深圳超高层办公楼型钢混凝土组合结构中钢构件与钢筋机械连接施工工法

'型钢混凝土组合结构中钢构件与钢筋机械连接施工工法1前言在建筑不断向各项极限值挑战的今天，多种形式的组合结构成为现代建筑的必然选择。型钢混凝土结构克服了纯钢结构的耐火性差和钢筋混凝土结构的自重过大等缺点，在现代超高层建筑的结构设计中得到了广泛的应用。型钢混凝土组合结构对混凝土内钢筋与钢构件连接接头提出了相应的高标准，经过钢筋与钢构件的各种连接形式进行比较，并进行各种工艺试验，最终通过结合深圳证卷大厦的现场总结形成完整的一套型钢混凝土组合结构中钢构件与钢筋机械连接的施工工法。2工法特点型钢混凝土组合结构中钢构件与钢筋机械连接施工工法在施工方法上与传统的锚固法和钢筋焊接法比较，在工期、质量、造价、环保等方面具有明显的先进性和安全性。2.1质量可靠材料：通过使用高强可焊套筒焊接于钢构件上，使连接部位强度能达到与钢筋和钢构件等强。施工条件：通过在工厂预先焊接有效的避免了钢筋现场焊接易产生的质量缺陷及钢筋与钢构件材质不同带来的焊接质量隐患。检测方法：可以通过钢筋与套筒连接处外露丝扣来保证施工质量，较其他施工方法更快捷可靠。2.2操作方便、施工工期短 钢筋与钢构件采用机械连接，可以直接将套筒的焊接工作交由钢构件制作厂进行焊接，减少现场施工工序及工人操作时间，避免了现场复杂节点处难于施焊部位的焊接问题，并且可以全天候施工，从而有效的提高了现场施工效率。2.3绿色环保钢构件与钢筋采用机械连接时使用的是钢筋的物理性能，对钢筋本身的材质不会产生破坏，也不会因使用电、气等加工钢筋而产生残渣、污染等。2.4效益显著通过采用机械连接施工工艺，可以有效的减少钢筋现场焊接量、钢筋锚固搭接量，减少劳动力的投入，有效的提高施工速度，因此具有明显的经济效益。高强套筒的等强连接简单有效的保证了现场施工质量，有效的提高了现场施工的流水，起到了很好的社会效益。3适用范围本工法适用于各种型钢混凝土结构中钢筋与钢构件采用机械连接的部位。4工艺原理4.1钢构件与钢筋采用套筒连接使连接节点能够达到等强，使钢构件与混凝土构件有效结合，共同分担结构荷载。 4.2钢筋与钢构件套筒连接，采用的是套筒在加工厂进行批量加工，检测合格出厂；钢构件加工厂进行套筒焊接，保证焊接质量；加工房预制钢筋丝头并保证丝头质量的分步控制，再进行综合安装集中质量控制的组合施工工艺原理。5施工工艺流程及操作要点5.1各种工况下钢构件与钢筋机械连接工艺流程5.1.1钢骨柱间短梁、钢骨梁之间短柱（指钢筋与钢筋连接接头为1个的梁或柱）工艺流程5.1.2钢骨柱间长梁、钢骨梁下连续柱（指钢筋与钢筋连接接头大于1个接头的梁或柱）工艺流程5.2操作要点5.2.1套筒加工5.2.1.1 焊接于钢构件上的套筒需采用可焊性能比较好钢材，通常设计会选Q345B钢材为套筒母材，其他用于钢筋互相连接的套筒及加长套筒仍选用40#钢做为套筒母材以保证造价的低廉。5.2.1.2工厂加工的套筒应进行接头的型式检验抗拉强度和变形性能满足以下两个表格要求。接头抗拉强度：接头等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级抗拉强度≥1.35≥注：——接头试件实际抗拉强度；——接头试件中钢筋抗拉强度实测值；——钢筋抗拉强度标准值；——钢筋屈服强度标准值。接头变形性能：接头等级Ⅰ级、Ⅱ级Ⅲ级单拉伸非弹性变形（mm）u≤0.10（d≤32）u≤0.15（d＞32）u≤0.10（d≤32）u≤0.15（d＞32）总伸长度（%）äsgt≥4.0äsgt≥2.0高应力反复拉压残余变形（mm）u20≤0.3u20≤0.3大变形反复拉压残余变形（mm）u4≤0.3u8≤0.6u4≤0.6 注：u——接头的非弹变形；u20——接头经高应力反复拉压20次后的残余变形；u4——接头经大变形反复拉压4次后的残余变形；u8——接头经大变形反复拉压8次后的残余变形；äsgt——接头试件总伸长率。5.2.1.3与钢构件进行焊接的可焊套筒焊接前需按设计要求进行坡口切割，以保证套筒焊接质量。套筒坡口加工照片 5.2.2套筒安装5.2.2.1在进行套筒与钢构件焊接安装前，做好套筒位置的深化图，以满足钢筋现场安装时不出现位置重叠造成无法安装。地下室梁套筒焊接于钢柱上典型节点图 地上结构柱套筒焊接于型钢梁上典型节点图 现场套筒焊接图片钢构件与钢筋机械连接的安装图片5.2.2.2 套筒工厂焊接前，首先鉴定焊接套筒材质是否为可焊性能较好的Q345B钢材，同时编制“钢骨柱与钢筋连接器焊接工艺检测方案”并在焊接现场对焊接位置与深化图套筒位置进行一次复查。工艺试验现场照片工艺性能检测报告5.2.2.3 钢构件间的钢筋与钢筋连接需采用加长套筒，首先在钢筋长丝部位拧入锁紧螺母，再将加长套筒全部拧入车了长丝的钢筋直至钢筋端头与套筒端头平齐（若是长梁有两个加长套筒处，应同时调节套筒与标准丝头钢筋的咬合丝扣数），再待钢筋安装完成后加长套筒回拧上短丝钢筋，再将锁紧螺母拧至加长套筒侧锁紧。5.2.3钢筋加工5.2.3.1钢筋切割不能采用气割，同时为保证钢筋端头平直不出现尖角，现场钢筋切割采用台式砂轮切割机进行切割。5.2.3.2钢筋下料时需考虑钢筋连接接头是墩粗还是滚扎形式，钢筋套丝加工后，钢筋长度满足理论下料长度，其误差范围±5mm。现场钢筋车丝丝扣检查5.2.3.3钢筋在进行套丝加工时，首先必须先确认其丝口形式与焊接于钢构件上套筒形式一致。其次保证螺纹饱满，断牙数满足套筒连接规范要求，并适当增设与钢构件套筒连接头丝口数。 5.2.4钢筋安装5.2.4.1对需与钢构件连接的所有钢筋进行编号，保证每根钢筋与套筒连接误差降到最低。5.2.4.2按编号逐根安装，安装时需注意长丝短丝区别、墩粗丝与滚扎丝的区别，不可反向安装。5.2.4.3钢构件有长丝套筒组合钢筋连接时，首先将第一根钢筋与套筒轴心重合再旋转钢筋，拧至规范要求扭力值；再将第一根钢筋与长丝套筒连接端头扳离原轴心3d，钢筋变形需控制弹性变形范围内；再按安装第一根钢筋方式安装第二根钢筋；再将第一根钢筋松开，长丝接头回拧将两根钢筋连接，完成钢筋安装。6材料与设备6.1使用材料：Q345-B可焊套筒、普通加长套筒、锁紧螺母、三级钢筋、二级钢筋、焊条。6.2使用设备：套筒加工及安装设备：砂轮切割机、钢棒钻孔机、电焊机、扳手、配电箱等。钢筋加工及安装设备：钢筋套丝机、钢筋弯曲机、钢筋切断机、砂轮切割机、配电箱、塔吊、管钳等。7质量控制7.1机械连接接头加工、安装质量要求7.1.1 机械连接接头加工时其材质需满足钢筋机械连接规范及直螺纹套筒设计要求，满足套筒壁厚、套筒长度、整丝圈数的最低要求。7.1.2机械连接接头焊接前需对套筒外边缘打坡口，其坡口大小要满足焊角设计对其最小要求。7.1.3工程中应用钢筋机械连接接头时，应由该技术提供单位提交有效的型式检验报告。7.1.4外观质量检验的质量要求、抽样数量、检验方法、合格标准以及螺纹接头所必需的最小拧紧力矩值由各类型接头的技术规程确定。7.2钢筋加工、安装质量要求7.2.1钢筋下料时使用砂轮切割机切割，其断面不得有尖角，与钢筋轴线夹角90°±5°。7.2.2经自检合格的钢筋丝头，应对每种规格加工批量随机轴检10%，且不少于10个，并填写钢筋直螺纹加工抽检记录。如在检验中有一个不合格，即应对该加工批全数检查，不合格丝头应重新加工，经检验合格方可使用。7.2.3钢筋安装完成后，钢筋与钢筋应互相顶紧，非长丝接头端不可露出1牙以上完整丝。钢筋与钢构件连接处，钢筋至少拧入标准套筒半个套筒长度。7.2.4钢筋安装若出现钢筋丝头过大，则需对丝头重新加工，而不可强行拧入，造成套筒丝口破坏。8安全措施8.1施工前必须进行安全技术交底，操作人员持证上岗。 8.2砂轮切割机必须配制专用防护罩，必须有专人操作。8.3套筒焊接时操作人员配备焊接专用服装与防护眼镜，确保施工工人身体不受焊接影响。8.4在钢筋与套筒连接时，无围护或在架体上施工情况下，所有钢筋安装人员均应系上安全带，保证钢筋拧紧时操作人员不失去重心而高空坠落。8.5现场需在梁设置底模和柱子设置操作平台，保证操作人员有操作空间和安全空间。9环保措施9.1钢筋进行套丝施工时，对其套丝所用水溶性切削冷却液和钢筋铁屑进行回收处理。9.2施工中工人携带的多余套筒不得在不用后随地乱扔，造成浪费与环境破坏。9.3钢筋下料时，尽量取用模数量，加强材料回收利用，节约材料。9.4采用钢筋机械连接是利用钢筋的物理特性进行连接，无其他环境影响。10效益分析钢构件与钢筋采用机械连接，减少了现场钢筋焊接量，杜绝了钢筋现场焊接缺陷，提高了建筑物的结构可靠性，对整个工程给企业带来的质量效益与品牌效益有显著帮助。 此项工法在施工现场有效的应用使现场施工中钢筋安装更简便、更省工时、更省材料，显著的提高了施工质量，有效的减少了因质量缺陷投入的修补加强费用。经过工法的应用及成本核算，针对与钢构件连接套筒通过采用3/5个套筒取代整个套筒的方式和套筒取代钢构件连接板的两种取代形式可取得3元/个效益比。11应用实例11.1深圳**营运中心深圳**营运中心项目，建筑高度245.8米，共包括地下3层、地上46层、7~9层设162米长×98米宽的巨型空中悬挑平台。其中型钢混凝土应用范围为地下三层至屋面层。钢构件与钢筋机械连接在此项目得到广泛应用。 11.2深圳**体育中心深圳**体育中心项目，深圳**体育中心由体育场、体育馆、游泳馆、热身馆、运动员接待中心组成，建筑面积㎡。本工程体育场馆、游泳馆、体育馆中的落地支座钢柱与混凝土梁的连接，采用了钢筋与钢构件机械连接的方式，使用高强可焊套筒在钢结构加工厂直接焊接于钢构件上。施工完成后，经过现场检测，连接部位强度能达到钢筋与钢构件等强。采用这种方法，有效地避免了钢筋现场焊接易产生的质量缺陷及钢筋与钢构件材质不同带来的焊接质量隐患，减少了现场施工工序及工人操作时间，有效地提高了现场施工效率。 11.3安徽省**局新中心安徽省**局新中心，分东西连个区，东区最高46层，建筑高度226.7m，西区综合楼、演播中心和东区裙楼型钢混凝土转换桁架都应用了钢构件与钢筋连接技术。'