劲性混凝土钢结构工程施工实例分析

随着近年来高层建筑的出现，钢结构的应用也越来越广泛。本文结合某工程实例就劲性混凝土钢结构施工作一介绍。
　　河北教育出版社综合楼工程，建筑面积16168.84㎡，地上12层、地下1层，建筑总高度43.2米。工程⑥轴及⑧轴柱子采用钢骨混凝土，其钢柱截面形式分为工字型及十字型，截面尺寸为800*800，混凝土标号C40；每层⑥轴及⑧轴上的梁为钢骨混凝土梁；⑥轴以西及⑧轴以东均为钢筋混凝土框架梁柱；⑥～⑧轴之间2～9层采用钢制走廊连通，上铺钢隔板；10层以上⑥～⑧轴之间空中连廊部分为压型钢板组合楼板及组合梁设计。
一、钢骨混凝土施工
　　劲性混凝土结构是在钢结构柱、梁周围配置钢筋，浇筑混凝土，钢构件同混凝土连成一体，共同作用的一种结构。
1、材料准备及技术准备
　　根据本工程建筑高度为43.12米，为安装及运输方便，将钢骨加工时分为五段，由厂家预制成型后运输至工地进行安装，柱钢骨拼装在二、五、八、十一层结构楼面上1.1米处。为保证上下柱拼接连接焊缝根部的间隙，在工厂加工时，应预先按要求在拼接处设置连接衬板，并与加工端面紧密接触，以保证拼接处位置的准确和焊缝的质量。现场拼装时，用垫板将连接衬板用高强螺栓固定并校正轴线及垂直后，将上下柱之间进行焊接，待焊接完毕后可将衬板切割去除。
　　本工程钢骨采用Q345B材质，焊接采用E50焊条，钢骨由钢板焊接而成,其可分解形式为，为保证焊接质量，腹板和翼缘采用部分熔透二级贴角焊缝，柱子上下拼接及牛腿翼缘上下700mm范围内采用一级全熔透焊缝，要求一二级焊缝必需进行超声波探伤，以检测焊缝质量，检测应在焊接完毕24小时后进行。
同时为保证钢骨柱与混凝土紧密结合，钢骨上每间隔150mm焊接栓钉，钢骨在吊装之前必需按设计要求进行栓钉的焊接，首先在钢骨上画线，标注栓钉的焊接位置，焊接前将构件焊接面上的水、锈、油等有害杂质清除干净，并按规定烘焙瓷环。焊接完毕，目测栓钉焊接部位外观合格后，对栓钉进行冲力弯曲试验，弯曲角度30°，试验时使拉力作用在熔化金属最少的一侧，当达到规定弯曲角度时，焊接面无任何缺陷为合格。抽样栓钉不合格时，应再取两个栓钉进行试验，只要有一个不合格，则余下的栓钉都应进行试验。经冲力试验合格的栓钉可在弯曲状态下使用。由于钢结构耐腐蚀性及耐火性差，外露部位必需除锈及做防火涂层，而与混凝土接触的部位严禁涂刷任何涂料。
2、钢构件的起吊安装
　　为满足施工进度，本工程采用流水施工，每层划分4个流水段，在⑤～⑥轴之间及⑧~⑨轴之间楼板上设置南北向通长施工缝，施工时先浇筑东西两段框架结构梁板柱混凝土，将钢结构部分后续施工，钢结构安装和楼盖钢筋混凝土的施工，两项作业相距不超过5层。
　　根据现场进度安排，编制钢结构进场计划。制定吊装方案，采用工地现有的50塔吊进行吊装。吊装前钢筋混凝土基础完成并验收合格，钢构件验收完毕。为减少二次搬运，将进场的钢构件堆放在综合楼外的裙楼地面上，位于塔吊回转半径内，构件吊装前清理干净，特别是在接触面、磨擦面上，必须用钢丝刷清除铁锈、污物等。
　　吊装从⑥轴南侧钢骨柱开始，依次安装北侧钢柱，再安装⑧轴钢骨柱，柱吊装时采用吊索绑扎，吊索应预留有效高度，起吊时使柱子处于垂直状态，尽量做到回转扶直，便于对线、校正。起吊回转过程中避免同阿嚏已安装好的构件相碰撞。
　　为保证钢柱的空间位置，在⑥～⑧轴之间搭设脚手架以固定钢构件，并设置缆风绳。调整柱垂直度的缆风绳应在柱子起吊前在地面绑扎好，且在钢骨柱校正完毕后才能拆除。起吊就位后临时固定地脚螺栓、校正柱子垂直度。钢柱接长时，钢柱两侧有临时固定用的连接衬板，上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线时，即用螺栓固定连接衬板做临时固定。在钢柱安装到位，对准轴线、临时固定牢固后才能松开吊索。
3、钢骨柱的校正
　　柱子的安装应先调整标高，再调整位移，最后调整垂直偏差，并依次重复以上步骤，直到标高位移、垂直偏差符合要求。柱子校正包括柱基标高调整、轴线调整及柱子垂直度调整。
　　（1)地下室部分的劲性钢柱柱基标高调整采用螺母调整，即根据柱子实际长度，在钢柱柱底板下的地脚螺栓上加一个调整螺母，螺母表面的标高调整到与柱底板标高齐平，钢柱吊装完毕利用底板下的螺栓调节钢柱的标高。因钢柱周围需要绑扎钢筋，为保证钢柱底板下与原混凝土基础之间预留空隙容易浇筑，在钢柱底板上预先开设四个直径5cm的圆孔用高标号微膨胀的砂浆填实。
　　（2）轴线调整：在吊装钢柱之前，先在钢柱底板及四周用墨斗弹线，吊装时在不松钩的情况下，将柱底板中心线与混凝土柱基础控制轴线对齐，缓慢降落至设计标高位置。借助地脚螺栓与钢柱底板螺栓孔之间的微小空隙，可以微调轴线偏差。
　　（3）垂直度调整：在钢柱外两个方向上安置两台经纬仪，用缆风绳和千斤顶、电动葫芦等调节钢柱垂直度，在校正完毕后，将地脚螺栓上的螺母拧紧并与螺杆点焊，防止螺栓松动。
　　（4）柱顶标高调整和阿嚏钢骨柱标高控制：本工程采用相对标高进行安装，钢柱吊装就位后，用高强螺栓临时固定连接衬板，通过塔吊及撬棍微调柱间间隙，量取上下柱顶预先标定的标高值，符合后将柱间翼缘腹板进行焊接，在柱顶标高处安置水准仪，进行控制。
　　（5)第二节柱轴线控制：上下柱连接保证柱子中心线重合。如有偏差，在柱与柱连接衬板的不同侧面加垫板，进行调节，每节柱的轴线需要从基础控制轴线网引向高空，禁止使用下一节柱的轴线进行控制，以免过大的累计误差。
　　（6）第二节柱的垂直度校正：采用两台径向放置的经纬仪对钢柱进行观测，采用缆风绳及电动葫芦、千斤顶等进行垂直调整。
　　（7）安装完毕一层的钢柱以后，立即安装本层范围内的梁板，与柱子形成空间稳定体系。
4、梁的安装
　　⑥轴及⑧轴上的梁为钢骨混凝土梁；⑥轴以西及⑧轴以东均为钢筋混凝土框架梁柱。钢骨梁与钢骨柱连接采用翼缘焊接，腹板栓接的方式。钢梁采用两点绑杂吊装，吊升过程中使钢梁保持水平状态。在安装柱与柱之间的主梁时，测量必须跟踪校正柱与柱之间的距离，梁与柱之间的节点连接，采用对称施工，互相协调，先栓后焊，螺栓连接从中心轴开始，对称拧固，对于一节有多道梁的，采用从上到下逐层安装，先安装上层梁，再安装下层梁。
　　对于劲性钢骨柱与混凝土梁的连接较为复杂，特别是箍筋和主筋穿柱时，位置较复杂，处理要细致，钢筋要贯通。梁混凝土浇筑时和柱的混凝土浇筑要分开，避免混凝土出现裂缝。
5、钢筋绑扎
　　同框架柱梁钢筋绑扎，注意钢筋接头位置，搭接长度、间距等。
6、支模和浇筑混凝土
　　混凝土浇捣过程中需要检查劲性混凝土柱梁的空间位置，符合要求后，进行上层柱梁的施工。
二、压型钢板的施工
　　本工程10层以上⑥~⑧轴之间空中连廊部分为压型钢板组合楼板及组合梁设计。压型钢板安装之前，10层以上⑥~⑧轴之间空中连廊部分钢梁安装完毕，且隐蔽验收合格。
1、材料的选用及布置
　　本工程压型钢板采用镀锌板0.8厚YX-75-200-600，材质为Q195，压型钢板同钢梁连接组成建筑楼板的永久性模板，它既是楼盖的永久性支撑模板，还可以同现浇混凝土层共同工作，是建筑物的永久组成部分。由于钢板厚度较小，为避免施工焊接固定时焊接击穿，采用E45，Φ3.2的小直径焊条。
　　本工程⑥~⑧轴（东西向）轴距12米，○D～○J轴（南北向）8.4米，因钢梁为东西向（型号H700*200*12*20），且钢梁中心线间距为2.3m，压型钢板垂直钢梁安装，所以进场时压型钢板规格为7.1m长及11.7m长各半，要求板材搭接时，东西向搭接一个槽，南北向搭接一个梁宽200mm，且南北搭接时接缝错开布置。
2、压型钢板的安装
　　压型钢板凹肋处沿钢梁设置Φ19*110的栓钉，穿透压型钢板并将栓钉、钢板均焊牢与钢梁上，压型钢板上布置钢筋网片，再浇筑混凝土，共同形成受力楼板结构。所有板与板之间的缝隙不能直接透光，所有宽度大于5mm的缝应用砂浆、胶带等封堵。