鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用分析

宋鵬

摘 要：近年來鋼結(jié)構(gòu)建筑增多，但由于地下防水要求，地下結(jié)構(gòu)仍為傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)一般在建筑正負(fù)零進(jìn)行轉(zhuǎn)換，混凝土梁與勁性鋼柱需進(jìn)行連接，傳統(tǒng)腹板焊接施工工藝進(jìn)度緩慢、人工成本居高不下、現(xiàn)場(chǎng)焊接對(duì)環(huán)境影響較大，新型功法與實(shí)用新型專利“混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱連接”就是為了改善舊有施工工藝作出的嘗試。

關(guān)鍵詞：鋼混結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換；分體式套筒；改進(jìn)；經(jīng)濟(jì)

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑物由于其強(qiáng)度高、抗震性能好、工期短及綠色環(huán)保等特點(diǎn)，被業(yè)內(nèi)人士普遍看好，近年來運(yùn)用日益成熟，逐漸成為主流的建筑工藝，地上鋼結(jié)構(gòu)與地下混凝土結(jié)構(gòu)組合體系的建筑越來越多，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，型鋼混凝土構(gòu)件便成為鋼混組合結(jié)構(gòu)界面交叉部位的主流做法， 而型鋼混凝土構(gòu)件的主要施工難點(diǎn)便是混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱之間的連接和交叉作業(yè)。所以研發(fā)一種混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱的高效連接施工工法，大幅度加快施工進(jìn)度、質(zhì)量便成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。

2 應(yīng)用前景

（1）本技術(shù)適用于混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)之間存在型鋼混凝土構(gòu)件的工程，尤其是地下?lián)碛写笮偷叵驴臻g的大型商業(yè)綜合體等建筑。隨著今年來生活水平的不斷提高，在各個(gè)大中型城市中類似萬達(dá)廣場(chǎng)、大悅城等大型的商業(yè)綜合體越來越多，它們一般占地面積較大且配有大型的地下車庫，這就造成了地上鋼結(jié)構(gòu)與地下混凝土組合結(jié)構(gòu)體系的交叉、轉(zhuǎn)換施工將越來越多。

（2）在有效的保證鋼、混結(jié)構(gòu)中鋼筋位置不偏移的同時(shí)，加快了施工進(jìn)度，簡化了施工工藝。合理安排梁柱鋼筋的施工工序及工藝，大大縮短了施工工期。

（3）較傳統(tǒng)的鋼筋焊接鋼柱翼緣板連接工藝相比，利用此技術(shù)施工，形成了半工廠化施工，流水化強(qiáng)，大大節(jié)約了時(shí)間，同時(shí)減少現(xiàn)場(chǎng)焊工的數(shù)量，人工費(fèi)用大幅降低。

（4）近年來受到PM2.5超標(biāo)所帶來的霧霾影響極大，本技術(shù)所有焊接施工全部在加工廠進(jìn)行，方鋼柱安裝完成后只需進(jìn)行機(jī)械連接，避免了現(xiàn)場(chǎng)焊接施工所帶來的煙塵，為環(huán)境保護(hù)帶來一定效益。

3 工藝原理

傳統(tǒng)連接工藝一般采用腹板開孔或者腹板增設(shè)牛腿焊接的方式，但是腹板開孔，容易削弱截面強(qiáng)度，并且腹板開孔位置不易控制，需進(jìn)行二次甚至三次的鋼筋穿孔位置的深化工作。

腹板增設(shè)牛腿焊接的方式需要在勁性鋼柱上焊接腹板，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼柱，所有混凝土梁主筋均在焊接在鋼梁腹板上（如下圖），此種工藝需在勁性柱上焊接腹板（牛腿），增加結(jié)構(gòu)用鋼量，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行大量焊接施工，首先，焊接質(zhì)量難以保障且施工周期較長，其次，受到外界因素（例如降雨、揚(yáng)塵天氣、大風(fēng)等）影響較大，且近年來人工成本逐漸升高，專業(yè)焊工成本極高。

新型連接工藝可以完全滿足混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱之間的連接要求，同時(shí)較少受到外界因素影響，同時(shí)大大加快施工進(jìn)度，工藝原理如下：

（1）提前進(jìn)行施工圖紙深化，混凝土鋼梁鋼筋與勁性鋼柱的連接位置，確定鋼筋連接器的數(shù)量、尺寸、位置、排布等情況；然后采用二氧化碳保護(hù)焊，直接將鋼筋連接器焊接在型鋼鋼板上，然后焊接鋼板組合成方鋼柱。

（2）方鋼柱在現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢后將套好絲的梁主筋直接擰進(jìn)鋼筋連接器內(nèi)，并安裝梁箍筋。

（3）將兩段梁主筋使用分體式直螺紋套筒進(jìn)行連接；

（4）分體式套筒鋼筋接頭是一種新型的剝肋滾壓直螺紋接頭型式，其工藝原理是將兩根待連接鋼筋的螺紋絲頭用兩個(gè)半圓形的螺紋套筒扣緊，通過鎖套將兩個(gè)半圓套筒及鋼筋絲頭鎖緊，使之連成一體而達(dá)到連接的目的。

分體式直螺紋套筒

4 應(yīng)用實(shí)例及成果

三聚裕進(jìn)軟件研發(fā)生產(chǎn)基地建設(shè)項(xiàng)目—生產(chǎn)中心，由北京三聚裕進(jìn)科技發(fā)展有限公司開發(fā)建設(shè)；位于北京市門頭溝區(qū)是龍經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)，場(chǎng)地為原三聚環(huán)保新材料公司第一分公司舊址，是集娛樂、商業(yè)、休閑于一體的門頭溝區(qū)新的地標(biāo)性建筑。

工程地下兩層為大型超市及停車場(chǎng)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上為商業(yè)綜合建筑、純鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地下一層進(jìn)行交接，共有178根方鋼柱與超過300根鋼筋混凝土梁相連，港工程已于2014年完成，使用本工法后現(xiàn)場(chǎng)施工效果良好，合格率100%，節(jié)省施工工期約1/3，獲得業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理工程師的一致好評(píng)，并于2014年11月獲得實(shí)用新型專利證書，專利號(hào)（ZL 2014 2 0721424.2）。

5 應(yīng)用分析

5.1 可靠性

通過本工法的應(yīng)用有效保證鋼、混結(jié)構(gòu)中鋼筋位置不偏移的同時(shí)，既不會(huì)造成型鋼腹板的截面削弱，又能保證梁縱向鋼筋的貫通錨固，同時(shí)也方便了施工，加快的施工進(jìn)度，簡化了施工工藝。合理的安排梁柱鋼筋的施工工序及工藝，大大縮短了施工工期，利用此工法施工，形成了半工廠化施工，施工質(zhì)量明顯較現(xiàn)場(chǎng)焊接施工更為可靠。

5.2 經(jīng)濟(jì)性

使用連接器施工工藝在加工廠內(nèi)焊接連接器，成本由鋼結(jié)構(gòu)廠家負(fù)責(zé)，方鋼柱安裝完畢后可以直接安裝梁主筋，與傳統(tǒng)腹板焊接施工工藝相比，現(xiàn)場(chǎng)避免使用焊接工藝，施工工期縮短約1/3，同時(shí)減少焊工等專業(yè)工種在現(xiàn)場(chǎng)的使用，大大降低了人工成本；

5.3 環(huán)保性

北京市近年來受到PM2.5超標(biāo)所帶來的影響極大，本工法所有焊接施工全部在加工廠進(jìn)行，方鋼柱安裝完成后只需進(jìn)行機(jī)械連接，避免了現(xiàn)場(chǎng)焊接施工所帶來的煙塵，為環(huán)境保護(hù)帶來一定效益。

6 結(jié)束語

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，通過采用鋼筋連接器代替鋼牛腿連接板連接型鋼柱與梁筋，同時(shí)使用分體式套筒連接梁主筋，降低了梁柱節(jié)點(diǎn)部位鋼筋密，混凝土難以振搗的問題，提高了節(jié)點(diǎn)部位的連接質(zhì)量；同時(shí)，又節(jié)約了工期，保證了工程順利開展。

目前國內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)施工主要應(yīng)用于高層、超高層建筑、大型體育場(chǎng)館及工廠等，但是隨著國內(nèi)城市化發(fā)展進(jìn)程越來越快，城市中的大型商業(yè)綜合建筑越來越多，例如：萬達(dá)廣場(chǎng)、大悅城等集商業(yè)、娛樂、休閑于一體的綜合型建筑，必將在未來成為城市商業(yè)建筑中的主力。還處在發(fā)展階段，在”高、大、尖、新”四個(gè)方面還有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>