大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座施工技术

2015-12-05李树成马立功王全逵胡杭

天津建设科技 2015年4期

□文/李树成马立功王全逵胡杭

大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座施工技术

□文/李树成马立功王全逵胡杭

近年来，网架屋顶已广泛应用于大型商场及体育场馆等公共建筑。在现有技术中大跨度网架屋顶的支撑结构即屋顶基座多为钢筋混凝土结构或钢结构，但受两种结构自身材料特点的影响，利用钢筋混凝土结构或钢结构作为网架屋顶的基础，均不能充分发挥网架屋顶刚度大抗震性能好的优点。基于此，文章提出了一种新型的大跨度网架屋顶的基座即钢骨混凝土基座，其能充分发挥钢与混凝土两种材料的特点，在实施中取得了良好的效果。

大跨度；网架；屋顶；钢骨混凝土；基座

针对目前网架屋顶的支撑结构存在的问题，本文提出了一种新型的大跨度网架屋顶的基座即钢骨混凝土基座，其能充分发挥钢与混凝土两种材料的特点，具有截面尺寸小、刚度大，延性及耐久性好且节省钢材的优点，利用该基础增加了建筑的有效使用空间，可充分发挥网架屋顶刚度大抗震性能好的优点并能提高施工精度、保证施工质量，缩短工期。

1　工程概况

某购物中心工程在圆形及椭圆形中庭处存在钢骨结构，圆形中庭半径10.5m，椭圆形中庭长轴半径20.7 m、短轴半径12.7 m，结构梁主要尺寸为500 mm×850 mm，750 mm×1 000 mm，750 mm×1 300 mm，柱尺寸主要为φ900 mm圆柱，钢结构形式主要包含H型钢梁及圆管柱，所用钢材为Q 345B及Q 235B，所有原材料板材拼接焊缝、主梁及柱本体及转换构件下的转换钢柱纵向全熔透焊缝，柱牛腿翼缘板全熔透焊缝，焊缝质量等级为一级，对于加劲板、隔板、牛腿腹板等与柱连接的其他全熔透焊缝，焊缝质量等级为二级，除此之外的焊缝为三级。

基座主要包括圆形钢骨混凝土柱及矩形钢骨混凝土梁，钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁中配有钢筋。钢骨混凝土梁支撑于钢骨混凝土柱上，其包括两端支撑梁及悬挑梁，由钢骨混凝土梁组成圆形或椭圆形空间，用于支撑建筑物上部的网架屋顶，见图1。

图1　钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁组成的椭圆形网架屋顶的基座

2　施工技术特点

钢骨混凝土基座能充分发挥钢与混凝土两种材料的特点，具有截面尺寸小、刚度大，延性及耐久性好且节省钢材的优点，可增加建筑的有效使用空间，能充分发挥网架屋顶刚度大、抗震性能好。

3　施工技术工艺流程和操作要点

3.1施工技术工艺流程

钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁内的钢骨制作—钢骨混凝土柱的钢骨安装—钢骨混凝土柱的钢筋安装—钢骨混凝土柱模板安装—钢骨混凝土柱混凝土浇捣—钢骨混凝土梁底部钢筋安装—钢骨混凝土梁的钢骨安装—钢骨混凝土梁上部钢筋安装—钢骨混凝土梁模板安装—钢骨混凝土梁混凝土浇筑—养护。

3.2施工技术操作要点

1）在钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁内的钢骨制作过程中，H型钢翼缘焊接采用坡角熔透焊；对接焊接顺序：

（1）接口处开双面坡口，先焊大坡口一侧，焊至约15 mm深时，翻转焊另一侧；

（2）翻转后反面采用碳弧气刨清根，深度为4～5mm，清根后采用砂轮打磨，清除坡口内焊渣至焊道露出金属光泽，焊接时应严格控制底层焊接电流，反面焊缝焊满；

（3）再翻转钢板继续焊接另一面，直至焊满；

（4）为减小变形，以上顺序亦可增加翻转次数进行。

2）在钢骨混凝土柱的钢骨安装过程中，钢管柱即钢骨混凝土柱内钢骨采用塔吊分两次吊装，第一次先将钢柱吊上楼层，第二次再吊装安装到位。钢骨柱吊装到位后，在安装之前，从立柱顶端向下量出理论标高为1 m的截面并作一明显标记，钢骨柱的四侧用数字及字母分别做好标志，便于校正立柱标高及轴线时使用。上下钢骨柱连接时，用钢楔子或千斤顶通过调整柱与柱之间的缝隙，按照先标高，后位移，最后垂偏的原则进行钢结构安装校正。钢柱安装时每节钢柱垂直度校正控制采用外控借线法观测，用两台经纬仪安装在外控点位上，在两个垂直方向上同时观测，配合安装校正。上下钢骨柱进行对接时，采用全熔透坡口焊，一级焊缝。

3）在钢骨混凝土梁底部钢筋安装和钢骨混凝土梁上部钢筋安装的过程中，应充分考虑钢筋的布置情况，对每个节点的钢筋都进行CAD放样，明确了钢筋的位置关系，尤其在多根梁交汇于一根框架柱部位时，必须进行钢筋排布，遇到钢筋排列不下的问题采用钢筋的等强度代换或等面积代换；钢骨混凝土梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点；当梁内钢筋要穿过柱内钢管时，应先安装需穿过钢管的钢筋，再安装不穿过钢管的钢筋；钢筋连接采用机械连接；梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50 mm处，梁端与柱交接处箍筋应加密，加密区箍筋间距与加密区的长度均应要符合设计要求；梁侧面受力筋及下部受力筋位置均应设置垫块，以保证保护层厚度；当受力钢筋为双排时，用φ25 mm的短钢筋垫在两层钢筋之间，短钢筋间距2 000 mm，短钢筋长度为梁宽减去两侧保护层厚度。

4）在钢骨混凝土梁的钢骨安装过程中，应对长度＞12 m的H型钢骨分为两段制作安装，钢骨与钢骨之间的连接采用腹板高强螺栓连接、翼缘板焊接的方法，先进行高强螺栓连接，后进行翼缘焊接；高强螺栓应在孔中自由穿入，当孔有少量错位，用冲钉找正，然后穿入，同一节点上螺栓穿入方向一致；螺栓的紧固顺序由螺栓群中部向四周扩展，由节点刚度较大的部位向刚度较小的部位过渡。

5）在钢骨混凝土梁模板安装过程中，应先安装梁底模板，再安装梁侧模板，梁底模板及梁侧模板均选用18 mm厚木模板；梁底模板下纵向布置40 mm×90 mm方木，方木间距均为500 mm，方木下采用钢管作托梁，托梁直接与底部钢管满堂架连接；梁两侧模板外先水平设置40 mm×90 mm方木作为水平肋，水平肋外再竖向设置40 mm×90 mm方木作为纵肋，水平肋间距为250 mm，纵肋间距为500 mm；梁两侧模板通过M 12对拉螺杆连接，沿梁高度方向等距离设置三道对拉螺杆，螺杆两端加上双螺帽，见图2。

图2　钢骨混凝土梁模板支撑

6）在钢骨混凝土梁混凝土浇筑过程中，混凝土投料时要从型钢两边下料，分层投料高度在50 cm左右；混凝土分三次分层浇筑，第一次浇至H型钢下翼缘上缘水平位置，待混凝土达到一定的强度后，进行第二次分层浇筑，将混凝土浇筑到钢骨梁的上翼缘上缘水平位置，待混凝土达到一定的强度后，浇筑上翼缘以上部分及混凝土楼板，混凝土浇筑成型后，及时洒水养护，24 h后适当松动梁侧模，确保侧向的养护效果，混凝土养护时间应在14d以上，浇筑顺序见图3。