CN113684944A - 一种钢板-混凝土组合结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢板‑混凝土组合结构的施工方法，该施工方法包括：在下料钢板朝向混凝土的内侧表面上开设多个凹槽；将开凹槽后的下料钢板进行拼装焊接；在拼装焊接的下料钢板内周竖向放置若干根钢管，并在钢管内插入底部封底的软管；在组合式墙结构或柱结构的内部混凝土初凝之前，将钢管内部的软管拔出，并向钢管内注入水泥浆。本发明在钢板上开槽增大了钢板与混凝土的接触面，握裹混凝土性能优于两个平面接触，提高钢板与混凝土界面的粘结能力；采用了后注浆技术，填充了自密实混凝土流淌不均匀、填充自由水空隙，使浇筑的混凝土更加密实，还可填充钢板槽与混凝土交界面处的空隙达到减少混凝土界面脱黏缺陷的目的。

Description

一种钢板-混凝土组合结构的施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土基础施工技术领域，具体而言，涉及一种钢板-混凝土组合结构的施工方法。

背景技术

超高层建筑多采用钢板—混凝土组合结构体系，采用的钢板形式有单钢板、双钢板、四边连接钢板的结构形式，不管哪种形式多是采用高强高性能混凝土（强度等级在C60以上），高强高性能混凝土在浇筑后，由于水化放热作用，会使周围环境温度升高，进而导致混凝土的体积也会发生变化。

混凝土内部会不断丧失水分，体积收缩。混凝土的收缩主要有以下6种情况：①初凝前由于混凝土表面水分的丧失引起的塑性收缩；②混凝土的自收缩；③混凝土水化反应引起的化学收缩；④混凝土水分缺少引起的干燥收缩；⑤混凝土由于温度降低引起的温度收缩；⑥碳化引起的碳化收缩。钢板-混凝土组合结构所采用的高强度高性能混凝土的硬化结构不同于普通混凝土，其早期的体积性能较差，易于开裂，混凝土的开裂主要原因就是早期收缩引起的。

钢板-混凝土组合剪力墙由于混凝土的收缩就会导致钢板平面与混凝土界面脱黏，由最初的宽度小于0.05mm到后续发展为大面积的出现空洞和脱黏等质量缺陷。这是由于最初的混凝土收缩产生了小裂缝，混凝土碳化后进一步收缩，沿海地区潮湿的空气使钢板的腐蚀作用加速，进一步扩大脱空面积。后续维修保养也仅是在钢板剪力墙表面进行，内部钢板的腐蚀作用无法加以限制，如果不对这一脱黏缺陷加以限制，难以达到结构的耐久年限。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种钢板-混凝土组合结构的施工方法，旨在解决现有钢板-混凝土组合结构由于混凝土的收缩导致钢板平面与混凝土界面脱黏的问题。

本发明提出了一种钢板-混凝土组合结构的施工方法，该施工方法包括如下步骤：钢板下料步骤，选用钢板进行下料，得到下料钢板；开槽步骤，在下料钢板朝向混凝土的内侧表面上开设多个槽，以使所述下料钢板的内侧表面呈波形结构；钢板拼装步骤，将开槽后的下料钢板进行拼装焊接，形成组合式墙结构或柱结构；下管步骤，在拼装焊接的下料钢板内周竖向放置若干根钢管，并在钢管内插入底部封底的软管以作为钢管填充封堵件；所述钢管下管之前预先打孔；混凝土浇筑步骤，在组合式墙结构或柱结构的内部浇筑混凝土，并在混凝土初凝之前，将钢管内部的软管拔出，并向钢管内注入水泥浆，直至钢管内的水泥浆高于混凝土浇筑面预设高度并保持预设时间段。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，在所述下管步骤中，下放钢管之前还包括：在下料钢板的内侧表面上固定水平隔板或肋板，所述固定水平隔板或肋板上预先开设有安装槽，所述安装槽与所述下料钢板上的槽相适配，以使所述固定水平隔板或肋板与下料钢板之间的接触面为纹型结构。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，所述固定水平隔板或肋板上预先开设有安装孔，以便在钢管放置时将竖向放置的钢管通过安装孔水平隔板或肋板并固定在水平隔板或肋板上。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，所述注入水泥浆具体包括：在钢管的顶端连接接头管并在接头处密封，将接头管外接水泥浆注浆机，并通过水泥浆注浆机注入水泥浆，并在水泥浆达到预设强度后，拆除接头管和注浆机；所述水泥浆与所述组合式墙结构或柱结构内浇筑的混凝土强度相适配。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，所述接头管为钢丝软管、钢管或塑料管。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，在注浆过程中，钢管内水泥浆液面始终要比周边的混凝土浇注面要高10cm以上，若浆液面有降低立即补充。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，在所述钢板下料步骤中，选用的钢板的厚度为h+c；其中，h为钢板的预设设计厚度，c为下料钢板上开设的槽的深度。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，在所述混凝土浇筑步骤中注入水泥浆前，查看钢管内是否有水，如果有水，抽出钢管内的水。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，所述钢板-混凝土组合结构为“一字型”、“十字型”、“L型”、“£型”、“T字型”、“H型”、“C型”或圆形结构。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，所述钢板-混凝土组合结构为单钢板—混凝土组合剪力墙、双钢板—混凝土组合剪力墙、四边连接钢板—混凝土组合剪力墙、钢管混凝土框架—组合剪力墙结构、钢管混凝土柱、钢箱—混凝土组合剪力墙、钢板—混凝土组合柱、钢板—混凝土组合粱。

进一步地，上述钢板-混凝土组合结构的施工方法，所述钢管就位安装后，所述钢管的底部高于最底层混凝土浇筑面200mm~500mm，所述钢管的顶部高于混凝土浇筑完成面至少300mm。

本发明提供的钢板-混凝土组合结构的施工方法，一方面，对钢板-混凝土组合结构进行了改进，即在钢板上开槽，使得混凝土和钢板的接触面呈波形结构，增大了钢板与混凝土的接触面，握裹混凝土性能优于两个平面接触，提高钢板与混凝土界面的粘结能力，且该槽可以黏住混凝土，以至于即使后续混凝土开裂，裂缝处最容易发生在槽顶面与混凝土的交界面处，此时内侧钢板就不会与空气接触，即使在潮湿环境下钢板与空气接触的几率变小，延长了钢板的耐久性，即内侧钢板不会与混凝土界面出现脱空缺陷，同时可有效控制钢板与混凝土之间的变形差值，避免脱黏；另一方面，还采用了后注浆技术，在混凝土浇筑后通过钢管再次注浆以流入至裂缝中填充了自密实混凝土流淌不均匀、填充自由水空隙，使浇筑的混凝土更加密实，便于后续与钢板协同受力，增强抗侧刚度，耗能能力增强，结构安全性显著提高；后续注浆还可填充钢板凹槽顶面与混凝土交界面处的空隙达到减少混凝土界面脱黏缺陷的目的。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的钢板-混凝土组合结构的施工方法的流程框图；

图2为本发明实施例提供的组合式墙结构或柱结构的横截面图；

图3为本发明实施例提供的软管和钢管之间的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的钢板-混凝土组合结构的横截面图；

图5为本发明实施例提供的钢板-混凝土组合结构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的软管和钢管之间的横截面图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，其为本发明实施例提供的钢板-混凝土组合结构的施工方法的流程框图。如图所示，钢板-混凝土组合结构可以为多种，结构形式可以是“一字型”、“十字型”、“L型”、“£型”、“T字型”、“H型”、圆形结构的钢板—混凝土组合剪力墙、柱、钢板—混凝土组合粱，也就是说，该钢板-混凝土组合结构可以为单钢板—混凝土组合剪力墙、双钢板—混凝土组合剪力墙、四边连接钢板—混凝土组合剪力墙、钢管混凝土框架—组合剪力墙结构、钢管混凝土柱、钢箱—混凝土组合剪力墙、钢板—混凝土组合柱、钢板—混凝土组合粱。本实施例中以钢板—混凝土组合柱为例进行介绍，该施工方法包括如下步骤：

钢板下料步骤S1，根据钢板的预设设计厚度，选用厚度大于预设设计厚度的钢板进行下料，得到下料钢板。

具体地，首先，根据过设计单位的设计图纸，确定用于钢板—混凝土组合结构这种结构形式的钢板的预设设计厚度；然后，根据钢板的预设设计厚度，确定钢板开槽的槽深，并据此确定选用钢板的厚度且该厚度大于预设设计厚度，其厚度可以为h+c，开槽后凸出部分钢板厚度不计入结构计算采用的钢板厚度；其中，h为钢板的预设设计厚度，c为下料钢板上开设的槽的深度；在本实施例中，下料钢板上开设的槽的深度c的取值可以为5mm~40mm。最后，在选用的厚度为h+c的钢板上进行下料以得到下料钢板，以作为钢板-混凝土组合结构中的钢板；下料时可以根据设计图中组合结构的长度A和宽度B，以便后续下料钢板的拼装。

开槽步骤S2，在下料钢板的朝向混凝土的内侧表面上开设多个槽，以使下料钢板的内侧表面呈波形结构。

具体地，首先，将用于拼装的下料钢板1在需要焊接栓钉、内隔板位置先做好标记，确保标记点处焊接构件与下料钢板1之间的焊接接触面为平面，即在标记处不进行开槽；然后在，在下料钢板的内侧表面的余部位进行开槽，开设的槽4可以为凹凸槽结构，其开槽方向为竖向，即形成波形结构如图2所示，该波形结构可以为方波状结构，其波峰宽度a和波谷宽度b取值可以为5mm~40mm，也就是说，内侧表面开设的槽的槽间距和槽宽度可以为5mm~40mm。同时，在在需要拼装焊接钢板1的边缘不开槽，以避免影响焊接质量，也就是说，图中钢板的第一未开槽宽度e和第二未开槽宽度d的取值应满足焊接施工的需要，并且确保焊脚尺寸满足规范要求。

钢板拼装步骤S3，将开槽后的下料钢板进行拼装焊接，形成组合式墙结构或柱结构，并在下料钢板的内侧表面上固定水平隔板或肋板；固定水平隔板或肋板上预先开设有安装孔和安装槽，安装槽与下料钢板上的槽相适配，以使固定水平隔板或肋板与下料钢板之间的接触面为纹型结构。

具体地，首先，可以根据设计图中组合结构的长度A和宽度B，将开槽步骤S2中下料钢板1开槽后进行拼装焊接形成组合式墙结构或柱结构，如图2所示，以组合形成多中结构形式，如单钢板—混凝土组合剪力墙、双钢板—混凝土组合剪力墙、四边连接钢板—混凝土组合剪力墙、钢管混凝土框架—组合剪力墙结构、钢管混凝土柱、钢箱—混凝土组合剪力墙、钢板—混凝土组合柱，以使波形结构应用于钢板与混凝土的接触面。然后，在水平隔板或肋板2上预先开设有安装孔和安装槽，安装孔与后续下管步骤中下管的钢管相适配，安装槽与下料钢板上的槽相适配，以使固定水平隔板或肋板2与下料钢板1之间的接触面为纹型结构，其中，安装槽沿水平隔板或肋板2的长边方向设置。最后，在下料钢板的内侧表面上固定水平隔板或肋板2，形成组合式墙结构或柱结构的一圈内周支撑体。

下管步骤S4，在拼装焊接的下料钢板内周竖向放置若干根钢管，钢管穿过水平隔板或肋板，并将钢管焊接在水平隔板或肋板上，在钢管内插入底部封底的软管以作为钢管填充封堵件；钢管下管之前预先打孔。

具体地，首先，可根据混凝土浇筑高度确定钢管3的长度，例如钢管3插设底部高于最底层混凝土浇筑面200mm~500mm，钢管3的顶部要高于混凝土浇筑完成面至少300mm，以据此确定钢管3的长度并选用合适的钢管3或进行钢管3的切割，并在钢管3四周侧壁区域打孔，如图3所示，钢管上打设的孔为圆孔，其直径为5mm~10mm，相邻两个圆孔之间的间距为250mm~500mm。然后，在下料钢板1拼装组合成的组合式墙结构或柱结构的内部角落、中间以及水平隔板或肋板较多处竖向放置钢管3，如图4和图5所示，此钢管3穿透水平隔板或肋板2即自水平隔板或肋板2的安装孔内穿过，并通过点焊固定在水平隔板或肋板2上，亦可采用螺栓或卡箍等固定方式，确保钢管3的连接方便可靠性；其中，在角落以及水平隔板或肋板较多处缩小钢管3之间的间距，也就是说，角落以及水平隔板或肋板较多处钢管3之间的间距小于其他位置处的钢管3之间的间距；相邻钢管3之间的间距为500mm~1000mm，当然亦可感觉注浆压力值的大小进行微调，钢管3的直径可以为15mm~30mm。最后，在钢管3内部插入一根外径小于钢管3内径的软管6作为钢管填充封堵件，如图6所示，软管6的底部封底，以临时封堵和填充带孔的钢管3；其钢管3内径大于软管6外径1~2mm，软管6的直径不能太小，否则起不到封堵钢管3管壁洞口的作用；其中，软管6可以为钢丝软管，亦可为其他管，材质可以是钢丝软管、木材、钢管、塑料管、铝合金等，本实施例中对其不做任何限定。当然，软管6的插入亦可在钢管3下管前进行，本实施例中对其不做任何限定。

混凝土浇筑步骤S5，在组合结构的内部浇筑混凝土，并在混凝土初凝之前，将钢管内部的软管拔出，并向钢管内注入水泥浆，直至钢管内的水泥浆高于混凝土浇筑面预设高度并保持预设时间段。

具体地，首先，组合式墙结构或柱结构的内部浇筑混凝土5，，此时钢管3高于混凝土最后浇注面至少300mm，钢管底部要高于最底层混凝土浇筑面200mm~500mm；并在浇筑完混凝土5后，初凝之前，将钢管3内部的软管6拔出，可重复利用。然后，再将所有钢管3与接头管7连接并在接头处密封，并将接头管7外接一台水泥浆注浆机；检查钢管3内是否有水，如果钢管3内有水先用小型真空泵在负压状态下吸水以抽出钢管3内的水；最后，在一定的压力下注入与混凝土5同等强度的水泥浆，水泥浆自钢管3上的圆孔溢流至混凝土裂缝中以有效提高注浆效果；注浆压力取值0.5MPa~2.5MPa，具体根据混凝土5裂缝大小确定。注浆一段时间之后，有浆液溢出即水泥浆在周边有溢流后，将钢管3管内的水泥浆保持高于混凝土浇注面至少300mm，此状态保持时间预设时间段可不少于30min，以完成此高度段的施工。其中，接头管7也可以是密封性能良好的钢管、钢丝软管、塑料管；钢管3顶部吸水或注浆可采用多根管道同时进行的方式，可缩短时间。其中，在注浆过程中，钢管内水泥浆液面始终要比周边的混凝土浇注面要高10cm以上，若浆液面有降低立即补充。

在本实施例中，混凝土浇筑步骤S5种的混凝土浇筑可分层进行，钢管3的高度可以与对应层的混凝土相适配，以在各层混凝土浇筑完成后，重复混凝土浇筑步骤S5进行各层混凝土的浇筑，在混凝土浇筑步骤S5中完成后，后续竖向安装施工前拆除接头管7及注浆机，接长钢管3，以重复进行浇筑。当然，该组合结构可以沿高度方向分段进行，各段均可按照上述五个步骤进行即依次进行钢板拼装、钢管下管和混凝土浇筑，并且，各段中混凝土浇筑步骤S5中完成后，后续竖向安装施工前拆除接头管7及注浆机，接长钢管3，重复上述步骤，以逐段进行施工。其中，接长钢管3可以采用焊接或螺纹套筒连接，确保其密封不漏浆即可。

综上，本实施例提供的钢板-混凝土组合结构的施工方法，一方面，对钢板-混凝土组合结构进行了改进，即在钢板上开槽，使得混凝土和钢板的接触面呈波形结构，增大了钢板与混凝土的接触面，握裹混凝土性能优于两个平面接触，提高钢板与混凝土界面的粘结能力，且该槽可以黏住混凝土，以至于即使后续混凝土开裂，裂缝处最容易发生在槽顶面与混凝土的交界面处，此时内侧钢板就不会与空气接触，即使在潮湿环境下钢板与空气接触的几率变小，延长了钢板的耐久性，即内侧钢板不会与混凝土界面出现脱空缺陷，同时可有效控制钢板与混凝土之间的变形差值，避免脱黏；另一方面，还采用了后注浆技术，在混凝土浇筑后通过钢管再次注浆以流入至裂缝中填充了自密实混凝土流淌不均匀、填充自由水空隙，弥补了自密实混凝土流淌不均匀、填充自由水空隙，使浇筑的混凝土更加密实，便于后续与钢板协同受力，增强抗侧刚度，耗能能力增强，结构安全性显著提高；后续注浆还可填充钢板凹槽顶面与混凝土交界面处的空隙达到减少混凝土界面脱黏缺陷的目的。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

钢板下料步骤，选用钢板进行下料，得到下料钢板；

开槽步骤，在下料钢板朝向混凝土的内侧表面上开设多个槽，以使所述下料钢板的内侧表面呈波形结构；

钢板拼装步骤，将开槽后的下料钢板进行拼装焊接，形成组合式墙结构或柱结构；

下管步骤，在拼装焊接的下料钢板内周竖向放置若干根钢管，并在钢管内插入底部封底的软管以作为钢管填充封堵件；所述钢管下管之前预先打孔；

混凝土浇筑步骤，在组合式墙结构或柱结构的内部浇筑混凝土，并在混凝土初凝之前，将钢管内部的软管拔出，并向钢管内注入水泥浆，直至钢管内的水泥浆高于混凝土浇筑面预设高度并保持预设时间段。

2.根据权利要求1所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于， 在所述下管步骤中，下放钢管之前还包括：

在下料钢板的内侧表面上固定水平隔板或肋板，所述固定水平隔板或肋板上预先开设有安装槽，所述安装槽与所述下料钢板上的槽相适配，以使所述固定水平隔板或肋板与下料钢板之间的接触面为纹型结构。

3.根据权利要求2所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

所述固定水平隔板或肋板上预先开设有安装孔，以便在钢管放置时将竖向放置的钢管通过安装孔水平隔板或肋板并固定在水平隔板或肋板上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，所述注入水泥浆具体包括：

在钢管的顶端连接接头管并在接头处密封，将接头管外接水泥浆注浆机，并通过水泥浆注浆机注入水泥浆，并水泥浆在周边有溢流后，拆除接头管和注浆机；所述水泥浆强度与所述组合式墙结构或柱结构内浇筑的混凝土强度相适配。

5.根据权利要求4所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，所述接头管为钢丝软管、钢管或塑料管。

6.根据权利要求4所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

在注浆过程中，钢管内水泥浆液面始终要比周边的混凝土浇注面要高10cm以上，若浆液面有降低立即补充。

7.根据权利要求1至3任一项所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

在所述钢板下料步骤中，选用的钢板的厚度为h+c；其中，h为钢板的预设设计厚度，c为下料钢板上开设的槽的深度。

8.根据权利要求1至3任一项所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

在所述混凝土浇筑步骤中注入水泥浆前，查看钢管内是否有水，如果有水，抽出钢管内的水。

9.根据权利要求1至3任一项所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

所述钢板-混凝土组合结构为“一字型”、“十字型”、“L型”、“£型”、“T字型”、“H型”、“C型”或圆形结构。

10.根据权利要求1至3任一项所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

所述钢板-混凝土组合结构为单钢板—混凝土组合剪力墙、双钢板—混凝土组合剪力墙、四边连接钢板—混凝土组合剪力墙、钢管混凝土框架—组合剪力墙结构、钢管混凝土柱、钢箱—混凝土组合剪力墙、钢板—混凝土组合柱、钢板—混凝土组合粱。

11.根据权利要求1至3任一项所述的钢板-混凝土组合结构的施工方法，其特征在于，

所述钢管就位安装后，所述钢管的底部高于最底层混凝土浇筑面200mm~500mm，所述钢管的顶部高于混凝土浇筑完成面至少300mm。

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