大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座施工技术.pdf

大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座施工技术 马立功 王全逵 刘 坤 李天一 中建二局第四建筑工程有限公司 天津 3 0 0 4 5 7 摘要：在现有技术中，大跨度网架屋顶的支撑结构即屋顶基座多为钢筋混凝土结构或钢结构 ，但受2 种结构自身材料 特点的影响，利用钢筋混凝土结构或钢结构作为网架屋顶的基础 ，均不能充分发挥网架屋顶刚度大、抗震性能好的优 点。基于此，提出了一种新型的大跨度网架屋顶的基座即钢骨混凝土基座，能充分发挥钢与混凝土2 种材料的特点， 在实施中取得了良好的效果。 关键词：大跨度网架屋顶 钢骨混凝土基座 抗震 梁柱节点 中图分类号 ：T U7 5 3 文献标志码：B DOI ：1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 5 1 0 0 0 9 Co n s t r u c t i o n T e c h no l o g y o f S t e e l Re i n f o r c e d Co n c r e t e Pe d e s t a l f o r Lo n g - S p a n Gr i d Ro o f MA L i g o n g WANG Qu a n k u i L I U K u n L I Ti a n y i T h e F o u r t h C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g C o mp a n y L t d o f Ch in a C o n s t r u ctio n S e c o n d E n g i n e e r i n g B u r e a u T i a n j i n 3 0 0 4 5 7 随着科 技的发展与建筑技 术的进 步 ，大跨度建筑 已 经成为建筑结构发展方 向之一 ，网架结构是一种新型大跨 度空间结构 ，它具有刚度大 、变形小 、应力分布均匀 、能 大幅度减轻结构 自重和节省材料等优点 ，近年来 ，网架屋 顶 已广泛应用于大型商场及体育场馆等公共建筑。在现有 技术 中大跨度网架屋顶的支撑结构即屋顶基座多为钢筋混 凝土结构或钢结构 ，混凝土的抗压强度高 ，但抗弯能力很 弱 ，钢筋混凝土结构的截面往往较大限制了建筑的有效使 用空间 ，而钢材 ，特别是 型钢的抗弯能力强 ，具有 良好 的 弹塑性 ，但在受压时容易失稳 ，且易被锈蚀 、不耐高温 。 利用钢筋混凝土结构或钢结构作为网架屋顶的基础 ，均不 能充分发挥网架屋顶刚度大、抗震性能好的优点。 针对 目前网架屋顶 的支撑结构存在的问题 ，本文提 出 了一种新型的大跨度网架屋顶的基座 即钢骨混凝土基座 ， 能充分发挥钢与混凝土2 种材料的特点 ，具有截面尺寸小 、 刚度大、延性及耐久性好 ，且节省钢材的优点 ，利用该基 座能增加建筑的有效使用空间，可充分发挥 网架屋顶刚度 大 、抗震性能好 的优点 ，并能提高施工精度 、保证施工质 量 ，缩短工期 。 1 工程概况 某工程建筑高度9 9 9 0 m；层数最高3 4 层 ，地下2 层 。 地 下1 层至地上3 层采用钢骨 昆 凝土柱 ，地上2 层 、3 层 、 4 层为大跨度钢骨混凝 土梁 。其 中：钢骨柱 1 0 0 0 mm， 作者简介：马立功 ( 1 9 7 0 _ _ )，男，本科，高级工程师。 通信地址：天津市经 济技术开发熙 洞 庭路1 3 1 号新天地科技大厦6 楼 ( 3 0 0 4 5 7 ) 蛙? - i i i 童 t t 一一。- _ 。 柱 内钢 骨 为 西5 1 0 mm x 2 4 m m钢 管 ，所 用 材 质 为 Q 3 4 5 B ，每 层 l 4 根 。每根柱质 量约 1 5 0 t 。钢 骨梁截 面 7 0 0 m m x 1 3 0 0 m m，梁 内钢 骨为8 0 0 mm x 3 0 0 mm x 2 6 m m x 1 4 m m 的H 型钢 ，跨度最长2 5 m、最短1 7 m，每根 钢梁质量在0 5 0 t 左右。一 轴 一 轴 、一 轴 一 轴 问l 4 根圆形钢骨柱及 1 8 根 矩形钢 骨梁 ( 包括悬 挑钢骨 梁 )分别组成 1 3 层的高大 圆形及椭 圆形空间。长度大于 1 2 m 的钢梁均分成2 段进行刚性对接 ( 图1 ) 。 图1椭圆形网架屋顶的基座示意 2施工技术特点 1 )基座 主要包括圆形钢骨混凝土柱及矩形钢骨混凝 土梁 ，钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁中配有钢筋 。钢骨混 凝土梁支撑于钢骨混凝土柱上 ，其包括两端支撑梁及悬挑 梁 ，由钢骨混凝土梁组成圆形或椭 圆形空间 ，用于支撑建 筑物上部的网架屋顶 。 2 )钢骨混凝土基座能充分发挥钢与混凝土2 种材料 的 特点。 3 ) 具有截面尺寸小 、刚度大、延性及耐久性好 ，且节 省钢材的优点。 4 )可增加建筑的有效使用空间。 2 0 1 5 1 0 B u ild i l Ig C o n s t r u c t i o n 衄 5 ； 皇 三 全 圭 二 ： 堕 垦 里 塑 旦 塑 圭 苎 壁 堕 技 5 ) 能充分发挥网架屋顶刚度大 、 抗震性能好的优点。 3 施工方法 3 1 工艺流程 钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁内的钢骨制作一钢骨混 凝土柱的钢骨安装一钢骨混凝土柱的钢筋安装一钢骨混凝 土柱模板安装一钢骨混凝土柱混凝土浇筑一 钢骨混凝土梁 底部钢筋安装一钢骨混凝土梁的钢骨安装一 钢骨混凝土梁 上部钢筋安装一钢骨混凝土梁模板安装一钢骨混凝土梁混 凝土浇筑一养护 3 2 施工 方法 钢骨混凝土结构 的施工方法 比较复杂 ，构件 内有 型 钢 ，型钢外包钢筋混凝土 ，如何处理好型钢安装与钢筋安 装的衔接问题 、模板安装问题和混凝土浇筑问题 ，必须经 过周密的计划。 首先需要进行钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁内的钢骨 的制作 ，其中的H 型钢翼缘焊接采用坡角熔透焊，对接焊 接顺序为 ： 1 )接 口处开双面坡 口，先焊大坡 口一侧 ，焊至深 约 1 5 m m 时 ，翻转焊另一侧 ； 2 )翻转后反面采用碳弧气刨清根 ，深度为4 5 m m， 清根后采用砂轮打磨 ，清 除坡 口内焊渣 ，至焊道露 出金 属光泽 ，焊接时应严格控制底层焊接电流 ，反面焊缝应焊 满 ； 3 ) 再翻转钢板继续焊接另一面，直至焊满 ； 4) 为减小变形 ，以上顺序亦可增加翻转次数进行。 在完成钢骨混凝土柱的钢骨即钢管柱的制作后 ，开始 对其进行安装 ，安装流程为：埋设预埋件一 吊装钢柱至楼 层一人工平移到位一 吊装支架搭设一钢柱吊装就位一垂直 度校核一螺栓终拧 、垂直度复核一会审安装测量记录 、确 定焊接顺序一施焊中跟踪观测柱垂直偏差一焊接完成 ，垂 直度测量一校正验收。 本工程钢管柱采用塔吊分2 次吊装 ，第1 次先将钢柱 吊 上楼层 ，第2 次再吊装安装到位。钢骨柱吊装到位后 ，在安 装之前 ，从立柱顶端向下量出理论标高为1 m的截面 ， 并做 一 明显标记 ，钢骨柱 的四侧用数字及字母分别做好标记 ， 便 于校正立柱标高及轴线 时使用 。上下钢骨柱连接时 ，用 钢楔子或千斤顶通过调整柱与柱之间的缝隙 ，按照先标 高、后位移 、最后垂偏的原则进行钢结构安装校正。钢柱 安装时每节钢柱垂直度校正控制采用外控借线法观测 ，用2 台经纬仪安装在外控点位上 ，在2 个垂直方向上同时观测 ， 配合安装校正 。上下钢骨柱进行对接时 ，采用全熔透坡 口 焊 ，一级焊缝。2 次吊装过程为： 1 ) 下部钢管柱吊装 。因考虑到钢管混凝土浇筑高度限 制 ，钢管柱采用每层1 节 ，长约6 3 0 m，质量约1 9 0 t 。钢管 团 建 筑 袍 工 第 3 7 卷 第 1 0 明 柱采用塔吊分2 次吊装 。第 1 次先将钢柱吊上楼层，第2 次再 吊装安装到位。 ( 1 ) 钢柱第 1 次吊装至楼层 ，为保证安全起 吊，钢柱 横放 ，设置2 个 吊点 ，并采用一定的防滑保护措施。吊装时 不采用焊接 吊耳 ，在构件本身用钢丝绳绑扎时 ，对构件及 钢丝绳进行保护。 ( 2 ) 在钢柱被吊装至楼层后进行安装前，从立柱顶端 向下量 出理论标高为1 1T I 的截面 ，并做一个明显的标记 ，型 钢柱 的四侧用数字及字母分别做好标记 ，便于在校正立柱 标高及轴线时使用。在立柱下底脚板上表面，做通过立柱 的纵横十字交叉轴线 。经抄平放线 ，严格控制与支承面的 行列轴线和标高 ，经验收合格并出具合格资料后方可进行 吊装。 ( 3 ) 钢柱起 吊安装时采用一点捆绑起 吊，吊点设置在 柱顶处 ，并利用柱端的耳板螺栓孔 ，穿入专用 吊装索具或 销轴进行 吊装。严禁直接穿人普通索具进行 吊装，以防在 起 吊过程 中磨损栓孔和索具 。索具要求捆扎稳固可靠 ( 图 2) 图2 钢柱 吊装示意 2 ) 上部钢管柱吊装。 ( 1 ) 先将型钢柱吊装至楼层，为保证安全起 吊，型钢 柱横放 ，设置2 个 吊点 ，并采用一定的防滑措施。吊装时不 采用焊接 吊耳 ，在构件本身用钢丝绳绑扎时对构件及钢丝 绳进行保护。 ( 2 )上下型钢柱连接时 ，首先将型钢柱吊装就位至 安装面，然后找出柱底轴线位移 ，再安装钢柱耳板上的高 强螺栓 ，用钢楔子或千斤顶通过调整柱与柱之间的缝 隙， 按照先标高 、后位移 、最后垂偏的原则进行钢结构安装校 正。钢柱安装时每节钢柱垂直度校正控制采用外控借线法 观测 ，用2 台经纬仪安装在外控点位上 ，在2 个垂直方 向上 同时观测 ，配合安装校正。上下型钢柱进行对接时 ，采用 全熔透坡 口焊 ，一级焊缝 ，腹板采用夹板焊接连接 ( 图 3) 图3 钢柱连接示意 兰 三 兰 二 ： 堕 譬 架 屋 顶 的 钢 骨 混 凝 土 基 座 施 工 技 术 在钢管柱 吊装结束之后进行钢骨柱钢筋的安装 ，其安 装方式与普通柱基本相同。待钢骨柱钢筋安装完毕后即开 始进行模板安装，并完成混凝土的浇筑。 在钢骨混凝土结构施工中，钢骨混凝土梁钢筋的安装 是其难点之一 ，而我们所采取的措施是 ：在钢骨混凝 土梁 底部钢筋安装和钢骨混凝土梁上部钢筋安装的过程中 ，充 分考虑钢筋的布置情况 ，对每个节点 的钢筋都进行C A D 放 样 ，明确了钢筋 的位置关系 ，尤其在多根梁交汇于 1 根框 架柱部位时 ，必须进行钢筋排布 ，遇到钢筋排列不下 的问 题 ，可采用钢筋的等强度代换或等面积代换 ；钢骨混凝土 梁的上部纵 向钢筋应贯穿中间节点 ；当梁 内钢筋要穿过柱 内钢管时 ，应先安装需穿过钢管的钢筋，再安装不穿过钢 管的钢筋 ；钢筋连接采用机械连接；梁端第 1 个箍筋应设置 在距离柱节点边缘5 0 ra m 处 ，梁端与柱交界处箍筋应加密 ， 加密区箍筋 间距与加密区的长度均应符合设计要求 ；梁侧 面受力筋及下部受力筋位置均应设置垫块 ，以保证保护层 厚度 ；当受力钢筋为双排时，用 2 5 m m 的短钢筋垫在2 层 钢筋之间 ，短钢筋 问距2 0 0 0 m m，短钢筋长度为梁宽减去 两侧保护层厚度 。 值得注意的是 ，在钢骨混凝土梁的钢骨安装过程 中， 应将 长度大于1 2 m的H 型钢骨分2 段制作安装 ，钢骨与钢 骨之间采用腹板高强螺栓连接 、翼缘板焊接时，应先进行 高强螺栓连接 ，后进行翼缘焊接。高强螺栓应在孔中 自由 穿入 ，当孔有少量错位时 ，用冲钉找正 ，然后穿人 ，同一 节点上螺栓穿入方 向一致；螺栓 的紧固顺序由螺栓群 中部 向四周扩展 ，由节点刚度较大的部位向刚度较小的部位过 渡。 钢筋安装完毕后 ，进行 钢骨混凝土梁模板 的安 装 ， 安装时应先安装梁底模 板 ，再安装梁侧模板 ，梁底模 板 及梁侧模板均选用厚 1 8 m m木模板 ；梁底模板下纵 向布置 4 0 m m x 9 0 m m 木方 ，木方 间距均为5 0 0 m m，木方下采用 钢管作托梁 ，托梁直接与底部钢管满堂架连接 ；梁两侧模 板外先水平设置4 0 m m x 9 0 m m 木方作为水平肋 ，水平肋 外再竖向设置4 0 m m x 9 0 m m 木方作为纵肋 ，水平肋间距为 2 5 0 m m，纵肋 间距为5 0 0 m m；梁两侧模板通过M1 2 对拉螺 杆连接 ，沿梁高度方向等距离设置3 道对拉螺杆 ，螺杆两端 加上双螺帽，具体如图4 所示。 M1 图4钢骨混凝土梁模板支撑示意 在钢骨混凝土梁混凝土浇筑过程 中，混凝土投料时要 从型钢两边下料 ，分层投料高度在5 0 o m 左右 ；混凝土分3 次分层浇筑 ，第1 次浇至H 型钢下翼缘上缘水平位置 ，待混 凝土达到一定强度后 ，进行第2 次分层浇筑 ， 将混凝土浇筑 到钢骨梁 的上翼缘上缘水平位置 ，待混凝土达到一定的强 度后 ，浇筑上翼缘以上部分及混凝土楼板 ，混凝土浇筑成 型后 ，及 时洒水养护 ，2 4 h 后适当松动梁侧模 ，确保侧 向 的养护效果 ，混凝土养护时间应在1 4 d 以上。 3 3 注 意事项 1 ) 浇筑的过程中要高频率的振捣 ，并进行外部振捣。 2 ) 控制混凝土配合比及浇筑的连续性。 3 ) 混凝土浇筑班主要协调好浇筑时的措施 。 4 ) 钢骨梁混凝土浇筑必须连续作业 ，并分层进行 ，每 层厚度控制在3 5 0 4 0 0 m m，每层间隔时间不超过2 h 。混凝 土必须用 3 5 m m 振动棒振捣 ，振捣到位密实 ，不得 出现 漏浆 。混凝土浇筑成型后 ，及时洒水养护 ，2 4 h 后适 当松 动大梁侧模 ，确保侧 向的养护效果 ，混凝土养护时间应在 1 4 d 以 匕 4 施工效果 在大跨度网架结构中采用钢骨混凝 土基座施工技术 ， 有效地解决了传统施工技术 中存在的不足 ，减小了结构构 件的截面尺寸，节省 了钢材用量，减轻 了结构 自重 ，增加 了建筑 的有效使用空 间，并可使施工工期缩短，有效地解 决建筑美学与结构安全的矛盾 ，具有较好的社会效益和经 济效益【 】 。 参考文献 【 1 】黄悦凡 大跨度网架结构安装技术J 山西建筑， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 8 5 【 2 】 徐义忠， 谢 夫海， 郭金宏 大跨度异型铸钢节点厚壁方 管弦杆网架结 构施工技术 J 建筑技术，2 0 0 6 ( 1 ) ： 3 4 3 6 【 3 】 陆宁 大 跨度钢结构 网架 整体 液压提升技术及安全 措施 J 建筑施 工， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 1 9 4 1 9 5 4 】 倪责 诗 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