋验收梁底模板支设梁侧模板支设模板验收混凝土浇筑。5.2 操作要点5.2.1 深化设计主要包括：1 型钢梁侧面钢筋的排布。型钢梁侧面的主筋之间、主筋与型钢翼缘之间的净间距应20，以保证梁底混凝土的密实，见图5.2.1-1。2 型钢梁中部腹板两侧可设2排纵筋，以固定拉结筋，避免在腹板上开孔，见图5.2.1-1。3 梁箍筋由135弯钩调整为直角弯钩，并在安装后进行焊接。图5.2.1-2 梁柱节点箍筋构造示意图5.2.1-1 型钢梁钢筋深化设计示意4 梁柱节点部位的柱箍筋可采用“U”型箍筋焊接于梁端加劲肋上，见图5.2.1-2；5 型钢梁的主筋如不能绕开型钢柱的，可采用设托板焊接与柱的翼缘板上开孔相结合的方法，托板尺寸应满足钢筋焊接长度的需要，见图5.2.1-3。6 型钢梁与普通钢筋混凝土次梁交接部位。因次梁的底筋遇型钢而无法贯通，可在型钢梁上增加托板，将次梁底筋焊在托板上，见图5.2.1-4。加设托板与主筋焊接翼缘板上开孔 图5.2.1-4 次梁钢筋遇型钢梁构造图5.2.1-3 梁主筋遇型钢柱构造7 穿型钢梁的管道应在型钢腹板上上开孔，并安装焊接套管，见图5.2.1-5。8 型钢梁与柱可根据现场条件和起重机械的情况，采用整体或分段吊装。如现场条件所限采用分段吊装时，腹板部位宜采用高强螺栓连接，翼缘处可采用焊接，见图5.2.1-6。图5.2.1-5 穿梁套管示意图5.2.1-6 型钢连接示意图5.2.2 地脚螺栓固定示意5.2.2 型钢混凝土柱地脚锚栓的埋设，为了保证埋设精度，采用5mm厚环形钢板固定螺栓的位置，并在浇注混凝土后（混凝土初凝前），再校正螺栓的位置,见图5.2.2。5.2.3 型钢梁、柱的安装要点包括： 1 根据现场条件和施工顺序要求，确定型钢结构的吊装顺序，先安装型钢柱，再安装型钢梁，一般情况下，应采用塔吊或起重机吊装，以提高工效。 图5.2.3-1 型钢梁安装焊接2 如柱的纵向钢筋过密，影响到型钢柱的安装与校正，可将柱的纵向钢筋间隔断开，以方便操作。型钢柱校正且固定后，即可进行型钢梁的吊装。 3 型钢梁就位后，先采用连接板和螺栓固定，并用钢管脚手架做临时固定，方可脱钩。在调整高度和垂直度、紧固螺栓后，再进行上、下翼缘板的焊接，见图5.2.3-1。5.2.4 钢筋绑扎的操作要点包括：1柱钢筋的绑扎。先安装柱纵筋，再安装箍筋，为方便操作，应先绑扎柱中部箍筋，再进行柱外部的箍筋安装。箍筋应掰开弯钩套过柱纵向钢筋后，再与纵筋进行绑扎固定。对于柱梁节点处箍筋和部分异型箍筋，可采用开口箍，将其绑扎固定后，再与钢筋或型钢梁端的加劲肋焊接。 2 型钢梁钢筋的绑扎主要包括：1）在型钢梁底部搭设钢管支架，将底部主筋排布于支架上，完成连接后用可调螺杆将钢筋调整到位。纵向钢筋的排距采用28的短钢筋控制，短钢筋间距以2m为宜，然后再用22#铁丝将短钢筋固定在型钢梁下的栓钉上，见图5.2.1-2。图5.2.5-1 柱模板示意2）箍筋可自弯钩处掰开，套入主梁后，复原、绑扎、固定后，再焊接弯钩。3）梁顶多排纵向钢筋之间可采用短钢筋支垫来控制排距。5.2.5 模板支设的操作要点包括：1 柱模板主要采用两种形式。当柱截面8001000时，可采用柱外加箍的形式；当柱的断面较大，须在柱的中间加对拉螺栓时，可将对拉螺栓焊接在型钢柱的翼缘或腹板上，或在型钢柱的腹板上增设耳板固定对拉螺栓，见图5.2.5-1。2 梁模板。梁支撑系统的设计可以不考虑型钢结构和钢筋的重量，只考虑混凝土、支撑结构自重及施工荷载。梁侧模板需设对拉螺栓时，可在型钢梁腹板上设耳板，将其固定于耳板上，见图5.2.5-2。耳板应在钢结构深化设计时考虑，并在工厂加工时完成。5.2.6 混凝土浇筑。对钢筋密集，难以使用振捣棒进行振捣的型钢混凝土梁柱，应选用自密实混凝土。型钢梁混凝土浇筑时，应自梁的一侧进行，待另一侧的混凝土自型钢梁底部的溢出后，再两侧同时浇筑。自密实混凝土浇筑时，应敲击梁的侧模、底模，实施外部的辅助振捣，并判断混凝土是否密实。图5.2.5-2 型钢梁支撑系统示意图5.2.5-1 型钢柱模板加固示意6 材料与设备6.1 材料6.1.1 本工法使用主要材料：混凝土、Q235 钢材、Q345（16锰）钢材、栓钉、焊接材料（包括焊条、焊丝、焊剂等）；安装用的普通螺栓、槽钢等其他辅助材料。6.1.2 自混凝土配合比的设计原则。根据试验最终确定自密实混凝土工作性控制参数范围，具体参数要求如下：1 坍落度（SL）=250mm270mm；2 坍落扩展度（SF）=550mm650mm；3 T50流动时间=5s10s；4 L型仪（h2/h1）=0.850.97；5 V型漏斗（TV）=8s15s；6 拌合物表观密度2300kg/m3。6.1.3 混凝土材料要求1 采用不低于42.5普通硅酸盐水泥，质量应符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）标准要求。2 采用1020mm和5-10mm的碎石按照1：1的比例混合使用。针片状骨料含量宜小于10%，空隙率宜小于40%。3 细骨料应符合建筑用砂（GB/T14684-2001）标准要求。宜采用级配合格的中砂，砂的含泥量宜小于1%。4 外加剂应符合混凝土外加剂（GB8076-1997）的要求，同时还应符合混凝土外加剂应用技术规程（GB50119-2003）的有关规定，其减水率不低于20%。5 掺合料应符合粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程（JGJ146）、粉煤灰混凝土应用技术规程（GBJ146）标准的要求，其等级应不低于二级粉煤灰。6.1.4 自密实混凝土参考配合比。表6.1.4为青岛市企业经营者评荐中心扩建工程应用的自密实混凝土配合比。表6.1.4 自密实高性能混凝土参考配合比混凝土强度等级水泥强度等级材料用量（kg/m3）水泥粉煤灰碎石中砂水外加剂C5042.53851658358301806.6C4032.53851658358301806.6C3032.53302208308301806.66.2 机具设备本工法除增加了汽车式起重机或大型塔式起重机、平板拖车、电焊机等设备外，其余机具设备同普通的混凝土结构工程。7 质量控制7.1 质量标准7.1.1 建筑工程施工质量验收统一标准GB5030020017.1.2 混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20027.1.3 钢结构工程施工质量验收规范GB5020520017.1.4 钢结构工程质量检验评定标准GB50221 7.2质量控制措施7.2.1 钢结构构件用的钢材质量应分别符合现行国家标准碳素结构钢 规定的Q235钢材及低合金高强度结构钢规定的Q345钢材。钢材必须有出厂合格证和检验报告，所有栓钉应符合圆柱头焊钉（GB10433）规定，其抗拉强度400Kpa，屈服强度240Kpa；7.2.2 连接及安装用的普通螺栓应按国家现行标准碳素结构钢中规定的Q235钢制成；7.2.3 焊接工艺应优先采用自动焊。焊条、焊丝、焊剂应针对不同钢种、板厚和坡口形式，按建筑钢结构焊接规程的规定选用；7.2.4 钢骨必须按图加工，完成后，各加工人员及有关人员均须签字验收。钢构件进场时，应提供质量合格证明。7.2.5 钢结构安装前，应对柱脚预埋件的平面位置和标高进行检查验收；型钢梁安装前，应复核检查型钢柱的平面位置和标高。7.2.6 所有焊缝均须经过质检人员的检查。焊缝表面焊波应均匀，不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接区不得有飞溅物。一级焊缝应进行100的无损检测，二级焊缝应进行抽检，抽检比例应不小于20。8 安全措施8.0.1 吊装过程中应划定作业区，无关人员不得入内。吊装作业人员，必须戴好安全帽，高处作业系好安全带，严禁酒后作业。8.0.2 起重机械操作人员必须按设备性能、吊件大小进行试吊，确定吊点中心，保证平衡起吊就位，严禁超重吊装。起吊时，吊臂下和吊臂的回转范围内严禁无关人员停留或通过。上下交叉作业时，中间必须设置防护隔离措施。8.0.3 吊装期间遇有大风、大雪、大雨时，禁止吊装作业。夜间施工时，必须有足够的照明。8.0.4 型钢梁柱安装后必须采取临时固定措施，防止因振动或大风等因素导致型钢梁柱倾覆对结构或人员造成伤害。8.0.5 木工支模时，应采取防止踏空坠落的措施。梁柱混凝土浇筑时，应随时观察模板变化，防止爆模引起模板坍塌。9 环保措施9.0.1 扬尘污染控制。采用商品混凝土以减少水泥、砂、石等造成的现场扬尘污染，使扬尘指标控制在规定范围内。9.0.2 噪声污染控制。钢筋、模板加工区的布置避开生活及办公区，控制混凝土浇筑、钢筋加工等工序的场界噪声限值为：夜间55DB、白天75DB。混凝土振捣棒宜采用环保型低噪音产品或采取相应降噪措施，以避免对工人及周边环境造成噪声危害。9.0.3 现场设置明沟及沉淀池，冲洗混凝土泵车、输送管等，以及进出场区的混凝土运输车，防止污染周边的市政道路。9.0.4 规范场区管理。所用进入场区的材料、设备及拆除的周转材料等，应按现场平面管理的要求有序堆放。10 效益分析10.1 经济效益分析10.1.1 通过深化设计，减少了钢筋用量，比优化设计前，钢筋用量减少约20%。10.1.2本工法优化了模板方案，减少了周转材料的使用数量，钢管使用量减少约3m/，木方使用量减少40%。10.1.3 在自密实混凝土掺加粉煤灰替代2030%的基准水泥用量。10.1.4 本工法通过优化设计和施工流程，以及采用改进的模板支设和钢筋绑扎方法，能够提高工效、加快施工速度。 10.2 社会与环保效益分析10.2.1 本工法通过对型钢混凝土结构转换层工程中的型钢加工、钢筋绑扎、模板选择及支设、混凝土浇筑等问题的研究形成了综合施工技术，可以保证工程质量、缩短工期、节约资源、降低造价，具有较高的社会和环保效益。10.2.2 在自密实混凝土中掺加粉煤灰，不仅改善了混凝土的性能，而且利用了工业废料、减少了水泥消耗。11 工程实例11.1 青岛市企业经营者评荐中心扩建工程11.1.1 工程概况 青岛市企业经营者评荐中心扩建工程位于青岛市海尔路108号，总体建筑平面由主楼和裙房组成，主楼九层，一二层层高为5m，三层层高为7m（含夹层），总高度38.1m；裙房三层，层高5m，总高度15m。建筑面积约14397。图11.1.1 青岛评荐中心扩建型钢转换层施工该工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，各层楼屋面板均采用现浇钢筋混凝土板梁结构，其中游泳池和室内网球场屋顶采用大跨度有粘接预应力混凝土梁；三层夹层设型钢混凝土梁。在主楼区裙房与标准层之间使用型钢梁柱做结构转换层。跨度13m，KZL302型钢梁截面6001200，型钢尺寸2590038220，单根重量4.3T，型钢柱分别高7m和12m ，标高0.0