转换层型钢混凝土梁施工工法.docx
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转换层型钢混凝土梁施工工法
转换层型单独增设少数
型钢混凝土梁施工工法
1、前言
型钢混凝土组合结构又称为劲性混凝土结构或包钢混凝土结构，是在型钢结构外面包裹钢筋混凝土外壳形成的型钢混凝土组合结构。
型钢混凝土可以做成多种构件，更能组成多种结构，他可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁中。
型钢混凝土组合结构的外包混凝土可防止钢构件的局部屈曲并能提高钢结构的整体刚度,显著改善钢结构的平面扭转屈曲性能，使钢材的轻度得到充分的发挥，此外混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。
随着社会经济的发展和科技的进步，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，广西泰合青年城二区项目部把应用在该工程地下室顶板三条型钢梁施工工法作为“型钢混凝土结构转换层施工技术”重点攻关课题，钢筋混凝土柱与型钢梁的连接、型钢梁与钢筋混凝土梁的连接、型钢梁腹板翼缘开补强以及节点箍筋做法上技术要求高，各工种的协作要求高，施工难度大，是型钢混凝土梁结构施工中需解决的技术要点。
2、工法特点
2.1针对本工程特点及个体差异，通过对型钢混凝土组合结构中钢筋混凝土柱与型钢梁连接，型钢梁与钢筋混凝土梁的连接，型钢梁腹板翼缘开补强及节点箍筋做法等工艺的研究，解决了型钢混凝土结构施工难题、使型钢梁翼缘板开补强、型钢梁与混凝土结构的连接、梁柱节点箍筋做法等达到设计要求，保证结构受力的传递
2.2通过对型钢混凝土梁结构的每一个连接点绘制钢筋穿过型钢翼缘或腹板穿及补强的节点大样，预先计划型钢混凝土结构梁钢筋混凝土柱节点纵向钢筋弯折和锚固及穿补强情况。
型钢梁构件实行工厂化制作（见附后图片），保证构件尺寸、精度及开位置的准确，保证了梁柱纵向受力钢筋能准确、顺利的穿过型钢梁。
避免了现场纠偏、补开的工作量，保证了质量和施工进度。
工厂制作运至现场待吊装成品型钢梁
3适用围
本工法适用于工业与民用建筑工程中型钢混凝土梁结构转换层或普通型钢混凝土梁结构的施工。
4、工艺原理
型钢混凝土梁组合结构构件是由型钢、主筋、箍筋及混凝土结构组合而成。
即核心部分有型钢结构构件，其外部则为以箍筋约束并配置适当纵向受力主筋的混凝土结构。
型钢混凝土结构是在型钢混凝土配置型钢提高结构的抗剪能力，从而减小梁柱截面尺寸。
型钢混凝土结构的施工由型钢梁、柱构件制造与安装、钢筋安装、模板安装、混凝土浇筑等环节组成。
4.1根据标准《钢结构工程施工及验收规》（GB50205-2001）、《钢结构工程质量验收评定标准》（GB50211-2001）来指导整个型钢柱、梁的安装全过程。
采用的施工工艺是在依据
规、设计图纸要求的基础上形成的切实可行的工艺。
4.2采用合理的吊装法把型钢梁起吊到图纸设计的轴线位置或标高。
4.3钢梁与钢筋混凝土柱对接前，校验柱轴线位置、混凝土柱的垂直度、平整度以及柱顶面梁底的标高。
4.4先调整柱的垂直度并用水平及竖向的调节丝杆来调节钢梁在安装过程中的垂直度和标高，把偏差格控制在规要求。
4.5选用科学、合理的吊运安装工艺和焊接法来控制现场钢梁的焊接变形。
4.6合理设置抗剪连接件的位置，抗剪连接件与钢梁翼缘要焊接牢固可靠。
4.7型钢梁受气温影响有一定的热胀冷缩，应制定合理的测量法和选择适当的测量时间，来保证测量的精确度。
4、8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、9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、10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
由于本工程只涉及三条型钢梁与钢筋混凝土柱的连接，不涉及型钢柱，只涉及型钢梁。
单型钢梁：
依图搭设满足要求的支撑架体→测量标高及梁底模安装→安装梁底钢筋及型钢梁槽支撑垫架→深化设计各节点图→型钢梁加工制作、运输→起吊→就位→临时固定→调节水平、竖向调节丝杆
→校正轴线垂直度、标高→焊接固定点→焊接腹板侧边→焊接翼缘抗剪连接件→焊缝处理→焊接外观检验→超声波探伤检验→合格后外围梁钢筋绑扎及侧模加固螺杆腹板上焊接固定→梁侧模板安装→梁混凝土浇筑。
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，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。
4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5.2.1-2。
加设托板与主筋焊接
翼缘板上开孔
图5.2.1-2次梁钢筋遇型钢梁构造
5.2.2型钢梁钢筋的绑扎主要包括：
1、搭设钢管支架，将底部主筋排布于每隔3m一道的钢板底座支架上（见后附图片），纵向钢筋的排距采用φ28㎜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支架上，注意梁底与钢筋混凝土柱钢筋的布置（见后附图片）。
然后吊装型钢梁（见附后图片），调整定位好以后再进行其它钢筋绑扎。
梁槽上型钢支架及底筋铺置
待吊装型钢梁梁槽
型钢梁底筋与混凝土柱钢筋的搭接
型钢梁吊装
型钢定位好后钢筋绑扎
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。
5.2.3型钢与钢筋的连接
1、型钢安装就位，设置校正无误，并连结牢固验收合格后，可进行普通钢筋的绑扎、连接、锚固。
型钢混凝土结构的钢筋绑扎，与钢筋混凝土结构中的钢筋绑扎基本相同。
2、柱纵向钢筋与型钢梁的连接
柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘，因此柱的纵向钢筋只能避开型钢梁设在柱截面的四角或无梁的部位，如附图A、B。
如柱钢筋不能避让，必须穿型钢翼缘见柱纵筋穿型钢示意图附图，如有开，必须现场机械开，并且开要加强。
3、柱箍筋与型钢梁的连接
在梁柱节点部位，由于整根箍筋无法穿过，箍筋应为两端用电弧焊焊接型钢梁腹板上采用单面焊接（10箍筋直径）。
（柱箍筋与型钢梁的连接示意图见附图），腰筋拉钩焊接在型钢梁腹板加强钢带上。
4、钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接
次梁中的上皮钢筋布置在主梁上皮钢筋的上通过，下皮钢筋与型钢混凝土主梁连接采用次梁下皮钢筋焊接连接且焊接长度为400㎜。
（钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接连接示意图见附图）
5.2.4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800～1000㎜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。
2梁模板。
由于此工程没有型钢柱且柱也没有提前浇筑，梁支撑系统的设计必须考虑型钢结构和钢筋的重量，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，见梁侧模加固示意图。
耳板应在钢结构深化设计时考虑，并在工厂加工时完成。
为保证梁的截面尺寸，除竖向均采用钢管加固外，在梁高的向上每隔180㎜、在梁长的向上每隔1米设置耳板，用φ12钢筋对拉螺栓加固，φ12钢筋不套丝的一端带90°弯钩，平直部分为120㎜和型钢焊接，拆除模板后截掉多余的部分并作防腐。
梁侧模加固示意图
1-型钢梁；2-木；3-端部弯成90度的对拉螺栓；4-钢管支撑；5-对拉耳板
5.2.5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。
5.3劳动力组织
劳动力组织情况表
序号
单项工程
所需人数
备注
1
管理人员
3
2
型钢加工
8
3
型钢安装
7
4
钢筋加工安装
8
5
混凝土浇筑
6
6
起重操作
5
7
木工
6
8
普工
10
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围，具体参数要求如下：
1坍落度（SL）=250mm～270mm；
2坍落扩展度（SF）=550mm～650mm；
3T50流动时间=5s～10s；
4L型仪（h2/h1）=0.85～0.97；
5V型漏斗（TV）=8s～15s；
6拌合物表观密度ρ≥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10～20mm和5-10mm的碎按照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
中砂
水
外加剂
C50
42.5
385
165
835
830
6.6
C40
32.5
385
165
835
830
6.6
C30
32.5
330
220
830
830
6.6
6.2机械设备
本工法除增加了两台（50吨和70吨各一台）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》GB50300－2001
7.1.2《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204-2002
7.1.3《钢结构工程施工质量验收规》GB50205—2001
7.1.4《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，应对柱及梁槽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
8.1本工法认真贯彻“安全第一，预防为主”的针，根据有关规定、条例，结合施工现场实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行执行和上级部门制定的各项安全规程，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
8.2人字扒杆吊动构件前，应对其锚固绳及支点处格检查，确认无误后可起吊。
8.3在钢梁起吊前应检查梁底支撑系统和复测相应关键点标高并试吊，检查起吊机具有完好性，有损坏的机具禁使用。
8.4危险吊装区域应拉设警戒绳，派专职安全员现场值勤。
8.5高空吊装时应考虑到风速影响，当风速达到10m/s时，吊装工作要停止，当风速达到15m/s时，应停止所有施工作业。
8.6为便于钢梁吊装施工，并保证操作人员的安全，在操作场地要设操作平台。
8.7施工期间做好施工楼层面上的防火工作，配备必要的灭火设备。
8.8施工时所用设备均需接地，决不允有破损的电线、电缆。
9.环保措施
9.1施工现场采取防尘及防辐射等措施，工完场清，避免材料飞扬。
9.2设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。
9.3优先选用先进的环保机械。
采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允值以下，同时尽可能避免夜间施工。
9.4所有原材料及工程剩余材料应堆放整齐，不得随意乱放，应划分原材料和成品区域，不得混放。
现场设置消防器材和灭火设施。
9.5遵照和行业的各种环境保护规定实施环境保护。
10.效益分析
在泰合青年城二区工程施工中，采用型钢混凝土梁组合结构，充分利用了地下车库的使用效率，缩短了施工期，钢筋原材料、商品混凝土的需求也大减小了。
还减少了施工机械台班及各种人工等费用。
对大跨度，大高度的结构及高层结构具有非常大的经济效益。
11、实例应用
泰合青年城二区工程
泰合·青年城二区项目位于市滨江中路与胜利路交叉口西南角原粮食仓库、滨江大道嘉陵江边。
用地呈不规整矩形,长约270m,宽约108m,场地基本平整，地块标高东北高，西南低。
该项目规划建设用地面积19857m2，规划总建筑面积141215.50m2，其中地上建筑面积为99285.00m2，地下室建筑面积为41515.00m2。
拟建物由1～4号楼组成，其中2、3号楼为30～33层高层住宅楼、1号楼为27层办公、酒店，4号楼为3～5层商业裙楼，整体拟设3层地下室，1～3号楼结构型式为框支剪力墙结构，4号楼结构型式框架结构。
本工程为主楼为筏板基础、1#楼为桩筏基础，裙楼独立基础、框架框剪结构，地下室顶板局部有三条长12米左右型钢混凝土梁结构，其作用是梁上抬柱。
该工程在地下室顶板Ⅱ---7、Ⅲ---1轴交Ⅰ---J、Ⅰ—T轴之间有三条分别为12.55米、11.85米、10.55米的框架梁为型钢混凝土梁，重达50T。
梁型钢在两侧柱端与外侧平齐。
混凝土等级为C30，抗渗等级P6,粗骨料最大料径≤25mm。
型钢采用Q345B，焊条采用E50型
泰合青年城二区地下室顶板型钢筋梁抬梁上柱转换层
图为甲、监理、设计、总包现场验收型钢梁施工工艺
泰合青年城二区地下室顶板型钢梁抬柱节点
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