型钢混凝土组合结构施工技术

关键词：型钢混凝土；组合结构；施工技术 

　　型钢混凝土结构又称劲性混凝土结构，这种结构型式是在普通钢筋混凝土结构的基础上，增加型钢骨架构成的组合结构，从而使得具有钢结构和混凝土结构的双重优点。与钢结构相比，它节省钢材，增加构件及建筑物的刚度。与混凝土结构相比，它减少截面，减轻重量，增加构件的延性，并具有更高的强度。因此，正日益广泛地被应用于各类建筑与桥梁结构中。本文将结合具体实例工程，对型钢混凝土组合结构的施工技术作了详细探讨研究，旨在为型钢混凝土组合结构的施工提供参考。 

　　1 工程概况 

　　据测量，该工程的总建筑面积为31947.34平方米，建筑总高度为99.3m，结构形式为框架核心筒结构，其中地下2层、地上23层。由于本工程存在以下超限内容： 

　　①扭转不规则：本工程通过SATWE软件计算，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移大于该楼层平均值的1.2倍。 

　　②楼板不连续：本工程2-4层东侧楼板大开洞，开洞面积均大于30%。 

　　③偏心布置：本工程2-4层东侧楼板大开洞，相邻层上下质心偏差较大。大于相应边长15%。 

　　④其他不规则：本工程2-4层东侧楼板大开洞，柱子和梁无连接，形成穿层柱。 

　　因此按设计中采用型钢混凝土结构，分别为T字型、工字型及十字型型钢共计20根。  

　　其中门厅8根十字柱及核心筒8根工字柱由地下三层到地上六层，总高34.3m；核心筒四个角部T字柱由地下三层到地上七层，总高38.3m。型钢混凝土柱规格有：1200×1200mm（型钢700×700mm）；650×600mm（型钢350×350mm）；600×600mm（型钢375×350mm）等详见（图2）。 

　　2 技术关键点和难点 

　　劲性结构在梁柱节点位置形成大量劲性节点，其施工难度体现在以下方面： 

　　（1）部分结构柱上下变化大，存在“方柱变圆柱，小柱变大柱”的现象。 

　　（2）由于型钢柱底落于底板底5处不同标高段上，核心筒部位底板底面标高-17.70m，顶面标高-12.40m，高差为5.30m型钢柱埋入底板深度为1.10m，存在4.20m高差，临时固定要求精准、牢靠。 

　　（3）型钢柱翼缘板均为25mm，腹板厚度±0.00以下为25mm，±0.00以上为20mm。钢柱的翼缘与翼缘之间均采用熔透坡口焊缝，腹板与腹板之间采用高强度螺栓摩擦型连接。连接节点众多，质量要求高。 

　　（4）核心筒外筒墙厚600mm，型钢尺寸为350mm，扣除保护层厚度余下空间狭小，两侧仅为100mm。尤其在门洞上方连梁钢筋布置区域。不仅需要克服钢筋密度大，现场操作难度高的问题，还需考虑浇筑混凝土过程中如何确保骨料振捣密实等问题。 

　　（5）本工程型钢柱从基础底板到六层屋面，其中8根十字圆柱位于门厅高大模板区域，支撑高度18.95m。型钢柱安装、梁钢筋焊接施工周期长，施工难度大。 

　　（6）型钢柱截面尺寸大，自重大，给成品保护及现场吊装带来不便。 

　　（7）由于型钢柱与各主梁之间的轴线关系，截面尺寸，配筋规格及数量不同，导致节点众多，如未进行详尽交底极易造成错漏。 

　　3 二次深化设计 

　　（1）设计初期，安排人员熟悉图纸，绘制型钢柱平面布置图并对其逐一进行独立编号。

　　（2）制表统计不用编号型钢柱在各楼层标高段内，X、Y两个方向上所需穿孔钢筋的规格及数量。特别需要注意的是，设计时往往仅专注于梁柱核心区穿孔钢筋的统计而忽略连梁、暗梁、剪力墙水平分布筋穿孔钢筋的统计。 

　　（3）通过数据统计，将孔位在型钢柱全长立面图中体现（分为X、Y两个方向），并将楼层标高引入，再根据楼层层数，将型钢柱分切成相应数量的柱节，并绘制以详图。 

　　（4）通过CAD模拟钢筋孔位进行排版，找出钢筋密度过大区域，将信息反馈至设计院进行配筋改良并重新排布孔位，期间如遇配筋无法改良的部位，则商定可否采取并孔处理方法。 

　　（5）分切型钢柱节时，应考虑其焊接接缝标高与钢筋机械连接节点错位，宜控制在楼层结构标高+1200mm处，方便施焊人员操作。 

　　（6）应核算型钢柱节自重，选择匹配类型塔吊。如不满足要求，则继续对型钢柱节进行拆分或选择载重能力符合要求的塔吊。 

　　（7）应充分考虑柱箍与牛腿腹板间交叉位置孔洞的预留；同时规避平面位置上栓钉与柱箍布置上的重合。因为施工过程中往往会由此产生箍筋无法下套的情况。 

　　4 确保节点贯通施工技术 

　　由于设计总则中要求，所有孔洞均需在厂家进行加工，不得在现场进行氧气吹割；并且根据相关图集要求（型钢混凝土组合结构构造――04SG523）孔洞的最大公称直径不能比所穿钢筋大8mm以上，孔洞边距型钢焊缝须≥500mm，孔洞与孔洞间距应≥250mm；此外，翼缘板不允许开孔，仅允许在满足上述条件下对腹板进行取孔。为此我方采取如下措施： 

　　（1）强化深化设计 

　　①与设计密切配合，将钢筋过于密集区域进行统计，对部分梁柱主筋直径加大，从而增大主筋间的间距，有利于钢筋排布及截面尺寸的确定。 

　　②对钢筋过密且主筋不允许调整部分，经原设计许可采取并孔处理。 　　③为更好的使混凝土振捣密实，经设计许可，对梁柱结构节点处，水平加劲板的标高进行抬高10cm，并按原图留设排气孔。 

　　（2）筏板钢筋处理 

　　①由于原设计底板底部落在5个不同标高断面上，致使部分型钢柱无法按原设计要求埋入筏板。经与原设计协商，决定采取临时固定措施，钢管Φ89mm，T3mm，上下制作500×500mm，T2.5mm钢板与钢管连接，并加固以8mm加劲板，支撑起临时固定后采用缆风绳对支撑垂直度尽行调整复合。 

　　②若遇到面筋或底筋与腹板相交，则对应采取开孔；若与翼缘板相交，则采用15d弯头弯锚且要满足LaE锚固长度。 

　　（3）梁筋处理方式 

　　①为确保梁筋能一次性穿孔，所有型钢柱节标高及偏移数据均在现场实测实量，并将数据反馈至厂家，厂家根据要求进行微调，并在出场前进行预拼装。 

　　②由于型钢柱与交接处梁的轴线关系、截面尺寸以及钢筋的规格数量均不同，因此加工过程中需对每个型钢柱节进行独立编号，并在柱身注明方向，避免现场吊装过程中由于方向不正确导致钢筋不能穿过。 

　　5 型钢柱施工过程质量控制 

　　（1）吊装过程成品保护 

　　型钢柱节均由厂家直接运送至现场进行复查，符合规范要求后允许进场进行吊装。吊装过程中，吊绳与耳板连接稳定后起吊，并在柱脚处需加设垫木。 

　　（2）安装过程误差控制 

　　在吊装完成后，在纵横两个方向上架设经纬仪实时监测上部型钢柱垂直度变化情况，通过千斤顶或缆风绳进行调整至垂直度偏差<3.6′，并且在焊缝施焊完成后温度趋于稳定，卸除临时固定装置前进行二次垂直度测放，符合要求时卸除临时固定装置。 

　　（3）型钢柱混凝土浇筑 

　　本工程圆柱位于门厅部位，支撑高度高达18.95m，操作架体布设需考虑钢筋绑扎、钢模支撑、混凝土浇捣3道工序平台处理。由于型钢混凝土柱内有十字型型钢架，且周围6道不同形式箍筋环绕，混凝土浇筑及振捣的死角较多，易出现混凝土不密实现象。为此，浇筑时混凝土从型钢柱四侧均匀下料。每根柱采用四根振捣棒进行振捣，浇筑至顶。 

　　尤其在梁柱接头部位，混凝土浇筑是有部分空气不易排出，在型钢柱的腹板上预留排出空气的孔洞。 

　　考虑到梁柱节点部位有十字型钢、钢筋，间隙小，普通混凝土振捣棒不易插入，故采用φ30振捣棒和附着式振捣器进行振捣，确保该部位混凝土振捣密实。 

　　6 实施效果 

　　通过本工程型钢混凝土柱的设计和要求了解了型钢混凝土柱施工的难点所在，介于结构形式的施工复杂、工期紧、质量要求高。我们通过在施工前和施工中不断对型钢混凝土柱进行研讨和优化设计，并在施工中严把质量关，经过与设计密切沟通，配以详细罗列的数据统计表及二次深化设计图等一系列技术工作，为通达国际中心办公楼项目的顺利进行提供了有力支持，确保其如期保质保量完成。实施过程中，科学划分2个流水段，充分考虑各作业班组间相互关系，安排操作架搭设、钢筋安装、型钢吊装及钢模拼接，成功解决材料周转及劳动力分配问题，保证了工期进度，具有良好的社会和经济效益。 

　　7结尾 

　　综上所述，型钢混凝土组合结构作为一种新型的结构型式，被广泛地应用于高层与超高层建筑中。但由于其施工工艺不同于普通混凝土结构，若想做好型钢混凝土组合结构的工程，确保型钢混凝土组合结构的施工质量，就要合理解决材料周转及劳动力分配问题，保证了工期进度，还要充分考虑各作业班组间相互关系，促进工程的顺利，从而使得工程具有良好的社会和经济效益。 

　　参考文献： 

　　[1]朱红刚.型钢混凝土组合结构施工技术[J].城市建设理论研究.2011（16）. 

　　[2]马庆斌.温州鹿城广场住宅型钢混凝土组合结构施工技术[J].施工技术.2010（S1）.