型钢混凝土组合结构梁板柱施工质量控制要点分析

叶 睿

(四川省财政投资评审中心,四川 成都 610000)

型钢混凝土结构是一种结合了型钢和混凝土的复合结构,它在建筑领域中具有广泛的应用前景,能满足高荷载和大跨度的要求[1-4]。该结构具有型钢的刚度和高强度,以及混凝土的承载力和耐久性,能结合两种材料的优势,提高结构的抗震性能和承载能力。梁板柱是型钢混凝土组合结构的核心构件,其施工质量关系到整个结构的稳定性、安全性和可靠性。因此,控制型钢混凝土梁板柱的施工质量至关重要。本文将从混凝土浇筑、型钢梁板柱连接、型钢与混凝土界面的黏结性能等方面对型钢混凝土构件施工质量控制的要点进行技术分析。

1 型钢混凝土梁板柱的结构形式

型钢混凝土组合结构梁板柱的结构形式是将型钢和混凝土通过黏结连接形成一个建筑整体。在型钢混凝土梁板柱中,型钢起到承载荷载的主要作用,而混凝土则起到固定型钢和保护作用。型钢混凝土梁板为水平承载构件,柱为竖向承载构件。

2 型钢混凝土梁板柱的施工方式

2.1 型钢制作安装

1)型钢预制加工应按照设计规范制作,满足构件刚度和强度、质量和尺寸的要求。2)型钢的安装应当依据施工方案和设计图纸,核准构件的方向位置和间距。型架安装时要进行垂直和水平的检查,确保准确无误。3)型钢连接应当牢固可靠,采用合适的连接方式,如螺栓连接、焊接等。

2.2 模板制作施工

1)模板需按照设计要求制作,满足水平度和垂直度,并调整特殊形状结构,以保证模板的可靠性及稳定性。2)模板安装应将模板按施工方案和设计要求横平竖直安装到构件正确部位,并固定牢固。

2.3 混凝土浇筑

1)混凝土的流动性、保水性、黏聚性配合比需符合设计要求,确保混凝土的和易性、耐久性和强度[5]。2)控制混凝土浇筑的温度和湿度,防止发生形变开裂。采取湿度调节、保温等措施,如喷水养护、覆盖湿布等。3)混凝土浇筑需均匀密实,避免出现空洞、分层和堆积,确保结构的整体性。

2.4 支撑和固定

在型钢混凝土组合结构梁板柱浇筑时,支撑固定是保证施工安全性和可靠性的关键,应当注意以下几点:

1)合理选用支撑固定的方式,以确保梁板柱结构的稳定、垂直和水平度,防止倾斜、形变[6-10]。2)支撑与固定应当及时修正调整,确保结构的稳固和安全。3)梁板柱和支撑固定设备间应有足够的间隙,避免受力不均损坏构件。

3 型钢混凝土组合结构梁板柱施工质量控制要点分析

3.1 型钢混凝土组合结构梁板柱搅拌难点处理

1)搅拌时间控制难点:应合理的控制搅拌混凝土的时间,使混凝土在型钢与钢筋间分散均匀密实,搅拌时间不宜过长,防止混凝土坍落度下降。搅拌过程中,混凝土的坍落度应实时监测,根据需要进行调整搅拌时间,确保混凝土达到设计要求。2)搅拌强度控制难点:混凝土搅拌终凝后应达到设计要求的强度,且混凝土在型钢与钢筋之间密布均匀。选择适应规格的搅拌机均匀搅拌,并根据施工要求和混凝土的类型确定搅拌强度,避免不足或过度。3)混凝土分散性难点:型钢混凝土中的钢筋易于产生团聚现象,影响混凝土的质量和性能。为解决该难点,可加入外加剂改变混凝土的黏聚性、和易性及流动性,或控制混凝土的水灰比、增加搅拌时间、使用不同的搅拌工具等。4)混凝土流动性难点:钢筋与型钢之间混凝土流动性差,特别是梁板柱节点位置,易于产生结块分层,给施工带来困难。为了提高混凝土的流动性,需恰当调整混凝土的配合比,增大混凝土的细度模数,加入流动性外加剂等。5)混凝土温度控制难点:混凝土初凝产生大量热量,由于型钢与钢筋导热性能好,型钢混凝土梁板柱整体温度升高,从而造成早期构件开裂。可采取降低混凝土入模温度的措施,加入降温剂、控制施工速度,增加施工段等[11-14]。要解决型钢混凝土施工中的搅拌难点,需要综合考虑搅拌时间、搅拌强度、混凝土分散性、混凝土流动性、和易性和混凝土入模温度等因素,采取相应的措施,保证型钢混凝土梁板柱的性能和质量。

3.2 型钢混凝土组合结构梁板柱模板难点处理

1)模板表面不平整。型钢混凝土梁板柱模板使用时,由于外力和施工操作等原因,易造成表面不平整的情况,影响施工质量,并造成后续施工困难。在模板搭设之前,应对模板表面加工以确保平整度。可以采用修复刮平等方法对表面进行处理[15]。2)模板拆卸较难。型钢混凝土组合结构梁板柱模板连接紧密、结构复杂,导致拆卸困难,可能损坏模板和构件接触面。搭设模板时,应考虑模板的拆卸条件、模板的连接方式和固定方式,合理编制施工方案,以便在拆卸时避免损坏模板表面及混凝土接触面。

3.3 型钢混凝土选材控制

型钢混凝土组合结构梁板柱的选材是施工质量控制的首要环节。应当选择合适的型钢材料,采用具有高强度、耐久性和抗腐蚀性满足设计要求的型钢。混凝土应满足设计要求的配合比、砂率、骨料配比和水灰比。选材时,也应考虑材料的运输和存放条件、供应渠道等因素,满足材料的质量要求。需对型钢的强度、规格等进行严格控制,为保证构件质量满足设计要求可采用非破坏性检测,并通过质量鉴定检测,如抗疲劳性能、弯曲性能、抗拉强度等。严格选择混凝土材料,以满足构件强度、耐久性及流动性等指标。

3.4 模板搭设要点

模板搭设是型钢混凝土组合结构梁板柱施工质量控制的重要环节。型钢混凝土模板的搭设一般需使用专业的搭建设备,操作复杂且成本较高。型钢混凝土组合结构梁板柱模板的结构复杂,需要精确的连接安装,因此搭设中易出现难点。应当根据构件的尺寸形状设计搭设方案,确保模板的强度和平整度。搭设过程中,严格按照施工方案安装模板,以保证模板的垂直度和平整度。模板还应具有一定的密实性,避免混凝土渗漏和漏浆现象发生。

3.5 混凝土浇筑要点

混凝土浇筑是型钢混凝土组合结构梁板柱施工质量控制的关键环节。浇筑前,应先检查和清洁模板,确保模板表面没有杂质和积水。浇筑中,控制混凝土的充实度和均匀性,严格控制浇筑厚度和浇筑速度。应当注意混凝土的振动和养护措施,混凝土的密实性和均匀性关系到结构的抗压强度和稳定性。同时控制混凝土的配合比、搅拌均匀度、浇筑速度、振捣效果等,满足混凝土浇筑质量要求。混凝土的搅拌要均匀,浇筑要连续、均匀,防止出现夹水、夹渣、分层等质量缺陷。控制浇筑速度和高度,保证混凝土能充分均匀地密布型架。施工后混凝土构件需要进行养护,防止强度降低和早期干裂。养护方式和时长满足设计要求,并控制养护湿度和温度,保证混凝土的硬化过程。

3.6 焊接工艺要点

焊接工艺的控制包括焊接电流、焊接速度、焊接温度、焊接角度等参数的合理选择,以及焊接接头的检测和评估,确保型钢混凝土组合结构梁板柱焊缝强度和质量。在焊接之前,要确保焊接材料的表面干净、干燥和免受污染,可以使用机械或化学方法对表面进行准备,例如去除氧化层和油脂,根据焊接材料的类型和要求,选择适合的焊接工具,常用的焊接工具包括气焊、电弧焊、激光焊、搅拌摩擦焊等,确保工具的正常工作和维护,以提高焊接效率,根据型钢混凝土组合结构的施工要求选择适当的焊接技术,如点焊、焊接、埋弧焊、包装焊等。在焊接过程中,要进行质量控制和检测,可以使用非破坏性测试方法,如超声波检测、射线检测和破坏性测试方法,如拉伸测试、冲击测试来评估焊接接头的质量。焊接完成后,进行适当的后续处理,清洁、抛光、防腐等,完善型钢混凝土组合结构梁板柱焊接接头的质量和外观。

3.7 型钢混凝土梁板柱连接点难点处理

型钢与混凝土之间的连接至关重要。一般来说,型钢混凝土梁板柱的连接方式有焊接、螺栓连接等,应结合设计要求综合考虑连接方式。对于连接强度要求较高的部位,可以采用焊接方式,对于连接易于拆卸的部分,应当采取螺栓连接方式。同时做好连接处的防腐工序,以延长构件的使用寿命。

型钢焊接节点是一种常用的处理方法,通剪切开裂。为了处理这个问题,可以采用界面黏结剂、槽形钢板、螺栓连接等方式来增加界面的承载能力,通过混凝土与焊接钢材的连接,使梁板柱间传力均衡[16-19]。其优点在于连接强度高,对质量和焊接工艺的要求也相对较高。型钢盖板节点是将混凝土表面与型钢盖板黏结,通过焊接或螺栓连接梁板柱。该方法操作便利,但构件连接强度低。预制节点是通过采用螺栓连接预制梁板柱,提高连接节点的精准度和施工效率,但运输与加工成本较高。

合理选择固定件和连接件,保证型钢构件的刚度强度和稳定性。连接件应符合设计规范,满足荷载设计要求,保证连接的稳定性和刚性。合理选择固定件的型号规格,安装精准,并进行检测和试验,确保连接部位的刚度和强度。连接部位的质量控制包括预埋件的安装、固定,连接节点的检测、验收,焊接点的材质、工艺等。

3.8 型钢混凝土组合结构梁板柱界面传力要点

由于型钢和混凝土的材质特性不同,两者界面的刚度差异大,易造成剪切开裂和应力集中。梁板柱界面在水平荷载作用下承受剪力,可用螺栓连接、槽形钢板、界面黏结等方式来增强界面的抗剪强度和承载能力。如采用界面黏结来实现梁板柱之间传力,可以使用适当的黏结剂,如耐碱玻璃纤维网布、环氧树脂等,增加界面的黏结性能,确保型钢与混凝土之间有足够的黏结强度。型钢混凝土梁板柱界面在水平荷载作用下承受剪力,为了保证剪力均匀的传递保护结构构件,可以采用特殊钢筋连接装置,如螺纹钢筋套筒、槽板连接等,这些装置可以增加梁板柱之间的界面剪力传递能力。型钢混凝土组合结构通常处于恶劣的环境下,如海洋环境、高温环境等。为了延长界面的使用寿命,需采取适当的防腐措施,如涂层、防腐液等,以提高界面的耐腐蚀性能。

3.9 型钢混凝土组合结构梁板柱框架与混凝土协同工作要点

型钢混凝土其型钢框架和混凝土结构承受着不同的荷载,一般情况下,型钢承担主要的拉力和剪力,而混凝土承担主要的压力和弯矩,由于两者的形变和刚度不同,易造成轴力分布不均、框架位移。为达到受力平衡需协同工作,在结构设计阶段,确保型钢和混凝土的相互配合和协同工作。设计时需考虑钢材和混凝土的相对刚度、膨胀系数、收缩性能等,以确保构件的协同性,适当调整型钢尺寸和框架结构及混凝土厚度布置方式,使两种材料受力均匀。在梁板柱框架的连接处,设计合适的连接形式和细节,确保型钢和混凝土之间的协同工作[20-23]。连接形式可以选择焊接、螺栓连接、预埋连接等,以提高梁板柱之间的刚性和传力性能。优化梁板和柱之间的界面黏结性能,采用合适的界面材料和处理方法,例如采用黏结剂、纤维材料等,以提高型钢和混凝土之间的黏结强度和刚性。通过合理的构造设计和施工工艺,确保荷载能均匀地传递给型钢和混凝土构件,防止发生不合理的荷载集中和局部破坏。在施工过程中,保证型钢和混凝土的配合工艺和顺序协调一致,以确保型钢和混凝土之间的紧密接触和协同工作。在施工完成后,进行结构验收和检测工作,包括检查连接处的质量、界面黏结强度、构件间的协同性能等,以确保结构的安全和稳定。

3.10 型钢混凝土组合结构梁板柱界面的黏结性能检测要点

型钢混凝土梁板柱界面的黏结性能直接影响构件的形变和承载力。在进行黏结性能测试前,需要对钢与混凝土接触面进行一定的表面处理。常见的方法包括喷砂、切割、打磨等,以确保接触面干净、无油脂和污渍,通过剥离试验、拉伸试验和剪切试验等检测,黏结性能测试通常需要施加一定的负荷以模拟实际工况下的受力状态。可以采用拉伸、剪切或剥离等方式施加负荷,并在负荷下进行一定的变形观测和力学性能测试,可以评估型钢与混凝土界面的黏结刚度和黏结强度,在进行黏结性能测试时,可以考虑模拟一定的环境因素,如湿热环境、冻融环境等。使用界面剪切试验或直剪试验等方法,测试梁板和柱的界面黏结强度。检测时应保证试件尺寸和加载方式符合相关标准,制备黏结试样时需要注意严格按照相关标准和要求进行,以确保测试结果的准确性和可比性。通过施加剪切力并测量滑移量,测试梁板和柱的界面对剪切的抵抗能力,测试时需要控制加载速率和试件尺寸。使用显微镜或扫描电镜等方法观察梁板柱界面的形貌,检查是否存在空隙、脱黏或其他表面缺陷,对梁板柱界面进行化学成分分析,检测黏结剂和钢材表面的污染情况。通过数值方法或试验方法,对梁板柱界面的应力分布进行分析,评估界面的承载能力,使用渗透试验方法检测梁板柱界面的渗透性能,评估其耐久性。

4 结语

型钢混凝土组合结构梁板柱施工质量的控制尤为重要,其结果影响建筑的稳定性、安全性和寿命年限。其施工质量控制要点在于控制焊接工艺、选择合理的型钢混凝土材料、提高混凝土浇筑的质量、增强型钢混凝土梁板柱的连接部位等,严格控制施工工艺。通过分析注重以上要点,使型钢混凝土组合结构梁板柱的施工质量满足施工方案设计要求和社会需求,保证结构整体的安全性、稳定性和可靠性。