高层建筑钢框架结构施工与连接技术

摘 要：钢结构自重轻、施工周期短、抗震性能好,可应用于大跨度、高耸、重载工程,如大跨度桥梁、展览馆、体育中心等,拓展了应用范围.近两三年来,住宅钢结构的发展也成了业内的热点话题.莱钢、马钢、热轧H型钢生产线的引进,给住宅钢结构的发展带来了光明的前景,使得钢框架在住宅建设中应用的越来越广泛.本文将分析高层建筑钢框架结构施工与连接技术.

关 键 词：高层建筑；钢框架结构；连接技术

随着科学技术的不断发展,多层以及高层建筑物已经越来越多,逐渐成为了人们居住以及生活的主体建筑.框架结构在高层建筑中被广泛的应用,框架结构中的梁柱以及混凝土结构是主要的受力构件,其施工的好坏对整个建筑工程的施工质量有着直接的影响.在实际的施工过程中,建筑框架结构施工中还存在着一定的问题,比如建筑中部的钢筋绑扎问题,混凝土浇筑的烂根问题等.这些施工问题往往会给工程的质量留下一定的安全隐患,所以还要不断的加强对框架结构施工的质量控制[1].

1框架结构及特点

框架结构是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配而成的住宅楼、商用楼等.比较适合高层和大面积结构的楼层施工,框架结构先浇柱、梁、楼板,后做填充墙,为用户提供了灵活的使用空间.框架结构由梁柱构成,构件截面较小,其承载力和刚度都较低,其受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,因此楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力.框架结构由于其“整体”性好,抗震效果较传统的砖混结构要高.影响框架结构抗震性的关键因素是施工质量和震级,后者是不可控的自然因素,因此框架结构以及墙体的施工质量对抗震效果有重要影响.

2高层建筑框架结构施工质量现状分析

2.1梁柱节点施工中出现的问题

梁柱节点施工工序较多,过程较为复杂,具体表现在：节点构造多,钢筋分的细密,施工场地往往都在高空.施工比较困难.尤其是中间柱子钢筋之间相互交横的时候,箍筋不易捆扎,这种情况通常出现在整体沉梁时,节点区下部箍筋无法进行捆扎,梁柱市点处只能减少下放柱箍筋,以便消除安全隐患.有的施工人员明知钢筋骨架整体人横后要捆扎往常点内的箍筋极其不易,于是直接用两根开口箍筋拼凑而成,但在整个节点区都用这种开口箍筋实质上已违反了相关的施工要求,如果在原位上捆扎钢筋（也就是先装好梁底模,在梁底模上绑好梁筋,后去安装侧模板）,这种施工方式也会有不足之处：它只能先装好梁底模,而忽略了侧模板.板的模板装不了,整个模板支撑系统就会失衡,模板也极可能出现各种倒塌现象；框架结构施工过程中,一切钢筋都必须堆放在施工楼层上并进行二次运输,该模板体系较为开放,钢筋堆放或从上边搬运,都无法保证期安全性；支模和捆扎钢筋需要交叉进行,这对于施工组织与管理工作都很不利,不仅容易出现各种窝工现象,施工人员的效率也会降低[2].

2.2混凝土施工中出现的问题

如今的高层建筑中,柱混凝土的设计强度通常都在5或C60+,而现实的工程中楼盖最适宜用的混凝土强度往往是C20-C35.柱混凝土的设计强度要比梁板更高.这两者的设计强度之间的差距与建筑物的高度成正比,楼层越高,强度也会越大.现浇框架时,容易发生“夹渣烂根”的情况,根部混凝土也会开始漏浆.导致这种问题出现的根本原因在于,柱模是被直放在楼地板上,而事先又未对楼板找好平层或是增设标准框来浇出底面,留清扫口更不用说了.在层段大于5m的情况下,中段没留出浇筑口,可从顶部直接进料.自由落差超过3m时,受钢筋的限制,粗细料可实现分离,另外由于底部板不平整,缝隙未堵好,水泥浆很可能趁机流失.

3高层建筑钢框架结构的连接技术

钢构件的连接方式通常有焊接和螺栓连接.焊接是将需要连接的钢板,在接合处用高温熔合在一起.焊接连接灵活方便,构造简单,不削弱杆件截面,节省钢材,刚度大,密封性好,在工厂易于采用自动化操作,焊接质量有保障,可以得到较为美观和简洁的结构外形,造价也较低.但焊接易产生残余应力和残余变形,对受压构件的局部稳定和整体稳定有影响,此外,现场焊接一般需人工施焊,工作强度大,对疲劳和脆断较为敏感,施工质量较难控制.为此,工程师应根据节点是在工地焊接还是在现场焊接,选择焊接的接头型式并采用合理的构造措施.钢结构制作与安装制作单位在焊接前,应制定合理的焊接工艺,保证焊接的质量,并对焊缝进行探伤检查.螺栓连接是钢结构建筑中另一种主要的连接方式,分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种形式[3].随着高强螺栓连接和焊接连接的大量采用,对被连接件的要求愈来愈严格.如构件位移、水平度、垂直度、磨平顶紧的密贴程度、板叠摩擦面的处理、连接间隙、孔的同心度、未焊表面处理等,都应经质量监督部门检查认可,方能进行紧固和焊接,以免留下难以处理的隐患.焊接和高强度螺栓并用的连接,当设计无特殊要求时,应按先栓后焊的顺序施工.钢结构安装中还要经常使用临时螺栓.临时螺栓除了起临时连接作用之外,还应有足够承受构件自重和抵抗校正时来自外力的作用.

4高层建筑钢框架结构施工中的质量控制

4.1钢筋质量控制

钢筋在施工中主要控制两个环节,下料和接头控制.

4.1.1下料

钢筋在下料之前,必须先放出大样,并依据大样下料,下料应注意两个问题：1）不要把长的钢筋料下短了,因为这样会增加钢筋的接头数量,而直接影响钢筋的受力性能；2）钢筋在加工过程中应一次成型,在钢筋的同一部位反复加工易造成钢筋的疲劳破坏.钢筋在加工过程中,如发现脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象,应对该批钢筋进行化学成分检验或其它专项检验.

4.1.2接头控制

钢筋连接主要靠机械连接和焊接连接.机械连接关键在于选择合适的接头,如筒冷挤压连接、锥螺纹连接、直螺纹连接等.相对而言,焊接质量的可控性要差很多,但其十分重要.

4.2混凝土质量控制

保证水泥、细骨料、粗骨料、水、外加剂质量的前提下,混凝土的浇筑质量就成为框架结构工程的关键因素.混凝土在拌制过程中的主要问题有：水灰比失控,计量不准确甚至不计量,施工配合比不根据砂、石料的含水率变化及时调整,偷工减料,振捣过程中出现漏振、过振、漏浆等导致混凝土出现蜂窝、孔洞、离析等现象,这些会直接对混凝土强度产生不利影响.因此施工过程中注意以下环节：1）水泥、粗细骨料、水、外加剂应该根据施工的环境,如温度、湿度进行合理的计算.首先要准确调整水灰比,在现场施工时根据试验室的理论配合比,实测砂、石的实际含水量,准确计算用水量；水的计量采用电子装置自动计量,计量设备定期检查.其次要确定水泥浆的用量、砂率及坍落度.2）混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣.混凝土搅拌时间要适当,时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷[4].

结论

高层建筑框架结构施工量大,施工工期长,施工工序比较复杂,在施工的过程中容易出现问题.所以在实际的施工过程中,要不断的加强对施工质量的控制.严格控制钢筋梁柱节点施工的质量,同时还要加强混凝土施工的质量控制.按照设计规范要求,控制混凝土配合比,并且做好混凝土的浇筑施工,避免出现混凝土烂根的现象.最后就是要做好混凝土的后期养护工作,避免出现混凝土裂缝,影响建筑整体结构的质量.在严格控制施工质量的同时,还要加强对现场施工质量的管理,增强施工人员的质量意识,建立健全的质量管理系统.只有不断的完善各项工序的施工质量,才能够保证工程质量达到最佳的效果.