型钢混凝土组合结构转换层施工技术.doc

型钢混凝土组合结构转换层施工技术王新文1、孙剑峰2、徐华荣2、叶兴华1（1、江苏中兴建设有限公司 2、泰兴市天润建筑安装有限公司 225400）摘要：结合成都华润翡翠城四期6#楼工程型钢混凝土组合结构转换层的施工，介绍型钢混凝土组合结构转换层施工工艺，对施工技术要点进行了分析，并对施工中应注意的问题进行阐述。关键词：型钢混凝土结构转换层；构件设计；工艺流程；施工要点；型钢混凝土组合结构是将型钢埋入钢筋混凝土中的一种结构形式，即这种结构是由型钢、钢筋和混凝土三种材料构成，与单纯的钢结构和混凝土结构相比具有施工显著的特点，它在对改善结构抗震性能、减小构件截面尺寸、提高建筑的综合技术经济指标等方面有巨大优势。近年来随着我国高层建筑的迅速发展，型钢混凝土结构在工程中的应用逐渐广泛。本文以成都华润翡翠城四期二标段6#楼工程施工为例，对型钢混凝土组合结构转换层的施工经验进行总结。1、工程概况：1.1 建筑设计概况成都华润翡翠城四期二标段6#楼工程位于成都市锦江区二环路东湖公园旁；为地下一层，地上三十层的商住楼，总建筑面积31391m2,建筑物高度104.65m；裙房4层，裙房以下为公用建筑，标准层26层，标准层为商住楼；地下室为车库。本工程耐火等级为一级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度。1.2 结构设计概况：该工程基础采用筏板基础，主楼采用全现浇钢筋混凝土框支剪力墙结构；五层以下采用型钢混凝土框支结构，五层楼面为型钢混凝土转换层结构；五层以上采用薄壁剪力墙结构。建筑结构的安全等级二级，地基基础设计等级为甲级，主楼剪力墙，框架抗震等级为二级，框支柱抗震等级为特一级。2、型钢混凝土转换层结构设计2.1 型钢混凝土转换大梁、框支柱设计该工程主楼转换以下为框支结构，设有14根型钢混凝土组合框支柱尺寸：13501350、13001300、12501250，十字形型钢柱型号为+9509503434。框支柱自底板混凝土内生根；在型钢梁与混凝土边缘构件相交处（非框支柱部位）设计有17根短型钢柱，短型钢柱由三层楼面生根至转换梁顶。在五层楼板内设计了型钢转换大梁H9003001816，对应的钢筋混凝土梁尺寸为：1250（1000、900）1950、8001600、800（600）1200；四层楼面梁内设计有H3503501616型钢梁，四层层高为5.70m，抗剪栓钉直径19mm，高度80mm，栓钉间距250。2.2 型钢混凝土转换大梁、框支柱配筋特点根据设计图纸，转换大梁（12501950）上下铁为双排钢筋，上铁配筋为2128，下铁2728钢筋；部分上下铁为单排主筋，上铁1128、下铁3228；转换大梁腰筋N1820；框支柱主筋4425，箍筋16100。2.3 原材料设计2.3.1 钢材：型钢混凝土柱、型钢梁等为Q345B，其它构件Q235B；2.3.2 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级、HRB400级热轧钢筋，箍筋采用HRB335级。2.3.3 栓钉：圆柱头焊钉，技术要求符合GB10433-89规定。2.3.4 高强螺栓：扭剪型高强螺栓，10.9级，抗滑移系数0.50。2.3.5 普通螺栓：除特别注明外，均采用C级螺栓，材质Q235A。2.3.6 混凝土强度等级：框支柱C60；其它柱、剪力墙C55；转换层梁板C50，掺加万邦纤维和微膨胀剂。3、施工技术要点：3.1 工艺流程3.1.1 型钢柱施工工艺流程型钢混凝土柱型钢详图设计型钢柱加工型钢柱进场柱脚螺栓加工柱脚螺栓预埋型钢柱吊装型钢柱脚二次灌浆柱脚混凝土养护型钢混凝土柱钢筋绑扎模板支设混凝土浇筑3.1.2 型钢混凝土梁施工工艺型钢混凝土梁详图设计型钢梁加工型钢梁进场型钢梁吊装型钢梁安装型钢梁钢筋绑扎模板支设梁板混凝土浇筑3.2 型钢梁、柱深化设计3.2.1型钢梁、柱深化设计该工程型钢框支柱地下一层，地上4层，其层高分别为5.85m、4.45m、4.45m、4.3m、5.7m；型钢柱由地下室底板生根，底板上层钢筋绕开型钢柱翼缘板而穿过型钢柱腹板；型钢短柱由三层楼面生根，箍筋穿过型钢柱腹板。在楼层位置，梁钢筋通过与型钢柱翼缘板上的连接板双面焊接连接，在转换层部位梁部分钢筋穿过型钢柱腹板。型钢柱与钢筋混凝土梁之间的连接形式多样且复杂，要保证柱筋（竖向）、梁筋（横向）与型钢柱节点标高相互协调、孔洞能保证纵横向钢筋相互穿插贯通，必须进行详细的、不同构造的柱梁节点的深化设计。3.2.2节点细部处理设计要求梁筋遇型钢柱翼缘时不能穿过柱翼缘板，必须设计连接板并将梁筋与连接板焊接连接，其余钢筋均穿过腹板贯通配置。深化设计时考虑到相互垂直的双向牛腿的钢筋在腹板上穿插贯通时应上下错开，根据钢筋直径该工程穿腹板钢筋上下错开25mm，在梁宽与型钢柱翼缘同宽时，牛腿上平面应在同一标高上。穿腹板的钢筋孔直径为钢筋直径加5mm，穿柱箍拉钩的孔为10mm。3.2.3型钢混凝土组合柱梁详图设计钢筋混凝土柱主筋排列必须让开型钢柱牛腿，按梁筋的轴线位置与钢筋数量，相互排列调整，以达到互不干扰，保证竖向与横向钢筋能贯通为止。根据这一原则对型钢混凝土柱全部进行翻样，充分考虑钢筋的排列位置，特别是梁柱钢筋交叉排列及型钢的位置，最后定出柱主筋位置。梁筋位置与排列必须与柱主筋排列协调，避免相互干扰，梁筋排列尺寸即型钢柱钻孔的位置以及型钢梁上表面的墙、柱钢筋插筋位置孔，在二次设计时必须准确，才能保证施工顺利进行。根据梁、柱布筋详图，画出型钢加工大样图，标明牛腿位置、钢筋孔的位置，结合结构施工图，加工时就能够在型钢结构上准确进行孔位加工及连接板焊接，也就能保证梁钢筋穿型钢柱位置的准确。3.3型钢加工质量要求型钢的切割、焊接、运输、吊装、检验应符合钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001、建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002、型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2002、高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98的规定。型钢制作厂家应根据设计和施工详图，编制制作工艺指导书。钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家规范要求。型钢制孔应采用工厂车间制孔，严禁现场用氧气切割开孔。栓钉应按有关规定抽样检查其焊接质量。型钢焊缝宜采用全熔透剖口焊，达到一级、二级焊缝要求，焊工应持证上岗。3.4型钢结构施工工艺流程施工一二层结构型钢柱吊 装搭平台安装三层型钢梁吊装三层型钢短柱支安三层墙柱模板绑扎三层墙柱钢筋绑扎型钢梁筋搭平台、吊装四层型钢梁吊装四层型钢短柱三层顶板结构施工浇筑竖向结构砼支设竖向结构模板绑扎四层墙柱钢筋浇筑顶板砼上层插筋绑扎顶板钢筋支设顶板模板3.5转换层结构施工技术要点3.5.1钢结构施工 型钢框支柱在地下室底板施工完成后一次吊装完成。转换层施工时仅有型钢短柱安装。（1）型钢短柱安装在浇筑8.85m现浇板混凝土时，将固定钢短柱的螺栓预埋准确。型钢短柱全部运至现场，采用塔吊一次吊装完成；型钢短柱吊装时，按照轴线编号由里向外逐根吊装，先在楼面找好短柱底部标高，并用楔形铁固定好；接着将钢柱就位，将短柱地脚螺栓拧紧后并临时定位，找好钢柱垂直度。短柱下口采用无收缩细石混凝土填嵌密实。（2）型钢梁吊装按照轴线编号，由7轴向20轴逐根吊装。同一列柱的钢梁从中间跨开始对称地向两端扩展，按照设计图纸要求，对照轴线牛腿编号，避免吊错。该工程钢结构梁为焊接H型钢梁，型钢梁组装时先在型钢柱上焊接1000长牛腿，余下部分现场空中对接焊接（如图1所示）。型钢梁现场对接时，先用连接螺栓固定，校正完毕后，现场埋弧焊接连接。通过对塔机覆盖范围、吊装能力及钢梁重量进行测算，塔吊能满足整榀框架梁吊装要求。钢梁采用专用卡具进行吊装，卡具有合格证及质检证明书，严禁使用自制式吊装卡具，吊装前楼面必须搭好焊接平台架。在安装和校正柱与柱之间的主梁时，再把柱子撑开。测量必须跟踪校正，预留偏差值和接头焊接收缩量。梁与梁、梁与柱接头的焊接，需互相协调。型钢梁空中对接采用全熔透坡口焊，一级焊缝要求。同一根梁两端的水平度，允许偏差（L/1000）+3；最大不超过10； 图1 型钢梁牛腿拼装图（3）钢结构现场焊接焊接原则顺序：.尽量采用对称焊法，使焊接变形和收缩量最小；.收缩量大的先焊，收缩量小的后焊；.应使焊接过程加热量平衡；.焊接过程中应注意清渣，彻底清除焊根缺陷。钢结构现场CO2气体保护焊：焊接采用实芯焊丝1.2mm，焊丝伸出长度保持在1520mm，按焊接电流大小作选择。CO2气体采用一等品，焊接速度应根据焊接电流、电压的选择来加以合理匹配。型钢柱翼缘与腹板在基础底板以上500范围内、梁翼缘上下500范围内、型钢柱的现场拼接节点及梁柱连接节点范围内采用全熔透焊，焊缝等级为一级，一般部位的焊缝达到二级焊缝质量等级要求。在焊接完24小时后进行超声波探伤，一级焊缝100%全部检验，二级焊缝抽检20%，并进行第三方探伤检查，所有焊缝质量均符合设计及施工质量验收规范要求。3.5.2钢筋工程（1）钢筋绑扎流程转换大梁钢筋绑扎施工难度较大，钢筋绑扎程序不可搞错，万一程序弄错就有可能造成有些钢筋不好绑扎，转换层钢筋绑扎按照下列顺序进行：当梁上下铁为一排钢筋时的绑扎顺序搭设转换大梁钢筋绑扎排架焊接型钢柱翼缘范围内梁下铁钢筋（仰焊）梁下铁直螺纹连接穿梁其它下部钢筋穿梁上部钢筋套梁箍筋穿抗扭钢筋及吊筋穿核心区柱箍筋焊接型钢柱箍筋和拉钩划好梁箍筋间距在梁中间及两头固定三道箍筋绑扎梁箍筋、梁封闭箍筋焊接在梁腹板上焊接型钢梁拉钩绑扎梁拉钩在型钢梁上翼缘垫好梁纵筋马凳铁梁钢筋验收支梁模板当梁上下铁为两排钢筋时的绑扎顺序搭设转换大梁钢筋绑扎排架将预先焊好梁两排下铁钢筋的连接板与型钢柱焊接（仰焊）梁下铁直螺纹连接穿梁其它下部钢筋穿梁上部钢筋套梁箍筋穿抗扭钢筋及吊筋穿核心区柱箍筋焊接型钢柱箍筋和拉钩划好梁箍筋间距在梁中间及两头固定三道箍筋绑扎梁箍筋、梁封闭箍筋焊接在梁腹板上焊接型钢梁拉钩绑扎梁拉钩在型钢梁上翼缘垫好梁纵筋马凳铁梁钢筋验收支梁模板（2）钢筋绑扎梁钢筋与型钢牛腿焊接时，采用E50X型焊条，焊条应先经过烘干备用，焊接前先做试件，合格后方可进行梁钢筋焊接。梁下铁为双层钢筋时应先将下铁的两排钢筋焊接在钢连接板上，再将连接板焊接在型钢柱翼缘板上，梁钢筋中间的接头采用直螺纹通丝套管连接（如图2所示）。钢筋绑扎工序多，要统一指挥，绑扎顺序不得错乱。按主次梁的方向进行绑扎，大梁钢筋绑扎时，按程序连接主筋、绑扎大梁，次梁钢筋布置于主梁钢筋之上，主次梁箍筋高度相同。由于钢筋自重大，采用钢管搭设临时支架，架设上层梁筋，各层钢筋之间采用与主筋同规格的钢筋隔开。由南向北进行主、次梁钢筋的铺设和绑扎，主、次梁钢筋按跨间接头层层向前铺设，从南向北进行流水作业，达到分区间验收大梁钢筋的目的，为木工穿插进行大梁支模创造条件。绑扎上下铁时要考虑混凝土下料及振捣间隙调整钢筋间距，按柱梁钢筋相关图的要求排列大梁钢筋。核心区型钢柱箍筋穿过型钢梁腹板，采用单面焊接10d。图 2 型钢梁与钢筋节点梁板钢筋绑扎完毕后二次放线，放出上部墙柱的插筋位置边线，先绑扎定位箍筋，然后插柱钢筋，将柱筋固定在定位箍筋上，确保位置准确。梁钢筋绑扎完成后，在拆除架子前，在型钢梁顶部垫好钢筋马凳控制梁顶标高。3.5.3模板工程模板构造该工程转换层模板体系采用钢木结合的体系。经计算12501950转换大梁底模为七夹板，纵向铺6道50100通长方木，48双钢管作横楞，间距为500；梁宽1.0m以下的纵向铺5道50100通长方木，50100双方木横楞；梁侧模为七夹板，50100250方木作立楞，M14对拉螺栓四道，483.5双钢管作围楞；对1.95m高的大梁所设置的对拉螺栓距梁底高分别为200、700、1200、1500，水平间距为500。1.95m高梁底沿宽度方向设置3根483.5钢管立杆，纵向距离500，钢管上部用可调顶托调节高度，下部垫5厚100100钢板和50100方木，以加大与楼板的受力接触面。为保证立杆的稳定性，在立杆高度范围内设置两道纵横方向的水平拉杆，并在每跨柱距之间靠近柱边的位置设钢管剪刀撑，增加排架结构的刚度（见图3）。梁高为1200时设2道对拉螺栓，梁底沿梁宽方向设置3根立杆，间距为1000。楼板板厚为200mm，板模按常规方法支模，钢管排架立杆间距为10001000mm，方木50100250。梁板跨度超过4.0m时，底模按规范起拱，保持四周阴角顺直、中央部位起拱1.5。图3 转换层梁板模板支设简图转换大梁荷载传递支撑系统由于转换大梁自重大，最大线荷载达58.5kN/m，荷载必须向下进行传递。转换层下层四层楼面设计承载力为：25.0KN/m2，为此采用如下的转换大梁荷载传递方法： 大梁荷载分别传递到四层、三层楼面上。转换层荷载传递：转换层梁在每跨梁下搭设独立的支撑排架结构，沿梁宽方向排列三根钢管立杆，纵向距离为500，上下两道水平拉杆，立杆上端用可调顶托内放48双钢管加劲顶紧，形成稳固的支撑结构，大大提高了支架结构的承载能力，支撑立杆荷载传给四层梁板，四层楼板下的支撑体系在转换层结构混凝土浇筑完7天后拆除，并且所有主次梁节点处都加设顶撑，以便将转换层的部分荷载直接传递到三层楼板对应的梁上。三层梁板在转换大梁下方对应的框架梁下，在梁跨范围内每隔2m和梁节点处加设钢管顶撑，钢管上端用可调顶托内放50100方木加劲顶紧，除能提高其自身的承载力外，还能将剩余荷载传递到二层梁板混凝土面上，所有立杆均设水平拉杆连在一起。3.5.4混凝土工程转换层大梁属大体积混凝土，混凝土强度等级为C50，配合比掺入混凝土微膨胀剂和抗裂纤维，有效地防止及抑制混凝土因塑性收缩、干缩、温度变化而引起的微裂纹，大大改善了混凝土的抗裂能力。混凝土浇筑方向由南向北进行。垂直于浇筑方向的梁采用水平分层法浇筑，平行于浇筑方向的梁采用