李 劍 山西八建集團(tuán)有限公司

1 前言

近年來，隨著鋼板剪力墻理論的發(fā)展和工程經(jīng)驗(yàn)的積累，高層結(jié)構(gòu)中的核心筒主體剪力墻開始采用鋼板剪力墻，以發(fā)揮鋼材高強(qiáng)、質(zhì)輕的特點(diǎn)。全鋼骨組合鋼板墻，也就是整個(gè)核心筒均采用鋼板剪力墻，因此形成整體結(jié)構(gòu)，最大限度地發(fā)揮鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的整體效用。組合鋼板墻超長(zhǎng)、焊縫多焊接量大和平面外剛度弱等特點(diǎn)，給鋼結(jié)構(gòu)施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的“梁柱”施工方法，已經(jīng)不能滿足以“面單元”整體式鋼板墻的施工，必須有進(jìn)行有針對(duì)性的創(chuàng)新，才能有效地保障其施工質(zhì)量。

2 工程概況

山西杏花村汾酒廠股份有限公司銷售中心項(xiàng)目，位于山西省汾陽市杏花村鎮(zhèn)，地下一層，地上主樓二十層，裙樓三層，總高度為89.3m，總建筑面積為45679.81m2，鋼框架中心支撐結(jié)構(gòu)體系，主樓核心筒采用箱型柱+雙層鋼板混凝土剪力墻組合結(jié)構(gòu)，箱型柱之間采用鋼板剪力墻連接，鋼板混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)形式為，兩側(cè)30mm、16mm、14mm鋼板，鋼板墻內(nèi)側(cè)為Φ 19@200栓釘L=100mm，縱筋、水平筋鋼筋為Φ14@150，拉筋為Φ10@450mm×450mm，內(nèi)灌C50混凝土，厚度為400mm、350mm，單塊鋼板寬為2050mm，高為8m，焊縫長(zhǎng)，鋼板厚，焊接應(yīng)力較大。通過研究與應(yīng)用提高鋼板剪力墻焊接質(zhì)量、減少施工中的應(yīng)力變形、最大限度地發(fā)揮鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的整體效用縮短了工期，節(jié)約了成本。雙層鋼板作為混凝土模板，省去了支模的程序并且加快了施工工期。

3 鋼板墻施工工藝流程

準(zhǔn)備工作→現(xiàn)場(chǎng)定位放線→墻豎向、水平鋼筋綁扎→鋼筋與鋼筋連接板雙面焊接→鋼板墻安裝→鋼板墻豎向、水平焊縫焊接（全熔透一級(jí)焊縫）→焊縫試驗(yàn)→對(duì)拉螺栓加固→混凝土澆筑。

3.1 準(zhǔn)備工作

①構(gòu)件、焊劑、連接螺栓等進(jìn)場(chǎng)前收集資料齊全（合格證、檢驗(yàn)報(bào)告、復(fù)試報(bào)告等）；構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后需經(jīng)驗(yàn)收并合格才可進(jìn)行下一步工序。

②構(gòu)件規(guī)格、尺寸、焊接坡口形式符合設(shè)計(jì)要求。

③防止焊接過程中應(yīng)力變化引起應(yīng)力變形，鋼板墻出廠前設(shè)置直徑為10cm應(yīng)力孔洞（鋼板剪力墻應(yīng)力釋放孔設(shè)置避開鋼板剪力墻對(duì)角線500mm寬度范圍受力較大的區(qū)域）。

④焊接設(shè)備、輔助設(shè)備、焊接人員、焊接工藝評(píng)定等工作已完成。

⑤雙層鋼板+鋼筋混凝土剪力墻施工前，前道工序隱蔽驗(yàn)收合格，并要求對(duì)施工過程中的管理人員進(jìn)行技術(shù)交底工作，施工管理人員并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝操作人員完成技術(shù)交底。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)定位放線

在測(cè)控點(diǎn)架設(shè)全站儀放出各鋼板剪力墻的控制線，保證軸線偏差不大于規(guī)范允許值。

用水準(zhǔn)儀和鋼尺配合標(biāo)出控制50cm線，用來測(cè)定高程，必須在樓層板面標(biāo)高處固定牢固，保證鋼板在澆筑混凝土前的穩(wěn)定性。

3.3 墻豎向、水平鋼筋綁扎

①綁接墻立筋14@150，畫好橫筋分檔標(biāo)志，在最上部、齊胸部、最下部三處分別綁扎一根水平筋，然后畫豎向筋分檔標(biāo)志，在綁扎立筋時(shí)，搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)綁扎3扣（兩端50mm和中間處），按豎向筋分檔標(biāo)志固定豎向，且必須豎直；最后綁扎水平筋14@150，水平最下部第一根鋼筋，距下層混凝土表面50mm，然后依次按水平筋間距綁扎其他水平鋼筋。因剪力墻為雙向受力筋，墻體鋼筋必須全部綁扎，嚴(yán)禁漏綁。鋼筋混凝土剪力墻必須與四周梁、板澆成整體。墻體鋼筋是雙層雙向時(shí)，水平鋼筋在外。

②距地面50mm處綁扎第一道水平筋，距柱50mm處綁扎第一道豎向鋼筋。墻水平筋端頭與鋼筋連接板的搭接長(zhǎng)度為150mm。

③水平、豎向綁扎鋼筋搭接長(zhǎng)度按要求施工，鋼筋接頭錯(cuò)開，同一截面接頭率不大于總截面積的50%。甩出的鋼筋用橫向鋼筋臨時(shí)固定。

④墻內(nèi)拉筋交錯(cuò)布置，墻體鋼筋網(wǎng)之間設(shè)10@450拉筋。墻體拉筋按梅花形布置，拉結(jié)在鋼筋交叉點(diǎn)。墻拉筋一端制成135°彎鉤，一端為90°，先將拉筋套在墻上，待施工完一定部位再統(tǒng)一用扳手將90°彎鉤彎到135°。

3.4 鋼筋與鋼筋連接板雙面焊接

①水平、豎向鋼筋與鋼筋連接板雙面焊接長(zhǎng)度L=150mm（HPB300鋼筋與鋼板搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于4倍鋼筋直徑，其他牌號(hào)鋼筋搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于5倍鋼筋直徑）。

②焊條：E43系列用于焊接HPB300鋼筋、Q235-B鋼板型鋼，E50系列用于焊接HRB335鋼筋、Q235-B鋼板型鋼，E55系列用于焊接HRB400熱軋鋼筋。不同材質(zhì)時(shí)，焊條應(yīng)與低強(qiáng)度等級(jí)材質(zhì)匹配。

③鋼筋側(cè)連接板為16mm×150mm×120mm，鋼筋連接板加勁肋t=16mm居中布置，焊縫寬度不應(yīng)小于鋼筋直徑的60%，焊縫有效厚度不應(yīng)小于鋼筋直徑的35%。

3.5 鋼板剪力墻安裝

①鋼板墻吊裝到指定位置后，用焊接約束板臨時(shí)固定鋼板墻。

圖1 焊接約束板設(shè)置示意圖

圖2 焊接約束板現(xiàn)場(chǎng)圖

②防止應(yīng)力變形鋼板墻外面設(shè)置橫向通長(zhǎng)加勁肋（槽鋼背楞）約束變形扭曲。背楞從鋼板0.5m處開始設(shè)置第一道，垂直于鋼板豎向焊縫設(shè)置背楞間距為1m。背楞選用12號(hào)槽鋼。鋼板墻上口及變形較大區(qū)域需用特制千斤頂進(jìn)行頂撐。

圖3 背楞現(xiàn)場(chǎng)布置

圖4 鋼板剪力墻應(yīng)力孔設(shè)置

圖5 鋼板墻絲桿加固

圖6 易變形且應(yīng)力較大區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)頂撐

3.6 鋼板墻豎向、水平焊縫焊接

3.6.1 焊前清理及溫度控制

（1）焊前清理

在施焊前，先將坡口的內(nèi)部以及墊于坡口的背部襯板的水泥灰渣、表面油污、氧化皮、銹蝕等雜物清理干凈。鋼板剪力墻的間隙大小應(yīng)采用鋼塞尺或者平板尺檢查，鋼板剪力墻的間隙應(yīng)該允許偏差：無墊板的間隙時(shí)為0.3mm，0.0mm；有墊板間隙時(shí)為+3.0mm，-2.0mm。

（2）焊前溫度控制

焊前預(yù)熱采用火焰加熱法，應(yīng)該采用專用的測(cè)溫儀器測(cè)量，預(yù)熱的加熱區(qū)域在焊縫坡口兩側(cè)，寬度應(yīng)大于焊件施焊處板厚的1.5倍，且不能小于100mm，火加熱器預(yù)熱時(shí)正面測(cè)溫應(yīng)該在火焰離開后進(jìn)行。

①焊前預(yù)熱

焊接前使用火加熱器將焊接坡口兩側(cè)的150mm范圍內(nèi)進(jìn)行加熱。

②層間溫度控制

多層焊接時(shí)應(yīng)該采用連續(xù)施焊，每一個(gè)焊道焊接完成后及時(shí)清理焊渣和表面的殘留物。連續(xù)施焊過程中應(yīng)該控制好焊接區(qū)母材溫度，使層間溫度應(yīng)該控制在120℃～190℃。遇到中途斷焊的情況，采取后熱、保溫措施，再次焊接時(shí)重新預(yù)熱溫度須高于初始預(yù)熱溫度。

③后熱處理

為防止焊后殘余應(yīng)力產(chǎn)生塑性變形等不利影響，焊接后焊縫兩側(cè)200mm范圍應(yīng)使用電加熱設(shè)備將加熱至200℃～250℃，保持70min～120min。

3.6.2 鋼板剪力墻焊接順序

鋼板剪力墻焊接嚴(yán)格遵守先立后橫、由內(nèi)到外的原則，焊縫應(yīng)采用薄層、多道、窄道的焊接方法。長(zhǎng)焊縫焊接法是分段跳焊法，分成很多段600mm分段焊接，臨近層焊縫搭接50mm左右，必須保證焊縫的質(zhì)量。一端焊接完成后，待達(dá)到常溫后再進(jìn)行另一端焊接。對(duì)橫焊縫采用從中心向兩邊對(duì)稱同時(shí)焊接的方法，焊接順序與立焊縫相同。

為保證焊接的質(zhì)量，焊接一律采用CO2氣體保護(hù)焊，要求焊縫長(zhǎng)度＞25mm，襯墊板厚度≥4mm。焊接完成后，使用火焰切割除去引弧板及引出板并修磨平整，不得使用錘擊落。

3.6.3 焊后的校正檢查

鋼板剪力墻焊接完成之后應(yīng)使電加熱器留置一段時(shí)間去進(jìn)行環(huán)冷，待焊縫處冷卻后使電加熱板拆除，再將臨時(shí)的連接板割除。切割時(shí)，臨時(shí)連接板需留出5mm的富余量，避免傷害母材。之后應(yīng)采用上述測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，針對(duì)部分變形較大構(gòu)件采用火焰校正進(jìn)行糾偏，與設(shè)計(jì)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，加熱矯正的同時(shí)與外力矯正結(jié)合，達(dá)到理想的矯正效果，利用不均勻的加熱使結(jié)構(gòu)獲得反向的變形來補(bǔ)償或抵消原來的焊接變形?；鹧娉C正的時(shí)候，加熱點(diǎn)冷卻可以采用自然冷卻和水冷卻。采用水火矯正法能夠使結(jié)構(gòu)矯正收效快，并可以讓矯正量大于自然冷卻的矯正量。

3.7 焊縫質(zhì)量檢測(cè)

①焊后清理與檢查：焊接完成后應(yīng)及時(shí)清除飛濺物與焊渣，清洗干凈后，用放大鏡和焊縫量規(guī)對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查，焊縫外觀質(zhì)量應(yīng)滿足一級(jí)焊縫外觀質(zhì)量的要求，不得有未熔合、凹陷、氣孔、咬邊、裂紋等缺陷，并做好焊后的自檢記錄，自檢合格后鑒上操作焊工的編號(hào)鋼印，鋼印應(yīng)該鑒在接頭中部距焊縫縱向的50mm處，為防止出現(xiàn)裂源應(yīng)嚴(yán)禁在邊沿處鑒印。

②焊縫的無損檢測(cè)：冷至常溫≥24h后的焊件，應(yīng)進(jìn)行無損檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方式應(yīng)為UT檢測(cè)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該符合GB11345《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》和JG/T203《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》規(guī)定的檢驗(yàn)等級(jí)并出具探傷報(bào)告。

③自檢合格后，通知監(jiān)理和業(yè)主，組織第三方監(jiān)督檢測(cè)和抽檢。

圖7

3.8 對(duì)拉螺栓加固

為確?；炷翝仓^程中，混凝土外力引起鋼板墻的變形，在提前留設(shè)好的應(yīng)力釋放孔處用對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固。用DN32鍍鋅管作為套管與鋼板剪力墻同厚，制作邊長(zhǎng)15cm正方形鋼板墊片，用27號(hào)絲桿進(jìn)行雙向螺栓連接并加固擰緊。

圖8

3.9 混凝土澆筑

①墻、柱澆筑前底部要先填5cm～10cm厚與混凝土配比相同的減石子砂漿，混凝土分層澆筑振搗，使用插入式振搗器每層厚度不大于50cm，振搗棒不應(yīng)觸動(dòng)鋼筋及預(yù)埋件。

②剪力墻、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)比梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)高，混凝土澆筑時(shí)要先澆筑剪力墻、柱，后澆筑梁、板。

③柱、墻高在2m之內(nèi)，在頂部直接用灰澆筑，超過2m，應(yīng)安裝斜溜槽分段澆筑，每段高度不得超過2m。

④柱混凝土、墻應(yīng)一次澆筑施工完畢，如需要留施工縫時(shí)應(yīng)留在主梁的下面，在與梁板整體澆筑時(shí)，應(yīng)在柱澆筑和墻完畢后停歇1h～1.5h，使其初步沉實(shí)在，再繼續(xù)澆筑。

4 結(jié)束語

雙層鋼板+鋼筋混凝土剪力墻施工技術(shù)與傳統(tǒng)純鋼板剪力墻相比，此種組合剪力墻的抗剪承載力顯著提高，通過合理設(shè)計(jì)可以避免鋼板和混凝土板在小、中地震后的維修，還可以避免鋼板屈曲帶來的巨大噪聲。雙層鋼板＋鋼筋混凝土剪力墻中雙層鋼板作為混凝土模板，省去了支模程序，加快施工工期，具有承載力高、延性好、施工快捷、剛度大、抗火性好等優(yōu)點(diǎn)。此種綜合性能優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式，具經(jīng)濟(jì)性、安全、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐用等優(yōu)點(diǎn)，若本項(xiàng)目的研究成果于應(yīng)用同類型工程，將會(huì)產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。