建筑工程鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)實踐

浙江建工五建建設(shè)有限公司，浙江 衢州 324400

我國南京長江第五大橋是世界上跨徑最大的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的索塔斜拉橋，采用的正是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。該項施工技術(shù)不僅優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)尺寸，還提高了結(jié)構(gòu)的承載力。在建筑行業(yè)的發(fā)展中該項組合結(jié)構(gòu)已逐步成為一項重要的結(jié)構(gòu)體系并得到了全面應(yīng)用，因此文章對建筑工程鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進行的具體分析和研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)概述

在建筑工程的結(jié)構(gòu)分類中，出現(xiàn)最早的是木結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)，然后是混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。從本質(zhì)上來講，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的又一類結(jié)構(gòu)形式，其綜合了鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的各自優(yōu)點，易于滿足現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)對功能的要求，綜合效益較為顯著。我國建筑工程在很長一段時期廣泛使用混凝土結(jié)構(gòu)，但是對于超高層、大跨度重載結(jié)構(gòu)，包括橋梁結(jié)構(gòu)等，單一的混凝土結(jié)構(gòu)無法滿足其功能方面的相關(guān)要求。例如超高層的建筑施工項目，如果還是采用純混凝土結(jié)構(gòu)，那么其自重較大且施工速度較慢，基礎(chǔ)造價偏高[1]。如果采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)則會帶來顯著的綜合效益，比如能夠降低樓蓋的結(jié)構(gòu)高度、減小柱子的截面尺寸、降低基礎(chǔ)造價、增加使用空間、加快施工速度等。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，還能夠有效避免混凝土的裂縫外露。

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)還適合我國基本建設(shè)的國情，如果我國完全推進鋼結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)階段還不具備一定條件；如果完全采用混凝土結(jié)構(gòu)，那么有些特殊的結(jié)構(gòu)又很難滿足對功能的要求。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的造價介于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)之間，在性能上也是將兩者的優(yōu)點結(jié)合在一起，而且該組合結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)體系的重要發(fā)展方向之一，其發(fā)揮的作用較為靈活，能夠提供良好的發(fā)展空間。

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點如下：（1）經(jīng)濟效益顯著。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的承載力較強，能夠有效減小構(gòu)件截面，而且能承受構(gòu)件自重和施工荷載，增加使用空間，經(jīng)濟效益顯著。（2）具有抗震性和防火性。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具有較高的延性和韌性，抗震和抗沖擊性能較好，能夠有效避免脆性破壞。

2 工程概況

筆者近年來負責(zé)施工的龍游縣公共文化中心，其中有一個單體便民中心，地下部分為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，地上為全鋼結(jié)構(gòu)工程，樓面為鋼筋桁架樓承板，共4層。在該工程的建造中運用了大量現(xiàn)代建造技術(shù)，建筑物柱中型鋼為十字形狀或箱形狀，從其受力情況來看，主要是偏心受壓柱，均需要較高水平的焊接技術(shù)，從而避免出現(xiàn)焊接技術(shù)水平偏低引起的質(zhì)量問題。各個構(gòu)件在焊縫要求方面也存在差異，如鋼筋牛腿結(jié)構(gòu)、翼緣板結(jié)構(gòu)以及腹板之間部分的焊縫要求一級焊縫，而其他構(gòu)件或節(jié)點板與鋼筋之間的焊接根據(jù)設(shè)計要求為二級或三級焊縫。

3 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工工藝原理

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的核心是型鋼構(gòu)件，在型鋼構(gòu)件外側(cè)設(shè)置縱向受力鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)，施工前首先要加工完成型鋼，然后進行吊裝。在梁與柱對接焊接前，要對柱軸線的位置和型鋼柱翼緣的垂直度等進行檢查，將誤差控制在標(biāo)準范圍之內(nèi)，再通過合理的吊裝、安裝、焊接方法控制型鋼的焊接變形。

4 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工流程

（1）塔吊吊裝。一般情況下在塔吊吊裝中采用兩點正吊或者四點正吊的方法，當(dāng)鋼架起吊時離地面50cm時暫停，待檢查無誤后再繼續(xù)起吊，塔吊起吊時現(xiàn)場需要專門的塔吊信號工在一旁指揮。

（2）鋼結(jié)構(gòu)校正。第二段及以上鋼柱采用千斤頂校正法進行校正，鋼結(jié)構(gòu)用千斤頂撐住，然后由施工人員用全站儀校準對直進行鋼結(jié)構(gòu)微調(diào)。

（3）構(gòu)件連接固定。構(gòu)件安裝采用焊接或螺栓連接的方式，首先需檢查連接的節(jié)點，在檢查合格后方能進行焊接或緊固。安裝定位焊縫不需承受荷載時，焊縫厚度應(yīng)不少于設(shè)計焊縫厚度的2/3，焊縫長度不宜小于25mm，位置應(yīng)在焊道內(nèi)。

（4）探傷檢查。無損檢測要在外觀檢查合格后進行，進行焊縫無損檢測的相關(guān)人員必須持有相應(yīng)探傷方法的二級或二級以上資格證書，有下列情況之一出現(xiàn)時應(yīng)進行表面檢測：①如果在進行外觀檢查時發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)對該批中同類焊縫進行100%的表面檢測；②在根據(jù)設(shè)計圖紙與文件規(guī)定進行表面探傷時，應(yīng)及時對表面進行檢測[2]。當(dāng)焊縫表面缺陷超標(biāo)時應(yīng)對氣孔、夾渣、焊瘤、余高過大等缺陷用砂輪打磨、鏟鑿、鉆等方法進行處理，必要時要補焊。

5 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點

（1）安裝程序。首先，安裝柱腳埋件，安裝時要嚴格控制埋件高度并加固，然后澆筑混凝土并需要相關(guān)人員在現(xiàn)場看護，防止位移。與此同時，安裝調(diào)節(jié)螺母，當(dāng)埋件工作完畢后對柱腳螺栓進行保護，避免損壞。其次，對柱腳進行灌漿料施工，在灌漿料時尤其要注意不能從兩個以上的方向進行澆筑，保持從一側(cè)灌漿且要連續(xù)作業(yè)，灌漿完畢之后要覆蓋塑料薄膜進行養(yǎng)護[3]。最后，進行柱混凝土施工，應(yīng)先澆筑柱芯混凝土，后澆筑型鋼，柱外側(cè)包裹混凝土，相關(guān)人員要對澆筑至柱頂標(biāo)高的柱芯混凝土進行詳細觀察，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)坍落問題要及時進行補澆，確保柱芯填滿混凝土。

（2）鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)模板施工。在模板施工中首先要注意模板的尺寸，設(shè)計模板時在鋼柱的柱身部位不能設(shè)置對應(yīng)螺栓，且配板的高度不宜過高。

（3）起重設(shè)備的選擇。塔吊設(shè)備的型號應(yīng)根據(jù)建筑面積、建筑層高（型鋼柱層高及重量）來選擇。當(dāng)層高較大或單層型鋼柱較重時可在同層內(nèi)進行分節(jié)制作安裝，當(dāng)型鋼柱較小時也可以每2層為1個吊裝節(jié)，塔吊機械設(shè)備的選擇要參考起重量并結(jié)合經(jīng)濟性；當(dāng)局部構(gòu)件較重且層高較低時也可選用起重機吊裝。

（4）鋼結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計。在進行鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工的過程中，梁、柱節(jié)點是施工的難點和關(guān)鍵點，其施工質(zhì)量直接影響建筑物的整體質(zhì)量。因此，施工前要重點做好關(guān)鍵部位的二次深化設(shè)計，在進行鋼結(jié)構(gòu)二次優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)采用鋼筋分層及鋼柱分向理念進行優(yōu)化設(shè)計。鋼筋分層即根據(jù)鋼-混凝土梁中的上部或下部主筋排數(shù)，考慮鋼筋保護層及二排鋼筋間距來設(shè)計節(jié)點板；鋼柱分向即考慮1根柱連接的2根、3根、4根或更多鋼筋混凝土梁，每根梁均分別設(shè)計節(jié)點。目前鋼-混凝土梁與組合柱中型鋼連接的方法主要有三種：“焊”“穿”“繞”?！昂浮笨杉毞譃橐韵聝煞N方案：第一種方案為在型鋼柱與梁鋼筋連接位置加連接板，同時重點做好梁結(jié)構(gòu)主筋與節(jié)點板之間的焊接工作；第二種方案為在鋼-混凝土組合柱的鋼柱翼緣上焊接螺紋套筒，然后與主筋螺紋連接。“穿”即讓框架梁的部分主筋穿過鋼柱腹板，達到主筋不切斷的目的，此方法需經(jīng)設(shè)計核算腹板強度及穩(wěn)定性?！袄@”是指鋼筋混凝土梁角部鋼筋與型鋼柱并未相交或略有相交時可不切斷直接通過或按鋼筋排布圖集彎折后通過。各種連接方法在不同部位各有特點，優(yōu)化設(shè)計人員應(yīng)從工程實際情況出發(fā)，科學(xué)設(shè)計，確保工程質(zhì)量得到有效保證。

（5）鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土的澆搗。由于組合柱特別是梁柱節(jié)點處鋼筋密集，澆筑混凝土前要做好前期的施工工序準備工作。首先，應(yīng)進行型鋼柱的校正和焊接的檢查，再對整個柱體的位置進行檢查調(diào)整，等到平臺模完成后再進行組合柱混凝土施工，施工中要做到同步檢查校正型鋼和組合柱。其次，要做好配合比工作，適當(dāng)加大坍落度，增加混凝土的和易性，在梁柱節(jié)點處如澆搗混凝土有困難時也可按設(shè)計要求采用自密實混凝土。自密實混凝土施工工藝流程如下：材料進場檢驗→施工前準備→自密實混凝土澆筑→拆模、養(yǎng)護。自密實混凝土澆筑時泵送速度應(yīng)調(diào)至最低，并在出料口處設(shè)置溜槽，避免產(chǎn)生離析，且應(yīng)分段分層連續(xù)施工，為使混凝土表面光滑也可在模板外輔助振動或用橡皮錘錘擊。最后，可經(jīng)設(shè)計同意在型鋼柱橫向加勁板上開澆搗孔，方便澆搗。

6 結(jié)束語

隨著我國建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，高層建筑工程項目的數(shù)量也越來越多，同時鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛。該組合結(jié)構(gòu)不但具有良好的抗震性和承載力，而且給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了顯著的經(jīng)濟效益。文章闡述了鋼-混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念和特點，并以筆者近年來負責(zé)的工程為例，詳細分析了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，進一步推動了該組合結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的發(fā)展。