钢结构-框架剪力墙混凝土结构施工技术质量的探索

2022-09-10

钢结构-框架剪力墙混凝土结构是将钢结构和混凝土结构通过抗剪连接件组合在一起, 使其能够共同工作的一种新型结构形式。组合结构具有承载力高、刚度大、自重轻、抗震性能和稳定性好、施工快速方便等优点。在舜元科创园重建、扩建工程施工中, 主体结构为钢结构-框架剪力墙结构, 取得了良好的工程效果。

一、钢结构-框架剪力墙混凝土结构技术原理

钢结构-框架剪力墙混凝土结构之所以能够发挥1+1>2的效果, 其关键在于钢构件和混凝土能够通过有效可靠的连接组合在一起, 即是在于两者接触面上的抗剪连接。首先, 钢和混凝土之间有一定的粘结作用, 但粘结作用能提供的组合作用很小。除此之外, 各种抗剪连接件则是保证钢和混凝土变性协调与共同受力的最主要因素:一方面可以防止混凝土翼缘板从钢梁上掀起, 另一方面可以通过传递接触面上的剪力来抵抗两者之间的相对滑移。如果钢梁和混凝土翼缘板之间不采取任何连接措施, 两者之间可以自由相对滑动, 那么在外荷载作用下, 两者分别绕自身中和轴发生变形, 整体承载力相当于两者的简单叠加, 同时会产生混凝土下表面受拉开裂、钢梁上翼缘受压屈曲等问题;而当采取可靠的措施将两者连接在一起之后, 两者共同受力——钢梁受拉、混凝土受压, 同时可以避免混凝土开裂、钢梁屈曲等问题;而对于一般组合梁, 其抗剪连接措施通常无法完全避免两者间相对滑移, 则结构的应变和应力分布介于以上两种情况之间。

二、钢结构-框架剪力墙混凝土结构施工技术质量工程实例分析

1. 工程概况

舜元科创园重建、扩建工程主体结构为钢结构-框架剪力墙结构。地下2层, 地上7层, 建筑高度34.8m。钢结构主要布置在地下及地上工程的框架柱中的钢骨柱和地上工程的钢框架梁及组合楼面板。

2. 钢结构-框架剪力墙混凝土结构施工技术

(1) 建筑业新技术应用。在本项目中新技术的应用主要体现在钢结构技术方面, 比如, 应用了钢结构深化设计技术, 由于本工程最厚钢板厚50mm, 因此, 应用了厚钢板焊接技术, 以及钢与混凝土组合结构技术等。

(2) BIM技术应用。BIM (建筑信息模型) 是在二维计算机绘图AUTOCAD技术上和三维数字技术构成的虚拟化与可视化的数字建筑模型, 为建筑从业人员及使用人员提供虚拟化、数字化的模拟模型分析平台。本工程为上海市首批BIM技术应用试点示范项目, BIM技术应用贯穿设计施工的全过程。

(3) 手机APP应用。运用QQ、微信、工程宝软件建立公共交流平台, 及时掌握各项工作的各项工作的具体进展情况, 第一时间协调解决施工中遇到的实际问题。更好地做好建设工程安全、质量管理等工作, 提高了项目管理效率。

3. 钢结构-框架剪力墙混凝土结构施工质量

(1) 钢结构加工制作

(1) 下料、切割。加工厂内焊接H型钢构件采用火焰多头直条切割机, 连接板加劲板等小件采用数控切割 (图1) 。

(2) 组立、焊接。焊接作业前按照要求编制焊接作业指导书, 并进行焊接工艺评定, 严格按照评定合格的作业指导书施焊。矫正后, 经检验构件焊接成型后尺寸偏差符合要求 (图2) 。

(3) 检验、探伤。构件成型后,

质检员会同驻厂监造员对构件尺寸、焊接外观质量等进行检验。一次验收合格率99.6%。对于焊接H型钢焊缝规范要求进行探伤, 对于不合格构件立即返工, 经返工的构件全部合格, 构件一次探伤合格率99.8%, 二次检测合格率100%。

(2) 钢结构现场安装

(1) 轴线复测。钢结构开始施工前, 对定位轴线和标高等进行

检查和办理交接验收, 轴线偏差和标高误差均控制在规范允许范围内。

(2) 钢柱。a.刚柱安装:首节钢柱定位轴线从基础定位轴线直接引上, 钢柱校正先确定钢梁接头焊缝收缩量预留焊缝变形收缩值。钢柱校正采用经纬仪从两个方向同时进行复测。共22颗钢柱, 每节钢柱垂直偏差均控制在3mm以内, 标高误差不超过5mm。b.钢柱焊接:焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错口量, 坡口内和两侧的锈斑、污迹、氧化铁皮等清除干净。现场所有钢柱接头错口量均不超过3mm (图3) 。

(3) 钢梁。a.钢梁拼接:每层有四件整根大梁长度20.625米, 超出公路运输长度规定, 根据设计要求, 为确保质量, 方便整体吊装, 现场进行全熔透焊接组装。b.大梁拼接:大梁拼接采用站立方式预拼接, 中间起拱2cm, 水准仪进行复核。上下翼缘板两边带线, 确保梁身顺直。焊接时先焊接上下翼缘板, 侧面点焊固定, 然后进行多次翻身交叉焊接, 有效的控制了由于焊缝收缩产生的变形。c.钢梁安装:钢梁安装就位后立即临时固定连接, 钢梁的标高及两端的高差采用水准仪与标尺进行测量, 校正完成后进行永久连接。

(3) 混凝土外观及质量控制

(1) 混凝土浇筑过程控制要点。a.剪力墙:剪力墙及连梁混凝土浇筑送料、接浆、分层与柱混凝土浇筑时基本相同, 其主要区别在于剪力墙之间相互串通, 混凝土流淌范围广, 下料点、振捣点需大范围移动, 防止出现混凝土冷缝是施工控制的重点。b.梁板:墙、柱和梁板分开浇筑, 先浇柱、墙, 在其沉缩1~1.5小时后混凝土初凝前再浇筑梁板混凝土。浇捣时, 注意梁底与梁侧面振捣情况, 振动器不要直接触及钢筋和预埋件, 楼板砼虚铺厚度略大于板厚, 用表面振动器或内部振动器振实, 用铁扦尺检查砼厚度, 振捣完后用木搓板压实搓平。

(2) 特殊部位施工缝处理:在已硬化的砼表面上, 应清除水泥薄膜和松动石子以及软弱砼层, 并加以充分润湿和冲洗干净;在浇捣砼之前, 宜先在施工缝处铺一层水泥浆或与砼内成份相同的水泥砂浆;砼应细致捣实, 使新旧砼紧密结合。不同标号接头:墙柱与梁板混凝土强度等级不同、柱与外墙混凝土强度等级不同时, 按照图4处理。