钢结构工程的型钢接头

钢结构工程的型钢接头（精选7篇）

钢结构工程的型钢接头 篇1

H型钢在我国建筑钢结构中已获得广泛应用,但是,热轧H型钢的批量生产在我国还处于起步阶段,仅有马钢、包钢等为数不多的几家钢厂能够生产,并且规格和数量有限,远远不能满足建筑钢结构市场的需要。因此,高频焊接H型钢便应运而生了。

1 高频焊H型钢的特点

1.1 概述

与传统的工字钢相比,H型钢的截面模量比较大,力学性能优良。因此,特别适用于建筑钢结构。用其作为受力构件,能够充分发挥构件的承载力,且由于其单位重量小,在承载能力相同的情况下,比用传统工字钢可节约钢材10%～15%;同时由于H型钢侧向刚度大,在相同截面积的条件下,H型钢的侧向刚度比工字钢大1倍以上。

1.2 高频焊H型钢特点

1)不受模具尺寸限制,可以加工各种外形或截面有变化的H型钢

由于受到批量的限制,国产热轧H型钢其品种规格不能划分过细,在工程应用时往往就无法达到恰好满足设计要求的经济性要求。而选用高频焊H型钢就不存在上述问题,例如某构件按常规设计用H250×150×6×8、H250×150×4.5×6、H300×150×4.5×6、H350×175×4.5×6等等,这些规格如作为轧制H型钢,一般厂方不生产,如选用断面接近的轧制H型钢,其翼缘板、腹板厚度往往较厚,显然用钢量就会大大增加。

2)可优化的截面尺寸

与轧制H型钢相比,在重量相同的条件下,可设计成抗弯性能更大的构件,可以使得截面的高厚比、宽厚比在保证局部稳定的前提下设计得更合理些。例如,在高度400mm以下的轧制H型钢,其腹板高厚比都在50以下,最小16;翼缘单边宽厚比均在10以下,最小为3.57。对梁式构件来说,截面的力学性能未能充分发挥出来,而采用高频焊H型钢时,这些数值就可提高,如实际应用的H300×150×4.5×6其腹板的高厚比达66.7;单边宽厚比达12.5,从而相应提高了构件单位面积的力学参数,使其力学性能获得了较充分的发挥。如高度为350mm的高频焊H型钢,其Ix/A的数值明显高于相同截面的轧制H型钢。由于截面尺寸的灵活性、设计的合理性,受到了设计人员的普遍欢迎。

3)小尺寸H型钢

从加工制作角度分析,轧制H型钢无疑优于焊接H型钢,但当缺乏轧制H型钢的规格,尤其是小尺寸必须采用焊接H型钢时(高频焊),则后者显示出很好的互补性。并且,由于高频焊接H型钢的生产是引进国外先进的专用生产线加工制作的,因此,其成品的制作精度明显优于一般钢结构加工厂制作的焊接H型钢。由于专业化生产,加工制造简单,工业化程度高、成本低,这种型钢受到了建设和施工单位的欢迎。

2 高频焊H型钢的应用

由于高频焊H型钢的上述特点,近年来在钢结构工程中得到了广泛应用。除单层钢结构外,在多层钢结构中也已大量使用。

上海小糸车灯有限公司技术中心就是2层(局部3层)的多层全钢结构生产厂房,车间长90 m,纵向柱距9 m,横向宽度为3跨,分别为15 m、15m和18m,共宽为48 m;厂房最高处为20 m,其中底层层高10 m;2层层高5 m,局部3层的层高均为5m。底层3跨,每跨均设有2台桥式吊车,起重量为50k N～160kN,均为中级工作制。2层楼面工艺荷载为5k N/m2,局部区域为10k N/m2。整个车间总面积约为1×104m2(见图1、图2)。

在设计过程中考虑到屋面大量的工艺悬挂荷载,屋面檩条全部采用了高频焊H型钢,既保证其有檩屋盖有足够的纵向水平刚度,又兼作一定的刚性支撑;在2层荷载较小的区域内,次梁的布置亦选用了高频焊H型钢;外墙板采用横向排列的轻质夹芯板,与横向墙板连接的构件采用在框架柱中间另立挡风柱及顶部小墙柱。经技术经济分析比较后,这样的墙柱均采用高频焊H型钢。

其他象上海通用汽车有限公司冲压车间这种具有500k N重级制吊车的重型单层钢结构厂房,3跨27m,柱距12 m及13.5m,总面积近1×104m2;上海爱知锻造有限公司热锻模车间为2跨(24m+30m),柱距9m,200k N中级制吊车的单层钢结构厂房,厂房面积4 374m2,厂房内有众多压机基础,其中最大的压机吨位达63 000k N,属振动厂房,同样都为保证其有檩屋盖有足够的纵向水平刚度,檩条全部采用了高频焊H型钢。表1为实际工程中几种高频焊H型钢与轧制H型钢的技术经济比较。

从表1可知,在同样满足设计要求的前提下,高频焊H型钢的技术经济指标优于轧制H型钢,用钢量明显减少,虽然由于高频焊H型钢的单价比轧制H型钢稍贵,但结合节省的用钢量,其总价还是比选用轧制H型钢低,尤其在大批量使用的情况下,优势更加明显。

3 结束语

高频焊H型钢与轧制H型钢相比较,最大的优点是选用截面尺寸的灵活性和互补性,因此它不仅可以用在檩条、墙架等构件上,还可广泛应用到主要承重多层框架中,尤其是在跨度、荷重相对较小的等截面或变截面的门式轻型框架及其他结构中使用优势明显。

展望未来,高频焊H型钢和轧制H型钢一样有广阔的应用前景,而在现今大力推广发展轻钢结构有檩体系中,高频焊H型钢将得到更广泛的应用,具有广阔的发展前景。

摘要：通过对普通H型钢和高频焊H型钢的特点比较,阐述、探讨高频焊H型在多层钢结构中的广泛应用。

关键词：轧制,高频焊,优化,小尺寸,重量比

参考文献

【1】GB/T11263-1998热轧H型钢和部分T型钢[S].

钢结构工程的型钢接头 篇2

某购物商场地上5层, 地下1层, 建筑总高度21.86m, 总面积约56 000m2, 主体结构为框架剪力墙结构, 柱网尺寸设计为8.0m×8.0m, 柱截面为650×650mm2, 混凝土强度等级为C40, 抗震设防等级为二级。商场室内中部 (4) ~ (7) /C~E处原设计为采光天井, 其一层楼面平面示意图如图1。现商场因使用功能发生变化需要进行结构改造, 将采光天井在各楼层进行浇筑封堵, 以增加商场的有效使用面积。

2 结构改造方案的选择

结构改造方案的选择合理与否是整个改造工程的关键。在确保结构安全性、实用性的前提下, 为满足结构的功能性变化要求, 先在室内平面 (5) /D与 (6) /D两处分别增设1根柱, 以支撑各楼层及屋面楼板的楼面荷载及结构自重。经初步设计比较, 以下改造方案的可行性相对较高, 现比较分析如下:

1) 采用框架结构:在室内 (5) /D与 (6) /D处增设相应规格的混凝土柱, 并在原结构的梁柱节点处植入钢筋, 浇筑形成钢筋混凝土框架结构, 并与原有结构体系形成整体。但是原结构体系中柱网尺寸相对较大, 新增设的梁构件跨度也会较大, 导致梁截面尺寸大, 结构自重大, 在新增梁构件与原有柱的节点连接难度大, 其结构安全性难以保证;

2) 采用预应力结构:在室内 (5) /D与 (6) /D处增设相应规格的混凝土柱, 采用预应力混凝土结构以有效减小梁构件的截面尺寸, 达到减轻结构自重的效果。但新增预应力混凝土梁构件与原有混凝土柱的节点连接问题也较为复杂, 施工难度大;另一方面, 预应力筋的锚固和张拉施工对原有混凝土柱的影响也不容忽视;

3) 采用型钢--混凝土组合结构:在室内 (5) /D与 (6) /D处增设相应规格的钢管柱, 采用型钢--混凝土组合结构进行结构改造。该方案能充分利用钢结构高强轻质的优点, 且结构改造工程的现场施工工程量将大幅减小, 能有效缩短改造工期。

综合考虑结构改造安全性、实用性、经济性, 以及工期方面的要求, 采用型钢——混凝土组合结构的改造方案, 即在原有结构柱与新增的两根钢管柱之间设置型钢主梁, 然后再在主梁之间架设次钢梁, 并与原有梁柱体系形成整体;待梁、柱吊装并固定后, 将预制成型的压型钢板铺设在型钢梁上, 通过抗剪连接件与型钢梁上翼缘焊接牢固;在压型钢板铺装完成后, 可开始浇筑混凝土楼板, 形成压型钢板组合楼板, 确保新增型钢钢梁结构与混凝土楼板形成整体受力体系。

3 结构改造设计

3.1 楼面布置

在建筑平面的 (5) /D、 (6) /D两处增设直径480mm, 厚22mm的钢管柱;新增主钢梁一端支撑在原有混凝土柱的新设节点处, 另一端支撑在新增钢管柱上, 次梁则支撑在新增主梁与原有主梁、或新增主梁与新增主梁上, 次梁间距大致为2.6m~2.8m;在新增设的型钢梁体系上铺装、浇筑形成型钢板混凝土组合楼板。值得注意的是, 新浇筑混凝土后的楼面标高应与原有楼面标高保持一致。

为了有效传递压型钢板与混凝土叠合面之间的纵向剪应力, 应选择采用板上有压痕的优质压型钢板, 并将其作为永久性模板, 在压型钢板上还要双向铺设直径8mm, 间距150mm的钢筋网, 再浇筑相应厚度的混凝土层。为防止压型钢板与上层混凝土之间产生滑移, 应增设足够强度和数量的抗剪栓钉。

3.2 型钢混凝土组合结构设计

在该改造工程中, 采用型钢--混凝土组合结构体系应该对整个建筑结构体系的主梁和次梁、原有梁、柱进行设计计算。建模计算时, 应对施工阶段和正常使用阶段的结构受力特性 (如梁截面跨中应力、跨中挠度、梁端剪力、柱端弯矩等) 分别进行验算, 要求型钢钢梁的强度应力比控制在0.9以内。因压型钢板与现浇混凝土楼板之间采用了栓钉进行了可靠连接, 所以保证了型钢梁的稳定性。经过建模计算分析, 设计采用的型钢H430×410×25×35主梁, 采用型钢H390×300×10×16的次梁, 采用直径为480mm, 厚度22mm的无缝钢管柱构件, 新增组合结构的主、次梁, 钢管柱与原有结构均能满足承载力极限状态和正常使用极限状态的要求。

4 构件节点连接设计

4.1 钢柱与地下室原有混凝土柱连接

在室内一层楼面节点 (5) /D、 (6) /D两处下面布置有地下室负1层的混凝土柱, 地下室顶板 (一层楼面) 厚度为350mm, 在混凝土顶板上先植入M20高强螺栓, 将钢管柱 (外露式柱脚) 与原有混凝土柱的中心对准, 柱脚锚栓连接处根据最不利受力组合进行验算, 选用10个M20高强螺栓植入地下室顶板, 锚固深度250mm即可满足要求。

4.2 型钢主梁与原有混凝土柱连接

首先在原有混凝土柱节点处设置相应尺寸的节点板, 采用M20高强化学锚栓充分固定, 在节点板上、下两侧采用厚度不少于25mm、宽度不低于300mm的钢板套焊在原有混凝土柱上, 套焊钢板与原有混凝土柱间的空隙采用高强水泥浆进行灌实, 再在固定牢靠的节点板上焊接钢牛腿, 新增型钢主梁便可简支在钢牛腿上, 同时并与节点板进行焊接。型钢次梁与原有混凝土主梁之间的连接也类似。采用结构分析软件对结构进行整体分析验算, 该型钢主梁传给原有混凝土柱的内力, 以及支座选用的单个锚栓的抗剪承载力均满足要求。可知, 这种结构改造手段在与原有混凝土柱连接节点处, 传力明确、对原有结构性能影响较小, 施工也相对简单方便。

4.3 钢管柱与主梁连接

H型钢主梁与钢管柱间的连接, 先在钢管柱上设置好相应的水平外伸板 (在梁的上下翼缘位置) 。型钢梁的上、下翼缘与钢管柱外伸板等处均采用剖口焊接方式进行连接, 型钢梁腹板与钢管柱上预设的连接件则采用高强螺栓进行连接。

4.4 型钢主梁与次梁连接

型钢主、次梁腹板采用高强螺栓连接即可, 翼缘间采用剖口焊接, 并在上、下翼缘上增设拼板, 并采用高强螺栓连接牢固。

5 施工注意事项

为保证整个结构改造工程优质高效地完成, 施工过程中应注意以下事项。

1) 梁端节点板安装:在节点处应准确放线、定点钻孔打眼, 确保节点板安装位置准确无误。为了防止在钻孔时碰到柱内主筋, 应凿去柱节点区域内的混凝土保护层后再钻孔, 待节点板固定牢靠后, 再根据原有混凝土柱尺寸焊接钢板套箍, 并用高强水泥浆灌实钢板与柱间缝隙, 增加其整体性;

2) 钢管柱安装:钢管柱吊装就位时, 应严格控制柱的垂直度, 临时固定好后再逐层安装钢梁。实际操作时, 按先柱后梁、先主梁后次梁, 逐层形成完整的空间框架体系, 以提高新增结构在施工过程中的整体性;

3) 压型钢板铺设:待型钢梁构件均安装好后, 应及时进行压型钢板铺设并焊接相应的锚栓。需要指出的是, 抗剪栓钉是防止钢梁与混凝土楼板之间产生滑移, 确保两者形成整体结构体系以共同受力的关键构件, 栓钉的材性及其焊接牢固程度直接影响到型钢-混凝土组合楼盖体系的受力性能, 因此要确保栓钉本身的质量和焊接质量;

4) 在压型钢板上进行混凝土浇筑施工, 应选择采用流动性较强的混凝土。

6 结论

随着社会经济的不断发展, 近年来需要改造的建筑结构越来越多。在结构改造工程中, 采用型钢—混凝土组合结构体系, 能充分发挥型钢的抗拉性能和混凝土的抗压性;且在现场节省了搭设模板的工序, 混凝土湿作业量也大幅减少, 缩短了施工周期, 具有广泛的推广应用前景。

参考文献

[1]型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2001J130-2001.中国建筑工业出版社.

钢结构工程的型钢接头 篇3

1 概述

型钢混凝土结构 (Steel Reinforced Concrete, 简称SRC) , 又被称为钢骨混凝土结构, 是以型钢为钢骨架并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构。构件是钢和混凝土两种材料的组合体, 由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成, 其中构件中的型钢是轧制或焊接成型。

型钢混凝土结构中的型钢与混凝土共同作用, 可以发挥钢材良好的抗拉性能和混凝土良好的抗压性能, 从而使两种材料的强度都能够得到充分的利用。与传统的钢结构相比, 型钢混凝土构件的外包混凝土可以防止型钢局部弯曲变形, 提高构件的整体刚度, 显著改善型钢截面扭转弯曲性能, 使钢材的强度得到充分发挥。采用型钢混凝土结构可以节约钢材, 包在型钢外面的钢筋混凝土不仅在刚度和强度上发挥作用, 而且可以取代钢结构外涂的防锈和防火材料, 增加结构耐久性。

2 型钢柱安装的质量控制

1) 钢柱垂直度, 偏扭的质量控制。在型钢柱相互垂直两翼缘板划出柱身中心线, 根据楼层轴线, 用两台经纬仪从不同方面进行观测, 控制其垂直度及偏扭值, 同时测量已安装型钢柱的垂直度, 进行适当调整, 稍微预留倾斜量, 在安装焊接过程中依靠变形将其抵消。

2) 钢柱标高质量控制。安装钢柱标高, 误差控制在±3 mm以内, 测定已安装型钢柱标高及偏差, 根据拟安装钢柱长度来进行标高调整, 如果柱头间出现缝隙, 用钢垫片调整。

3) 型钢柱安装精度直接影响到型钢梁施工, 必须严格控制, 逐层复核调整, 防止误差积累。

4) 型钢柱对接焊缝施工, 是型钢柱安装的关键工序之一, 直接关系到结构安全。型钢柱安装调整就位, 先安装联结板, 校核调整后, 采用点焊固定。采取两个焊工同时对称、分段、反向施焊的工艺, 并保证焊接参数、焊接速度一致。严格控制焊道平直, 分层连续施焊, 保证焊缝质量。每层焊缝焊完后及时清理, 如发现有影响焊接质量的缺陷, 必须清除后再焊。

3 型钢梁安装的质量控制

型钢梁吊装安装前应先在钢梁腹板侧边焊吊耳, 用塔吊进行吊装。然后将梁运至钢柱的牛腿上, 做临时连接, 并找正位置, 割掉钢梁腹板吊耳。型钢梁翼缘中心线应对正牛腿中心线, 以保证钢梁轴线位置准确。在安装钢梁过程中, 利用钢腹板两侧安装设备上的水平调节丝杆来调节钢梁的垂直度。安装钢梁时, 需要反复观测并纠正其轴线、标高、垂直度偏差值, 直至符合规范要求后, 方可进行对接焊接。钢梁焊接完毕后, 割掉钢梁翼缘上的吊耳, 并对钢梁的垂直度标高进行复验。在焊接好的钢梁上下翼缘确定抗剪连接件的轴线位置, 并采用自动栓钉焊接机将抗剪连接件 (栓钉) 焊接在钢梁翼缘上, 做到焊接牢固可靠。为防止组合钢梁垂直度、标高轴线偏差值积累超过允许值, 每次组合钢梁安装要严格校验钢柱垂直度以及钢柱上牛腿的轴线位置、标高。型钢混凝土结构的型钢柱、梁、支撑等主要构件就位后, 应立即进行校正、固定。当天安装的钢构件应使其形成稳定的空间体系, 否则应采取临时加固措施。

4 型钢柱、梁钢筋的绑扎

1) 吊装钢梁时应提前将外箍筋套于钢梁内, 以免后套时箍筋变形或难以施工。

2) 严格控制型钢混凝土梁上下钢筋的标高, 以确保主筋和型钢间的距离及型钢在该梁中位置的准确性。

3) 梁柱节点的箍筋可采用开口箍筋后焊接的方式。

4) 型钢混凝土柱的纵向受力钢筋不应在中间各层节点中切断。

5 现场气割扩孔的处理

型钢钢板上的孔洞应在工厂机械开孔, 严禁现场气割开孔。应尽量将型钢混凝土梁、柱中钢筋避开型钢, 无法避开时可采用钢筋穿孔, 但应避免在型钢的翼缘上穿孔。当必须在柱内型钢腹板上预留孔时, 型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的25%, 当钢筋穿孔造成型钢截面损失不能满足承载力要求时, 可采用型钢截面局部加厚的办法补强, 加厚板件与型钢构件应有可靠连接。

6 型钢柱底脚板下部混凝土浇筑的问题

型钢柱生根于框架柱内, 应设置一层过渡层, 过渡层中的型钢柱向下延伸至梁下部以下2倍型钢柱截面高度。过渡层柱的箍筋全高加密、为控制型钢柱标高, 浇筑框架柱时混凝土标高控制在型钢柱底脚板下50 mm, 型钢柱安装完成以后, 再浇筑混凝土。为保证此部位混凝土浇筑密实, 采取以下控制措施:

1) 清除该部位的焊渣和其他杂物, 并充分浇水湿润, 但不得有积水。

2) 在底脚板相对两侧支设模板固定牢固, 另两侧作为浇筑混凝土时的喂料口, 沿喂料口方向预埋3ϕ8钢筋辅助振捣。

3) 用人工从两个相对方向喂料口喂料, 同时用振捣棒振捣底脚板、预埋钢筋和另两侧模板。待排气孔有水泥浆溢出时, 在喂料口两侧支设簸箕口继续喂料和振捣, 直至排气孔溢出石子, 即浇筑密实。

4) 待混凝土有强度后, 剔除喂料口处多余混凝土至底脚板平整, 割断外露预埋钢筋。

5) 浇筑完毕要加强养护。

7 混凝土浇筑

1) 采用商品混凝土泵送浇筑, 先浇筑柱后浇筑梁。混凝土最大骨料直径宜小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3, 且不宜大于25 mm。

2) 在柱混凝土浇筑过程中, 从型钢柱四周均匀下料, 分层投料高度不超过50 cm, 每个柱采用4个振捣棒振捣致顶。

3) 在梁柱接头处和型钢翼缘下部, 由于浇筑混凝土时有部分空气不易排出, 或因梁的型钢混凝土翼缘过宽影响混凝土浇筑, 需在型钢翼缘的一些部位预留混凝土浇筑孔。

4) 梁混凝土浇筑时, 在工字钢梁下翼缘板以下从钢梁一侧下料, 用振捣器在工字钢梁一侧振捣, 将混凝土从钢梁底挤向另一侧, 待混凝土高度超过钢梁下翼缘板100 mm以上时, 改为两侧两人同时对称下料, 对称振捣, 待浇至上翼缘板100 mm时, 再从梁跨中开始下料浇筑, 从梁的中部开始振捣, 逐渐向两端延伸, 至上翼缘板下的全部气泡从钢梁两端及梁柱节点位置穿筋孔中排出为止。

8 型钢柱首节安装前, 对生根底部混凝土框架柱的强度要求

框架柱生根处的钢筋混凝土强度不低于设计强度的80%, 这样才能抵抗钢构件荷载, 同时留置试块。

9 结语

型钢混凝土组合结构施工较为复杂, 主要表现为钢筋与钢结构构件之间的连接和交叉作业, 型钢混凝土组合结构梁柱钢筋绑扎、型钢混凝土组合结构混凝土的浇筑等。但是型钢混凝土组合结构结合了轻钢结构和混凝土结构的优点, 具有施工方便、工期短的特点, 同时使结构具有良好的抗震性能和耐火性能, 是未来建筑的发展方向。

摘要：介绍了型钢混凝土结构在实际工程中的应用, 并针对施工过程中的难点问题进行了说明, 包括型钢柱、型钢梁安装质量控制, 型钢柱、型钢梁的钢筋绑扎, 型钢柱底脚板下部混凝土浇筑等, 指出型钢混凝土结构施工方便, 工期短, 具有良好的抗震性能和耐火性能, 是未来建筑的方向。

关键词：型钢混凝土结构,安装,钢筋绑扎,混凝土浇筑

参考文献

[1]GB 50205-2001, 钢结构工程施工及验收规范[S].

[2]JGJ 81-91, 建筑钢结构焊接规程[S].

[3]JGJ 82-91, 钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程[S].

[4]GB 50221-95, 钢结构工程质量检验评定标准[S].

[5]04G 523, 型钢混凝土组合结构构造[S].

[6]JGJ 138-2001, 型钢混凝土组合结构技术规程[S].

钢结构工程的型钢接头 篇4

1.1 型钢砼组合结构

由几种不同受力性质的建筑材料组成的构件或结构, 在荷载作用下能够共同受力、变形协调的结构称为组合结构。组合结构具有能发挥不同材料各自优良性能的特点, 具有较大延性, 抗震性能好, 造价低, 施工方便。组合结构共同工作主要依靠箍筋的约束作用, 有时也设置抗剪连接件。

1.2 型钢砼组合结构特点

(1) 型钢砼组合结构与钢结构相比具有以下特点:耐火性能好, 包裹在型钢外的钢筋砼蓄热较大, 可提高构件的耐火性能;节约钢材, 型钢砼框架较钢框架可节省钢材50%或者更多;兼做模板支架, 型钢砼结构的型钢, 在砼尚未浇筑之前已形成钢架, 具备相当大的承载力, 可用作施工模板支架和操作平台, 缩短工期。

(2) 型钢砼组合结构与砼结构相比具有以下特点:整体工作性能好, 型钢骨架与外包钢筋砼形成整体, 共同受力;截面尺寸小, 钢筋砼受到配筋率的限制, 提高承载力的途径只能是加大截面尺寸, 而型钢砼组合结构可以设置较大的型钢, 在截面尺寸相同的条件下, 可以提高构件的承载力。

1.3 型钢砼梁

型钢砼梁是在砼梁中主要配置轧制或焊接的型钢, 其次配有适量的纵筋和箍筋, 此种结构形式的梁称为型钢砼梁。由于在砼中配置了型钢, 型钢砼梁的承载力、刚度大大提高, 因而减小了梁的截面尺寸, 增加了空间, 降低了建筑物高度, 可以更好地运用于大跨度和高荷载建筑中, 尤其适合高抗震区。

2 型钢砼梁构造要求

2.1 型钢:

梁中的含钢率为5%~8%较为合理;型钢宜采用Q345, 其形式宜采用对称截面、充满型、宽翼缘的实腹式型钢;型钢可采用轧制或钢板焊成的工字钢或H型钢;梁内型钢板件厚度不宜小于6mm。

2.2 栓钉:

型钢上设置的抗剪连接件宜采用栓钉, 不得采用短钢筋代替栓钉, 直径规格宜选用19mm或22mm, 其长度不宜小于4倍栓钉直径, 设置间距不宜小于6倍栓钉直径。

2.3 纵向受力钢筋:

型钢砼梁中的受力钢筋宜采用HRB335、HRB400级热轧钢筋;纵向受拉钢筋配筋率宜大于0.3%;梁的受拉侧和受压侧纵向钢筋配置均不宜超过两排, 且第二排只能在梁的两侧设置钢筋, 以免影响梁底部砼浇筑的密实性;钢筋直径不宜小于16mm, 间距不应大于200mm, 纵筋之间以及与型钢骨架之间的净距不应小于30mm和1.5倍钢筋直径。

2.4 箍筋:

梁端第一肢箍筋应设置在距柱边不大于50mm处, 非加密区箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍;箍筋加密区长度, 最大间距和最小直径应符合国家标准《砼结构设计规范 (GB50010—2002) 》的规定。

2.5 截面尺寸和砼强度等级:

为方便浇筑砼, 型钢砼梁的截面宽度不应小于300mm;为确保梁的抗扭和侧向稳定, 梁截面高度不宜大于4倍截面宽度, 且不宜大于梁净跨的1/4;型钢砼梁砼强度等级不宜低于C30。

3 型钢砼梁正截面受弯试验研究分析

型钢砼梁承受极限荷载时, 砼下表面裂缝贯通, 受压区砼保护层被压碎, 型钢砼梁发生破坏。但荷载主要依靠型钢维持, 变形可持续很长时间, 型钢砼梁的延展性比钢筋砼梁好。

对于钢骨为双轴对称的充满型实腹型钢, 型钢砼梁达到最大承载力之前, 梁中的型钢截面的应变分布与砼截面的应变分布一致, 中和轴重合, 且接近于直线分布。因此, 型钢与砼的粘结作用在受到最大荷载前不会发生破坏, 两者能很好地共同作用。

4 影响型钢砼梁斜截面承载力的主要因素

(1) 剪跨比:受剪承载力随着剪跨比的增加而降低。 (2) 型钢腹板含钢率即型钢强度:在一定范围内随着含钢率的增加, 型钢砼梁的抗剪能力提高, 同时, 型钢强度高, 型钢砼梁抗剪能力也高。 (3) 配箍率及配箍强度:箍筋本身承担部分剪力, 同时箍筋对砼的变形起着约束作用, 配置足够数量的箍筋对防止梁发生粘结破坏是有效的, 箍筋强度高, 型钢砼梁的抗剪能力也高。

5 型钢砼梁的挠度验算

型钢砼梁的截面尺寸一定时, 钢筋砼截面部分的抗弯刚度主要与受拉钢筋配筋率有关。此外, 在长期荷载作用下, 由于受压区砼的徐变、钢筋与砼之间的滑移徐变及砼的收缩等原因, 梁的截面刚度下降。因此, 在型钢砼梁的刚度计算中, 需要考虑荷载长期作用对挠度影响的增大系数。

6 型钢砼梁的裂缝验算

型钢砼梁的裂缝开展机理, 基本上与钢筋砼梁类似, 但同时要考虑纵向受拉钢筋、型钢受拉翼缘和型钢部分腹板对受拉区砼开裂的影响。型钢砼梁可能发生的最大裂缝宽度, 是根据型钢砼梁钢筋砼部分所承担的弯矩Mrc, 按钢筋砼梁的裂缝宽度计算, 将型钢的受拉翼缘作为附加受拉钢筋, 以考虑其对裂缝间距的影响。

7 结语

在钢筋砼梁中增加型钢, 由于型钢固有的强度和延性, 型钢、钢筋、砼共同工作时使型钢砼梁组合结构具备比传统钢筋砼梁结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点, 同时具有防火性能好, 结构局部和整体稳定性好的优点。

摘要：在钢筋砼中配置型钢后, 型钢砼梁的承载力、刚度大大提高, 因而减小了梁的截面尺寸, 降低了建筑物高度, 能更好地运用于大跨度和高荷载建筑中, 且具有良好的延展性和防火性, 抗震性能更好。

关键词：组合结构,型钢砼梁,承载力,抗震性

参考文献

[1]GB50010-2002.砼结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

钢结构工程的型钢接头 篇5

关键词：砖混结构,改造,托梁,施工

随着社会的发展和建筑施工技术的不断进步,建筑物的新建与改建逐渐增多,特别是我国仍存有大量的老、旧建筑与历史古建筑,其中改建、扩建工程占有较大比例,部分表现为原有建筑楼(屋)面加层改建、翻修改造施工。在施工中,作为支模基础的原有建筑楼板承载力不足,是支模架坍塌事故发生的主要原因之一。

1 工程概况

湖南省委第三办公楼位于长沙市解放中路,始建于20世纪30年代,三层砖混带地下室结构。原屋顶为木质坡屋顶,根据建设方要求,对原有房屋进行改造,将木屋顶拆除改用混凝土斜坡屋顶替代。

2 工程难点

该建筑历史悠久且经历战火,近十年来,内部均做过多次局部改造,根据鉴定顶层(第三层)的楼板仅能承受150 kN/m2的荷载,第二层为木质空心楼板,楼板承载力不足。由于该工程工期紧、任务重,结构较复杂,在模板支撑方面有一定难度。经过对比选定型钢托梁支撑架作为最终方案。

3 方案的选择

1)采用逐层满堂脚手架方案。

参考以往施工经验,采用满堂钢管脚手架。从第一层开始逐层搭设至屋顶层,相互拉结形成群柱。然后在上面架设操作平台,进行支模。该方案施工简便,不需专门脚手架器材,但因第二层为木质空心楼板,如采用满堂钢管脚手架会破坏木质空心楼板且楼板受力不够明确,稳定性、安全性较难控制,技术上难以实现。

2)采用简支梁及钢平台搭设在圈梁上方案。

此方案是钢梁与屋面圈梁整体现浇,待施工完毕后钢梁不拆除,钢梁不拆除对于钢结构本身维护复杂,且钢梁自身支撑结构体系也存在次生质量与安全问题。

3)采用人字形支撑体系。

此方案在方案2的基础上加设纵横向人字形支撑,也存在钢梁后期维护和钢结构支撑体系次生质量和安全问题。

4)型钢托梁方案。

采用工字钢搭设在建筑物内、外墙上,形成刚性支撑平台作为楼(屋)面板支模脚手架搭设的基础。将支模荷载通过刚性支撑平台传递给建筑承重墙体,避免因楼(屋)面板承载力不足,导致支模架垮塌,确保施工质量与作业安全。本工程最后选用此方案施工。

4 施工顺序与要点

4.1 施工顺序

施工工艺流程:墙体开洞→钢梁安装→梁上部脚手架搭设→支模→混凝土浇筑→拆除。

4.2 施工要点

4.2.1 墙体开洞施工

1)根据原有砖混结构建筑物的纵、横墙体布置,必须选择每间房承重墙体作为工字钢平台的承重墙。2)遇到承重墙下部墙体门窗洞口处时,必须在门窗洞口上部设置型钢过梁(见图1)。3)墙体开洞后,墙洞处放置垫块前,墙洞底需抹厚度2 cm～3 cm、强度不小于M10的水泥砂浆找平层。垫块安设完后,型钢梁必须满搭垫块。继续砌筑墙体并预留坡口,便于浇捣混凝土与工字钢梁卡紧。混凝土强度不低于C15。

4.2.2 钢梁安装

1)按钢结构制作工艺规程完成型钢制作的精确下料。根据排图或数放图,确认材质规格、划线、号料,并注明焊接形式;钢材炉批号与构件零件的使用区域对应登记。2)工字钢梁上焊接立杆抗滑移钢筋与底座垫板,见图2。3)吊装前应在每根钢梁距两端1.0 m处焊接ϕ12 mm U形吊环。4)制作完成的装配平台必须经设计、质量、技术等部门共同进行严格检查验收后,方可正式进行安装。5)制作好的构件应立即用油漆在明显部位编号,写明图号,构件号和件数,以便查找,给现场安装提供方便。

4.2.3 梁上部脚手架搭设支模

1)架体搭设高度一般不超过5 m。立杆横排距(表示沿工字钢梁纵向立杆排距)不大于800 mm,立杆纵排距(表示沿工字钢梁横向立杆排距)不大于1 000 mm(见图3)。2)脚手架搭设立杆垂直度偏差不得大于架高的1/200。3)立杆接长接头,要交错布置,相邻两立杆接头不应设置在同一步距内。各接头位置不宜大于在步距中间的h/3处。4)脚手架底部必须设置两道双向纵、横向扫地杆。纵、横向扫地杆应用直角扣件固定在竖向立杆上,并相互紧靠,将脚手架连接成为一个整体。5)有梁部位,大横杆设于小横杆之下,采用直角扣件与立杆扣紧。6)大横杆对接扣件连接,对接应符合以下要求:对接接头应交错布置,不应设在同步、同跨内,相邻接头水平距离不应小于500 mm,并应避免设在纵向水平跨的跨中。7)当混凝土强度达到拆模强度时,项目部下达书面通知即可拆除大部分模板。

4.2.4 拆除施工

1)外架拆除前,项目部要向各施工队拆架施工人员进行书面安全交底工作。交底由接受人签字。2)拆架前在相应拆除区域用警戒线先拉好围栏,无监护人、专职安全员在场,外架不许拆除。3)架子拆除程序应由上而下,按步拆除。脚手架拆除原则为:先搭的后拆,后搭的先拆。4)工字钢梁采用一端齐墙面切割,另一端抽出墙体的施工方法。5)抽出端墙体不应均在同一面墙体上,应交替隔梁布置。6)门窗洞口上型钢过梁直接抽出后,墙体上留下的洞口立即用砌体封闭并用细石混凝土封实。

5结语

2008年12月施工全部顺利完成,屋面梁、板结构无损坏,施工质量达到要求,保证了工期,经有检测资质的单位试验均符合规范要求,总工期缩短6 d,得到了建设单位、监理单位的高度评价,取得23.8万元经济效益和良好的社会效益。不仅适用于老、旧建筑物的屋(楼)面加层与改造,还可利用型钢外伸出墙体,作为悬挑操作脚手架的基座。特别在历史建筑修缮中对原有建筑的保护具有积极的社会意义与良好的社会效益。

参考文献

[1]钱春芳,魏忠泽.建筑施工安全技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991:105-121.

[2]杜荣军.建筑施工脚手架实用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994:112-124.

[3]JGJ 130-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

钢结构工程的型钢接头 篇6

1 工程实例

福建省商务厅铜盘路118号新办公场所维修改造工程位于福州市鼓楼区 (市中心) 铜盘路118号, 其西北侧为北环西路, 南侧为铜盘路。该办公场所原为武警福建总队办公楼, 主要由4幢旧办公楼房 (1#-4#楼) 组成。现拟在原1#楼北侧中部增设2部电梯及室外空调板结构 (桩基及土建工程) , 1#楼和2#楼为维修改造工程, 改造范围除结构主体 (除保留楼板、梁、柱、楼梯外墙部分拆除, 内墙拆除新砌外) , 其余全部拆除。

本工程拆除工程仅涉及不影响整体结构安全的室内外墙体、屋面及局部通风管道和外墙工程。设计要求对1#-4#楼的主体结构柱、梁、板进行结构加固, 包括碳纤维布、外包型钢、外粘钢板三种方式。

1#楼建筑总高度60.8m, 地下一层, 地上20层, 1层层高4.8m, 2-19层层高均为3.0m。总建筑面积为14047.9㎡。原建筑结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构, 属于高层综合办公楼。建筑属于高规一类。本工程地下室和主体结构耐火等级均为一级。本项目以1#楼为例, 对建筑加固维修改造型钢悬挑脚手架的施工安全进行探讨。

2 型钢悬挑脚手架施工安全基本原理

2.1 脚手架力的传递路线分析

竖向施工荷载→脚手板→纵向水平杆→横向水平杆→扣件→立杆→型钢悬挑梁、卡环→钢丝绳→吊环→主体结构;

水平风荷载→安全网→立杆 (剪刀撑) →连墙件→主体结构。

在施工时如不注意该类型悬挑脚手架外架的受力特点, 搭设不规范, 不符合专项施工方案的设计要求, 将会产生施工安全事故。

2.2 悬挑架安全生产监理工作要点和主要危险源的识别

从建筑物形体实际情况和安全防范角度出发, 本项目物料转运不考虑塔机和施工升降机等起重设备, 采用施工便移式升降机, 可有效降低施工安全风险, 节约施工成本。

根据架体受力传递路线和施工重大危险源辨识与监控技术, 分析并列出本工程悬挑架安全生产管理的监理工作重点: (1) 施工方案的编制、审批 (包括专家论证) ; (2) 悬挑型钢规格尺寸、纵距, 与梁板的固定方式, 穿剪力墙、烧结空心砖砌体构造处理 (型钢嵌固和U形钢筋拉环植筋) , 悬挑钢梁在楼梯、外挑结构、阳角等特殊部位处理; (3) 悬挑型钢锚固处结构结构梁板强度复核和结构加固;钢丝绳的紧固程度、钢丝绳和主体结构的拉结; (4) 架体稳定:立杆底部与钢梁的连接柱设置、立杆的对接, 纵、横向水平杆、扫地杆、剪刀撑、横向斜撑的设置, 连墙件设置的位置和数量, 架体和主体结构的抱结措施; (5) 脚手板的强度, 是否满铺、铺稳; (6) 消防灭火器材、安全平网与立网的阻燃性能, 外立面幕墙骨架焊接时掉落下来火星的处理; (7) 堆载和日常维护:脚手板上垃圾、卫生是否及时清理, 脚手板上石材面板、龙骨、锚固件、外墙拆除和结构拆除垃圾、工器具及物料荷载是否存在集中堆载、超载等。 (8) 技术交底、基础验收和分段验收; (9) 落地架和悬挑架转换过渡位置安全防护、架体防护、层间防护 (兜底) 措施; (10) 高处作业防坠落措施 (架子工是否在外脚手架外侧高空危险作业) , 安全带的报废年限问题; (11) 施工便移式升降机提升设备基础固定、防护棚搭设、转料平台搭设、安全平网搭设、物料限荷、钢丝绳连接、滑轮质量、物料吊运。

扣件式钢管脚手架好比房屋建筑工程主体结构的梁、柱承重结构, 按照“强柱弱梁”的设计原则, 同时依据钢结构破坏的主要特征是受压失稳, 因此, 钢管立杆的稳定性至关重要。

悬挑型钢、钢丝绳、卡环、吊环系统好比房屋建筑的基础工程, 又是悬挑结构, 其强度稳定是保证整个外架系统施工安全的关键所在。

不同地区、不同高度的房屋建筑工程上承受各种强度的水平风荷载, 均必须通过连墙件传递到主体结构。连墙件就像高层建筑中的剪力墙, 与剪刀撑共同承担了全部的水平风荷载, 并在构造上保证了整个外架的整体稳定。连墙件与剪刀撑是保证系统整体稳定的重点[1]。

3 施工安全 (文明) 控制要点

3.1 方案编制阶段审核要点

总监组织专业监理工程师对方案的编制审批程序符合性和专项方案的主要内容 (如工程概况、编制依据、施工计划、施工工艺技术、施工安全保证措施、劳动力计划、计算模型等) 完整性进行审核。

专项施工方案中, 着重对以下几点进行审核:总体概念审核 (平面剖面布置、脚手架材料、连接方式、荷载取值) 、受力计算审核 (竖向荷载、风荷载、立杆稳定性、悬挑钢梁的稳定和强度计算) 、构造措施审核 (连墙件、其他构造措施、日常维护) 、计算简图 (楼梯间、穿剪力墙和砌体等特殊位置、安全措施节点大样图) [2]。

(1) 结合工程特点对外架搭设方案优化。根据本工程项目的特点, 总监组织施工单位、建设单位对外架搭设方案进行优化分析和探讨:建议从外墙砌体拆除、幕墙施工便利和施工安全角度出发, 连墙件设置为二步三跨, 立杆横距1.05m, 步距1.8m (便于拆除作业方便和工人通行) 。据此, 初步拟定两套外架搭设方案。方案一:1-10层为落地双排脚手架 (架体高度4.8m+9×3m=31.8m) , 11-16层 (悬挑6层, 架体高度18m) 、17-20层为型钢悬挑脚手架 (悬挑4层, 架体高度为15m=5×3m+女儿墙高度2.0m+架体立杆顶端栏杆高处女儿墙上端1.0m) 。方案二:1-10层为落地双排脚手架 (架体高度31.8) , 11-15层、16-20层为型钢悬挑脚手架 (均悬挑5层, 架体高度为15m、18m) 。根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 (以下简称新规范) 并结合“关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知 (建质[2009]87号) ”等规定, 为了尽量减少悬挑层数以及施工单位组织专家论证程序的麻烦, 节约工期, 本工程采用上述方案二。

(2) 梁、楼板承载力不足加固补强质量控制。结构加固施工过程中, 从影响质量的4M1E (人、材、机、法、环) 五大方面, 针对加固的五大要素进行重点控制。项目监理部通过配备2m靠尺、圆弧靠尺、尖头小槌、含水率测定仪、塞尺等仪器设备, 采取见证取样送检、旁站、平行检验等手段过程控制、巡视检查加固施工质量, 按照《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010、《既有建筑结构加固工程现场检测技术规程》DBJ/T13-212-2015组织验收。

(3) 结构加固工程悬挑架施工技术及注意事项。悬挑架部位应待结构加固施工质量检测合格, 监理人员组织验收合格后, 方可进行悬挑架的施工: (1) 荷载计算中, 外架因设置的防止扬尘用的喷雾管而增加的水恒载和积灰荷载不应漏项, 应计算在内; (2) 根据建筑平面图中的柱网和房间使用功能分隔, 按照跨距布置悬挑梁, 内外排钢管立柱必须有一根钢梁悬挑, 且不和柱网、幕墙主龙骨交叉重叠 (尽量避开框架柱、构造柱、剪力墙、幕墙主龙骨立柱) 为原则进行布置; (3) 根据悬挑钢梁布置图, 认真测量放线、定位, 做好标记。定位时应注意考虑钢梁和结构加固中碳纤维布、U型扁钢箍的位置错开; (4) 从工程施工总进度计划安排的角度出发, 悬挑架应比结构加固先行施工, 保证总进度, 架体施工时, 结构拆除、外装修 (如幕墙后置埋件、基层清理等) 同步流水施工; (5) 配置钢筋扫描仪, 在钢梁两测 (板和剪力墙) 位置对楼板、梁钢筋进行准确扫描, 并适当调整钢梁位置, 调整后的纵距宜小不宜大为原则; (6) 采用台式金刚石薄壁水钻孔机 (简称金刚取孔机) , 根据U型钢筋拉环的直径对楼板进行取孔; (7) 当加固后梁面加固后的结构标高宜和梁板标高平, 不应造成悬挑钢梁“下垂” (锚固端内比外高) 。钢梁的U型钢筋拉环在结构楼板底部应加钢板, 使得板底和板面整体面受力, 不宜采用U型箍线受力现象出现; (8) 构造柱、外墙的砌体、门窗、外墙面原有装饰面层拆除时, 工人在操作时, 应站立在脚手板上从外向内切除、敲打, 严禁从内向外拆除, 防止拆除后的构件、垃圾等向外飞溅, 伤及架体上作业的其他人员。原则上, 上部在拆除, 下步不应有人施工; (9) 施工时应特别注意层间防护的重要性, 架体内立杆和主体结构的距离封闭防护应牢固可靠; (10) 特殊部位的处理:注意转角扇形挑梁钢梁交错布置、楼梯位置压梁。穿剪力墙和砌体节点、卫生间楼板等部位的处理。

(4) 型钢悬挑梁后锚固质量 (安全) 控制要点。 (1) 考虑由于一级圆钢作为后锚固构件抗拉拔效果不理想, 且二级钢在弯曲后变脆易折断, 因此采用两端部带螺纹作为植筋材料, 植筋时不应采用螺杆从胶桶中粘结直接塞进孔洞的施工方法; (2) 钻孔前配备钢筋扫描仪检测原有结构钢筋的位置, 避开结构钢筋; (3) 对锚栓受拉性能试验、胶黏剂粘结强度、锚固胶等进行产品检验; (4) 锚孔质量检查要点:锚孔的位置、直径、孔深和垂直度;锚孔的清孔质量; (5) 后锚固质量检验要点:植筋养护期满并达到固化期后拉拔试验;植筋完成后, 按照抽检数量要求进行锚固承载力现场检测;做好现场拉拔检测的旁站工作, 观察和计量检测流程是否满足要求。

3.2 安全生产预控措施

(1) 采用经过权威鉴定的安全专用计算软件对型钢悬挑脚手架进行设计计算; (2) 悬挑钢梁、钢管、扣件等原材料、构件等组织经常验收;督促施工做好架体基础验收和分段验收; (3) 检查钢梁、立杆、连墙件 (后置锚固和上部斜拉节点) 、剪刀撑、钢丝绳的设置;严格控制架体堆载, 加强卫生清理等日常维护工作; (4) 采用扭力扳手对扣件的拧紧程度进行抽检, 采用专用的收紧器对钢丝绳进行收紧; (5) 在施工过程, 要求不得擅自拆除连墙件, 确实要拆的, 必须有加固补强措施。拆除作业必须由上而下逐层进行, 严禁上下同时作业;连墙件必须随脚手架逐层拆除, 严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架; (6) 外幕墙施工过程中, 幕墙的龙骨如立柱、横梁, 石材面板等根据石材编号分散堆载, 门窗构件、消防管道、外墙涂料防止超载堆载现象。焊接时火星掉落问题采用防火毯、焊接下方设装有砂或水的铁皮桶接火星。

4 施工安全验证

本工程从方案开始就进行安全预控, 抓施工安全常见问题防治, 落实主体结构加固质量安全控制, 从施工阶段和拆除阶段两阶段重点控制, 工程至施工完后未发生安全事故。

5 结束语

综上所述, 悬挑脚手架的施工安全, 不论是在方案编制阶段、施工阶段还是拆除阶段都很关键, 对施工安全的控制应落实到每一个环节, 特别应注意和主体结构加固有机配合, 流水施工, 注重安全预控和过程控制, 实现安全零风险。本文以结构加固维修改造工程为实例, 探讨了如何加强悬挑架的施工安全控制, 为同行参考借鉴, 提供裨益。

参考文献

[1]江西省建设工程安全质量监督管理局组织编写, 钱勇等编著 (住房和城乡建设部质量安全监管司专项研究课题) .危险性较大工程安全监管及安全专项施工方案编制指南.[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012年8月 (第一版) :1-3.

[2]蒋巍.高层建筑施工中悬挑钢管脚手架方案的监理审核[J].工程与建设, 2010 (04) :546-548.

[3]茅泉.扣件式钢管脚手架安全技术控制要点[J].建筑安全, 2012 (08) :13-15.

[4]JGJ130-2011.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011年6月 (第一版) .

钢结构工程的型钢接头 篇7

随着地下连续墙施工技术的发展,地下连续墙接头形式也呈现出多样化趋势。地下连续墙H型钢接头技术作为一种隔板式刚性接头,具有受力好等优点,因此得到越来越广泛的应用。本文以武汉市轨道交通七号线一期工程第十八标段地连墙施工为例,对地连墙H型钢接头穿越富水砂层防扰流及防水技术措施做简要分析,为武汉地区类似工程提供参考。

一、工程概况

武汉市轨道交通七号线一期工程第十八标段土建工程,为三阳路越江隧道武昌岸E公路匝道。匝道主体结构里程范围EK0+065~EK0+571.217,匝道基坑里程范围为EK0+060~EK0+562.246。E匝道采用明挖顺做法施工,基坑安全等级为一级,基坑深度约22.5m~0m,其中基坑深度为11.7m~22.5m段采用800/1000mm厚地连墙+内支撑的支护形式,地连墙深度分为28m、30.04m、32m、36m、55m。基坑开挖自上而下依次为土层(0~11.8m),砂层(11.8~53m)。施工场地位于长江一级阶地,地下水丰富,枯水期承压水位一般为11.6~15.0m,丰水期承压水位一般为20.4~22.8m。地下连续墙接头采用H型钢接头。地连墙H型钢接头大样图见图1。

二、地下连续墙H型钢接头施工方案

地下连续墙接头位置作为地下连续墙防水的薄弱环节,其质量好坏将直接影响地连墙的防水效果,而接头渗漏水问题主要是因为地下连续墙施工过程中接头混凝土绕流导致的。因此,地下连续墙施工过程须严格做好接头防扰流措施。

1. 地下连续墙接头绕流原因及危害

(1)地下连续墙H型钢接头绕流的原因主要有如下几个方面:

①地下连续墙钢筋笼保护层厚度为70mm,在钢筋笼入槽之后,保护层成为混凝土绕流的空隙,尤其是钢筋笼位置发生偏移后,混凝土绕流会更容易发生。

②武汉地铁七号线十八标施工场地位于长江一级阶地,地连墙穿越地层多为砂层,开挖过程中稳定性较差,再加之地下连续墙深度大,抓槽时间长,容易造成较大塌孔。

③钢筋笼入槽后,在H型钢壁后回填砂袋不够密实,留有的空隙为绕流混凝土提供空间,混凝土凝固后形成大的硬块,为后续槽段施工增加难度。

(2)地下连续墙H型钢接头绕流的危害主要体现在以下几方面:

①凸出的混凝土块如若不能处理干净,将影响到二期地下连续墙钢筋笼的入槽,使得钢筋笼的封口钢筋不能靠近已浇筑地下连续墙H型钢的腹板,影响接头的有效搭接宽度,且凸出的混凝土块下方会存在刷壁死角,死角位置会附着泥皮,导致两幅墙体浇筑后,中间存在贯通墙体的泥缝,在基坑开挖后,形成漏水孔,给基坑开挖埋下安全隐患。正常接头和绕流接头示意图见图2。

②绕流混凝土使相邻两幅钢筋笼不能有效搭接。绕流混凝土使得封口筋与H型钢腹板间距太大,造成两幅钢筋笼间出现钢材的空白区,浇筑混凝土之后,这条夹缝区则成为素混凝土区,造成地下连续墙不能整体受力,成为围护结构受力的薄弱环节。当基坑开挖后,由于水土压力,两幅墙体间的素混凝土区极易开裂,出现漏水,为基坑安全开挖埋下隐患。

③混凝土绕流不仅会造成资源浪费,而且处理绕流混凝土过程中冲击钻产生的震动对槽壁稳定性不利,另外处理绕流需要耗费一定时间,增加槽壁暴露时间,这些都容易导致塌孔。

2. 地下连续墙接头防绕流处理方案

地下连续墙接头防绕流处理主要采用“以防为主”的方式。在综合考虑武汉地铁七号线十八标段实际情况及借鉴相邻标段先进施工经验后,采取在H型钢翼板焊接止浆铁皮和等边角钢、在H型钢腹板绑扎泡沫板、以及回填砂袋等组合措施预防混凝土绕流。最后根据设计要求在接头位置迎土侧增加3根高压旋喷桩,加强接头位置止水效果。地下连续墙型钢接头防扰流措施示意图见图3。

三、地下连续墙H型钢接头施工工艺及质量保证措施

结合武汉地铁七号线十八标段实际情况,综合考量各种施工因素,采取以下几种措施相结合的方式预防地下连续墙H型钢接头混凝土绕流,保证接头位置的止水效果,为后期基坑安全开挖提供有力保证。

1. 止浆铁皮措施

在地下连续墙H型钢翼板外侧焊接止浆铁皮。在加工地下连续墙钢筋笼时,在H型钢翼板上焊接0.3mm厚镀锌铁皮,沿H型钢两翼板外侧通长布置,宽度为1m,镀锌铁皮与钢筋笼面平行。因镀锌铁皮厚度较薄,直接与H型钢焊接难度较大,采用Φ16钢筋进行辅助焊接,焊点间距200mm,止浆镀锌铁皮另一侧采用扎丝按500mm间距与钢筋笼进行固定。地下连续墙进行水下混凝土浇筑时,随着混凝土面不断升高,侧压力不断增大,将绑扎在钢筋笼一侧止浆铁皮撑开,直至贴在槽壁上,起到阻止绕流的作用。为保证止浆铁皮的防扰流效果,须严格控制焊接过程,避免因焊接导致铁皮破坏;另外,砼浇筑过程严格控制混凝土面上升速度,避免因混凝土浇筑速度过快,导致止浆铁皮与H型钢翼板脱焊进而失效。

2. 止浆角钢措施

在地下连续墙H型钢翼板外侧焊接50mm×50mm等边角钢。地下连续墙钢筋笼加工时,将等边角钢焊接在止浆铁皮的边缘,等边角钢沿H型钢通长布置。一方面,等边角钢能减小H型钢与槽壁间的缝隙,辅助止浆铁皮防止混凝土绕流;另一方面,焊接等边角钢能够防止因混凝土面上升过快导致止浆铁皮脱焊。为保证等边角钢能够充分发挥其作用,其须与H型钢通长焊接,焊缝质量严格按相关标准执行。

3. 绑扎泡沫板措施

在H型钢后侧空腔内绑扎泡沫板。将泡沫板绑扎在H型钢后侧空腔内,泡沫板宽度等于H型钢腹板宽度、厚度等于250mm,沿H型钢通长布置。泡沫板采用钢带与H型钢绑扎牢固,并每隔1m采用竹条对泡沫板进行加固。泡沫板能避免绕流过来的混凝土粘接在H型钢上,降低后期刷壁难度。为防止钢筋笼入槽过程中泡沫板因浮力过大崩开钢带上浮而失效,必须严格把控泡沫板绑扎过程,保证其绑扎质量。

4. 冲实填充砂袋措施

冲实填充砂袋。在回填H型钢接头位置超挖部分的砂袋时,采用重力夯(重力夯尺寸为9m×0.55m×0.3m)将砂袋分段砸压密实。为保证砂袋回填质量,砂袋采用小型化砂袋,夯实过程按照底部16m夯一次,然后每填5m夯一次,如此循环,直至砂袋填充到浇筑面以上为止。

5. 超前开挖二期槽段措施

超前开挖二期槽段。等地下连续墙混凝土初凝之后,即可开始开挖地下连续墙二期槽段的土方,此时绕流混凝土与H型钢腹板黏结强度还未达到最大,很容易处理掉。超前开挖是对前述防绕流措施出现意外的弥补措施,是最后一道防线,也是很关键的一道防线。

6. 接头高压旋喷桩加强止水措施

在地下连续墙施工结束后,为进一步加强地下连续墙接头位置的止水效果,根据设计要求在接头位置外侧增加3根高压旋喷桩,加固深度同地连墙。墙外止水高压旋喷桩施工应在地下连续墙混凝土强度达到80%后、基坑土体开挖施工两周前进行,以保证其施工过程不对地下连续墙产生扰动损坏,并为高压旋喷桩保留适当的养护时间,从而达到最佳的止水效果。高压旋喷桩作为地下连续墙接头位置补充止水措施,施工时必须保证其位置准确性。施工前,先人工找出接头位置H型钢并做好标记,桩位放样误差小于50mm。注浆时,应严格按照试桩参数进行施工。高压旋喷桩施工过程中将产生大量废弃泥浆,因此高压旋喷桩施工前,在施工位置处开挖泥浆储存沟槽,对施工过程中返出的废浆进行收集并及时清出场外,以保持施工场地的整洁。地下连续墙接头位置高压旋喷桩布置图见图4。

四、结语