燒結(jié)機(jī)冷卻室廠房勁性鋼骨混凝土柱施工技術(shù)

李興華

1 工程概況

燒結(jié)機(jī)冷卻室廠房位于太鋼不銹鋼有限公司廠區(qū)內(nèi),是一座大型的、現(xiàn)代化的工業(yè)廠房,主要用于燒結(jié)礦的生產(chǎn),即制鐵煉鋼系統(tǒng)節(jié)能減排優(yōu)化配置技術(shù)改造工程(燒結(jié)機(jī))。

工程按結(jié)構(gòu)一類建筑設(shè)計(jì),抗震設(shè)防烈度為8度。燒結(jié)機(jī)冷卻室長(zhǎng)157 m,寬20.5 m,建筑總高度48.4 m,建筑面積13 075 m2,下部為鋼骨混凝土框架結(jié)構(gòu),上部為排架結(jié)構(gòu)。該樓主體結(jié)構(gòu)共有21根勁性鋼骨混凝土柱,標(biāo)高為-6.70 m～46.10 m。實(shí)腹式勁性鋼骨混凝土柱尺寸為1 100 mm×1 300 mm,其中鋼骨規(guī)格(腹板高度×翼緣板寬度×腹板厚度×翼緣板厚度)為:GHB900×700×20×36;鋼牛腿規(guī)格為:1 850×500×20×25,1 000×400×20×25,800×350×20×25等。

2 鋼骨混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

1)工程質(zhì)量要求高,工期緊,場(chǎng)地狹窄。本工程確定為“確保省優(yōu)工程”,工程地處太鋼不銹鋼有限公司廠區(qū)內(nèi)。施工受到的限制多,柱鋼骨全部廠外制作并分段分層運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。

2)工程體量大,施工難度大。工程體量大(最大單層建筑面積3 602 m2),最大跨度 29.5 m,最大層高14.1 m。使用荷載大而且分布不均勻。建筑物體形復(fù)雜且超長(zhǎng)(156 m)、寬(20.5 m);45.5 m高勁性柱共21根、用鋼量1 100 t。柱垂直度偏差、制作安裝精度要求高,柱與梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)件不得現(xiàn)場(chǎng)二次加工;跨度達(dá)25.2 m的主廠房,施工荷載大,局部模板支撐高度達(dá)13.8 m。

3 勁性鋼骨柱的制作驗(yàn)收與勁性鋼骨柱的安裝

3.1 制作

本工程勁性鋼骨柱加工制作要求十分嚴(yán)格,在專業(yè)加工廠制作,鋼骨柱在出庫(kù)前,制作者應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)制作標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)范,以及設(shè)計(jì)圖的要求進(jìn)行半成品的檢測(cè),并提供材質(zhì)保證書、復(fù)檢報(bào)告、探傷報(bào)告、自檢表、分項(xiàng)評(píng)定表及焊工合格證等資料。

鋼骨柱進(jìn)場(chǎng)后,在指定位置按順序堆放整齊,并及時(shí)驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容包括與安裝質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù),即:外形幾何尺寸、鋼筋孔洞大小和間距、焊接坡口、附件數(shù)量規(guī)格、構(gòu)件安裝中心線等,如與設(shè)計(jì)要求不符,或因運(yùn)輸造成變形,應(yīng)據(jù)此采取相應(yīng)措施在地面修整,以保證后續(xù)安裝工作順利進(jìn)行。

3.2 安裝

3.2.1 地腳螺栓預(yù)埋

固定勁性鋼骨柱的84顆M36地腳螺栓的預(yù)埋,采用專用螺栓固定架以固定螺栓下部,并用九層板按鋼柱的底座形狀制模開孔來(lái)固定螺栓上部。在模板安裝時(shí)及混凝土澆筑的全過(guò)程,用經(jīng)緯儀和水平儀隨時(shí)檢查校正螺栓的偏差,確保了螺栓安裝精度。

3.2.2 勁性鋼骨柱吊裝

本工程鋼骨柱的高度比較高,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分段施工,即與主體結(jié)構(gòu)樓層同步施工,柱鋼骨分段安裝就位。“起重吊裝專項(xiàng)施工技術(shù)方案”經(jīng)甲方監(jiān)理審批后實(shí)施,采用“分段一次吊裝滑移就位法”。吊裝時(shí),鋼構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)指定位置,吊起時(shí)連接板用螺栓固定和纜繩臨時(shí)固定,鋼骨柱吊裝后滑移一次到位。

1)使用全站儀或經(jīng)緯儀對(duì)柱內(nèi)型鋼進(jìn)行精確定位(偏差不超過(guò)±1 mm);2)按柱型鋼編號(hào)吊裝就位。下部的鋼骨柱利用型鋼上的加寬翼緣作型鋼的起吊點(diǎn),使型鋼底部的螺栓孔對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋螺栓,并用小塊鋼板沿型鋼四周4個(gè)角墊起約30 mm;3)吊裝大致就位后,即在柱型鋼的上部4個(gè)方向用纜風(fēng)繩一頭栓在型鋼的加寬翼緣上,一頭拴在地錨上,移開汽車起重機(jī)臂;4)通過(guò)調(diào)節(jié)纜風(fēng)繩上的花籃螺栓調(diào)整型鋼的垂直度(使用線墜檢查)。用兩臺(tái)成90°布置的經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)。在校正過(guò)程中不斷調(diào)整柱底板下螺母,校畢將柱底板上面的2個(gè)螺母擰上,纜風(fēng)繩松開,使柱身呈自由狀態(tài),再用經(jīng)緯儀復(fù)核。如有小偏差,微調(diào)下螺母,無(wú)誤后將上螺母擰緊,中、上部鋼骨柱段安裝調(diào)整檢查同上方法。

3.2.3 鋼骨焊接

1)確定工藝參數(shù)。選擇具有代表性的接頭形式進(jìn)行焊接方法的工藝試驗(yàn),焊后經(jīng)外觀檢查及超聲波檢測(cè)符合要求,據(jù)此確定的焊接工藝參數(shù)為CO2焊。焊機(jī)KR500型,焊絲JM-56,焊絲直徑1.2 mm,電流 250A～300A,電壓29 V～34 V,焊速350 mm/min～450 mm/min,層間溫度50℃～80℃,焊絲伸出長(zhǎng)度20 mm,氣體流量40 L/min～60 L/min。2)焊接程序。焊前檢查→預(yù)熱→焊墊板及引弧板→測(cè)溫再預(yù)熱→焊接→保溫或后熱→檢驗(yàn)→填寫作業(yè)記錄表。全過(guò)程實(shí)行工藝卡傳遞制,不符合要求者詳細(xì)記錄,且工藝卡不得流向下一道工序。3)施焊。第一層的焊縫應(yīng)封住坡口內(nèi)母材與墊板之間連接處,然后逐道逐層累焊至滿坡口,每焊一道焊縫均應(yīng)清理鏟磨,出現(xiàn)焊接缺陷應(yīng)及時(shí)磨去并修補(bǔ)。每道焊接層間溫度控制在50℃～80℃,溫度太低時(shí)重新預(yù)熱,太高時(shí)應(yīng)暫停焊接。一個(gè)接口連接焊完,必須中途停焊時(shí),再焊前重新預(yù)熱。4)質(zhì)量控制要求。焊接環(huán)境溫度不宜低于5℃,環(huán)境濕度不宜高于80%。露天焊接應(yīng)有防風(fēng)、防雨措施。組裝、焊接前必須把待焊區(qū)域及兩側(cè)30 mm～50 mm范圍內(nèi)鐵銹、氧皮、油污、水分等除去,露出金屬光澤。

4 鋼筋工程

4.1 鋼骨混凝土柱的鋼筋綁扎

為便于型鋼施工,應(yīng)將柱鋼筋的綁扎控制在型鋼施工后。柱型鋼與柱主筋間采用拉鉤連接。先在型鋼腹板上畫出拉鉤位置線,拉鉤帶拐頭(長(zhǎng)度為5倍鋼筋直徑)雙面焊接在型鋼腹板上。拉鉤焊接后,綁扎柱箍筋。為保證柱箍形狀和尺寸準(zhǔn)確,柱箍筋加工時(shí)先在鋼板上放出柱箍大樣,焊接短鋼筋頭制作柱箍加工胎具。

鋼骨混凝土柱內(nèi)主筋頭采用等強(qiáng)機(jī)械連接,接頭位置按50%錯(cuò)開35d設(shè)置,為方便鋼骨安裝和焊接,鋼骨柱接頭所在樓層,主筋接頭分別設(shè)在樓面以上500 mm和1 500 mm處。

柱內(nèi)型鋼與梁的縱向鋼筋相交時(shí),相互穿插復(fù)雜,同時(shí)也是結(jié)構(gòu)的重要位置,須按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求精心施工。型鋼柱由工廠運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),經(jīng)檢驗(yàn)合格后,配筋復(fù)雜的柱應(yīng)進(jìn)行穿插預(yù)演,就是在鋼柱吊裝前,用短筋模擬穿設(shè)與其相交叉的梁鋼筋。進(jìn)行穿筋預(yù)演就能將型鋼柱安裝完畢后穿筋過(guò)程中存在的問(wèn)題及早暴露,并將其解決在型鋼柱吊裝之前。

梁縱筋與型鋼混凝土柱內(nèi)的型鋼正交時(shí),可在型鋼上現(xiàn)場(chǎng)開孔,嚴(yán)格保證開孔直徑只大于鋼筋直徑2 mm。梁主筋穿過(guò)型鋼后,重新焊接洞口封閉,焊接時(shí)不得損害梁主筋,以保證梁、柱受力不削弱。如腹板上開孔的大小和位置不合適時(shí),需征得設(shè)計(jì)單位的同意后,再用電鉆補(bǔ)孔或用絞刀擴(kuò)孔,不得用氣割開孔。

在梁柱節(jié)點(diǎn)部位,柱的箍筋要在梁型鋼腹板上已留好的孔中穿過(guò),由于整根箍筋無(wú)法穿過(guò),只能將箍筋分段,再用電弧焊焊接。不宜將箍筋焊在梁的腹板上,因?yàn)楣?jié)點(diǎn)處受力較復(fù)雜。

4.2 鋼骨混凝土梁內(nèi)鋼筋的施工

鋼骨混凝土梁內(nèi)主筋穿過(guò)鋼骨柱的腹板,孔徑為1.5d(d為梁主筋直徑)。鋼骨柱上鉆孔在工廠制作好,定鉆孔位置要考慮鋼筋穿插,在鋼骨柱腹板上鉆孔的標(biāo)高兩個(gè)方向是不同的。梁內(nèi)主筋穿過(guò)鋼骨柱腹板后,兩面塞焊。

在主梁和次梁交接部位,考慮到次梁端部有負(fù)彎矩存在,當(dāng)次梁主筋受主梁型鋼腹板阻隔時(shí),宜于主梁型鋼腹板上開孔,次梁上部鋼筋穿孔貫通,次梁下部鋼筋伸至主梁型鋼腹板邊緣后沿腹板往上錨固在主梁內(nèi)。

5 混凝土工程

采用勁性鋼骨柱梁混凝土并對(duì)混凝土澆灌施工方案進(jìn)行反復(fù)研究篩選,嚴(yán)格按確定審批的施工專項(xiàng)方案組織實(shí)施。

采用在鋼骨四面均勻下料法,φ30 mm振搗棒進(jìn)行振搗,間隙狹小處采用鋼筋釬人工插搗,確保混凝土的密實(shí)。

為保證梁內(nèi)型鋼骨架的變形對(duì)稱,梁板混凝土宜由中心部位往四周輻射澆筑。

在梁的型鋼翼緣下部和梁柱接頭處,由于澆筑混凝土?xí)r有部分空氣不易排出或因梁的型鋼翼緣過(guò)寬妨礙澆筑混凝土,為此在適當(dāng)部位預(yù)留空氣排出孔和混凝土澆筑孔。拆模后混凝土無(wú)氣泡、收縮分離和裂紋,質(zhì)量達(dá)到GB 50204-2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程鋼骨柱梁的高度和跨度之最,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,承受荷載大,質(zhì)量要求高,結(jié)合本工程的需要,通過(guò)QC小組組織技術(shù)質(zhì)量攻關(guān),最終鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)達(dá)到了施工規(guī)范要求。

[1]周松盛,周 露,陸 震.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工手冊(cè)[M].合肥:安徽科學(xué)技術(shù)出版社,2007.

[2]劉津明.混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.