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随着近年来高层建筑的出现,钢结构的应用也越来越广泛。本文结合某工程实例就劲性混凝土钢结构施工及质量监督要点作一介绍。
本工程为一酒店工程,使用功能为高级酒店及酒店配套,总建筑面积约15.68万平方米,
包括主楼和裙房两部分,主楼采用混凝土框筒结构,地下2层,地上50层,总高度211.10m。裙房为框架结构,地下2层,地上5层。主楼与裙房设置抗震缝,分为两个抗震单元。其中主楼地下2层至18层的部分柱采用型钢混凝土施工,19层以上为钢筋混凝土柱。
一、钢骨混凝土施工
劲性混凝土结构是在钢结构柱、梁周围配置钢筋,浇筑混凝土,钢构件同混凝土连成一体,共同作用的一种结构。
1、材料准备及技术准备
根据本工程建筑层高(标准层为3.6米),而且地下室钢骨柱采用塔吊一次性安装至首层标高。由于底板标高为-6m,钢柱安装须高出首层结构面1.2m,以便于上部钢柱对接施工,为此,地下室钢骨柱首节安装的实际高度为7.4m——第一节埋进承台200mm,为安装及运输方便,所以将钢骨加工时统一为7.4米的长度,由厂家预制成型后运输至工地进行安装,柱钢骨拼装在首层、三、五、七、九、十一、十三、十五、十七层结构楼面上1.2米处。为保证上下柱拼接连接焊缝根部的间隙,在工厂加工时,应预先按要求在拼接处设置临时连接板,并与加工端面紧密接触,以保证拼接处位置的准确和焊缝的质量。现场拼装时,用垫板将临时连接板用高强螺栓固定并校正轴线及垂直后,将上下柱之间进行焊接,待焊接完毕后可将临时连接板切割去除。
本工程钢骨主要采用Q235B、Q345B和Q345GJB材质,焊接采用E50焊条,钢骨由钢板焊接而成,其可分解形式为,为保证焊接质量,腹板和翼缘采用部分熔透二级贴角焊缝,柱子上下拼接处内采用一级全熔透焊缝,要求一二级焊缝必需进行超声波探伤,以检测焊缝质量,检测应在焊接完毕24小时后进行。
2、钢构件的起吊安装
本工程钢结构体量大,裙楼及塔楼5层以下单支构件吨位大,工期要求紧,现场塔楼钢结构的施工拟采用一台附墙固定式TC7030B-16外爬塔吊、QTZ250(6015)一台进行吊装,钢柱分节后重量控制在塔吊的起重范围内,以满足吊装要求。
吊装前钢筋混凝土基础完73a0a1bec3a3edc963c1b86eb6f919ddea5fbc0bcf3663aa3e86359599aad3f7成并验收合格,钢构件验收完毕。为减少二次搬运,将进场的钢构件堆放位于塔吊回转半径内的堆放场中,构件吊装前清理干净,特别是在接触面、磨擦面上,必须用钢丝刷清除铁锈、污物等。
柱吊装时采用吊索绑扎,吊索应预留有效高度,起吊时使柱子处于垂直状态,尽量做到回转扶直,便于对线、校正。起吊回转过程中避免同其他已安装好的构件相碰撞。
为保证钢柱的空间位置,根据锚栓定位深化设计图纸及钢柱截面尺寸制作相应的锚栓套架,用以固定锚栓,准确定位,防止土建绑扎钢筋和浇筑混凝土时对锚栓位置造成过大影响,同时也可以有效避免交叉作业施工时对锚栓造成破坏。
锚栓套架由固定架体和横隔板组成。本工程中,采用∟50×4的角钢焊接成的简易框架结构作为架体,架体顶部及底部按照设计要求设置相应的横隔板。并在横隔板上依据锚栓的截面尺寸预留空洞,用予锚栓定位。
3、钢骨柱的校正
柱子的安装应先调整标高,再调整位移,最后调整垂直偏差,并依次重复以上步骤,直到标高位移、垂直偏差符合要求。柱子校正包括柱基标高调整、轴线调整及柱子垂直度调整。依据标高基准点,测量出下节柱顶的标高,根据下节柱标高偏差值的大小,在吊装本节钢柱时,结合验收班组所量的本节鋼柱的实际长度通过增大或减小钢柱接头间焊缝间隙来调整本节钢柱的标高偏差。
(1)地下室部分的劲性钢柱柱基标高调整采用螺母调整,即根据柱子实际长度,在钢柱柱底板下的地脚螺栓上加一个调整螺母,螺母表面的标高调整到与柱底板标高齐平,钢柱吊装完毕利用底板下的螺栓调节钢柱的标高。因钢柱周围需要绑扎钢筋,为保证钢柱底板下与原混凝土基础之间预留空隙容易浇筑,在钢柱底板上预先开设四个直径5cm的圆孔用高标号微膨胀的砂浆填实。
(2)轴线调整:在吊装钢柱之前,先在钢柱底板及四周用墨斗弹线,吊装时在不松钩的情况下,将柱底板中心线与混凝土柱基础控制轴线对齐,缓慢降落至设计标高位置。借助地脚螺栓与钢柱底板螺栓孔之间的微小空隙,可以微调轴线偏差。
(3)垂直度调整:在钢柱外两个方向上安置两台经纬仪,用缆风绳和千斤顶、电动葫芦等调节钢柱垂直度,在校正完毕后,将地脚螺栓上的螺母拧紧并与螺杆点焊,防止螺栓松动。
(4)柱顶标高调整和其他钢骨柱标高控制:本工程采用相对标高进行安装,钢柱吊装就位后,用高强螺栓临时固定连接衬板,通过塔吊及撬棍微调柱间间隙,量取上下柱顶预先标定的标高值,符合后将柱间翼缘腹板进行焊接,在柱顶标高处安置水准仪,进行控制。
(5)第二节柱轴线控制:上下柱连接保证柱子中心线重合。如有偏差,在柱与柱连接衬板的不同侧面加垫板,进行调节,每节柱的轴线需要从基础控制轴线网引向高空,禁止使用下一节柱的轴线进行控制,以免过大的累计误差。
(6)第二节柱的垂直度校正:采用两台径向放置的经纬仪对钢柱进行观测,采用缆风绳及电动葫芦、千斤顶等进行垂直调整。
(7)安装完毕一层的钢柱以后,立即安装本层范围内的梁板,与柱子形成空间稳定体系。
4、劲性柱柱脚二次灌浆
劲性柱安装完成并经现场监理验收合格后,进行柱脚焊接,焊接时采用多人对称同时施焊的方式。
焊接完成后开始对埋件基础进行二次灌浆。按照设计要求,在钢柱安装完成后,埋件顶板与混凝土之间用C60无收缩高强灌浆进行浇注。灌浆料的初凝时间约为4-8小时,必须在初凝后即对暴露在空气中的灌浆层表面进行收浆(压光),收浆(压光)后须进行养护。
收浆(压光)后应立即加盖湿润的草袋或麻袋。终凝后对灌浆层进行浇水养护,并喷洒养护剂。养护温度宜≧5摄氏度,养护期≧7天。
二、现场质量监督
作为质量监督部门,现场监督主要分为资料监督和现场检测监督两部分。
1、资料监督就是检查钢材进出的原始资料,如厂家的资质证书,钢材的出厂合格证和自检报告,
2、现场检测监督主要是抽检吊装定型后的焊接质量和超声波检测方案的合理性,基本上钢柱对接焊缝为一级焊缝,要求100%检测,腹板的焊缝为二级焊缝,检测量为20%。
需要特别指出的是,本工程施工过程中首段钢柱与基础的锚固焊接,由于设计单位没有注明第一道焊缝的等级,而施工单位为赶工期,没有等第三方检测单位进行焊缝检测就浇筑了混凝土至第一段钢柱的1.5米处,使得首段1.5米处以下的钢柱腹板与翼缘焊缝,没有按照要求进行第三方进场检测。后来经过设计的复核说明,该段钢柱在基础内部主要起锚固作用,以轴向受理为主,而腹板与翼缘焊接焊缝设计为二级焊缝。最后经工程各责任方开会讨论,为完善程序手续保证现场手工焊缝的质量,对第一节钢柱外露基础部分,根据实际情况按二级焊缝进行加大比例抽检,抽检比例为60%。其后的检测基本符合设计要求。