型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施

李 俊 強(qiáng)

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施

李 俊 強(qiáng)

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

介紹了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用，分析了型鋼組合混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中的常見問題，并提出了針對(duì)性的解決措施，從而切實(shí)發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)各自的受力優(yōu)勢(shì)，提高建筑整體性和耐久性。

型鋼混凝土，鋼柱，鋼梁，結(jié)構(gòu)形式

本文主要從施工角度針對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中常見問題及其解決辦法進(jìn)行了分析。希望通過對(duì)具體的案例有針對(duì)性的分析和總結(jié),使讀者對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能和施工技術(shù)管理有個(gè)更加全面的認(rèn)識(shí)，以促進(jìn)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)被更加廣泛應(yīng)用和健康發(fā)展。

1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)指配置型鋼及少量受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)，在國(guó)外也被稱為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)、勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)可以分為實(shí)腹式型鋼混凝土和空腹式型鋼混凝土兩大類。由于該結(jié)構(gòu)體系具有強(qiáng)度剛性大，延性好，抗震能力強(qiáng)，防火耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛運(yùn)用在各類型高層建筑結(jié)構(gòu)體系中。與鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可節(jié)約50%以上鋼材，大幅度降低工程造價(jià)。最主要的是由于被混凝土包裹而提高了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性能，有效避免了鋼構(gòu)件的防銹、防腐蝕、防火性能較差的缺點(diǎn)。比起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼混組合結(jié)構(gòu)可以大幅減少構(gòu)件截面尺寸和自重，增大使用空間和使用面積，大大提升了設(shè)計(jì)師對(duì)空間和平面布局的靈活度。

本文通過對(duì)某工程采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析，比較詳細(xì)地闡述了此類組合結(jié)構(gòu)型式施工中常見質(zhì)量問題及有針對(duì)性的幾點(diǎn)預(yù)控措施。

2 型鋼組合混凝土結(jié)構(gòu)工程施工常見問題及解決辦法

某工程為地下2層地上20層的綜合性辦公及酒店大樓。為滿足將展廳、宴會(huì)廳、健身廳、游泳室、集控中心及大型會(huì)議室等需要大空間的功能區(qū)域與相鄰的酒店和辦公樓有機(jī)結(jié)合的使用要求,使各功能區(qū)在布局方面更加合理和使用更加便捷,設(shè)計(jì)師巧妙地將各功能區(qū)域布置于辦公樓和酒店中間,兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)層高均為4 m,而功能區(qū)層高為兩側(cè)樓層高度的整倍率。功能區(qū)采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),最大層高達(dá)到12 m,最大跨度達(dá)到18 m,結(jié)構(gòu)柱最大外尺寸為1 000 mm,內(nèi)配十字型鋼柱,鋼柱外截面最大尺寸為600 mm,翼緣板厚度20 mm,腹板厚度14 mm；復(fù)合梁最大截面為(1 200×450)mm2,內(nèi)配型鋼梁截面為(900×250)mm2，上下翼緣板最大厚度25 mm,腹板厚度14 mm。

垂直運(yùn)輸機(jī)具選擇：鋼混結(jié)構(gòu)較鋼筋混凝土多了鋼骨架構(gòu)件的預(yù)加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝、現(xiàn)場(chǎng)連接等工序，首先在垂直運(yùn)輸機(jī)械的配置方面必須結(jié)合施工場(chǎng)地綜合布置情況考慮其選型和配套問題，如高層建筑型鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則需考慮采用隨結(jié)構(gòu)施工進(jìn)展同步安裝的塔式起重機(jī)械，且必須滿足其起吊擺幅范圍最遠(yuǎn)處可探及的鋼梁和鋼柱重量；當(dāng)型鋼組合結(jié)構(gòu)設(shè)置的層數(shù)或?qū)哟蜗鄬?duì)于整個(gè)建筑物的總樓層相對(duì)較少時(shí)，宜從綜合成本方面考慮采用移動(dòng)式起重機(jī)械，但必須在現(xiàn)場(chǎng)具備滿足支設(shè)起重機(jī)械的場(chǎng)地，作業(yè)場(chǎng)地的耐力或結(jié)構(gòu)承力強(qiáng)度必須經(jīng)驗(yàn)算滿足相關(guān)安全指標(biāo)。本項(xiàng)目因主樓建筑層數(shù)高、總高度較高而裙樓層數(shù)和總高度相對(duì)較小，綜合全項(xiàng)目機(jī)械成本各方面因素，擇優(yōu)選擇成本低的方案，主樓配置兩臺(tái)QTZ5513塔式起重機(jī)，而裙樓鋼結(jié)構(gòu)安裝則租賃一臺(tái)最大起重為300 t的履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，吊機(jī)作業(yè)區(qū)域采用混凝土硬化處理以滿足機(jī)械作業(yè)場(chǎng)地平整、堅(jiān)實(shí)度要求，兼作半成品構(gòu)件臨時(shí)存放場(chǎng)地，此機(jī)械方案的采用保證項(xiàng)目主體施工期間在裙樓鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)期間，兩側(cè)主樓結(jié)構(gòu)施工不需考慮中間結(jié)構(gòu)施工的影響，為整體施工流水和工序銜接提供有利條件。

鋼柱施工中存在的常見問題：1)鋼柱在深化設(shè)計(jì)時(shí)不光要考慮柱身分段施工的水平施工縫留設(shè)位置，確保鋼柱施工縫避開結(jié)構(gòu)柱剪切應(yīng)力最大部位；還必須考慮施工對(duì)接為保證垂直度調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的間隙高度差影響，防止因柱身對(duì)接產(chǎn)生的偏差導(dǎo)致梁板結(jié)構(gòu)標(biāo)高的影響。2)梁柱節(jié)點(diǎn)位置的細(xì)部深化設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮梁主筋穿過柱腹板時(shí)預(yù)留孔洞的布置位置，必須滿足主次梁上下布置和左右交叉時(shí)的上下布置和合理間距要求、主次梁相互布置原則必須經(jīng)設(shè)計(jì)審核同意，確保其符合設(shè)計(jì)規(guī)范和施工常規(guī)操作要求合理性要求。3)由于鋼構(gòu)柱較多情況下會(huì)在底層柱翼緣板面設(shè)計(jì)有栓釘，以利于鋼構(gòu)與混凝土有效粘結(jié)，施工中鋼筋下料表中針對(duì)該部位的箍筋彎鉤等就特別注意，必須角度一致且防止角度不合適造成安裝過程的難度加大，甚至無法安裝的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)在首次安裝前進(jìn)行試加工和試安裝，彎鉤長(zhǎng)度和角度均滿足規(guī)范和施工條件后方大面積加工和安裝。4)鋼柱各腹板通常采用加勁板按照一定間距進(jìn)行設(shè)置，以增強(qiáng)其抗變形能力和整體性，但往往腹板的設(shè)置會(huì)導(dǎo)致柱核芯區(qū)域的混凝土振搗存在困難，當(dāng)采用十字鋼構(gòu)柱時(shí)，混凝土的澆搗必須從鋼構(gòu)劃出的四個(gè)作業(yè)區(qū)分別下料、插振搗器進(jìn)行振實(shí)澆筑，為有效排出腹板交叉位置振搗時(shí)產(chǎn)生的氣泡，必須在深化設(shè)計(jì)時(shí)將加勁板根部加工成最小邊長(zhǎng)不小于5 cm的等邊三角形或扇形狀孔洞。5)為發(fā)揮鋼構(gòu)柱最大受力特點(diǎn)，鋼混結(jié)構(gòu)柱中鋼柱截面較大情況下，為使模板驗(yàn)算抗側(cè)壓強(qiáng)度和支撐剛度滿足規(guī)范要求，應(yīng)在深化設(shè)計(jì)時(shí)按照驗(yàn)算符合要求的對(duì)拉桿間距在對(duì)應(yīng)鋼柱腹板預(yù)留孔洞，考慮采用這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)是，不需通過預(yù)加工定型模具即可按照常規(guī)模具將柱混凝土支澆成型，為減少因留設(shè)孔洞對(duì)腹板產(chǎn)生的強(qiáng)度削弱可以將對(duì)拉桿直接不穿套管澆筑于成型結(jié)構(gòu)中，起到對(duì)該部位鋼構(gòu)強(qiáng)度削弱后的一定補(bǔ)強(qiáng)作用。

鋼梁施工中出現(xiàn)異常及規(guī)避措施：1)由于鋼梁跨度均比較大，在施工過程中需采取預(yù)設(shè)拱度的方法來抵消在澆筑過程產(chǎn)生的架體間隙變形量、拆除模架支撐體系后產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)自重下沉變形，按照施工規(guī)范規(guī)定的1‰～3‰ 起拱標(biāo)準(zhǔn)，施工中如按照上限進(jìn)行預(yù)拱度控制會(huì)造成與梁相接部位板標(biāo)高和厚度的控制困難，當(dāng)采取下限進(jìn)行控制時(shí)又擔(dān)心預(yù)拱度不足，施工完成后會(huì)產(chǎn)生“結(jié)構(gòu)下?lián)稀币暯堑钠?，所以在具體實(shí)施時(shí)一般取中間值2‰ 作為控制標(biāo)準(zhǔn)，而且必須保證架體在豎向傳力可靠度有保障的前提下，如采用了新的碗扣立桿其對(duì)接間隙較小或者鋼管扣件支撐架頂部采用了托梁構(gòu)造等。筆者根據(jù)多年實(shí)踐見聞提個(gè)不成熟的建議：當(dāng)支撐架體高度過高和上部荷載過大情況下為確保架體安全和降低變形量導(dǎo)致的操作困難，建議參考橋梁工程對(duì)支撐架體采取預(yù)壓的方案。2)由于大跨度梁常設(shè)計(jì)為高寬比系數(shù)較大截面形狀，導(dǎo)致型鋼梁截面寬度窄而高度大，這樣在施工時(shí)極易發(fā)生由于鋼梁腹板兩側(cè)混凝土澆筑高度不等產(chǎn)生的鋼梁偏移現(xiàn)象，在施工中如得不到有效預(yù)控，鋼梁在偏移位置后在成型結(jié)構(gòu)中受力嚴(yán)重失衡，會(huì)留下很大的安全隱患，故在支模時(shí)必須考慮在鋼梁兩側(cè)按照一定間距設(shè)置橫撐確保在澆筑期間不發(fā)生側(cè)彎和移位。3)同上述柱問題4)中所涉及的施工中對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸控制措施，為保證高度較大的鋼混梁截面成型尺寸，必須在深化設(shè)計(jì)時(shí)按照模架設(shè)計(jì)計(jì)算的拉桿間距進(jìn)行預(yù)留梁側(cè)模加固用對(duì)拉桿用穿過梁腹板的孔洞。

3 結(jié)語(yǔ)

由于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)有諸多優(yōu)越于其他結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，使其在高層及大跨度公共建筑以及工業(yè)廠房設(shè)計(jì)時(shí)被廣泛采用。但由于鋼構(gòu)和混凝土組合形式存在變化多樣的特點(diǎn)，涉及施工質(zhì)量控制方面的許多做法仍無法完全統(tǒng)一，上述問題仍有許多未盡事宜，我們本著質(zhì)量至上原則，掌握基本理論和科學(xué)方法在施工中合理預(yù)防不同結(jié)構(gòu)形式的弊端,合理簡(jiǎn)化施工程序基礎(chǔ)上確保各結(jié)構(gòu)體系優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮,為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的建筑領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展而努力。

[1] 淺談型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[OL].中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng).

[2] 淺談法門寺合十舍利塔工程——型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁、柱鋼筋綁扎施工方法[Z].

[3] JGJ 138—2001,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

Onmeasuresforcombinedstructuralconstructionofsteelconcrete

LiJunqiang

(ShanxiSijianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

The paper introduces the features and application of the combined structure of the steel concrete, analyzes the common problems in the construction of the steel combined concrete structure, and puts forward the according solutions, so as to exert the stressed advantage of the steel structure and concrete structures, and improve the wholeness and durability of the buildings.

steel concrete, steel column, steel beam, structural form

1009-6825(2017)23-0097-02

2017-06-06

李俊強(qiáng)(1977- )，男，工程師

TU375

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