淺談型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

方 華

（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610021）

一、選題背景及意義

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（Steel Reinforced Concrete composite，簡寫 SRC）是指混凝土內(nèi)配型鋼（焊接或軋制兩種成型）和鋼筋的組合結(jié)構(gòu)。其特點是在型鋼外部有層混凝土并配合使用鋼箍和鋼筋，其中的型鋼除了采用軋制型鋼外，焊接型鋼也廣泛被使用，總的來說有空腹式和實腹式。與普通的混凝土結(jié)構(gòu)相比，SRC可以很大程度上提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，改善其脆性性質(zhì)，增強其耐火性、耐久性和抗震性。

20世紀50年代，我國從前蘇聯(lián)引進了該結(jié)構(gòu)，當(dāng)時前蘇聯(lián)設(shè)計了包頭電廠中的主要廠房以及鞍山鋼鐵公司的沉鐵爐基礎(chǔ)，我國進行了施工。隨著經(jīng)濟發(fā)展和時代進步，我國鋼鐵產(chǎn)量也增加很多，到了80年代，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)被大量應(yīng)用于高層建筑，地鐵站臺，橋梁等等。該結(jié)構(gòu)形式具有非常良好的力學(xué)性能，尤其在地震區(qū)，其相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)勢突出，但仍然存在一些缺點和問題，比如在施工方面，組合結(jié)構(gòu)里面有很多型鋼和鋼筋，在梁、柱這些節(jié)點處，密集程度大，混凝土澆筑困難。

（一）歐美國家SRC的應(yīng)用和研究狀況

早在20世紀初，Burr就做了空腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)柱的實驗，其認為混凝土外殼明顯提高了柱的強度和剛度。加拿大在1923年做了空腹式配鋼的型鋼混凝土梁的實驗。美國在1989年的ACI-318規(guī)范中和1993年的AISC-LRFD設(shè)計規(guī)范中，都對SRC進行了設(shè)計規(guī)范描述。

（二）日本SRC的應(yīng)用和研究狀況

日本有四大建筑結(jié)構(gòu)，型鋼混凝土與鋼、木和混凝土結(jié)構(gòu)并列。1923年東京建成型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的日本興業(yè)銀行，高達30M，在關(guān)東大地震中沒有受到什么損壞，這使得學(xué)術(shù)界和工程界給與重視，隨著工程實踐和科學(xué)研究的不斷深入，頻繁經(jīng)歷地震的日本，其SRC結(jié)構(gòu)的房屋幾乎未遭到或極少遭到輕微破壞，加快了該類結(jié)構(gòu)推動。

（三）中國SRC應(yīng)用和研究狀況

自從20世紀50年代引進SRC結(jié)構(gòu)開始，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，SRC結(jié)構(gòu)在全國不斷的推廣應(yīng)用，越來越多的城市中的高層建筑中應(yīng)用了SRC結(jié)構(gòu)。研究方面，我國有諸多的大學(xué)如武漢工業(yè)大學(xué)、西南交通大學(xué)、同濟大學(xué)等都分別從相關(guān)角度進行了實驗研究，并取得一系列研究成果。我國在1998年冶金部頒布的YB9082-97和2002年建設(shè)部頒布的JGJ138-2001技術(shù)規(guī)程。

二、型鋼混凝土柱的施工

在項目實施前，盡可能選擇有豐富SRC結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗的管理人員和勞務(wù)人員，并進行相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)準備。大體說來，型鋼柱的工藝流程如下：

準備工作→材料復(fù)驗（進料）→下料放樣→平板矯正→制孔、打坡口→H型鋼組立→龍門焊接→氣刨清根，背焊→H型鋼矯正→拋丸除銹→分解成T型鋼→T型鋼打坡口、打磨、制孔→焊接十字柱→焊肋板→精整、矯正→超聲波探傷→焊接栓釘→清理→構(gòu)件標識→成品檢驗→構(gòu)件運輸進場。

在型鋼構(gòu)件出廠前，應(yīng)該對其進行驗收，出具相應(yīng)合格證和技術(shù)文件等，在廠內(nèi)可進行預(yù)拼裝，以查驗尺寸是否符合設(shè)計和整體的質(zhì)量情況。構(gòu)件的運輸應(yīng)該選用噸位相當(dāng)和廂長的汽車，在車輛上的支點、兩端支出長度和綁扎方法都應(yīng)該保證鋼柱構(gòu)件不產(chǎn)生永久的變形和損傷?？墒褂娩摻z繩加倒鏈將構(gòu)件固定，防止其移動。裝卸使用吊點起吊，并采取措施防止損傷構(gòu)件。構(gòu)件的對方應(yīng)在底層墊有墊塊并有足夠的支撐面，按種類、型號和安裝順序分區(qū)域堆放。

型鋼混凝土柱鋼筋的翻樣、加工和普通結(jié)構(gòu)柱的基本相同，但是在安裝方面有些不同，其區(qū)別點在于柱豎筋的位置，型鋼混凝土柱中的豎筋的分布應(yīng)該考慮到型鋼梁的位置。由于結(jié)構(gòu)鋼梁在柱每個側(cè)面的中部，因此豎筋要避開中部，使得在柱角比較集中。柱箍筋的翻樣則應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)柱、梁節(jié)點處的柱箍筋，一般會制作成U形或者L行，以便穿過型鋼梁腹板上的孔。

在安裝過程之中應(yīng)該注意，鋼筋會與型鋼碰撞，應(yīng)在型鋼上打孔使得鋼筋穿過型鋼，柱的安裝控制從柱角開始，低層的預(yù)埋柱安裝質(zhì)量決定了整個工程型鋼柱的安裝質(zhì)量，應(yīng)該從軸線、標高、焊接質(zhì)量上著手控制。型鋼柱的鋼筋有兩種安裝方式，若梁截面寬度較小，柱鋼筋可以繞過型鋼梁，而在型鋼梁截面比較大，框架柱的截面較小的的情況下，柱鋼筋密度較大，應(yīng)采用連接件和型鋼焊接。

三、型鋼混凝土梁的施工

型鋼梁的主要加工是在加工廠內(nèi)，其需要有預(yù)留鋼筋孔用于穿柱頭箍筋或梁縱筋的拉鉤。這些孔對誤差的要求不嚴，孔位確定較容易，必要的時候可以通過微調(diào)箍筋或拉鉤來使得孔位滿足要求。加工完的型鋼梁先進行編號運輸。

型鋼梁的吊裝和梁鋼筋的安裝交叉作業(yè)較為復(fù)雜，工程實踐中大概有兩種方案：一種是先穿梁底筋再吊裝型鋼梁，另一種是先吊裝型鋼梁再穿梁底筋及面筋。這兩種安裝方法具體操作一樣，區(qū)別只是順序不同，大多情況下使用的是前者方式進行安裝。兩種操作的順序為：

1 安裝梁底?！惭b底部主筋→吊裝型鋼梁→安裝上部主筋→安裝箍筋、腰筋、拉結(jié)筋→安裝側(cè)模并加固。

2 吊裝型鋼梁→安裝梁底橫楞→穿梁底部主筋，并連接可靠→安裝上部主筋、連接接頭→安裝箍筋、腰筋→安裝梁底模、側(cè)模并加固。

在安裝過程中應(yīng)該注意，型鋼梁和梁鋼筋的安裝順序上存在誰先施工的問題，具體操作順序應(yīng)該根據(jù)實際的情況，這也是交叉作業(yè)最難的地方，處理得當(dāng)就會縮短工期，其次在型鋼柱上打孔后，要對打孔部門進行加強措施，最后，型鋼梁吊裝應(yīng)該采用專用的吊具進行兩點綁扎，在吊裝過程中應(yīng)該是保持水平。

四、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑

由于SRC柱、SRC梁和梁柱交叉點鋼筋密集度大，安裝完鋼筋后，要組織混凝土班組進行實際情況的了解，以估計振動棒插入振搗部位。若有復(fù)雜的情況，則需要作出明顯標示，振搗措施相應(yīng)調(diào)整。由于在振搗過程中，型鋼會影響力的傳遞，因此應(yīng)將振搗點設(shè)置在四個角、梁的兩側(cè)和型鋼柱內(nèi)，間距不應(yīng)大于300MM。型鋼柱內(nèi)的混凝土一定注意振搗密實，必要的時候應(yīng)該預(yù)留振搗孔洞，并采用骨料較小的混凝土拌合料，以保證其流動性。

五、結(jié)論和建議

SRC結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展空間，在現(xiàn)代的建筑領(lǐng)域中使用也越來越多，同時跟普通工藝相比，其施工較為復(fù)雜，難度較大，各個分項工程的交叉作業(yè)較多，因此要充分考慮施工順序，結(jié)合實際情況，做好施工設(shè)計和方案規(guī)劃。

1 SRC梁、柱節(jié)點的型鋼和鋼筋穿插較多，在安裝的時候，應(yīng)該在型鋼腹板和翼緣預(yù)留孔洞方便穿插，在型鋼的翻樣、鋼筋的加工的時候，應(yīng)預(yù)制位置準確大小合適的孔洞。

2 型鋼柱、底板和錨栓的組合安裝焊接要求定位精準、焊接牢固?，F(xiàn)場的吊裝要求定位準確，型鋼柱之間的連接采用高強螺栓初步固定再進行焊接。

3 應(yīng)該按型鋼柱、柱縱筋、梁底縱筋、型鋼梁、梁上部縱筋的順序來安裝，因為工序交叉作業(yè)，施工前應(yīng)該加工好型鋼和鋼筋，做好交底工作，保證安裝精確到位。

4 由于鋼構(gòu)件和鋼筋密集度較大，應(yīng)該澆筑應(yīng)選用流動性能好的混凝土或者自密實混凝土。澆筑的時候應(yīng)下料均勻，在腹板兩側(cè)進行分層澆筑，為確保振搗密實，還可以用高頻振搗棒輔以鋼釬進行操作。

5 由于現(xiàn)場結(jié)構(gòu)構(gòu)件有存在吊裝和焊接方面的安全問題，施工準備應(yīng)做好專項施工方案和應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)項目的實際情況進行工況分析和過程質(zhì)量控制，保證現(xiàn)場的施工安全。

6 SRC結(jié)構(gòu)的建筑工程有著巨大的普及空間，進一步對該結(jié)構(gòu)進行研究有著實際而長遠的意義。因此做出以下的建議，一方面，由于存在交叉施工多，相對于鋪工序而言較為復(fù)雜，安全隱患大，質(zhì)量方面的欠缺，鋼梁、柱、鋼筋的安裝方法還需改進，另一方面混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量驗收規(guī)范各有根據(jù)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)缺乏針對性的驗收規(guī)范，目前僅是參考以上兩種結(jié)構(gòu)的規(guī)范，使得驗收依據(jù)模糊。最后，SRC結(jié)構(gòu)工程對混凝土的強度以及流動性的要求較高，要加強高性能混凝土的研究并推廣使用。

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