曲面異形勁性型鋼混凝土施工控制關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘 要】曲面異形型鋼混凝土施工還存在許多尤其需要高度關(guān)注的重難點(diǎn)關(guān)鍵問題。首先，對曲面異形勁性型鋼混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)，對型鋼混凝土梁、柱節(jié)點(diǎn)的空間構(gòu)造及鋼筋排布進(jìn)行優(yōu)化，減少了主筋數(shù)量，增大了節(jié)點(diǎn)處鋼筋之間的間距；其次，針對曲面異形勁性型鋼梁柱箍筋拉結(jié)節(jié)點(diǎn)不便于排布和固定，研究提出了采用改變箍筋結(jié)構(gòu)、設(shè)置連接耳板與型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的新型連接構(gòu)造形式，提升了型鋼節(jié)點(diǎn)的連接可靠性和施工方便性；最后，針對曲面異形型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工問題，提出了采用方柱加固件取代傳統(tǒng)鋼管加固的模板支撐新方法，提出了采用了光面覆膜的異形曲面模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)模板的方式，顯著提高了曲面異形勁性型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】混凝土； 異形曲面混凝土； 型鋼勁性混凝土； 施工； 優(yōu)化

【中圖分類號】TU712.3【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

0 引言

隨著城市發(fā)展和建筑造型需要，曲面異形結(jié)構(gòu)越來越多，對其施工也出現(xiàn)了大量需要進(jìn)一步研究討論的關(guān)鍵問題［1］。如曲面異形型鋼混凝土柱、梁在制作安裝難度大，型鋼、鋼筋節(jié)點(diǎn)處構(gòu)造復(fù)雜，型鋼混凝土柱框架結(jié)構(gòu)支撐體系支設(shè)有難度，異形混凝土結(jié)構(gòu)觀感質(zhì)量不易于控制等。這些問題如果解決不好，輕則影響曲面異形造型美觀及觀感，重則引起較大的質(zhì)量安全事故。

1 型鋼混凝土梁、柱節(jié)點(diǎn)部位深化與優(yōu)化設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)作為預(yù)制構(gòu)件，最重要的就是尺寸定位精準(zhǔn)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，則會(huì)導(dǎo)致無法準(zhǔn)確安裝，施工停滯，成本增加［1-3］。

通常可以采用建筑信息技術(shù)進(jìn)行深化分析，如圖1所示，利用Tekla三維模型呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，準(zhǔn)確定位鋼筋的位置，預(yù)留鋼構(gòu)的孔洞，模擬鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋的連接等內(nèi)容， 最終達(dá)到深化該節(jié)點(diǎn)的目的。

在采用建筑信息技術(shù)，對梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化優(yōu)化的時(shí)候，重點(diǎn)關(guān)注主筋與型鋼間的排布以及箍筋的設(shè)置兩個(gè)問題［4-5］。

1.1 框架梁、柱鋼筋的排列

傳統(tǒng)施工方式中梁、柱分開進(jìn)行配筋的設(shè)計(jì)忽略了節(jié)點(diǎn)處鋼筋產(chǎn)生碰撞的問題。在三維立體的空間進(jìn)行鋼筋排布，可避免鋼筋碰撞問題。深色部分為梁縱筋與柱縱筋碰撞，除了水平梁的碰撞，斜腹桿也有部分鋼筋與柱縱筋碰撞。基于柱主筋穿鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)范要求，需盡量保持鋼筋的連續(xù)性，梁上、下部縱向受力鋼筋等間距均勻地排布如圖2所示，柱縱筋沿圓周等角度均勻排布，也可采用部分碰撞主筋貫穿型鋼板的方式，調(diào)整鋼筋位置使鋼筋正常避開翼緣板。

深化后，不僅為梁上部縱筋預(yù)留了較多的空間，也為斜腹桿縱筋預(yù)留了穿插空間，消除了斜腹桿縱筋與下部圓柱主筋的碰撞。

1.2 箍筋方案的確定

梁、柱鋼筋都在節(jié)點(diǎn)處集中，箍筋在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加密排布，鋼筋變得密集交錯(cuò)，如圖3所示。

在施工深化過程中，需要考慮施工難度和復(fù)雜性，應(yīng)合理設(shè)置節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式。節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域無法綁扎箍筋，在節(jié)點(diǎn)模型中將多余的箍筋刪除。在深化設(shè)計(jì)過程中，施工技術(shù)人員根據(jù)模型參與深化使施工更合理有效。

2 曲面異形勁性型鋼梁柱箍筋拉結(jié)節(jié)點(diǎn)固定施工技術(shù)

一般來說，梁縱筋在節(jié)點(diǎn)處主要有四種連接方式：梁主筋從翼緣板外側(cè)繞過型鋼柱、梁主筋貫穿型鋼柱、型鋼柱翼緣板上焊接連接套筒；以上方式都有施工操作上的弊端。

根據(jù)實(shí)際情況，可采用改變箍筋的結(jié)構(gòu)和設(shè)置連接耳板與型鋼混凝土梁、柱節(jié)點(diǎn)連接方式實(shí)現(xiàn)對箍筋的固定連接。例如，耳板制作時(shí)用200 mm×100 mm×25 mm鋼板，在耳板距短邊線5 cm且平行下邊線位置，開出兩個(gè)33 mm的對稱圓孔。另一塊鋼板在離長邊短邊各5 cm處開一個(gè)33 mm孔，作垂直度調(diào)節(jié)用。帶垂直度調(diào)節(jié)孔的耳板設(shè)計(jì)如圖4所示。

該技術(shù)利用連接耳板鋼筋連接原理［5］，將連接耳板與型鋼柱翼緣焊接，保證抗拉強(qiáng)度滿足鋼筋抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求；垂直度調(diào)節(jié)板垂直焊接于耳板中線上，確保了連接位置的準(zhǔn)確。與梁主筋從翼緣板外側(cè)繞過型鋼柱相比，不需彎折構(gòu)件；與梁主筋貫穿型鋼柱相比，不需要在腹板處打孔；與套筒連接相比，利用連接板焊接對于施工精確度的要求降低，操作相對簡單，有利于鋼筋綁扎，更適用于鋼筋數(shù)目較多，直徑較大的情況。

3 型鋼混凝土鋼骨架支撐體系技術(shù)

3.1 柱模加固施工技術(shù)

采用方柱加固件取代傳統(tǒng)背楞鋼管加固方式，便于施工，且效率高，加固后的模板支撐體系剛度大，很好地保護(hù)了型鋼混凝土的成型質(zhì)量［6］。

方柱加固件結(jié)構(gòu)由卡箍、輔助支架、楔形固定銷組成，如圖5所示。加固件外形有對應(yīng)四個(gè)彎頭單片卡箍組成，卡箍一端設(shè)置為折彎結(jié)構(gòu)，每條卡箍上沿長度方向設(shè)有若干相同間隔的固定孔，楔形固定銷穿過通孔和固定孔將限位套和卡箍固定，形成安裝拆卸方便的方柱加固件。

在現(xiàn)場施工中，先將柱模板依次拼接成型，并按模板工程方案要求安裝好背楞，進(jìn)行方柱加固件安裝。將4片卡箍沿柱模板四周首尾相連，4片卡箍尾端依次穿過相鄰卡箍頭端折彎空間，同時(shí)每一片卡箍頭端折彎空間卡住另一片卡箍尾端，放置在輔助支架上。卡箍內(nèi)緣要緊貼柱模板的外緣。最后，放置楔形固定銷，然后用錘子一次敲擊各個(gè)楔形固定銷確保每個(gè)單片卡箍受力均勻。

3.2 螺栓配套裝置施工技術(shù)

混凝土的對拉螺栓，在澆筑混凝土后露在混凝土外表，需要將其割除，增加了工程量。同時(shí)，其在與水流長期接觸后會(huì)銹蝕，對建筑物的安全有不利影響［6］。

為此，采用一種方便拆卸的對拉螺栓配套裝置，該對拉螺栓連接的一端的直徑小于另一端的直徑，只要螺栓套被旋轉(zhuǎn)松動(dòng)后，就能更加輕松地將螺栓套拔出來。

在澆筑鋼筋混凝土之前，先將螺栓套穿過模板，再將螺栓套的軸向螺紋孔套在對拉螺栓的端頭并旋緊，然后旋緊套在螺栓副的螺桿外面的螺母和墊片，這樣，模板就固定好了。接下來進(jìn)行鋼筋混凝土澆筑，澆筑完畢并達(dá)到拆除條件后，在螺栓把手上施加旋轉(zhuǎn)力，此旋轉(zhuǎn)力通過螺栓副的螺桿傳給螺栓套，由于螺栓套與對拉螺栓的端頭為絲口連接而且其表面光滑，可輕松地將螺栓套從鋼筋混凝土中退出。螺栓套退出后的孔，用混凝土將孔填平即可。

4 結(jié)束語

曲面異形型鋼結(jié)構(gòu)，由于其特殊而復(fù)雜的造型需求，以及極高的強(qiáng)度剛度要求，其施工常常是行業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

對曲面異形勁性型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工的主要難點(diǎn)問題進(jìn)行了探討，提出了系列解決的措施和思路，如梁柱節(jié)點(diǎn)、拉結(jié)節(jié)點(diǎn)，鋼骨架支撐體系等，可為提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量及施工效率提供幫助，為類似工程施工提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

［1］ 魏德為，付效鐸. 異形型鋼混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)與施工［J］. 天津建設(shè)科技，2016，26（5），17-21.

［2］ 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范： GB50017-2003［S］.

［3］ 郭云龍，陳洪強(qiáng)，孫斌.型鋼混凝土柱-型鋼梁與鋼管混凝土柱-型鋼梁節(jié)點(diǎn)區(qū)力學(xué)性能對比［J］.智能城市， 2022，8（6）， 25-27.

［4］ 唐振，韓佩，張偉，等.異形鋼管混凝土柱+異形型鋼混凝土柱復(fù)雜組合構(gòu)件的施工［J］.建筑施工， 2019，41（1）， 16-18.

［5］ 李春華，劉陽杰，楊磊，等.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中鋼筋與型鋼常用連接方式及應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2016，45（S1）.586-587.

［6］ 馬其勇.大截面異形型鋼混凝土柱施工技術(shù)研究［J］.山西建筑， 2017，43（4）， 113-115.

［作者簡介］石磊（1987—），男，本科，工程師，主要從事建筑施工技術(shù)方面的研究工作。