大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座及其施工方法，所述基座包括圆形钢骨混凝土柱及矩形钢骨混凝土梁，钢骨混凝土梁支撑于钢骨混凝土柱上，所述钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁中还配有钢筋，所述钢骨混凝土梁包括两端支撑梁及悬挑梁，所述钢骨混凝土梁组成圆形或椭圆形空间，用于支撑建筑物上部的网架屋顶。所述基础能充分发挥钢与混凝土两种材料的特点，具有截面尺寸小、刚度大，延性及耐久性好，且节省钢材的优点，利用该基础增加了建筑的有效使用空间，并能充分发挥网架屋顶刚度大、抗震性能好的优点。
【专利说明】大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木建筑行业大跨度结构工程施工，尤其涉及一种大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座及其施工方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展与建筑技术的进步,大跨度建筑已经成为建筑结构发展方向之一，网架结构是一种新型大跨度空间结构，它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度减轻结构自重和节省材料等优点，近年来，网架屋顶已广泛应用于大型商场及体育场馆等公共建筑。现有技术中大跨度网架屋顶的支撑结构即屋顶基座多为钢筋混凝土结构或钢结构，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，钢筋混凝土结构的截面一般较大限制了建筑的有效使用空间，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳，且易锈蚀、不耐高温。利用钢筋混凝土结构或钢结构作为网架屋顶的基础，均不能充分发挥网架屋顶刚度大抗震性能好的优点。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题之一是提供一种新型的大跨度网架屋顶的基座，其能充分发挥钢与混凝土两种材料的特点，具有截面尺寸小、刚度大，延性及耐久性好，且节省钢材的优点，利用该基础增加了建筑的有效使用空间，并能充分发挥网架屋顶刚度大抗震性能好的优点；本发明所要解决的技术问题之二是提供上述新型的大跨度网架屋顶的基座的施工方法，该方法能提高施工精度、保证施工质量，并且能缩短工期。
[0004]为解决上述技术问题一，本发明采用了以下技术方案:
一种大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座，包括圆形钢骨混凝土柱及矩形钢骨混凝土梁，钢骨混凝土梁支撑于钢骨混凝土柱上，其特征在于:所述钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁中配有钢筋；所述钢骨混凝土梁包括两端支撑梁及悬挑梁，所述钢骨混凝土梁组成圆形或椭圆形空间，用于支撑建筑物上部的网架屋顶。
[0005]所述钢骨混凝土柱直径为1000mm,柱内钢骨为Φ510Χ 24mm钢管，材质为Q345B ;所述钢骨混凝土梁截面尺寸为700mmX 1300mm，梁内钢骨为H型钢，型钢尺寸为800mmX 300mmX 26mmX 14mm，长度大于12米的梁内钢骨分成两段刚性对接。
[0006]为解决上述技术问题二，本发明采用了以下技术方案:
一种大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，包括如下施工步骤:(1)钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁内的钢骨制作、(2)钢骨混凝土柱的钢骨安装、(3)钢骨混凝土柱的钢筋安装、(4)钢骨混凝土柱模板安装、(5)钢骨混凝土柱混凝土浇捣、(6)钢骨混凝土梁底部钢筋安装、(7)钢骨混凝土梁的钢骨安装、(8)钢骨混凝土梁上部钢筋安装、(9)钢骨混凝土梁模板安装、(10)钢骨混凝土梁混凝土浇筑、(11)养护。
[0007]在所述步骤(I)中，H型钢翼缘焊接采用坡角熔透焊；对接焊接顺序为:1)接口处开双面坡口，先焊大坡口一侧，焊至约15mm深时，翻转焊另一侧；2)翻转后反面采用碳弧气刨清根，深度为1~5mm，清根后采用砂轮打磨，清除坡口内焊渣，至焊道露出金属光泽，焊接时应严格控制底层焊接电流，反面焊缝焊满；3)再翻转钢板继续焊接另一面，直至焊满；4)为减小变形，以上顺序亦可增加翻转次数进行。
[0008]在所述步骤(2)中，钢管柱即钢骨混凝土柱内钢骨采用塔吊分两次吊装，第一次先将钢柱吊上楼层，第二次再吊装安装到位。钢骨柱吊装到位后，在安装之前，从立柱顶端向下量出理论标高为Im的截面，并作一明显标记，钢骨柱的四侧用数字及字母分别做好标志，便于校正立柱标高及轴线时使用。上下钢骨柱连接时，用钢楔子或千斤顶通过调整柱与柱之间的缝隙，按照先标高，后位移，最后垂偏的原则进行钢结构安装校正。钢柱安装时每节钢柱垂直度校正控制采用外控借线法观测，用两台经纬仪安装在外控点位上，在两个垂直方向上同时观测，配合安装校正。上下钢骨柱进行对接时，采用全熔透坡口焊，一级焊缝。
[0009]在所述步骤(6)、(8)中:充分考虑钢筋的布置情况，对每个节点的钢筋都进行CAD放样，明确了钢筋的位置关系，尤其在多根梁交汇于一根框架柱部位时，必须进行钢筋排布，遇到钢筋排列不下的问题采用钢筋的等强度代换或等面积代换；钢骨混凝土梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点；当梁内钢筋要穿过柱内钢管时，应先安装需穿过钢管的钢筋，再安装不穿过钢管的钢筋；钢筋连接采用机械连接；梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50mm处，梁端与柱交接处箍筋应加密，加密区箍筋间距与加密区的长度均应要符合设计要求；梁侧面受力筋及下部受力筋位置均应设置垫块，以保证保护层厚度；当受力钢筋为双排时，用Φ25的短钢筋垫在两层钢筋之间，短钢筋间距2000mm，短钢筋长度为梁宽减去两侧保护层厚度。
[0010]在所述步骤(7)中:对于长度大于12米的H型钢骨分为两段制作安装，钢骨与钢骨之间的连接采用腹板高强螺栓连接、翼缘板焊接的方法，先进行高强螺栓连接，后进行翼缘焊接；高强螺栓应在孔中自由穿入，当孔有少量错位，用冲钉找正，然后穿入，同一节点上螺栓穿入方向一致；螺栓的紧固顺序由螺栓群中部向四周扩展，由节点刚度较大的部位向刚度较小的部位过渡。
[0011]在所述步骤(9)中:先安装梁底模板，再安装梁侧模板，梁底模板及梁侧模板均选用18mm厚木模板；梁底模板下纵向布置40mmX90mm方木,方木间距均为500mm,方木下采用钢管作托梁，托梁直接与底部钢管满堂架连接；梁两侧模板外先水平设置40mmX90mm方木作为水平肋，水平肋外再竖向设置40mmX90mm方木作为纵肋，水平肋间距为250mm，纵肋间距为500mm ;梁两侧模板通过M12对拉螺杆连接，沿梁高度方向等距离设置三道对拉螺杆，螺杆两端加上双螺帽。
[0012]在所述步骤(10)中:混凝土投料时要从型钢两边下料，分层投料高度在50cm左右；混凝土分三次分层浇筑，第一次浇至H型钢下翼缘上缘水平位置，待砼达到一定的强度后，进行第二次分层浇筑，将砼浇筑到钢骨梁的上翼缘上缘水平位置，待砼达到一定的强度后，浇筑上翼缘以上部分及混凝土楼板，混凝土浇筑成型后，及时洒水养护，24h后适当松动梁侧模，确保侧向的养护效果，5仝养护时间应在14d以上。
[0013]本实用发明的有益效果:钢骨混凝土结构技术的使用，减小了结构构件的截面尺寸，节省了钢材用量，减轻了结构自重，增加了建筑的有效使用空间，并可使施工工期缩短，有效地解决建筑美学与结构安全的矛盾。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是某商场椭圆形网架屋顶实景图；
图2是钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁组成的椭圆形网架屋顶的基座示意图；
图3是钢骨混凝土梁模板支撑图；
图4是钢骨混凝土梁浇筑顺序示意图 图5是钢骨混凝土梁内H型钢尺寸图
图中，1、钢骨混凝土柱；2、钢骨混凝土梁；3、M12对拉螺栓；4、钢管托梁；5、40mmX90mm方木；6、钢管满堂支架；7、钢筋混凝土楼板；8、H型钢；9、混凝土 ；10侧模板；11、底模板。
【具体实施方式】
[0015]图1是某商场椭圆形网架屋顶实景图，如图2所示，多根钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁组成商业部分椭圆形的高大空间同时也是网架屋顶的基座。所述钢骨混凝土基座包括圆形钢骨混凝土柱及矩形钢骨混凝土梁，钢骨混凝土梁支撑于钢骨混凝土柱上；所述钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁中配有钢筋；所述钢骨混凝土梁包括两端支撑梁及悬挑梁，所述钢骨混凝土梁组成椭圆形空间，用于支撑建筑物上部的网架屋顶。
[0016]所述钢骨混凝土柱直径为1000mm,柱内钢骨为Φ510Χ 24mm钢管，材质为Q345B ;所述钢骨混凝土梁截面尺寸为700mmX 1300mm，梁内钢骨为H型钢，型钢尺寸为800mmX 300mmX 26mmX 14mm，长度大于12米的梁内钢骨分成两段刚性对接。
[0017]所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，包括如下施工步骤:(I)钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁内的钢骨制作、(2)钢骨混凝土柱的钢骨安装、(3)钢骨混凝土柱的钢筋安装、(4)钢骨混凝土柱模板安装、(5)钢骨混凝土柱混凝土浇捣、(6)钢骨混凝土梁底部钢筋安装、(7)钢骨混凝土梁的钢骨安装、(8)钢骨混凝土梁上部钢筋筋安装、(9)钢骨混凝土梁模板安装、(10)梁混凝土浇筑、(11)养护。
[0018]在所述步骤(1)中，H型钢翼缘焊接采用坡角熔透焊；对接焊接顺序为:1)接口处开双面坡口，先焊大坡口一侧，焊至约15mm深时，翻转焊另一侧；2)翻转后反面采用碳弧气刨清根，深度为1~5mm，清根后采用砂轮打磨，清除坡口内焊渣，至焊道露出金属光泽，焊接时应严格控制底层焊接电流，反面焊缝焊满；3)再翻转钢板继续焊接另一面，直至焊满；4)为减小变形，以上顺序亦可增加翻转次数进行。
[0019]在所述步骤(2)中，钢管柱即钢骨混凝土柱内钢骨采用塔吊分两次吊装，第一次先将钢柱吊上楼层，第二次再吊装安装到位。钢骨柱吊装到位后，在安装之前，从立柱顶端向下量出理论标高为Im的截面，并作一明显标记，钢骨柱的四侧用数字及字母分别做好标志，便于校正立柱标高及轴线时使用。上下钢骨柱连接时，用钢楔子或千斤顶通过调整柱与柱之间的缝隙，按照先标高，后位移，最后垂偏的原则进行钢结构安装校正。钢柱安装时每节钢柱垂直度校正控制采用外控借线法观测，用两台经纬仪安装在外控点位上，在两个垂直方向上同时观测，配合安装校正。上下钢骨柱进行对接时，采用全熔透坡口焊，一级焊缝。
[0020]在所述步骤(6)、(8)中:充分考虑钢筋的布置情况，对每个节点的钢筋都进行了CAD放样，明确了钢筋的位置关系，尤其在多根梁交汇于一根框架柱部位时，必须进行钢筋排布，遇到钢筋排列不下的问题采用钢筋的等强度代换或等面积代换；钢骨混凝土梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点；当梁内钢筋要穿过柱内钢管时，应先安装需穿过钢管的钢筋，再安装不穿过钢管的钢筋；钢筋连接采用机械连接；梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50mm处，梁端与柱交接处箍筋应加密，其间距与加密区的长度均应要符合设计要求；梁侧面受力筋及下部受力筋位置均应设置垫块，以保证保护层厚度；当受力钢筋为双排时，用Φ25的短钢筋垫在两层钢筋之间，短钢筋间距2000mm，短钢筋长度为梁宽减去两侧保护
层厚度。
[0021]在所述步骤(7)中:对于长度大于12米的H型钢骨分为两段制作安装，钢骨与钢骨之间的连接采用腹板高强螺栓连接、翼缘板焊接的方法，先进行高强螺栓连接，后进行翼缘焊接；高强螺栓应在孔中自由穿入，当孔有少量错位，用冲钉找正，然后穿入，同一节点上螺栓穿入方向一致；螺栓的紧固顺序由螺栓群中部向四周扩展，由节点刚度较大的部位向刚度较小的部位过渡。
[0022]在所述步骤(9)中:先安装梁底部的模板，再安装梁两侧模板，梁底模板及两侧模板均选用18mm厚木模板；如图3所示,梁底模板下纵向布置40mmX90mm方木,方木间距均为500mm，方木下采用钢管作托梁，托梁直接与底部钢管满堂架连接；梁两侧模板外先水平设置40mm X 90mm方木作为水平肋，水平肋外再竖向设置40mm X 90mm方木作为纵肋，水平肋间距为250mm，纵肋间距为500mm ;梁两侧模板通过M12对拉螺杆连接，沿梁高度方向等距离设置三道对拉螺杆，螺杆两端加上双螺帽。
[0023]在所述步骤(10)中:混凝土投料时要从型钢两边下料，分层投料高度在50cm左右；混凝土分三次分层浇筑，如图4所示，第一次浇至H型钢下翼缘上缘水平位置，待砼达到一定的强度后，进行第二次分层浇筑，将砼浇筑到钢骨梁的上翼缘上缘水平位置，待砼达到一定的强度后，浇筑上翼缘以上部分及混凝土楼板，混凝土浇筑成型后，及时洒水养护，24h后适当松动大梁侧模，确保侧向的养护效果，砼养护时间应在14d以上。
【权利要求】
1.一种大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座，包括圆形钢骨混凝土柱及矩形钢骨混凝土梁，钢骨混凝土梁支撑于钢骨混凝土柱上，其特征在于:所述钢骨混凝土柱及钢骨混凝土梁中配有钢筋；所述钢骨混凝土梁包括两端支撑梁及悬挑梁，所述钢骨混凝土梁组成圆形或椭圆形空间，用于支撑建筑物上部的网架屋顶。
2.根据权利要求1所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座，其特征在于，所述钢骨混凝土柱直径为1000mm，柱内钢骨为Φ 510 X 24mm钢管，材质为Q345B ;所述钢骨混凝土梁截面尺寸为700_X1300mm，梁内钢骨为H型钢，型钢尺寸为800_X 300_X 26_X 14mm，长度大于12米的梁内钢骨分成两段刚性对接。
3.—种如权利要求2所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤:(I)梁、柱内的钢骨制作、(2)钢骨混凝土柱的钢骨安装、(3)钢骨混凝土柱的钢筋安装、(4)钢骨混凝土柱模板安装、(5)钢骨混凝土柱混凝土浇捣、(6)钢骨混凝土梁底部钢筋安装、(7)钢骨混凝土梁的钢骨安装、(8)钢骨混凝土梁上部钢筋安装、(9)钢骨混凝土梁模板安装、(10)钢骨混凝土梁混凝土浇捣、(11)养护。
4.根据权利要求3所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，H型钢翼缘焊接采用坡角熔透焊；对接焊接顺序为:I)接口处开双面坡口，先焊大坡口一侧，焊至约15mm深时,翻转焊另一侧；2)翻转后反面采用碳弧气刨清根，深度为4-5mm，清根后采用砂轮打磨，清除坡口内焊渣，至焊道露出金属光泽，焊接时应严格控制底层焊接电流，反面焊缝焊满；3)再翻转钢板继续焊接另一面，直至焊满。
5.根据权利要求3所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，其特征在于，在所述步骤(6)、(8)中:充分考虑钢筋的布置情况，对每个节点的钢筋都进行CAD放样，明确钢筋的位置关系，在多根梁交汇于一根框架柱部位时，须进行钢筋排布，遇到钢筋排列不下的问题时采用钢筋的等强度代换或等面积代换；钢骨混凝土梁的钢骨混凝土梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点；当梁内钢筋要穿过柱内钢管时，应先安装需穿过钢管的钢筋，再安装不穿过钢管的钢筋；钢筋连接采用机械连接；梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50mm处，梁端与柱交接处箍筋应加密，加密区箍筋间距与加密区的长度均应要符合设计要求；梁侧面受力筋及下部受力筋位置均应设置垫块，以保证保护层厚度；当受力钢筋为双排时，用Φ25的短钢筋垫在两层钢筋之间，短钢筋间距2000mm，短钢筋长度为梁宽减去两侧保护层厚度。
6.根据权利要求3所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，其特征在于，在所述步骤(7)中:对于长度大于12米的H型钢骨分为两段制作安装，钢骨与钢骨之间的连接采用腹板高强螺栓连接、翼缘板焊接的方法，先进行高强螺栓连接，后进行翼缘焊接；高强螺栓应在孔中自由穿入，当孔有少量错位，用冲钉找正，然后穿入，同一节点上螺栓穿入方向一致；螺栓的紧固顺序由螺栓群中部向四周扩展，由节点刚度较大的部位向刚度较小的部位过渡。
7.根据权利要求3所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，其特征在于，在所述步骤(9)中:先安装梁底模板，再安装梁侧模板，梁底模板及梁侧模板均选用18mm厚木模板；梁底模板下纵向布置40mmX 90mm方木,方木间距均为500mm,方木下采用钢管作托梁，托梁直接与底部钢管满堂架连接；梁两侧模板外先水平设置40mmX 90mm方木作为水平肋，水平肋外再竖向设置40mmX90mm方木作为纵肋，水平肋间距为250mm，纵肋间距为500mm ;梁两侧模板通过M12对拉螺杆连接，沿梁高度方向等距离设置三道对拉螺杆，螺杆两端加上双螺帽。
8.根据权利要求3所述的大跨度网架屋顶的钢骨混凝土基座的施工方法，其特征在于，在所述步骤(10)中:混凝土投料时要从型钢两边下料，分层投料高度在50cm左右；混凝土分三次分层浇筑，第一次浇至H型钢下翼缘上缘水平位置，待砼达到一定的强度后，进行第二次分层浇筑，将砼浇筑到钢骨梁的上翼缘上缘水平位置，待砼达到一定的强度后，浇筑上翼缘以上部分及混凝土楼 板，混凝土浇筑成型后，及时洒水养护，24h后适当松动梁侧模板，确保侧向的养护效果，5仝养护时间应在14d以上。
【文档编号】E04G21/00GK103669566SQ201310657573
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】王杰, 王全逵, 夏晓军 申请人:中国建筑第二工程局有限公司, 中建二局第四建筑工程有限公司