“型钢混凝土”组合结构的质量控制

俞海文

【摘 要】 随着我国经济建设的飞速发展，各种新型结构不断涌现，型钢混凝土结构具有承载力高、跨度大（空间要求）、刚度大、抗震性能好的特点。本文重点介绍江苏省苏州市吴江市东太湖温泉度假酒店项目型钢混凝土结构在施工中的心得体会及施工工艺和质量控制。

【关键词】 型钢混凝土；H型钢；型钢制作；控制措施

中图分类号： TV331 文献标识码： A

1、工程概况

吴江市东太湖温泉度假酒店工程位于苏州吴江市松陵镇东太湖边——滨湖新城内，框架结构，贵宾楼1#部位地下一层，地上三层；贵宾楼2#部位地下二层，地上五层，两部位由中间地下连廊相通，总建筑面积43423㎡。其中2#楼局部设计有型钢柱、梁混凝土结构。开竣工日期为2011年7月8日——2012年8月1日，质量目标为确保“扬子杯”，争创“鲁班奖”。本工程已取得省文明工程称号及第二批全国建筑业绿色施工示范工程称号，目前正积极申报省扬子杯工程。

该工程在贵宾楼2#部位中的多功能厅（384人），大会议室（180人）及大厅等部位由于要求空间大、跨度大，设计有型钢组合结构，共有29根型钢混凝土柱，规格为1000×1300mm；1000×1200 mm；900×900 mm及800×800 mm，内填C40混凝土，型钢混凝土柱、梁节点采用刚性连接，且梁内H型钢翼缘采用全溶透焊缝连接，梁的纵向钢筋伸入柱节点，满足钢筋锚固要求。柱内型钢的截面型式和纵向钢筋的配置,应便于梁纵向钢筋的贯穿。

型钢梁柱的钢板采用Q345B,内衬板及柱底环板采用Q235,焊条采用E50。型钢的全部竖向焊缝及大部分水平焊缝在工厂完成,每层型钢柱留一道水平焊缝现场施工。工厂内完成的焊缝质量要求达到一级焊缝质量标准,现场水平焊缝按二级焊缝质量标准要求。型钢内混凝土浇筑采用大流态,免振捣混凝土。

2、型钢混凝土组合结构优点

型钢混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构型式。由于在钢筋混凝土中增加了型钢,型钢以其固有的强度和延性,以及型钢、钢筋、混凝土三为一体地工作使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点,与刚结构相比,具有防火性能好,结构局部和整体稳定好,节省钢材的优点,有针对性地推广应用次类结构,对我国多层及高层建筑的发展、优化和改善结构抗震性能都具有极其重要的意义。本工程跨度较大,框架结构中采用型钢混凝土梁。

3、型钢混凝土在施工工艺方面的特点

3.1型钢混凝土构件比同样外形钢筋混凝土构件的承载能力高出一倍以上,因而可以减小构件截面尺寸,增加使用面积和降低层高。对于高层建筑而言,其经济效益显著。

3.2型钢在浇筑混凝土之前已形成钢结构,且具有较大的承载能力,能承受构件自重和施工荷载,因而无需设置支撑,可将模板直接悬挂在型钢上,这样可以降低模板费用,加快施工速度。由于无需临时立柱,也为进行设备安装提供了可能。同时,浇筑的型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续进行上层施工,可以缩短工期。

3.3型钢混凝土结构与钢结构相比,耐火性能和耐久性能优异,同时由于外包混凝土参与工作,和型钢结构共同受力,因此还可节省钢材50%以上。

3.4型钢混凝土尤其是实腹式型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高,因而具有良好的抗震性能。

4、“型钢混凝土”格构式受力梁柱质量控制要点

4.1型钢制作的质量控制。

4.1.1本工程型钢柱选择制作安装时主要考虑的因素有:制作、安装型钢能力和经验;对厚钢板有卷板能力,加工精度能满足要求;焊缝质量过硬,根据加工单位现有的设备,竖向焊缝采用埋弧焊,水平焊缝采用二氧化碳气体保护焊;具备超声波探伤检测能力,根据设计图纸要求施工现场拼接的焊缝为一、二级焊缝,钢管柱加工厂家施工的焊缝为一级焊缝,一级焊缝按规范要求100%探伤,二级焊缝20%探伤。

4.1.2加工钢板时:钢板必须平直,不得使用表面锈蚀或受过冲击的钢板,并应有出场证明书或实验报告。卷管方向就与钢板压延方向一致。卷制钢管前,应根据要求将板端开好坡口。为适应钢管拼接要求轴线要求,钢管坡口端应与管轴线严格垂直,卷板过程中,应注意保证管端平面与管轴线垂直,根据不同的板厚,焊接坡口坡度不同。

4.1.3要求施工单位做好型钢混凝土梁柱的施工方案,经审核并完善后,施工单位严格按该方案实施,要求加工单位明确工艺标准,监理单位派驻专业监理工程师进行驻厂监造。

4.1.4在型钢梁柱制作前进行焊接方法的工艺评定试验,其实验内容和结果应得到有关部门的认可。

4.1.5对原材料(包括钢板,型钢)螺栓电焊条电焊丝的质量控制应按以下相关要求验收。

4.1.5.1本工程采用Q345B钢板,所使用的钢板的规格,性能应符合GB/T1591低合金高强度结构钢有关规定和设计要求,对进场的钢板进行见证取样,报验时要求施工单位提交有效质量合格证明文件及抽样合格报告并提供原件核验备案。

4.1.5.2底脚螺栓和螺母,垫板等配件应符合国家产品标准和设计要求,报验时要求施工单位提交有效质量合格证明文件。

4.1.5.3焊条,焊丝,焊剂应与钢板强度相适应。

4.1.5.4焊缝按一级焊缝检验,经有检验资质的单位对所有焊缝全数进行超声波无损探伤检测,全部达到一级焊缝合格标准,同意予以验收。

4.1.5.5在钢结构加工车间对型钢梁柱制作进行预拼装的质量检查,十字梁300×700H型钢焊接钢梁,环内衬板等部位均在车间焊接完成,预拼装的质量检查执行GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范中附录D表D01中多节柱的规定,检查方法采用钢尺拉线,焊缝质量检查。

4.2型钢吊装、拼接组装。

4.2.1安装型钢柱定位后,用经纬仪两面测量垂直度,准确后临时支护;由于型钢柱的加工、运输等原因,型钢柱运到现场后,型钢柱的对接会有一定误差,经现场研究,误差小的采用钢楔子和局部割开进行微处理,误差大的必须返厂处理。

4.2.2每层型钢柱拼接后对环缝坡口打磨清理干净再实施手工焊接,施焊时工艺完整,保证焊接缝饱满,并打上焊工的钢印号。

4.2.3每层拼接缝施焊后,由安装单位进行超声波探伤自检,并委托有资格的检测单位进行钢结构探伤检测,并提交无损检测报告,保证焊缝质量。

4.2.4每道工序要有专人负责、签名,经监理人员审核、认可,才能进行下一道工序。

4.2.5每次安装完一层型钢梁柱后,再统一效核水平及垂直度,要求误差在允许的范围内。

4.3型钢外包混凝土浇灌。

4.3.1型钢混凝土浇筑采用大流态,免振捣混凝土。

4.3.2检查进场时混凝土的坍落度是否符合要求。

4.3.3浇筑后型钢柱内顶部浮浆一定要清除,并将混凝土表面刮花形成毛面,以利于上段连接。

4.3.4混凝土终凝后浸水养护,到下次安装、浇筑时吸干柱内水分、清除杂物。

4.3.5严格控制混凝土的级配,型钢混凝土所有碎石必须为5~40的连续级配。

4.3.6严格控制水灰比不大于0.4,塌落度为100~200。

4.3.7应考虑适量的混凝土膨胀剂,以补偿混凝土收缩。

4.3.8型钢混凝土结构的混凝土浇筑,应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)的规定。在梁柱接头处和梁型钢翼缘下部等混凝土不易充分填满处,要仔细进行浇筑和捣实。型钢混凝土结构外包的混凝土外壳,要满足受力和耐火的双重要求,浇筑时要保证其密实度和防止开裂。

5、型钢骨架的施工和钢筋的绑扎

5.1型钢骨架施工,应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的规定。在安装柱的型钢骨架时,首先是在上下型钢骨架处作临时连接,然后观测纠正其垂直偏差,再进行焊接或高强度螺栓连接,其次是在梁的型钢骨架安装后,要再次对型钢骨架进行观测纠正。为防止上层型钢骨架垂直偏差积累超过允许值,除了力求柱的型钢骨架下部校正准确外,还应将上部的安装垂直中心线对准。

为使梁柱接头处的交叉钢筋贯通且互不干扰,加工柱的型钢骨架时,在型钢腹板上要预留穿钢筋的孔洞,而且要相互错开。预留孔洞的孔径,既要便于穿钢筋,又不能过多削弱型钢腹板,一般预留孔洞的孔径较钢筋直径大4～6mm为宜。

在梁柱接头处和梁的型钢翼缘下部,由于浇筑混凝土时有部分空气不易排出或因梁的型钢翼缘过宽妨碍浇筑混凝土,为此要在一些部位预留排除空气的孔洞和混凝土浇筑孔。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,但也有其特点。由于柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘,因此柱的纵向钢筋只能设在柱截面的四角或无梁的部位。

在梁柱节点部位,柱的箍筋要在型钢梁腹板上已留好的孔中穿过,由于整根箍筋无法穿过,只能将箍筋分段,再用电弧焊焊接。不宜将箍筋焊在梁的腹板上,因为节点处受力较复杂。如腹板上开孔的大小和位置不合适时,需征得设计单位的同意后,再用电钻补孔或用绞刀扩孔,不得用气割开孔。

5.2型钢混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的区别在于型钢混凝土结构中有型钢骨架,在混凝土未硬化之前,型钢骨架可作为钢结构来承受荷载,因此施工时可利用这个特点,合理选择模板材料和支模方法。在本工程高层建筑现浇型钢混凝土结构施工中,都是利用型钢骨架的承重能力为施工创造有利的条件。