大跨度大截面钢骨砼梁柱施工技术

1、大跨度大截面钢骨砼梁柱施工技术韩伟 朱建华 秦文（江苏苏州第一建筑集团公司） 【摘要】苏州市体育中心健身馆工程钢骨砼梁柱跨度为35.40m,梁截面5002200，在施工中对钢骨梁柱的吊装、安装、排架搭设、模板支撑、钢筋与型钢梁柱的穿插，混凝土的配制、振捣方式、养护等方面采取相应的技术措施，既保证了施工质量和进度，又达到了良好的效果。【关键词】钢骨砼梁柱 大跨度 吊装 模板支撑 混凝土1工程概况苏州市体育中心健身馆工程是与已建体育场、馆相配套工程，是全民健身活动中心，集健身、休闲、娱乐、购物、训练为一体的多功能综合性建筑，建筑面积43000m2，地下一层、地上五层，本工程的网球馆、篮球馆和羽毛球

2、中心为大空间钢骨砼组合结构。屋面和楼面主要由9榀钢骨砼门架组成，最大跨度为35.40m，其中钢骨砼柱最大截面1000 mm1000 mm，钢骨砼梁最大截面500 mm2200 mm，砼强度等级为C50，钢骨梁柱采用低合金Q345B结构钢，梁柱对接焊缝为完全熔透二级焊缝。主体施工中钢骨砼结构施工是本工程重点和难点，钢骨砼组合结构在苏州地区施工尚属首例，因此在本工程施工实际情况下，参阅其它类似工程施工文献资料，制定了相应的有效技术措施，本文将对施工中的特殊工艺作如下介绍。1.1钢骨砼梁柱的主要特征钢骨砼梁柱截面如图一所示，其主要特征见下表名称编号截面尺寸高度及跨度（m）砼截面形式钢构件柱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图一1.2钢梁、柱节点构造：钢柱生根于地下室

4、柱顶预埋件上，预埋件由26 mm厚上下两块钢板和30螺栓组合而成，材料为Q235B钢，钢柱根部标高为-0.05 m。钢柱从-0.05 m层地下室顶板生根分别至21.50 m 和22.80m，多节钢柱拼接，腹板采用10.9级摩擦型高强螺栓M20，加连接钢板连接，翼缘板采用坡口焊接。钢梁支承在钢柱支承板上，与钢柱焊接固定，形成钢牛腿。由于本工程钢骨砼梁跨度大，中部梁与钢牛腿采用10.9级摩擦型高强螺栓M22，加连接钢板连接，翼缘板采用坡口焊接而成。2、钢骨砼梁柱施工工艺2.1由于钢梁柱制作、运输和安装过程存在着超长、超高、超重等难题，故对梁、柱采取分段制作、运输、吊装、拼接的方法。根据设计要求，将

5、钢梁分为三段，柱分层次制作、安装。待钢柱扶直就位后再进行钢梁吊装拼接、焊接。通过焊缝探伤检测合格后，最后进行砼结构施工。2.2钢骨砼梁柱的施工程序为：钢骨梁柱制作并运至现场钢柱吊装安装钢柱、校正并焊接固定钢梁吊装就位、扶正、校正并焊接固定搭设支模排架绑扎柱钢筋支柱模板支设大梁底模绑扎钢梁底部钢筋绑扎钢梁面层钢筋绑扎钢梁两侧腰筋焊接箍筋验收钢筋支梁侧模安装其余模板下层楼面加固浇筑梁板柱砼养护。3、钢骨梁柱的吊装因本工程钢骨梁柱等钢结构由专业的钢结构安装单位进行施工。车间制作焊接等过程不再赘述，仅对现场吊装、拼接等作阐述。3.1 钢柱吊装3.1.1吊装方法本工程钢柱吊装采用75t-m履带吊单机起吊

6、，转杆落位的方法。钢柱由水平转为直立后，吊机将钢柱吊离地面，旋转至预埋件上方就位，用4根钢丝缆风绳临时固定。3.1.2 钢柱的校正：钢柱就位后进行初校，架设经纬仪校正中心、标高、垂直度，确认在误差范围内，记录数据，固定牢靠。单根钢柱吊装完成并经过测量校正合格后，紧固地脚螺栓，固定钢柱，为保证钢柱吊装后的稳定性，临时拉设缆风绳不拆除，待整体形成稳定体系后，再拆除临时固定设施。3.2钢梁吊装3.2.1吊装方法由于本工程施工场地的限制，周围地下至墙体防水尚未完成，基坑无法回填。原初定钢结构吊装采用300T履带吊及100T履带吊，现在无法进行吊装，考虑到本工程总体施工进度十分紧张，后采用了多组桅杆进行

7、吊装。首先采用75t-m履带吊将钢梁吊至各楼层，通过水平滚动运输过渡平台架移至起吊地点，然后采用多组桅杆进行分别吊装，然后进行就位，高强螺栓连接。3.2.2钢梁的校正根据钢柱中心线进行校正，并保证钢梁水平，应特别注意钢梁有无下挠和侧向弯曲以及垂直度偏差，校正后立即进行最终固定。4钢骨梁柱钢筋、模板及砼施工钢骨砼梁柱内有钢柱、钢梁、梁柱钢筋又相互交叉且通过相应的钢梁柱的腹板，因此在位于梁柱节点部位的钢筋密集，砼浇筑如何保证密实是一大难点。同时本工程钢骨砼结构中模板施工是属于大空间排架支撑体系，层高为13.20 m，加上钢骨砼梁自重很大（约3.0t/ m），且设计规定，钢梁不能承受施工荷载。因此该

8、部位的大梁支撑必须保证排架的强度、刚度以及整体排架稳定性是至关重要的。4.1排架搭设和模板支撑以及下层楼面加固4.1.1排架搭设由于本工程钢骨砼结构层高较高（13.20 m），梁高2200 mm，考虑钢骨砼梁自重较大，通过排架承载力和整体稳定性计算，确定钢骨砼梁下布设5根483.5立杆，横向间距300，纵向间距600，步高为1800 mm，距地面200 mm处设纵横向扫地杆，梁底小横杆下采用三扣件固定。图二考虑到钢骨砼梁浇筑砼时荷载很大，造成下层楼面的集中荷载比较突出，防止楼面上出现裂缝，为此在钢梁部位立杆下布置通长12槽钢，以加大与楼板的受力接触面。由于该部位层高较高，考虑到模板支撑、钢筋绑

9、扎以及砼浇筑时振捣以及今后大梁拆模等一系列因素，因此在15.60m处(即钢骨砼梁下600 mm)搭设满堂脚手架并满铺竹排片，以利于操作工人安全施工。为保证大空间排架结构的刚度性整体稳定性，确定在钢骨砼梁下双跨内设置纵向剪刀撑，其余沿钢骨砼梁纵横方向间距5.0m设置一道纵向剪刀撑，并由底至顶连续设置。4.1.2模板支撑模板材料的选用柱模采用18 mm厚胶合板配制，50100木方。考虑到大梁底砼浇筑时空气排出，易保证砼的密实度，所以梁底采用组合钢模。梁侧模板采用18 mm厚胶合板，背枋为50100木方，支撑采用483.5钢管，侧向压力采用两道M16对拉螺栓。柱模支撑柱截面1000 mm1000mm

10、，背枋放置6根为50100木方，中间焊接M16对拉螺栓于钢柱翼缘板和腹板上，通过柱侧压力计算，沿柱高500间距布置12槽钢作夹具进行支撑加固。梁模支撑底模板由钢模板组合拼装而成。梁侧为胶合板模板，背枋间距250 mm，采用-64070钢板作为与M16对拉螺栓在钢梁腹板上的连接片，进行焊接后满足梁侧模对拉的要求。图三4.1.3下层楼面支撑加固由于钢骨砼梁自重较大（3t/ m），5.05m层楼面原设计荷载为5KN/m2，钢骨砼梁部位施工荷载为40.122KN/m2，因此必须对5.05m楼层梁采取一定的加固措施。经过计算在钢骨砼梁相应部位下层梁底采用100200木方每米设置2根顶撑，其余在主、次梁跨

11、中部位设置2道顶撑，可满足钢骨砼楼层排架支撑承载要求。4.2钢筋绑扎由于钢骨砼结构是由钢结构和钢筋共同受力的特征，根据设计要求并结合型钢砼组合结构技术规程规定，其设计意图是让一部分钢筋绕过钢骨柱与另一跨贯通，另一部分钢筋从钢骨柱预留孔中穿过。剩下一部分钢筋与钢骨柱身上H型钢焊接。根据设计要求：钢骨主梁遇次梁时，次梁底筋角部二根穿钢骨腹板，要求钢骨腹板留孔，构造见图四；钢骨柱另向框架梁通长钢筋遇钢骨柱腹板时，钢骨柱腹板应穿孔；钢骨砼梁通长钢筋采用滚轧直螺纹机械连接，接头要求达到SA级。图四钢筋工程施工流程如下。放线安装钢柱安装钢梁柱筋直螺纹连接，绑扎钢梁上梁面筋穿柱孔，与梁外箍筋和钢梁之上梁箍筋

12、固定钢梁之上梁底筋穿柱孔上梁钢筋绑扎成型钢梁之下梁面筋与箍筋固定钢梁之下梁底筋穿柱孔钢梁之下梁底钢筋绑扎钢梁两侧腰筋绑扎箍筋焊接绑扎钢筋时应注意事项如下：a.钢梁之上梁面筋架立时应严格控制标高，以确保主筋位置准确。钢梁之下梁面筋标高亦应严格控制。b.梁钢筋绑扎完毕，经验收后方可安装梁模板。c.梁柱节点的箍筋采用开口箍筋后焊接，应满足焊缝长度要求，箍筋与梁柱相碰时与钢梁柱四周围焊。d.箍筋、套箍用吊线锤配合绑扎，保证垂直和几何尺寸，以免钢筋笼绑扎成型后因刚度大而难以纠偏，以及拉钩筋难以套上焊接。e.柱子处环箍、焊接绑扎均在穿梁筋前操作，否则后续工序很难操作。4.3混凝土工程本工程在钢骨砼的施工过

13、程中，主要考虑高强度砼的配合比，保证砼浇筑过程中的和易性，以及在振捣过程中如何保证砼的密实度等几个方面因素。原材料及配合比，因9榀劲性结构门架承受着该层楼面梁板自重的80%，混凝土质量直接影响结构安全；又由于该梁柱截面尺寸较大，易产生裂缝。故在混凝土中掺入适量粉煤灰和减水剂，采用425级水泥，淡水中粗砂，粗骨料为5-20mm碎石，其中5-15mm粒径掺量不得少于40%。钢骨混凝土结构内有钢结构，且四周钢筋围绕，混凝土浇筑及振捣时死角区较多，易造成混凝土不密实，柱混凝土浇筑过程中从型钢柱四周均匀下料，每根柱采用4根振捣棒振捣至顶。混凝土浇筑方法是工字钢梁下翼缘板以下从钢梁一侧下料，用振捣器在工字

14、钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，待混凝土高度超过钢梁下翼缘板100mm以上时改为两侧两人对称振捣，以确保钢梁底部混凝土密实。钢梁腹板两侧的混凝土由两侧同时对称下料对称振捣，待浇至上翼缘板150mm时，再从梁跨中开始下料浇筑，混凝土投料厚度要高出上翼缘板150mm左右，使其对下层混凝土有一定压力，从梁的中部开始振捣，逐渐向两端延伸，至上翼缘板下的全部气泡从钢梁两端及梁柱节点位置穿钢筋的孔中排出为止。因钢梁柱节点处穿钢筋孔洞较多，可利用此孔排出混凝土中的气泡至冒出浮浆为止。两种不同强度等级混凝土施工界面处理。根据设计要求，钢骨砼梁柱混凝土采用C50，其余梁板混凝土采用C40。先浇筑的C5

15、0梁柱混凝土至梁1m范围内，用双层钢丝网固定于定位支架上作为隔离，接着浇筑梁板C40混凝土，以此来解决。采用C50商品混凝土供料，施工中考虑泵送和型钢柱筋密集、截面小等因素，掺入高效复合减水剂（缓凝-高效减水），坍落度控制在160180mm。与型钢柱相交的梁端钢筋十分密集，振动棒无法插入，因此采用了两台附着式振动器固定于柱模上，进行强行振捣，保证梁下部柱子混凝土的密实。在钢骨梁柱砼浇筑前，对操作班组、砼供应公司、现场管理人员等相关部门均进行详尽的交底，确保砼供应、运输、浇筑等各个环节正常、有序进行。浇筑时，派专人检查砼是否振捣密实。待砼浇筑面层打抹完成后，隔日立即浇水覆盖二层塑料薄膜及一层草袋

16、进行保湿养护，并派专人浇水养护，养护时间14天。5.检测及效果 经过养护28天后，进行钢骨砼梁柱拆模，9榀钢骨砼门架表面未发现孔洞、露筋、蜂窝因砼漏振等质量问题，得到了设计、监理、业主方的一致好评与肯定。为了了解钢骨砼受力变化情况，在梁柱封模之前，请东南大学力学测试中心安放了应力-应变传感器，完整记录了从浇筑砼至拆模期间钢梁、钢柱的应力-应变的发展情况，通过数据显示，与设计数值基本相符，现场构件的变形与几何尺寸均符合设计和规范要求。6.结束语6.1本工程大跨度大截面钢骨砼梁柱施工是我公司首次施工，在结合相关施工规程和查阅施工资料后，仔细研究和探索，认真制定了每一道工序施工方案，同时在操作过程中严格执行各项管理制度，因此使