浅谈劲性钢柱自密实混凝土施工质量控制

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　　摘    要：其建筑形式多采用地下劲性混凝土结构与地上钢框架结构相结合，劲性混凝土结构技術的应用，成功解决了大跨度、超高层等复杂节点形式的结构受力要求，同时也给施工技术带来了许多困难，如何确保劲性结构混凝土浇筑质量成为了最需要解决的问题。
　　关键词：劲性钢柱;自密实混凝土;施工质量
　　1  工程概况
　　邢台博物馆项目地下及主馆地上工程，主馆地下2层，地上5层，主体高度32.54m，结构型式：主馆筏板基础，地上钢框架结构。辅馆地下1层，地上3层，为独立基础，框架结构。其中主馆地上面积 25172.3m2，地下面积32065.68m2。
　　地下负二层顶板由框架柱转换为劲性钢柱，主要采用箱型与十字型组合钢柱，箱型柱自首层梁顶向下延伸长度2.7m，十字型钢柱腹板伸入箱柱内1.2m，柱身高度6.5m，截面尺寸900×1050mm、900×900mm、1100×1050mm、1050×1050mm。
　　梁柱节点核心区混凝土采用C45自密实混凝土。原设计劲性钢柱与梁钢筋采用连接板与连接器组合的方式连接。由于图纸中梁设计配筋率钢筋密集，出现上下多排钢筋的情况，并且型钢柱混凝土除首层梁柱节点核心区为C45自密实混凝土外，柱身其它部位均采用普通C40混凝土，导致施工过程中柱内横隔板、连接板下部30°～45°角区域很难控制其混凝土的密实度，容易造成型钢柱与混凝土之间产生缝隙，并且型钢柱的箍筋、主筋、栓钉、连接板在型钢柱壁外150mm宽范围内密集交织在一起，柱身也容易因振捣不密实而造成混凝土表面蜂窝、麻面、孔洞的质量隐患。
　　2  技术问题的改进措施及优化
　　2.1  劲性结构钢筋工程施工
　　钢结构加工图纸设计时，建立实体模型，根据设计图纸，将钢结构与钢筋的排布位置关系进行放样。对于梁柱节点等复杂位置，进行1：1放样，并逐一进行检查审核，针对不同的问题提出解决措施。
　　（1）劲性钢柱与梁节点处梁上下部单排钢筋过密。首层梁平法图中，500mm×1300mm截面的梁，出现单排钢筋或多排钢筋过密的情况。钢结构施工前期，图纸会审中就提出将相应部位梁上部或下部钢筋改为双排或调整根数，如12/S-T轴梁截面500宽上部钢筋8C25 改为8C25 4/4;将下部钢筋9C25 7/2改为9C25 5/4，以增大钢筋间隙，便于混凝土的浇筑振捣。
　　（2）梁柱核心区采用连接器与腹板穿孔配合使用。根据图纸设计，梁柱核心区内上下多排钢筋交叉密集，空间有限，原设计连接板与连接器组合的方式会导致混凝土无法浇筑振捣密实。若全部采用钢筋穿孔形式对钢骨截面损伤较大，故采用连接器与腹板穿孔配合使用，在梁钢筋穿钢柱时，单排穿筋根数保证不超过4根，当实配钢筋超过此数量且无法满足锚固长度时，梁下部钢筋可部分不进钢柱（但应伸入混凝土柱内至钢柱外边），比例不超过下部总钢筋量的40%;梁上部钢筋超过此数量，需局部加腋或加大梁截面宽度，绕过钢柱锚入型钢混凝土柱内，满足锚固长度。
　　（3）箍筋形式的改变。由于型钢柱箍筋较多密，穿腹板闭合箍筋需断开为2个“L”型箍筋后再进行焊接封闭，箍筋焊接量非常大，经与设计院沟通，将非节点区的穿腹板闭合箍筋调整为2个单肢箍，大大减少箍筋的焊接工程量;并且考虑劲性柱箍筋穿孔过密，十字型与箱形结合部位箍筋需穿过3层钢柱腹板，现场施工难度非常大，经与设计单位商议，将十字柱与箱型柱变截面的节点向下调整至混凝土梁底，避开穿筋节点，并将原设计箍筋直径10间距100调整为直径12间距150，便于施工。
　　（4）劲性钢柱主筋与型钢梁的位置处理。当型钢柱上部存在型钢梁时，柱子竖向受力钢筋与型钢梁钢骨相撞，无法穿过。对柱子受力钢筋位置进行调整，使之从型钢梁两侧通过，如钢筋无法调整时，可将竖向受力按1：6进行弯折，改变主筋位置避让型钢梁。
　　2.2  劲性柱模板施工
　　劲性柱柱身模板采用新购竹胶板，力保达到拆模后达到清水混凝土效果。柱身加固采用定型方柱紧固件，现场不用使用对拉螺栓穿孔及安装，支模后可以快速加固，只需要两个人就可以操作，紧固效果非常好，能调节固定尺寸，易安装，易拆卸，现场柱高6.5m，相比普通钢管进行加固，既方便、实用，成本又低，还能大大幅提升施工进度。
　　2.3  劲性柱混凝土浇筑问题
　　（1）施工现场采用竹胶板拼装模拟劲性钢柱，完成后按图纸设计梁、柱钢筋穿孔，并分别进行普通混凝土与自密实混凝土的浇筑试验，结果显示对于配置钢筋密集的劲性钢柱可以实现穿孔通过，这样一来减少现场连接板钢筋焊接;拆除模板后，采用自密实混凝土浇筑的柱身达到了清水混凝土效果，而普通混凝土浇筑的柱身多处出现麻面、孔洞等缺陷。
　　（2）采用流动性较好的C45自密实混凝土代替原设计C40普通混凝土，自密实混凝土在其自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。
　　（3）图纸设计梁、板混凝土为C35，劲性钢柱混凝土为C45自密实，现场两侧采用斜向45°布置钢丝挡网分隔混凝土，施工过程中先浇筑柱混凝土，后浇筑梁板混凝土。挡网过程中注意保证钢筋保护层的厚度，避免拆模后混凝土表面露出挡网。
　　（4）实际施工过程中有可能出现个别劲性钢柱浇筑自密实混凝土时局部不密实的情况，应充分考虑各种不利因素的影响，需在劲性钢柱顶部、梁中部、底部分别留设直接150的混凝土浇筑孔，便于钢柱内混凝土浇筑。
　　3  混凝土浇筑质量
　　浇筑前柱底用商品砂浆接浆，砂浆所用水泥、细骨料、外加剂的配合比必须与自密实混凝土所用相同。
　　现场宜采用塔吊吊灰斗的方式浇筑。制作一个同柱直径的钢漏斗，浇捣时把漏斗底口放置在柱顶模板内测，沿劲性钢柱边均匀灌筑混凝土，混凝土下料点分散布置，间距控制在2-3m左右，并在柱四角穿入30振捣棒进行振捣。灌入一半以后用振动棒插入底部边拔边振，稍作振捣排出柱内混凝土中的气泡;振捣后拔出振动棒再浇灌上半部混凝土，柱体灌满后在插入振动棒至中间部位以下500mm～800mm边拔边振捣，使柱混凝土中的气泡排出，柱顶补足、排气、收平。
　　混凝土浇筑过程中应设专人检查现场混凝土的质量，严格控制混凝土配合比，安排质检员全程混凝土旁站，试验员对每车混凝土的扩展度进行实测，一旦发现问题，立即停止该车混凝土浇筑。
　　4  技术指标及作用意义
　　通过对劲性钢柱自密实混凝土施工质量控制的研究，拆模后柱身混凝土表面平整光洁、无漏浆、孔洞、蜂窝麻面和可见裂缝等质量缺陷，特别是节点处线条清晰规则，达到了预期的要求。从技术上、施工上提出的改进措施及优化与国内外同类技术相比处于领先水平，研究得到了极为理想的效果，有效的解决了大截面、箱型十字型组合钢柱结构施工中存在的问题，既保证了柱身混凝土成型质量，加快了施工进度。
　　5  结束语
　　综合本文论述，在劲性结构施工中要严格控制每个步骤，这样才能使工程质量有保障.本工程的劲性钢柱混凝土施工取得了较为满意的结果，过程创优、内实外美，确保本工程获得省结构优良。
　　参考文献：
　　[1] 翁友法，吕家良.自密实混凝土的研究现状及其发展方向[J].中国港湾建设，2002（2）.
　　[2] 陈睿，刘真.自密实混凝土应用研究[J].武汉理工大学学报，2001（12）.
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