大跨度H型鋼鋼混組合梁的加固應用
發布時間:2014-07-15
一、工程概況
位於廣州越秀區西湖路63號的光明廣場,經營單位需將第七層中廳改造為電影院使用。為滿足其功能使用荷載要求,需對原結構承載力不足的進行
梁加固補強。由於條件限製,對第七層承載力不足的原
梁加固施shi工gong僅jin能neng在zai其qi樓lou板ban麵mian上shang進jin行xing,且qie因yin為wei跨kua度du較jiao大da,根gen據ju設she計ji計ji算suan,梁liang端duan彎wan矩ju剪jian力li都dou比bi較jiao大da,經jing營ying單dan位wei要yao求qiu盡jin量liang減jian少shao新xin增zeng加jia固gu構gou件jian高gao度du以yi滿man足zu實shi際ji使shi用yong層ceng高gao需xu要yao。
針對這種特殊情況,該
梁加固設計方案比選時,由於既有結構難以施工預應力張拉錨固及滿足耐久性和剛度要求,所以放棄了預應力梁的設計方案,選用了勁性鋼-混組合
梁加固法。勁性鋼-混梁是由型鋼、混凝土組成的勁性組合梁,並與原梁疊合為一共同承載受力的結構體係。
二、H型鋼鋼-混組合梁結構性能
勁性鋼-hunzuheliangjiegoushiyouxingganghunningtuzuchengdejiegoutixi,qizhongxinggangshihexinbufen,hunningtuwaibuyougujinyueshubingpeishidangdezongxiangshoulizhujinhegujin。zaixinggangjiegouwaijiaozhiyiceng
鋼筋混凝土外殼可以防止型鋼結構的局部變形,並能增強型鋼的整體剛度,同時增強了結構的耐久性和耐火性。鋼-混組合梁充分發揮了型鋼的抗拉強度高、混凝土抗壓強度的雙重優點,具有自重輕、剛度大、延性好、跨度大、耐疲勞、穩定性和整體性好、經濟效益高等優點。適用於場館大空間、大跨度結構工程。
本工程正是利用了鋼-混組合梁上述特性對原有
鋼筋混凝土梁加固。而選用H型鋼作為勁性組合梁的型鋼主材,是因為H型鋼能有效地提高構件的抗彎強度,相對增加自重少,能大幅度地提高梁構件的承載能力,且H型鋼為現成品,減少了加工工序,容易做到工廠分割、現場拚裝,不需大量焊接加工,節省了時間與人工,加快了施工速度,因此H型鋼鋼-混組合梁能很好地滿足了本工程的技術及施工環境需求。
H型鋼鋼-混組合梁與傳統純
混凝土結構相比,現澆
鋼筋混凝土施工量少,能縮短工期。混凝土澆築前荷載為自重,包括H型鋼、鋼筋等;混凝土澆築後而沒有固化形成強度前,這時荷載由鋼斷麵承受。達到設計強度後,荷載由組合梁斷麵承受。
型鋼混凝土梁構造要求材料要求混凝土材料等級不宜小於C30;型鋼宜采用Q235及Q345
鋼材,截麵要求型鋼混凝土框架梁的截麵寬度不宜小於300mm;截麵的高度和寬度的比值不宜大於4。具體設計及施工標準及要求可參見《型鋼混凝土組合結構技術規程》和《型鋼混凝土組合結構構造。
三、施工工序流程
本工程應用了500*1200的型鋼混凝土組合梁係,跨度22m,內配H800×300×14×26,每根型鋼梁重達4.5噸,混凝土強度等級為C45,施工安裝的七層樓麵高度為28.95m,caiquleyicidiaozhuangyicijiaozhudeshigongcuoshi。xinggangxianchangdiaozhuangdaoweihou,pinzhuanghanjiechengzhengpianliang,ranhouzhiankangjianshuanding,weifangzhizaihunningtujiaozhushibeihunningtuchongjierxiachen,xukaolvxinggangliangdeyugongdu。anzhuanggangjinzongjincaiyongluowentaotonglianjie,zuihoulimo、澆築混凝土。整體施工工序流程如下:
型鋼半成品加工廠製作→吊裝→鋼梁現場焊接拚裝→梁鋼筋綁紮→梁側模支模→澆築砼→養護。
四、施工難點關鍵技術
1.型鋼梁的吊裝
難點一:吊裝構件長、質量大、施工安裝高度高。其中每根型鋼梁長達22m,重達4.5噸,安裝高度28.95m。
根據型鋼梁吊裝要求和施工現場的具體情況,我們選用了200噸汽車吊作為此次吊裝的機械。該型吊車主車重50噸。鋼梁拚裝與吊裝用的耳板均在構件加工廠完成,耳板厚度為40mm。鋼gang梁liang選xuan用yong兩liang點dian綁bang紮zha,一yi點dian起qi吊diao。吊diao裝zhuang前qian要yao進jin行xing試shi吊diao,將jiang整zheng根gen鋼gang梁liang綁bang紮zha好hao後hou,微wei微wei起qi鉤gou及ji時shi檢jian查zha各ge綁bang紮zha點dian是shi否fou正zheng確que,鋼gang絲si繩sheng是shi否fou都dou持chi力li。確que認ren無wu誤wu後hou,吊diao鉤gou在zai起qi高gao到dao0.5米mi時shi停ting止zhi,再zai次ci檢jian查zha各ge綁bang紮zha點dian及ji鋼gang絲si繩sheng持chi力li情qing況kuang,為wei確que保bao安an全quan防fang止zhi鋼gang梁liang銳rui邊bian割ge損sun鋼gang絲si繩sheng,要yao求qiu對dui鋼gang絲si繩sheng進jin行xing防fang護hu,同tong時shi檢jian查zha吊diao車che的de製zhi動dong,液ye壓ya等deng各ge部bu是shi否fou運yun轉zhuan正zheng常chang,確que認ren無wu誤wu後hou進jin行xing正zheng式shi吊diao裝zhuang。吊diao裝zhuang作zuo業ye應ying劃hua定ding危wei險xian區qu域yu掛gua設she安an全quan標biao誌zhi,加jia強qiang安an全quan警jing戒jie。
2.型鋼梁施工
(1)型鋼梁的拚裝:每根梁型鋼總長度為22米,重量約4.5噸,分三段加工,每段長度約為8米,吊運到安裝現場進行拚裝,然後進行整條鋼梁的最後調直,按跨中起拱5cm,確認無誤後進行高強螺栓的終擰固定。
(2)型鋼梁的焊接:該型鋼梁焊縫坡口形式為單坡,焊接形式為等全熔透對接焊,焊縫等級Ⅱ級,采用E50型xing焊han條tiao。鋼gang梁liang焊han接jie前qian使shi用yong鋼gang絲si刷shua對dui焊han口kou的de浮fu鏽xiu和he汙wu垢gou進jin行xing處chu理li,並bing對dui坡po口kou進jin行xing烘hong幹gan預yu熱re處chu理li。如ru發fa現xian焊han縫feng上shang出chu現xian氣qi孔kong和he開kai裂lie,一yi定ding要yao清qing除chu幹gan淨jing後hou進jin行xing重zhong焊han。為wei了le防fang止zhi產chan生sheng過guo大da的de焊han接jie變bian形xing,並bing盡jin可ke能neng減jian少shao焊han接jie應ying力li,須xu遵zun循xun以yi下xia施shi工gong要yao求qiu:①焊接時嚴格按照規定焊接順序施焊,盡可能對稱施焊,使產生的變形均勻,直線分布,不產生彎轉。②除了焊接前進行預熱(100-2000C)處理外,在焊接完成後應立即對焊縫表麵進行加熱(100-2000C),從而起到釋放和減少焊接應力的作用。
鋼板製孔應采用機械製孔,嚴禁現場氧氣切割開孔。
焊縫采用超聲波探傷檢測。對不合格的焊縫,根據超標缺陷的位置,采用刨、切除、磨砂等方法除後進行補焊。
3.梁柱連接節點施工
(1)設計視現場條件對梁柱連接節點采用了剛接與鉸接節點,充分發揮了材料性能,達到有效減少截麵高度的目的。
(2)采用M24化學螺栓植筋於原柱內固定連接
鋼板,連接
鋼板與H鋼梁進行焊接連接,連接大樣見下圖:
4.大體積砼澆築施工
難點一:大梁跨度22m、截麵尺寸為500mm×1200mm,內配H800×300×14×26型鋼,給保證混凝土振搗密實、控製混凝土開裂帶來了極大困難。
難點二:組合梁截麵高、跨度大及荷載大,對模板支撐緊固係統的穩定性和承載力要求高。
由於組合梁的混凝土體積較大,經過綜合考慮,施工時采用了如下施工措施:
(1)分層澆築混凝土,每層厚度400mm。weibimianjiaozhushizaiduanshijianneichanshengjiaodadejizhonghezai,xucaiyongfencengjiaozhudefangfabingkongzhisudu。dangjizhonghezaizhujianzengdashi,liangdibuxianjiaozhudehunningtuyijiejinchuning,shigonghezaiduixiabuyuanjiegoujizhichengtixideyingxiangyezhujianjianxiao。hunningtuquanbudadaozhongningshi,daliangyijuyouzichinengli,duizhichengtixijiyuanjiegoudebuliyingxianghuizhujianxiaoshierjinruanquanqi。
(2)為保證混凝土澆築振搗密實,在與設計院、監理、商品混凝土供應商研究後,決定對其粗骨料的粒徑級配進行調整,控製碎石的粒徑在5~25之間,以保證混凝土骨料流入型鋼的底部。
(3)對配合比設計進行優化,采用高效減水劑及粉煤灰,嚴格控製好水灰比。控製砼的緩凝時間為6-8小時,以延緩砼內部最高溫度的產生,從而達到減小砼內外溫差的目的。
(4)由於組合梁自重大,保護層墊塊宜采用“H”形塑料墊塊間距500作為梁的墊塊。主筋采用鐓粗直螺紋接頭並接頭位置應避開應力集中部位,同時同一截麵內接頭鋼筋截麵積不得超過全部主筋截麵積的25%。組合
梁加固
(5)施工中,采用一次性對拉螺栓加固穩定模板,既保證拉結力,同時減少了由於螺杆洞應力集中而引起的裂縫,使
施工工藝帶來的不利因素降到最低。
(6)混凝土的養護:砼澆築12小時後開始養護,保證混凝土終凝後14天內大梁表麵保持在濕潤狀態。
五、結語
光明廣場中廳電影院改造
加固工程的鋼-混組合梁施工的完成,保證了該項目施工的順利進行。目前,加固竣工交付使用後,鋼-混組合梁在上部加載的情況下表麵未發現有害裂縫,安全性能得到了驗證。通過工程實踐,完善了鋼-混組合梁的施工流程、
施工工藝和質量控製要點等。
目前鋼-混組合梁結構的研究與應用在我國已日漸成熟。在大跨度梁中,采用型鋼鋼-混組合梁,受力性能優越,與采用普通混凝土梁相比較,截麵尺寸大大減小,空間使用效果更好,所需的
鋼材和混凝土量也大大減少,施工方便,以其優越的受力性能和經濟性得到愈來愈廣泛的應用。