一、工程概況
位于廣州越秀區(qū)西湖路63號(hào)的光明廣場(chǎng)，經(jīng)營(yíng)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(duì)原結(jié)構(gòu)承載力不足的進(jìn)行梁加固補(bǔ)強(qiáng)。由于條件限制，對(duì)第七層承載力不足的原梁加固施工僅能在其樓板面上進(jìn)行，且因?yàn)榭缍容^大，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，梁端彎矩剪力都比較大，經(jīng)營(yíng)單位要求盡量減少新增加固構(gòu)件高度以滿足實(shí)際使用層高需要。
針對(duì)這種特殊情況，該梁加固設(shè)計(jì)方案比選時(shí)，由于既有結(jié)構(gòu)難以施工預(yù)應(yīng)力張拉錨固及滿足耐久性和剛度要求，所以放棄了預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計(jì)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，并與原梁疊合為一共同承載受力的結(jié)構(gòu)體系。
二、H型鋼鋼-混組合梁結(jié)構(gòu)性能
勁性鋼-混組合梁結(jié)構(gòu)是由型鋼混凝土組成的結(jié)構(gòu)體系，其中型鋼是核心部分，混凝土外部由箍筋約束并配適當(dāng)?shù)目v向受力主筋和箍筋。在型鋼結(jié)構(gòu)外澆制一層鋼筋混凝土外殼可以防止型鋼結(jié)構(gòu)的局部變形，并能增強(qiáng)型鋼的整體剛度，同時(shí)增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性。鋼-混組合梁充分發(fā)揮了型鋼的抗拉強(qiáng)度高、混凝土抗壓強(qiáng)度的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有自重輕、剛度大、延性好、跨度大、耐疲勞、穩(wěn)定性和整體性好、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)。適用于場(chǎng)館大空間、大跨度結(jié)構(gòu)工程。
本工程正是利用了鋼-混組合梁上述特性對(duì)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?yàn)镠型鋼能有效地提高構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度，相對(duì)增加自重少，能大幅度地提高梁構(gòu)件的承載能力，且H型鋼為現(xiàn)成品，減少了加工工序，容易做到工廠分割、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，不需大量焊接加工，節(jié)省了時(shí)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(shù)及施工環(huán)境需求。
H型鋼鋼-混組合梁與傳統(tǒng)純混凝土結(jié)構(gòu)相比，現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工量少，能縮短工期?；炷翝仓昂奢d為自重，包括H型鋼、鋼筋等；混凝土澆筑后而沒(méi)有固化形成強(qiáng)度前，這時(shí)荷載由鋼斷面承受。達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，荷載由組合梁斷面承受。
型鋼混凝土梁構(gòu)造要求材料要求混凝土材料等級(jí)不宜小于C30；型鋼宜采用Q235及Q345鋼材，截面要求型鋼混凝土框架梁的截面寬度不宜小于300mm；截面的高度和寬度的比值不宜大于4。具體設(shè)計(jì)及施工標(biāo)準(zhǔn)及要求可參見(jiàn)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造》。
三、施工工序流程
本工程應(yīng)用了500*1200的型鋼混凝土組合梁系，跨度22m，內(nèi)配H800×300×14×26，每根型鋼梁重達(dá)4.5噸，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，施工安裝的七層樓面高度為28.95m，采取了一次吊裝一次澆筑的施工措施。型鋼現(xiàn)場(chǎng)吊裝到位后，拼裝焊接成整片梁，然后制安抗剪栓釘，為防止在混凝土澆筑時(shí)被混凝土沖擊而下沉，需考慮型鋼梁的預(yù)拱度。安裝鋼筋縱筋采用螺紋套筒連接，最后立模、澆筑混凝土。整體施工工序流程如下：
型鋼半成品加工廠制作→吊裝→鋼梁現(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝→梁鋼筋綁扎→梁側(cè)模支模→澆筑砼→養(yǎng)護(hù)。
四、施工難點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)
1.型鋼梁的吊裝
難點(diǎn)一：吊裝構(gòu)件長(zhǎng)、質(zhì)量大、施工安裝高度高。其中每根型鋼梁長(zhǎng)達(dá)22ｍ，重達(dá)4.5噸，安裝高度28.95ｍ。
根據(jù)型鋼梁吊裝要求和施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，我們選用了200噸汽車(chē)吊作為此次吊裝的機(jī)械。該型吊車(chē)主車(chē)重50噸。鋼梁拼裝與吊裝用的耳板均在構(gòu)件加工廠完成，耳板厚度為40mm。鋼梁選用兩點(diǎn)綁扎，一點(diǎn)起吊。吊裝前要進(jìn)行試吊，將整根鋼梁綁扎好后，微微起鉤及時(shí)檢查各綁扎點(diǎn)是否正確，鋼絲繩是否都持力。確認(rèn)無(wú)誤后，吊鉤在起高到0.5米時(shí)停止，再次檢查各綁扎點(diǎn)及鋼絲繩持力情況，為確保安全防止鋼梁銳邊割損鋼絲繩，要求對(duì)鋼絲繩進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)檢查吊車(chē)的制動(dòng)，液壓等各部是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行正式吊裝。吊裝作業(yè)應(yīng)劃定危險(xiǎn)區(qū)域掛設(shè)安全標(biāo)志，加強(qiáng)安全警戒。
2.型鋼梁施工
（1）型鋼梁的拼裝：每根梁型鋼總長(zhǎng)度為22米，重量約4.5噸，分三段加工，每段長(zhǎng)度約為8米，吊運(yùn)到安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，然后進(jìn)行整條鋼梁的最后調(diào)直，按跨中起拱5cm，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行高強(qiáng)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(duì)接焊，焊縫等級(jí)Ⅱ級(jí)，采用E50型焊條。鋼梁焊接前使用鋼絲刷對(duì)焊口的浮銹和污垢進(jìn)行處理，并對(duì)坡口進(jìn)行烘干預(yù)熱處理。如發(fā)現(xiàn)焊縫上出現(xiàn)氣孔和開(kāi)裂，一定要清除干凈后進(jìn)行重焊。為了防止產(chǎn)生過(guò)大的焊接變形，并盡可能減少焊接應(yīng)力，須遵循以下施工要求：①焊接時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)定焊接順序施焊，盡可能對(duì)稱(chēng)施焊，使產(chǎn)生的變形均勻，直線分布，不產(chǎn)生彎轉(zhuǎn)。②除了焊接前進(jìn)行預(yù)熱（100-2000C）處理外，在焊接完成后應(yīng)立即對(duì)焊縫表面進(jìn)行加熱（100-2000C），從而起到釋放和減少焊接應(yīng)力的作用。鋼板制孔應(yīng)采用機(jī)械制孔，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)氧氣切割開(kāi)孔。
焊縫采用超聲波探傷檢測(cè)。對(duì)不合格的焊縫，根據(jù)超標(biāo)缺陷的位置，采用刨、切除、磨砂等方法除后進(jìn)行補(bǔ)焊。
3.梁柱連接節(jié)點(diǎn)施工
（1）設(shè)計(jì)視現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)梁柱連接節(jié)點(diǎn)采用了剛接與鉸接節(jié)點(diǎn)，充分發(fā)揮了材料性能，達(dá)到有效減少截面高度的目的。
（2）采用M24化學(xué)螺栓植筋于原柱內(nèi)固定連接鋼板，連接鋼板與H鋼梁進(jìn)行焊接連接，連接大樣見(jiàn)下圖：
4.大體積砼澆筑施工
難點(diǎn)一：大梁跨度22ｍ、截面尺寸為500mm×1200mm，內(nèi)配H800×300×14×26型鋼，給保證混凝土振搗密實(shí)、控制混凝土開(kāi)裂帶來(lái)了極大困難。
難點(diǎn)二：組合梁截面高、跨度大及荷載大，對(duì)模板支撐緊固系統(tǒng)的穩(wěn)定性和承載力要求高。
由于組合梁的混凝土體積較大，經(jīng)過(guò)綜合考慮，施工時(shí)采用了如下施工措施：
（1）分層澆筑混凝土，每層厚度400ｍｍ。為避免澆筑時(shí)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的集中荷載，需采用分層澆筑的方法并控制速度。當(dāng)集中荷載逐漸增大時(shí)，梁底部先澆筑的混凝土已接近初凝，施工荷載對(duì)下部原結(jié)構(gòu)及支撐體系的影響也逐漸減小?；炷寥窟_(dá)到終凝時(shí)，大梁已具有自持能力，對(duì)支撐體系及原結(jié)構(gòu)的不利影響會(huì)逐漸消失而進(jìn)入安全期。
（2）為保證混凝土澆筑振搗密實(shí)，在與設(shè)計(jì)院、監(jiān)理、商品混凝土供應(yīng)商研究后，決定對(duì)其粗骨料的粒徑級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，控制碎石的粒徑在5～25之間，以保證混凝土骨料流入型鋼的底部。
（3）對(duì)配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，采用高效減水劑及粉煤灰，嚴(yán)格控制好水灰比?？刂祈诺木從龝r(shí)間為6-8小時(shí)，以延緩砼內(nèi)部最高溫度的產(chǎn)生，從而達(dá)到減小砼內(nèi)外溫差的目的。
（4）由于組合梁自重大，保護(hù)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并接頭位置應(yīng)避開(kāi)應(yīng)力集中部位，同時(shí)同一截面內(nèi)接頭鋼筋截面積不得超過(guò)全部主筋截面積的25%。組合梁加固
（5）施工中，采用一次性對(duì)拉螺栓加固穩(wěn)定模板，既保證拉結(jié)力，同時(shí)減少了由于螺桿洞應(yīng)力集中而引起的裂縫，使施工工藝帶來(lái)的不利因素降到最低。
（6）混凝土的養(yǎng)護(hù)：砼澆筑12小時(shí)后開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，保證混凝土終凝后14天內(nèi)大梁表面保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。
五、結(jié)語(yǔ)
光明廣場(chǎng)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(xiàng)目施工的順利進(jìn)行。目前，加固竣工交付使用后，鋼-混組合梁在上部加載的情況下表面未發(fā)現(xiàn)有害裂縫，安全性能得到了驗(yàn)證。通過(guò)工程實(shí)踐，完善了鋼-混組合梁的施工流程、施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)等。
目前鋼-混組合梁結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用在我國(guó)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(yōu)越,與采用普通混凝土梁相比較,截面尺寸大大減小,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(yōu)越
的受力性能和經(jīng)濟(jì)性得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
