大跨度劲性梁柱施工关键技术研究

摘 要：劲性混凝土结构由高强混凝土、型钢柱梁、纵向受力钢筋和箍筋组合而成，钢骨与高强混凝土之

间相互约束使劲性混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土2 种材料各自的优点，同时克服了钢结构容易发生局部屈曲的缺点。增加了结构和构件的延性，改善了由于高强混凝土本身延性差而带来的不利于抗震的脆性特性。本文探讨了劲性混凝土梁柱的施工工艺流程，对劲性梁柱的下料，安装，钢筋与型钢的穿插，混凝土配合比，振捣方式，养护等方面进行了详细介绍。

关键词：劲性混凝土；大跨度；模板；

0.引言

随着我国高速铁路技术的不断发展，目前我国已系统掌握了时速350 km 成套技术，标志着我国高铁技术已经达到国际前沿水平。然而在高铁施工建设过程中，大截面劲性梁柱节点是高铁主体结构的重要组成部分。梁柱节点区的技术保证是高铁高速安全行驶的前提，本文探讨了劲性混凝土梁柱的施工工艺流程，对劲性梁柱的下料，安装，钢筋与型钢的穿插，混凝土配合比，振捣方式，养护等方面进行了详细介绍。

1.钢结构放样

1.1结构节点设计

劲性混凝土结构采用实腹式钢骨梁、柱外包钢筋混凝土结构形式，这种结构在设计中肯定会设计到与混凝土梁、柱的主筋及箍筋交叉的问题。为了解决这些问题，应该遵循以下几点：

（1）尽量避免混凝土梁、柱主筋与劲性钢骨梁、柱腹板发生位置冲突，保证钢骨梁、柱的抗剪及抗弯能力满足设计要求。

（2）当劲性钢骨架、柱的翼缘板与混凝土的梁柱相交时，应该在满足钢骨梁、柱结构的连贯及承载能力满足设计要求的前提下，可以在劲性钢骨梁、柱上开孔以尽量保证混凝土梁、柱主筋的连续贯通。穿筋孔数量不宜多，钢骨梁、柱截面因开孔受损的面积应小于钢构件的截面面积的四分之一。

（3）在钢骨梁、柱上焊钢板用于焊接主筋，以保证主筋荷载传递的连贯性。钢板宜选用与钢骨梁、柱同种材质的钢材，宽度应满足主筋搭接长度的要求，截面积应满足主筋等强度要求。这种焊接搭接钢板的方法也较多地应用在箍筋与钢骨梁、柱的连接上。

（4）穿筋孔位应尽量远离钢骨梁、柱的拼接焊缝和板边缘，距离不小于1个孔径。

1.2钢结构加工

钢柱制作工艺流程：钢构进料尺寸及材质核对→检视材料平整度、表面质量→检视材质证明并配合监理抽验→钢板切割下料→尺寸及外观检视→单构件组立及焊接→运输→构件保护→现场安装。

（1）首先，应该选择劲性钢柱的材料，必须满足《高层建筑结构用钢板》（YB4104-2000）之规定：有材料质量合格证明书；外观检查钢板平直，表面修饰、划痕等缺陷不得超过钢材厚度运行负偏差的1/2；不能使用受过冲击的钢板；材料抽检要合格。

（2）选择好材料以后，应该通过计算机绘制出劲性钢骨梁、柱的详图，并算出准确的实际尺寸，对于复杂的节点连接处和转角可以采用薄铁板做样板，进行下料。

（3）下料完毕并经检查无误后，用半自动切割机或多头切割机进行切割。人工切割时须将钢板放平，置于切割台架上垫平后再切割。

（4）在制作完一个样品以后，由现场监理人员进行现场检查，劲性钢骨梁的制作满足设计和规范要求，然后就按照这种要求批量制作。当发现拼焊完毕后的板材平整度不满足要求，就需要采用四辊卷板机调平后方可组对。

1.3钢结构安装施工

安装准备工作：劲性钢柱安装前，先将基础面清理干净。根据施工图在楼面上放出各钢柱的平面位置，同时在基础上放出纵横定位线轴向基准线作为底板的安装控制线，并对地脚螺栓的位置进行复核调整。

首段劲性钢柱安装：根据设计要求，首节柱安装节点，现场采用塔吊对单根立柱吊装就位，先安装4个角点立柱。劲性钢柱逐根进行安装时，纵横两个方向各架设一台经纬仪跟踪校核。吊装大致就位后，立即在劲性柱上部的四个方向用钢丝绳一头栓在型钢的加宽翼缘上，一头栓在地锚上，通过调节钢丝绳上的法兰螺栓和柱底的调节螺母调整钢柱的垂直度，所有钢柱吊装完成后，用测量仪器全面检查型钢的标高、位置和垂直度确认无误后重新加固，再焊接固定。

后续劲性钢柱的安装：在楼板上弹出纵横两方向的轴线，对已施工完成钢柱位置进成校核。同时作为后续劲性钢柱安装的控制线。用塔吊将第二节劲性柱型钢吊装就位后，在四面用钢丝绳及花篮螺栓与地锚拉接，用经纬仪控制劲性柱内型钢的垂直度。

2.钢筋焊接

焊材必须有质量合格证明书；焊材分类堆放，集中保管，存放处有良好的通风及防潮措施；焊条使用前应放于烘箱中加热，加热温度及保温时间依据不同材质分别确定，需用时取出放于80-100℃保温筒中，随用随取，当天取出的焊条当天用完，隔天使用必须重新烘干。

焊前准备：复查焊件接头质量和焊区处理情况，确认组对间隙满足设计和规范要求，坡口表面及两侧至少20mm范围内的氧化层、铁锈油污、灰尘等清除干净，水汽已烤干，定位焊缝质量可靠。

焊接时，可以采用手工电弧焊或埋弧自动焊等焊接方式，在焊接过程中，应该严格按照《建筑钢构架焊接规程》JGJ81-91规定进行焊接，并且保证焊接工人持有上岗证，在焊接过程中，要做好质量控制，做好微裂纹的控制，可以在焊接过程中加大焊接电流，减慢焊接速度，使焊缝断面尺寸大些，熄弧时将弧坑填满。

3.混凝土工程

劲性混凝土结构内有钢结构，且四周钢筋围绕，混凝土浇筑及振捣时死角区较多，易造成混凝土不密实，柱混凝土浇筑过程中从型钢柱四周均匀下料，每根柱采用4根振捣棒振捣至顶。混凝土浇筑方法是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100mm以上时改为两侧两人对称振捣，以确保钢梁底部混凝土密实。

由于劲性柱不仅有普通柱钢筋、箍筋，而且劲性柱翼缘板中间有加劲肋板，混凝土的填充空间很少，混凝土的浇筑施工难度较大，容易产生蜂窝、孔洞。为了保证柱身混凝土浇筑质量，进行混凝土配合比设计时，考虑添加了粉煤灰外加剂，并采用粒径相对较小、匹配良好的骨料，提高混凝土的和易性。浇筑时选用小直径插入振动棒进行振捣，同时尽量减小混凝土的自由下落高度，适当增长了混凝土的振动时间，对于高度超过3m的柱子采取分二次浇筑。

4.支撑加固及模板拆除与养护

（1）支撑加固。由于劲性梁自重较大，除本层支撑系统应满足各类荷载要求外，还应对其下楼层相应的梁采取一定的加固措施。为此采用分层卸荷的方法，即从第三层起，在劲性梁下的模板支撑均不拆除，以保证楼面结构安全。

（2）由于劲性梁跨度较大，高度达2000mm，故对拆模时间做出规定：底模从浇筑完毕起28d，且强度达100%后方可拆除；侧模浇筑后7d开始拆卸固定梁外侧的螺栓，然后用撬棍略加撬动以脱离混凝土，浇水养护14d（4次/d）。外侧模板起保温保湿作用，防止混凝土因收缩温差而裂缝。

5.结语

劲性混凝土梁柱承载力高、延性好、抗震性好、施工方便，能完全与钢结构相结合。相信随着建筑技术研究的进一步深入、设计经验和施工经验的逐渐积累，各种结构形式的劲性混凝土柱将被更加广泛地应用到工程实际中。

参考文献

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