型钢混凝土-预应力梁施工技术

龙绍章

(中国华西企业有限公司，四川成都 610041)

型钢混凝土-预应力梁施工技术

龙绍章

(中国华西企业有限公司，四川成都 610041)

在大跨度构件中，通常采用型钢梁或者预应力梁形式，而型钢混凝土-预应力组合结构具有跨度大、要求承载力高的特点。文章通过某裙楼工程采用型钢混凝土预应力组合结构，从深化设计、模板支设、型钢梁施工、钢筋绑扎、预应力施工、混凝土浇筑等工艺详细介绍型钢混凝土预应力梁的施工过程。

型钢混凝土； 预应力结构； 型钢梁； 预应力梁； 深化设计

1 工程概况

花样年·美年广场二期位于成都市高新区天府大道中段，由综合用地和教育用地组成，总用地面积86 372 m2，总建筑面积574 343 m2。综合用地11～14栋为商业、酒店、办公，地下3层，地上35～44层，建筑高度204 m，结构型式为钢筋混凝土框架-核心筒结构，部分楼层柱采用型钢混凝土组合结构。教育用地15～27栋为培训中心、办公楼、艺术中心、教职工餐厅等，地下2层，地上1～5层。

其中13#楼5层为大跨度商业空间，6层为影剧院。在6层标高位置C-9～C-12交C-B～C-F轴线范围采用3根型钢混凝土+预应力梁组合结构(图1)，梁截面800 mm×1 600 mm，梁配筋(图2)跨度约26 m。采用Q345钢板，厚度40 mm。采用E5015、E5016型焊条，钢柱及钢梁现场拼接接头焊缝为全熔透一级焊缝。钢绞线采用4×7-1860-15.2低松弛预应力钢绞线，预留孔道采用金属波纹管成孔，张拉锚固体系采用Ⅰ类夹片锚具及其配套的锚垫板及螺旋筋，预应力梁混凝土强度等级为C40。

图1 型钢混凝土预应力梁布置

图2 型钢混凝土预应力梁剖面

2 深化设计

2.1 预应力深化

根据设计给定的预应力曲线方程y=ax2(a=2h÷0.5L2)计算预应力束定位筋的高度，绘制预应力曲线图(图3)。

2.2 型钢梁深化

图3 预应力曲线示意

根据现场塔吊吊重，本工程C-D轴上钢梁分为3段，现场拼装；C-10、C-11轴上钢梁均为4段拼装。在梁腹板设置两排φ24的丝杆孔，间距500 mm×500 mm(图4)。

图4 型钢预应力梁深化(局部)

2.3 综合节点深化

2.3.1 型钢配置及钢筋配置

根据所绘制的曲线图(图3)及钢梁深化图(图4)可知：

(1)C-10轴上两个方向的钢绞线在同一标高。经与设计协商同意，调高C-10轴钢绞线50 mm，钢梁腹板提前在工厂开洞φ110，保证波纹管正常埋设。

(2)次梁L 98底部钢筋与预应力筋位置交叉。根据非预应力筋要避让预应力筋的原则，与设计协商调整L 98尺寸为550 mm×1 100 mm。

(3)钢绞线底部与丝杆孔位置交叉。提前在深化图中调整丝杆孔位置，以保证现场施工。

2.3.2 梁柱节点

梁柱节点钢筋较多，且型钢柱翼缘距离柱边较近，现场无法保证波纹管的正常埋设。梁柱节点深化后经设计方认可，设置环梁，保证有足够的空间安放波纹管。

3 重难点施工技术

3.1 模板支设

3.1.1 工艺流程

弹出梁轴线及水平线并复核→搭设梁底模板支架→安装梁底模板→梁底起拱→钢梁安装→绑扎梁钢筋→波纹管安放→插入对拉螺栓及塑料套管→清扫梁内杂物→安装梁侧模板→安装上下锁口楞、斜撑楞及腰楞和对拉螺栓→复核梁模板尺寸、位置→与相邻模板连固

3.1.2 梁底主龙骨

梁底主龙骨搭设时，先在梁的两端各搭一组主龙骨，其高度为梁底设计标高减去梁底模厚度，然后在两端的底部通长拉线搭设中部的主龙骨。梁最大跨度26 m，模板起拱高度为全跨长度的1/1000，起拱后的主龙骨沿梁长度方向应呈弧形，不得形成三角型。

3.1.3 梁模组拼原则

次梁模板不入主梁模板内，主梁模板不入柱模板内。所有梁侧模板必须定向配制，规定横向为外包，纵向为被包，以防在模板安装时出现混乱，造成乱锯、乱补现象。在梁与梁、梁与柱的接槎处，必须使用方木，将阴阳角两侧的模板固定在木方上，确保阴阳角的方正和接缝的严密。梁侧模板安装后，应沿施工段通长拉线，校正梁侧模板的顺直，并加支撑固定后再进行楼板模板的施工。

3.1.4 支撑立杆

梁支撑体系立杆布置应保证上下楼层同轴，以防因局部应力过大而破坏楼板。梁模支撑体系立杆均应落在实处，不得有“虚”脚。

3.1.5 复核校正

梁、板模安装完后应检查中心线、标高、断面尺寸和平整度等项目。支模架和梁模夹具必须牢固，偏差超规定时应校正。

3.1.6 操作平台

因梁高度较高，为保证施工安全，在梁侧位置设置操作平台，满铺脚手板。

3.2 型钢梁安装

裙房部分有型钢混凝土+预应力梁，梁最大跨度约为26 m，单根型钢须采用分三段吊装，单根构件最长约9.5 m，单根构件最重约8.5 t。

(1)钢梁吊装支模架最大荷能够承受约53.5 kN/m的线荷载支模架,且能承担施工振捣及混凝土浇筑时冲击荷载，需编制专项施工方案。

(2)梁的吊装方法采用捆绑式吊装。吊装前应核查型号和选择吊点，以起吊后不变形为准，并平衡和便于解绳，吊索角度不得小于45°，构件吊点处采用麻布或橡胶皮进行保护。

(3)钢梁就位后，用两端控制缆绳旋转对准安装轴线，随之缓慢落钩。此时，要注意梁的方向和连接板方向，为防止梁因自重下垂而发生错孔现象，梁两端临时安装螺栓(不得少于该节点螺栓数的1/3，且不少于2 颗)拧紧。钢梁找正就位后用高强螺栓固定，稳妥后方可脱钩。

(4)柱—梁的焊接。

为安装时便于定位，设计采用栓焊混合连接形式，即腹板用高强螺栓连接，翼板为全焊透连接，安装时先栓后焊，因此焊接时产生变形较小，而拘束应力较大。

采用合理的对称焊接顺序主要目的是为了减少拘束应力，有利于避免焊接裂纹。翼缘的焊接顺序一般采用先焊下翼缘后焊上翼缘。

具体焊接顺序为：在下翼缘板的腹板两侧坡口内顺序轮换分层填充焊接至填满坡口，再焊接上翼缘的全焊透焊缝。下翼缘填充焊通过腹板的圆弧孔时各道次焊缝的熄弧点要适当错开，以避免夹渣、未熔合缺陷聚集在同一截面上。

3.3 钢筋绑扎

(1)工艺流程:安装主筋→画梁箍筋间距→摆放箍筋→穿次梁钢筋→绑扎主梁钢筋→安放波纹管

(2)主梁与次梁、板交叉处：主梁的钢筋在下，次梁的钢筋居中，板的钢筋在上。

(3)梁钢筋保护层：大理石垫块保证梁底钢筋保护层，大梁侧面用塑料垫块卡在梁中部水平钢筋上。

(4)梁上部与下部、一排与二排、二排与三排钢筋之间用φ25或梁纵向受力钢筋直径较大值的钢筋做分隔筋，沿梁纵向间距不大于0.5 m。

(5)绑梁上部纵向筋的箍筋宜用套扣法绑扎。

3.4 混凝土浇筑

3.4.1 施工难点

(1)梁柱节点钢筋密集，直径较粗，可插入振捣棒的空间较小。

(2)梁柱接头、梁型钢翼缘下部等位置混凝土不易充分填实饱满。

(3)混凝土强度等级较高，黏度较大，流淌性大。

3.4.2 针对性措施

(1)控制混凝土原材料，钢骨混凝土构件最大骨料直径不大于25 mm。当节点区钢筋太过密集，混凝土浇筑困难较大时，采用小直径振动棒振捣，也可以对钢筋较密部位采取插钢管下振捣棒，保证混凝土的振捣要到位、密实，避免漏振而影响混凝土质量。

(2)对于梁柱接头、梁型钢翼缘下部等位置，应仔细浇筑和振捣，仔细查看是否填塞饱满，保证混凝土密实度。

(3)在保证质量的前提下，通过适当加大混凝土的坍落度，以便于保证混凝土的浇筑质量。由于混凝土强度等级较高，内含水泥和外加剂成分较多，造成振捣后浮浆较多，需要在混凝土浇筑过程中及时清除，避免产生局部强度削弱的现象发生。

3.4.3 混凝土浇筑的基本要求

(1)注意均匀、分层下料，振捣时必须对称振捣，以防止钢柱受扭。

(2)仔细检查混凝土的和易性、均匀性及保水性、坍落度等技术指标，按规定制作试块。

(3)混凝土必须连续浇筑，同时严格控制浇筑宽度，避免出现冷缝。

(4)严格控制振捣时间，避免现场胀模、下沉等现象出现。

3.5 预应力施工

3.5.1 钢绞线下料

(1)钢绞线立放、固定、将线头平拉出盘，采用砂轮切割机切割，并逐一编号或做相应的标志，保证预应力筋根数及长度与图纸相符。

(2)钢绞线的下料长度为L=L1+L2。其中：L1为根据设计图纸提供的预应力筋长度；L2为张拉操作长度。

(3)钢绞线应顺直无死弯，切口应无松散，表面无油污、无锈蚀(浮锈除外)。

3.5.2 安装波纹管、端头垫板、网片筋及螺旋筋

波纹管严格按设计位置固定在托架筋上。托架筋采用φ10的钢筋，每1 m须设一个托架筋。埋设波纹管时，波纹管就位后应正确安置端头垫板和螺旋筋，端头垫板应与波纹管垂直，矢高应符合设计要求。螺旋筋应套在锚垫板上并焊牢。网片筋的焊接应垂直于波纹管。波纹管应平滑、顺直。

3.5.3 排气泌水孔

在最高点位置先焊接固定好出浆用的金属管，然后封闭严实波纹管与金属管的缝隙。为保证灌浆工作的顺利进行，除安装灌浆孔以外，将一截塑料管一端插入固定端金属波纹管内，另一端密闭固定在顶板上，达到可以出浆的目的。

3.5.4 张拉施工准备

(1)材料设备及配套工具的准备。

(2)根据所用预应力筋的种类及其张拉锚固工艺情况选用张拉设备。 本工程采用的张拉设备为YCW型200 t千斤顶，油泵为ZB4—500型高压油泵。

(3)预应力筋张拉前，土建方应提供结构构件混凝土强度的试压报告，当混凝土的强度满足设计要求后，方可施加预应力。

3.5.5 预应力筋张拉

(1)张拉方式为0→1.0σcon锚固。张拉时混凝土强度需达到100%设计强度。

(2)预应力筋张拉顺序应遵从设计要求，同时应遵从使构件受力均匀、同步，不产生扭转、侧弯，不使混凝土产生超应力，不使其它构件产生过大的附加内力及变形的原则，在同一截面内采用对称张拉。

(3)张拉时应缓慢均匀，供油不可忽大忽小。

(4)张拉伸长值量测与校核。张拉控制采用张拉力与伸长值的双控，如果实测伸长值超出计算伸长值的±6%则应立即停止张拉，查找原因，待问题解决后方可继续张拉。伸长值校核应在张拉过程中同时进行。

3.5.6 切割张拉头外露钢筋

当张拉工作结束后，采用手提式砂轮切割机将其锚具后外露剩余预应力筋割除，但锚具后应保留预应力筋长度不小于30 mm。

3.5.7 孔道灌浆

灌浆过程中应保持连续一致，以免造成灌浆不密实。在灌浆时采用一端灌浆一端排气的方法,待各个出浆口均冒出与所灌浆体同稠度的水泥浆时，封闭出浆口，压力控制在0.5～0.7 MPa，然后关闭灌浆口处的阀门，取下灌浆管，继续下一次的灌浆。灌浆过程中应取水泥净浆做试块，其强度M35。

3.5.8 封锚

由于张拉端锚具在梁外侧外露，故待灌浆结束后，采用C45细石混凝土封锚。

4 结束语

在型钢混凝土-预应力组合结构施工中，通过建模深化设计，辅助排列型钢、钢筋及波纹管的相对位置，合理进行节点处理，对施工过程质量控制具有良好的指导意义。

龙绍章(1980～)，男，本科，高级工程师。

TU757.4

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[定稿日期]2014-10-30