鋼骨柱施工中的難點和要點

李興華

2008年下半年～2009年,本人參與了世界最大的燒結工程——太鋼660 m2燒結項目的施工。在燒結機主廠房的施工中,首次接觸并應用型鋼混凝土組合結構中的鋼骨柱。

鋼骨柱具有鋼結構和混凝土結構的雙重優點：型鋼剛度大,承載力高;型鋼混凝土柱結構的延展性高,具有優良的抗震性能。

鋼骨柱施工時,鋼筋安裝需在鋼柱施工完畢后進行,鋼筋密集,鋼柱表面布滿剪力釘,鋼柱上安裝有鋼牛腿,因此鋼筋安裝非常困難,同時也加大了混凝土的施工難度。

下面結合本人的工作實踐,對鋼骨柱施工中存在的難點、要點在此做簡單的記錄和分析,希望對今后的施工有所幫助。

1 工程概況

燒結主廠房共22個軸線,分別在①軸、③軸設鋼骨柱4個,柱截面為1 100 mm×1 100 mm,柱高46.1 m;在⑧軸,⑨軸,○17軸～○21軸線設鋼骨柱 17個,柱截面為 1 000 mm×1 200 mm,柱高39.6 m。鋼骨柱主筋為Φ28鋼筋,箍筋為 Φ 14鋼筋,鋼骨及錨栓材質為Q345-B。

2 施工中的難點、要點

2.1 柱插筋及地腳螺栓的預埋

本工程鋼骨柱所在承臺高 2 900 mm,分兩步,第一步高1 100 mm,第二步高1 800 mm,鋼柱底埋入承臺 1 950 mm,因此承臺混凝土需分兩次施工完成。第一次施工至鋼柱底以下50 mm,待型鋼柱安裝固定,柱腳 C40細石混凝土澆筑完后,再進行第二次混凝土澆筑。

第一次混凝土施工前,就需將承臺鋼筋全部綁扎完成,并對柱插筋及型鋼柱地腳螺栓進行準確預埋。

預埋螺栓的安裝精度對整個工程鋼骨柱的安裝起著至關重要的作用,柱插筋的預留必須與鋼牛腿預打孔相對應,因此柱插筋及柱腳螺栓預埋必須精確。

要想保證預埋準確,首先要保證承臺定位準確,承臺鋼筋綁扎完成后,先進行柱插筋的施工,最后進行地腳螺栓的預埋。

1)柱插筋預留。

柱插筋施工時要特別注意柱主筋間距一定要準確。以往施工中,柱插筋主要檢查軸線位置及保護層,往往對主筋間距要求不是很嚴格,但鋼骨柱施工中,有部分柱主筋需穿過鋼牛腿中預留孔洞,因此必須保證柱插筋位置準確,尤其是鋼牛腿部分的柱插筋。

施工中,土建與鋼結構雙方技術人員要對雙方圖紙進行仔細研究,確定柱插筋預留位置及鋼牛腿打孔位置,以盡量滿足柱插筋間距均勻分布及牛腿上盡量少開孔為原則。

柱插筋定位后,應加固牢固,防止混凝土澆筑過程中移位。

還有一點需特別注意,規范中規定,基礎柱插筋高度不得低于柱凈高的1/3。如滿足規范要求,本工程中柱插筋高度需超出承臺上面2 m～3 m,而焊接基礎梁鋼筋用鋼牛腿標高與承臺上面基本平齊,且每根鋼柱有2個～4個牛腿,每個牛腿上有2個～3個柱主筋預打孔。

第一批鋼骨柱施工時,所有柱插筋均按規范要求預留。型鋼柱采用吊車吊裝,在吊裝第一根鋼柱過程中,經過多次努力發現,要想在空中將柱預留插筋全部穿過鋼牛腿預打孔中幾乎是不可能的。最后現場臨時決定,先將牛腿部分柱插筋用水焊割至鋼牛腿底標高以下300 mm處,再進行型鋼柱安裝,待鋼柱準確就位并加固后,從牛腿上部插入柱主筋,與柱插筋對接后進行幫條焊連接。雖然問題得到解決,但造成了一些經濟損失,包括人工、機械、鋼筋的浪費等。在不適合焊接的部位進行焊接以及由于操作空間狹小,而造成焊接困難等。

通過對型鋼柱第一次吊裝出現的問題進行分析研究,我們在余下的鋼骨柱插筋施工中,將鋼牛腿部分柱插筋標高改為牛腿底標高以下300 mm,并采用直螺紋接頭的連接方式進行柱主筋連接,這樣既滿足了規范要求,保證了施工質量,又加快了施工進度,降低了施工難度。

2)柱腳螺栓預埋。

柱腳螺栓定位時,先用水準儀測出螺栓頂標高,再在此標高上劃出螺栓十字交叉線,對螺栓進行精確定位。

螺栓定位校正后必須在四個方向進行加固,固定完成后在型鋼柱之間拉通線對柱腳螺栓間距及軸線進行復測,確保萬無一失。

螺栓調整驗收后,在螺栓絲頭部位涂上黃油并包上塑料薄膜進行保護。

混凝土施工時應特別注意不得觸碰螺栓及其加固件,并派專人在縱橫兩個方向用經緯儀看護,避免位移。

2.2 鋼筋綁扎

型鋼柱安裝固定后,即進行柱鋼筋綁扎。柱主筋直徑全部為28,采用直螺紋連接;箍筋為Φ 14,由巨型箍、八角箍及拉筋組成(見圖1)。

鋼骨柱主筋的安裝與普通柱鋼筋工程基本相同,但柱主筋遇到有鋼牛腿時,應盡量避開。如避不開的,應提前進行牛腿開孔位置設計,保證柱主筋與牛腿開孔位置一致。

本工程中各個柱主筋根數、牛腿寬度種類各不相同,設計時要針對每一種規格組合的鋼骨柱進行放樣,確保鋼牛腿開孔位置準確。

鋼骨柱鋼筋施工最大的困難是箍筋安裝。鋼骨柱上焊有鋼牛腿,箍筋無法從頂部順序下放,綁扎時需將箍筋開口,穿進主筋進行綁扎,開口時應注意不要開口過大,以免將箍筋彎成死彎,無法恢復原狀。

柱箍筋需穿鋼柱及鋼牛腿位置,鋼柱預制時應提前在鋼柱及鋼牛腿相應位置打孔,打孔位置應符合箍筋支數及間距,保證箍筋穿過孔洞后保持順直(見圖2)。

牛腿范圍內箍筋,因牛腿阻擋,單個箍筋無法穿入,所以需做成兩個半箍,從兩個方向穿入牛腿后采用搭接焊將箍筋封閉,綁扎時應注意錯開焊接接頭。

柱鋼筋施工時還應注意做好防雷接地,因本工程柱主筋采用直螺紋連接,為保證接地連接質量,作為防雷引下線的柱主筋在直螺紋連接處應采用搭橋焊將上下主筋連接。

2.3 鋼牛腿施工

鋼牛腿施工中對牛腿的標高、寬度及截面尺寸要求精確設計。

因規范要求鋼柱翼緣板不準打孔,部分梁主筋無法伸入柱內錨固,所以采用在翼緣板上加鋼牛腿用來焊接梁主筋。

鋼牛腿施工時,首先要保證標高精確。因鋼骨柱在制作、安裝過程中,高度會出現誤差,所以在每制作上一層鋼骨柱前,應對已安裝好的鋼柱標高進行復核,并確定牛腿的相對標高,以避免累計誤差。

鋼牛腿設計時應考慮牛腿與梁主筋的相對位置,保證牛腿及梁主筋的保護層厚度。因牛腿范圍梁箍筋正常設置,如牛腿過寬,會造成梁箍筋無法綁扎或綁扎后緊貼模板,所以鋼牛腿寬度最好不要出現正公差。

2.4 混凝土施工

本工程混凝土澆筑主要采用42 m汽車泵泵送。高度超過36 m后,配合溜槽及塔吊施工。

支模前將柱接槎處表面浮漿及焊渣等雜物清理干凈。混凝土澆筑前應對模板及接槎部位進行澆水濕潤。

柱混凝土澆筑時,先澆筑50 mm厚同標號水泥砂漿,以免發生爛根現象。

混凝土澆筑時應分層澆筑,分層厚度不大于400 mm。

混凝土自由下落高度不大于2 m,超過時應設置溜槽,保證混凝土在澆筑過程中不出現離析現象。

混凝土下料時,不得直沖鋼骨、模板及鋼筋骨架。

因鋼骨柱中型鋼柱為十字交叉,混凝土澆筑后流動性較差,所以下料時應在柱四個角均勻下料。混凝土澆筑時,應采用多個柱子進行循環下料,并嚴格控制下料速度,防止下料過于集中、下料速度過快造成脹模現象。

由于鋼骨柱鋼筋及鋼骨較密集,如振搗不充分,很容易造成蜂窩麻面現象。因此,鋼骨柱混凝土施工時,應在柱四角進行插棒振搗。施工時設兩個振搗手,在柱兩側同時振搗,必須保證混凝土振搗充分,不得過振、漏振。

3 結語

通過此項新技術在本工程中的實踐,顯著提高了型鋼混凝土組合結構的施工技術水平,加快了施工進度,減輕了勞動強度,保證了工程質量,為公司取得了良好的經濟效益和社會效益。

型鋼混凝土結構在我國應用較少,但此項新技術以其顯著的經濟效益和社會效益得到了迅速的發展,在我國有很大的發展空間。

[1] JGJ 138-2001,型鋼混凝土組合結構技術規程[S].

[2] 03G101,混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖[S].