屋頂組合結(jié)構(gòu)鋼柱帽安裝連接施工

林榮東 葉李平 喬燦 吳少華

中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建 福州 350014

1 引言

傳統(tǒng)的混合結(jié)構(gòu)中鋼梁與混凝土柱均采用將柱內(nèi)插型鋼形成型鋼混凝土柱的方式進(jìn)行連接，其工程造價高昂且施工工序繁瑣，直接將鋼梁插入混凝土柱中，需要對混凝土柱開槽以形成對應(yīng)的結(jié)構(gòu)柱截面，則需要進(jìn)一步增大混凝土柱的尺寸，以保持整體的穩(wěn)定，并且容易造成混凝土柱的剛性下降；因此設(shè)計(jì)出能夠避免鋼梁與混凝土柱連接時需要設(shè)置內(nèi)插型鋼從而增大結(jié)構(gòu)造價和剛性下降的裝置十分有意義。

鑒于此,亟待設(shè)計(jì)一種新型連接裝置，來解決結(jié)構(gòu)柱受力承載問題，同時簡化鋼梁的連接問題，從而降低施工成本、提高安裝效率[1]。

2 工程概況

福州市某校區(qū)建設(shè)工程禮堂等樓棟采用鋼結(jié)構(gòu)彩鋼瓦坡屋頂，將在組合結(jié)構(gòu)即鋼結(jié)構(gòu)鋼梁和混凝土柱中的節(jié)點(diǎn)處通過預(yù)制鋼柱帽進(jìn)行安裝連接。屋頂混凝土柱截面積650*550～850*850mm等。屋頂混凝土柱與鋼構(gòu)連接平面布置詳圖1，屋頂混凝土柱與鋼構(gòu)連接的鋼柱帽現(xiàn)場布置詳圖2。

圖1 屋頂混凝土柱與鋼構(gòu)連接平面布置詳圖

圖2 屋頂混凝土柱與鋼構(gòu)連接的鋼柱帽現(xiàn)場布置

3 施工工序

在混凝土柱和鋼構(gòu)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置預(yù)制鋼柱帽時，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)解決鋼柱帽的臨時定位安裝，因此在實(shí)際施工中，首先在混凝土柱中設(shè)置預(yù)埋鋼板，然后在鋼柱帽表面設(shè)置安裝耳板，最后通過雙片連接鋼板采用栓接固定，起到臨時連接目的；后期在混凝土澆筑完成并達(dá)到強(qiáng)度后再進(jìn)行割除[2]。如圖3。

圖3 混凝土柱與鋼構(gòu)連接的鋼柱帽大樣（左）、現(xiàn)場安裝實(shí)體（右）

為確保施工質(zhì)量，施工工序依次為鋼柱帽工廠預(yù)制→屋面框架混凝土結(jié)構(gòu)柱澆筑并預(yù)埋鋼板→鋼柱帽運(yùn)輸→采用塔吊吊放至屋面→工藝間歇（待混凝土柱強(qiáng)度滿足后）→采用塔吊安裝鋼柱帽→定位校核→通過安裝耳板和預(yù)埋板的臨時連接固定→鋼構(gòu)與鋼柱帽的安裝連接→鋼柱帽與混凝土柱底部的模板安裝→模板間隙密封處理→通過澆筑口澆筑→養(yǎng)護(hù)[3]。

4 施工控制難點(diǎn)

4.1 鋼柱帽構(gòu)造要求

作為一種組合結(jié)構(gòu)中鋼梁與混凝土柱的簡易連接裝置，鋼柱帽構(gòu)造包括4大部分，分別是：

1）底部的臨時安裝耳板和中部、上部的鋼梁連接耳板，如圖4；

圖4 上部、中部、底部耳板

2）內(nèi)部“8排”栓釘錨固作用，如圖5；

圖5 錨固栓釘

3）內(nèi)部設(shè)置相互垂直的扁鋼勁性加強(qiáng)作用，如圖6；

圖6 勁性扁鋼

4）頂部設(shè)置排氣孔，如圖7；

圖7 排氣孔

4.2 鋼柱帽臨時安裝定位

臨時安裝過程中，按照預(yù)定位置將鋼柱帽吊裝至結(jié)構(gòu)柱上方，安裝過程中緩慢放下，下降過程中應(yīng)盡量避免柱筋受鋼柱帽內(nèi)部栓釘?shù)淖饔卯a(chǎn)生過大偏移[4]。安放至預(yù)定位置后校核標(biāo)高、位置，同時保證垂直度要求后，采用8.8級高強(qiáng)螺栓和連接鋼板同鋼柱帽的安裝耳板、預(yù)埋板的后焊接耳板連接緊固，來實(shí)現(xiàn)鋼柱帽與混凝土結(jié)構(gòu)柱臨時安裝固定的目的。如下圖8所示：

圖8 連接鋼板（左）、臨時固定構(gòu)造做法（右）

5 施工控制要點(diǎn)

屋頂組合結(jié)構(gòu)鋼柱帽安裝連接施工存在高處作業(yè)隱患，吊裝過程涉及塔吊等大型機(jī)械配合作業(yè)，且預(yù)制鋼柱帽重量大、標(biāo)高定位和垂直度控制較難，因此本文控制要點(diǎn)依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合班組操作的實(shí)際情況提出，具有一定的普遍性[5]。

5.1 預(yù)埋件安裝

5.1.1 柱筋綁扎

根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成屋面層梁板鋼筋及柱筋的綁扎。

5.1.2 預(yù)埋件焊接

結(jié)合樓層標(biāo)高、鋼柱帽底部高度及圖紙要求確定預(yù)埋件焊接位置和混凝土柱澆筑高度，并在柱筋上標(biāo)記出對應(yīng)高度的控制點(diǎn)，然后在屋頂層上按照設(shè)計(jì)位置進(jìn)行預(yù)埋件焊接定位。

將預(yù)埋件固定在對應(yīng)高度的鋼筋上，待高度復(fù)核后采用焊槍進(jìn)行人工焊接。

圖9 預(yù)埋件材料及焊接定位

5.2 模板安裝

根據(jù)結(jié)構(gòu)墻柱位置安裝模板，并采用方鋼加固。對模板的縫隙進(jìn)行填塞處理，防止產(chǎn)生漏液，模板內(nèi)面涂刷脫模劑。同時清理模板內(nèi)的雜物、積水和鋼筋上的污垢。在澆筑過程中，防止模板扣件松動，尤其是漲模情況發(fā)生[6]。

5.3 混凝土澆筑

向模板內(nèi)澆筑混凝土過程中，邊澆筑邊使用插入式振搗棒分層振搗，振搗棒避免觸動鋼筋和預(yù)埋件，同時在下側(cè)敲打模板，防止產(chǎn)生蜂窩、麻面和孔洞[7]。

5.4 鋼柱帽施工方法

鋼柱帽施工方法的核心思路采取的是“工廠預(yù)制生產(chǎn)，現(xiàn)場吊裝連接”。具體施工方法如下：

5.4.1 圖紙深化

1）根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖紙，深化鋼柱帽制作大樣節(jié)點(diǎn)圖，并標(biāo)明各柱帽編號、尺寸等信息。

2）進(jìn)一步深化各零件圖加工節(jié)點(diǎn)，包括各類耳板、吊裝鋼板等；整理零件材料表，包括零構(gòu)件材料表、構(gòu)件栓釘表。

圖10 零構(gòu)件材料（左）、栓釘（右）

5.4.2 預(yù)制生產(chǎn)

在廠內(nèi)生產(chǎn)時，按照材料表和大樣控制尺寸加工鋼柱帽各零構(gòu)件，需保證尺寸規(guī)格無誤；同時，管理人員加強(qiáng)對廠內(nèi)人員的安全技術(shù)交底和深化圖紙交底。必要時，安排項(xiàng)目人員駐場，定期檢查。

當(dāng)柱帽身鋼板拼接為L型對接時，采用單邊V形焊縫；當(dāng)耳板等零件與鋼板拼接為T型對接時，采用雙面角焊縫即可。焊接過程中應(yīng)及時檢查焊接飽滿度、外觀質(zhì)量、夾渣、孔洞、裂縫、熔融情況等，確保符合焊接質(zhì)量要求，同時請第三方有資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測并出具檢測合格報告。

5.4.3 現(xiàn)場吊裝

1）現(xiàn)場安裝前對鋼構(gòu)班組進(jìn)行培訓(xùn)和安全技術(shù)交底。由于鋼柱帽規(guī)格不一，應(yīng)按圖紙的使用部位進(jìn)行控制，核對軸線、標(biāo)高等[8]。

2）采用塔吊吊裝鋼柱帽時，按照預(yù)定位置將鋼柱帽吊裝至結(jié)構(gòu)柱上方，安裝過程中緩慢放下，通過鋼柱帽底安裝耳板和結(jié)構(gòu)柱埋件采用同厚度的鋼板進(jìn)行臨時固定。

為確保鋼柱帽垂直度符合要求，需配合工人輔助調(diào)整，采用扳手固定耳板上的螺絲。

3）待鋼柱帽臨時定位牢固后，開始鋼梁與鋼柱帽安裝。通過M22的高強(qiáng)螺栓將鋼梁連接至耳板；鋼梁端部與柱帽連接位置采用V形單邊焊接，確保飽滿度合格。

4）吊裝作業(yè)應(yīng)編制《C.0.34結(jié)構(gòu)吊裝記錄表》并記錄歸檔，確保軸線、標(biāo)高等合格正確。

圖11 鋼柱帽與鋼梁連接示意

5.4.4 鋼柱帽澆筑

首先，澆筑前檢查柱帽內(nèi)的預(yù)留柱鋼筋倒伏碰撞的情況，并安排人員進(jìn)行調(diào)整垂直。

其次，在鋼柱帽底與混凝土柱交接處需采用模板掛模封堵，間隙處施打泡沫劑。

最后，通過柱帽頂部鋼板預(yù)留孔φ300mm采用斗車裝運(yùn)混凝土澆筑。值得一提的是，混凝土澆筑在鋼柱帽或鋼梁安裝后均可進(jìn)行，且其澆筑養(yǎng)護(hù)原則上不占用關(guān)鍵工期。

圖12 掛模密封（左）、澆筑養(yǎng)護(hù)（右）

6 結(jié)束語

本工程采用新型的屋頂組合結(jié)構(gòu)鋼柱帽裝置，吊裝簡單，施工便捷效率，且現(xiàn)場安全反饋良好。同時，在屋頂混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)期間，便已完成鋼柱帽的吊運(yùn)工作，并按編號分區(qū)堆放在屋頂結(jié)構(gòu)相應(yīng)位置，故相比于傳統(tǒng)內(nèi)插型鋼方式，高效便捷，有利于節(jié)約工期和成本造價。同時，通過廠內(nèi)預(yù)制加工的生產(chǎn)方式促進(jìn)綠色施工的延續(xù)，符合可持續(xù)性發(fā)展的理念。