型钢砼柱施工方案及要点探讨

时间:2022-01-12 09:35:22

型钢砼柱施工方案及要点探讨

摘要:文中对型钢混凝土结构的施工方案及过程进行了分析,对各施工环节中的技术要点进行了论述和剖析,为今后项目施工提供一定参考。

关键词:型钢;混凝土;施工;钢筋

型钢砼柱是近几年随装配式结构发展起来的新型结构形式,结构多为长方形柱体,构件一般采用热轧H型钢。型钢柱砼施工难点一般有以下几点:第一,型钢焊接变形较大,造成型钢结构制作加工困难;第二,型钢支撑系统及模板安装施工难度较大,安装较为困难;第三,混凝土和钢材的弹性模量不一致,钢与混凝土结构静力压缩变形控制要求高,导致施工方案较为复杂;第四,柱、钢梁内的配筋较为密集,同时还有较大的钢结构构件,导致砼浇筑振捣困难。

1型钢柱的施工流程

型钢砼柱(一般与型钢梁同步)详图设计→型钢构件加工→构件及材料进场→预拼装→构件吊装→型钢连接或焊接(机械连接或焊接)→型钢砼柱(与型钢梁同步进行施工)钢筋进行绑扎→相关构件模板及支撑系统支设→浇筑砼。本文以某厂房项目型钢柱的施工为例进行探讨,该项目的型钢柱截面形式为H型,型钢柱施工中,连接节点是受力的薄弱环节,因此要尽量减少型钢柱之间的连接。施工中一般需要利用塔吊起吊安装,为了较好地利用塔吊和吊车安装型钢柱,同时考虑到减少节点连接的数目,在施工中需要结合建筑物层高的特点,通常情况下需要将每一层制作为一节,型钢柱的各节点之间需采用焊接的方式连接。型钢柱的施工难度较大,对施工机械和人员技术水平要求较高,尤其是起吊和安装程序至关重要。在柱子就位之后,应该立即对柱子的垂直度和起吊的轴线进行初步校核,校核完成后用螺丝固定,固定后还要进一步检查柱子的垂直度。所使用的仪器是钢丝绳或者是缆风绳,同时与经纬仪配合使用进行检查。第一节型钢柱的安装对施工质量起着决定性的作用,在安装型钢柱之前,需要清理干净地脚螺栓的螺纹,同时对于有损伤的螺牙要进行修复,检查完毕之后再进行吊装。对型钢柱检测后,若发现型钢柱的各项指标存在偏差,应该采用千斤顶调整地胶螺栓,同时使用经纬仪进一步校核验证,验证完毕后再次固定地脚螺栓。

2型钢柱施工注意要点

(1)选择有类似施工经验的专业钢结构分包商进行施工;(2)严格把控材料质量,严把钢结构材料进场关,严查钢结构进场材料,尤其是需要复试的材料,必须对其进行复试且得到合格结论后才能使用;(3)型钢柱工程质量关键看型钢的加工质量,要严格控制,尽量选用具有一定加工经验或业绩的厂家;(4)钢结构构件安装时工人要充分交底,最好能够利用最新的BIM技术进行三维演示,尤其要保证焊缝质量;(5)浇筑混凝土时应适当增加振捣点,从一侧开始两点振捣,腹板两侧再各自振捣,一般振捣一次即可,工人要注意掌握施工方法,使用大小不同直径振捣棒,根据实际情况换用进行振捣,确保不影响钢筋位置排布。

3型钢柱的具体施工方案

以某项目型钢柱施工为例进行方案探讨,该项目采用型钢柱截面尺寸分别为1000mm×1000mm、900mm×900mm、800mm×800mm,使用的热轧型钢与钢板为Q345B钢,项目安装螺栓根据图纸设计要求采用C级螺栓,锚栓材料与型钢及钢板一致,为Q345B钢。项目结构截面形式为H型钢的长方形柱体。由于尺寸及重量都比较大,经过验算发现可用汽车直接运至施工现场。型钢结构施工的关键点有:型钢柱的起吊、就位、垂直度的检查、焊接,比如,焊接的点位、焊接方式的选择,此外框架梁与型钢柱节点处主筋的排布,如果是钢梁,就要考虑钢梁就位时与柱子的主筋在交叉节点处的处理。

3.1翻样设计

本项目施工图设计时对型钢柱要求为二次深化设计,施工前选型应结合预制相连接的梁界面信息,在进行配筋设计时,应综合考虑型钢砼柱构件与主筋位置然后进行二次设计,设计人员还要综合考虑穿孔位置、高度与尺寸,本项目首先进行了BIM模型模拟,利用BIM技术可以创建三维模型,附加其他描述,如尺寸标注和文字等,同时在三位状态下利用剖面和视点等,动态观察其三维模型,调整好施工模拟视频模拟现场施工[1]。对深化设计后的构件进行了三维模拟,模拟排布钢筋后对钢筋的布筋位置和标高进行调整,通过三维技术让工人直观地了解施工技术。传统的技术交底由项目负责人向施工人员交代技术类的问题,主要交底的是纸质版材料。对于各类钢结构建筑,其各部节点较为复杂,施工工人不易理解透彻,由此造成的施工成品和方案不一致的事件较多。交底不仔细清楚,容易造成执行错误、返工、重做等问题,增加施工成本。利用BIM技术事先布置好,使交底形象具体化,避免了传统技术交底的一系列问题。结合项目实际情况得出以下要点:(1)要合理排布柱内的纵向主筋,提前进行模拟演练,在排布时要避开翼缘板,根据模拟效果进行交底,以便工人在施工时能够进行精准定位。(2)通过BIM模型对腹板穿筋节点进行布置,同时考虑到箍筋的间距及直径合理留置穿孔点。(3)型钢腹板打孔位置设置后进行三维模拟,统计贯穿孔面积,预留贯穿孔截面损失率应控制在腹板面积25%以内。(4)交底时要对工人明确穿筋孔径比设计钢筋适当加大2~3mm,也可以在设计图纸中进行标注,确保工人能够掌握穿筋孔施工要求。

3.2型钢构件加工要求

型钢构件加工和制作十分严格,必须采用机械加工,且应采用有经验、有资质的钢结构厂家制作,必要时应采用招标或比价等方式采购。对型钢构件切割、焊接、运输等应符合国家现行标准规定,构件制作厂家应先熟悉翻样图,熟悉项目施工设计,提前编制加工制造技术指导书。采用的钢材、辅材、螺栓等应具有材料质量合格书,质量标准要符合国家规定。栓钉要进行抽样检查以确保焊接质量,焊缝最好采用全熔透剖口焊接,质量标准要达到二级焊缝要求。焊接前先进行油锈清除,施工过程中要确保现场构件节点连接件的焊接质量[2]。

3.3型钢预拼装及安装

主要安装工艺:首先进行吊装,核对钢柱,确保无误后标记基准线,对构件进行吊装;其次进行固定,不要一次性固定到位,先进行临时固定,根据设计要求调整垂直度;最后再采用高强螺栓进行连接。型钢构件在安装前,先核对梁柱位置轴线与标高,对各单构件编号、尺寸、螺孔、孔径以及预留孔和栓钉进行复核,尽量采用BIM技术模拟操作,建立拼装模型,对拼装方案进行演示得出碰撞分析,避免各种不利情况的出现。项目部根据本项目情况,集合设计人员、监理人员及施工单位有经验的施工人员进行吊点设置,设置钢柱端部的耳板作为吊点,采用施工单位人员建议的单机回转法吊装方案,监理单位提议在柱根部应垫好枕木防止碰撞。现场根据吊装方案在不同位置设置两台经纬仪,在相互垂直方向进行跟踪观测,确保垂直度一直保持在合理范围以内。构件就位后,用高强螺栓进行紧固,必要时将连接板与耳板进行点焊以加强连接牢靠性。施工时对钢结构施工顺序进行优化,将项目钢结构部分施工分为三层次:第一层次主要是主体钢桁;第二层次主要是一次转换结构,即与桁架直接相连的水平转换梁及相邻连接节点;第三层次是一次转换结构以外的全部构件,包括:马道、声桥、吊顶主龙骨等。原施工方案将各层次构件设计分阶段施工,考虑到分阶段施工容易形成大量高空作业,现场焊接的焊缝质量也无法保证分阶段施工需要,同时大量二次焊接对主体结构的支撑体系容易形成永久损伤和变形。将分阶段施工变更为第二层次的连接节点,必须随第一层次钢结构一起施工。第二层次的水平转换梁GL-4、GL-6、GL-14均为螺栓连接,可以后期安装且允许分阶段施工,在施工时需要采取控制措施确保连接质量。第三层次中部分构件设计为全熔透焊接,高空中进行全熔透焊接,容易使第二层次中的一次转换梁在受力状态下产生永久损伤和变形。并且焊缝质量难以得到保证,所以第三层次的马道、声桥等的竖向吊柱部分更改为地面焊接,其余构件受力较小,对焊缝质量要求相对较低的构件,可以分阶段安装。根据要求焊接时一般用手工电弧焊,焊接24小时后要对焊缝进行探伤,检验焊缝的合格性。本项目首次进场的钢材、焊接料等组织各单位人员进行工艺评定,在实际施工时,施工单位结合评定报告调整了焊接工艺。在混凝土浇筑完后,项目部立即安排人员对照图纸进行检查,利用钢丝绳等工具,对构件位置进行校正。

3.4钢筋绑扎

项目部管理人员利用钢筋三维软件进行交底,演示钢筋布置过程,确保施工人员熟悉掌握钢筋的型号及规格,本项目施工单位采用钢筋定位器对钢筋位置进行了准确定位。经BIM模型演练发现节点处钢筋非常密集。在梁与柱的节点处,柱中的箍筋要从型钢梁的腹板上已经留好的孔洞中穿过。但是如果将整根箍筋一次性穿过是无法实现的,因此将箍筋分成几段,然后采用电弧焊的方式进行焊接。箍筋焊接的部位不宜选在梁的腹板上,因为节点处的受力较为复杂。为解决以上问题,在钢筋排布时采取了以下措施:(1)综合考虑钢筋定尺长度,柱内贯通钢筋避免搭接,减少型钢柱节点内的钢筋搭接造成的影响。(2)通过三维模拟对型钢柱腹板上预留穿筋孔直径进行合理验算,最后确定穿孔位结合钢筋的排布位置,大小为钢筋直径加3mm。(3)本项目的构件节点最外侧严格按照施工规范,箍筋须采用完全封闭箍筋。监理单位加强巡检,避免出现开口箍,尤其杜绝工人将箍筋直接焊在型钢上。(4)非外侧箍筋如排布困难时,可部分改为半封闭式箍筋,但是相应设计变化应征得设计单位同意。(5)钢筋施工时项目部进行三维交底,确保工人按穿筋排布图进行施工。确保各钢筋位置及标高正确、间距均匀。经专家组论证后本项目机械连接头顺序为一端向另一端逐跨施工。

3.5模板

本项目的型钢梁截面大,因此造成梁板自重偏大,在进行模板施工时,应加强加固措施以确保施工安全,项目模板采用竹胶板。项目部考虑到本项目构件内含有较大截面的型钢,采用传统的对拉螺栓紧固模板时无法穿过,经论证后改用槽钢对模板进行固定,不仅增加了模板及支撑体系的刚度,使混凝土表面更加光滑,同时因为没有对拉螺栓的穿孔造成影响,模板的周转次数从原来的三次提高至五次,间接提高了模板的使用经济性[3]。

3.6砼浇筑

型钢砼结构中砼的浇筑直接关系到整个结构的质量,尤其是要确保混凝土的耐久性和强度均满足项目设计要求。基于模型分析钢柱内空隙较小散,要严格控制下料厚度,工人施工时适当增加振捣点,浇筑时要做好位移变形点的设置,并及时做好模板牢固度的检查。完成浇筑后定期洒水及时养护,避免造成混凝土异常收缩和出现裂缝的现象。

4结语

目前,型钢混凝土施工在很多装配式建筑中已经得到广泛应用,且随着施工技术的不断完善及装配式结构的发展,型钢混凝土在各项目中的应用将进一步扩大,因此,在施工中要结合各项目的实际施工情况,考虑项目的施工难点,强化员工的安全质量意识,加强型钢混凝土施工的质量及安全管理,为建设经济发展打好坚实基础。

参考文献

[1]李建军.土木工程钢结构施工技术的有关问题初探[J].建材与装饰,2018(3):8.

[2]程明龙.钢结构施工管理要点探析[J].江西建材,2018(3):220,223.

[3]张陆杰.BIM技术在大跨度钢结构施工管理中的应用分析[J].绿色环保建材,2018(1):133,135.

作者:聂坤 单位:东营职业学院