型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析

董靜

【摘要】建筑環(huán)境復(fù)雜化使現(xiàn)代施工團(tuán)隊(duì)不得不通過新型建造方式來提高建造質(zhì)量，從而滿足新型建筑的建筑需求。與傳統(tǒng)工作方式相比，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更強(qiáng)，也能夠適應(yīng)更強(qiáng)的建筑壓力。但同時(shí)由于該技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間較短，所以大多數(shù)職工團(tuán)隊(duì)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)理解掌握能力相對(duì)較差，甚至還引起了施工事故的出現(xiàn)。鑒于此，論文分析了型鋼混凝土施工中的問題集中點(diǎn)，并以實(shí)際施工項(xiàng)目為例，詳細(xì)說明了施工現(xiàn)場中型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工技巧，希望能為我國工程建設(shè)能力提升做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】型鋼混凝土;組合結(jié)構(gòu);技術(shù)分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.072

引言：

與傳統(tǒng)施工結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)承載力和剛度延伸性都相對(duì)較好，這也滿足了現(xiàn)代施工的大部分需求。同時(shí)，型鋼施工結(jié)構(gòu)耐腐蝕性、耐溫?zé)嵝砸草^為優(yōu)秀，所以后期施工維護(hù)頻率也相對(duì)較低，這也大大降低了建筑施工與維護(hù)成本。不過，型鋼施工技術(shù)的施工要點(diǎn)也比傳統(tǒng)施工結(jié)構(gòu)要多，所以需要施工人員加強(qiáng)自身素質(zhì)學(xué)習(xí)，并嘗試將型鋼施工組合技術(shù)帶入到傳統(tǒng)施工模式中，從而促進(jìn)施工行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

1、型鋼混凝土組合施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1建筑穩(wěn)定性較好

與普通建筑模式不同，型鋼混凝土承載力和抗震性能都十分突出，尤其是在地震區(qū)的施工，更需要型鋼混凝土組合技術(shù)來提高建筑抗震能力。實(shí)際上，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，型鋼混凝土組合施工模式的建筑遇到地震時(shí)倒塌率僅僅只有7.21%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)要優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式[1]。從另一角度來看，建筑穩(wěn)定性也意味著施工人員可將更多資源精力集中在其他部分施工上，所以施工進(jìn)度管理也通常優(yōu)于傳統(tǒng)建筑模式[2]。

1.2施工靈活性更高

特殊環(huán)境下的施工，傳統(tǒng)施工需針對(duì)施工環(huán)境來進(jìn)行施工作業(yè)安排，這使得施工項(xiàng)目開展具有較強(qiáng)的一一對(duì)應(yīng)性。而型鋼混凝土組合施工技術(shù)本身的靈活性較強(qiáng)，所以也可根據(jù)施工環(huán)境特點(diǎn)來靈活進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)施工相比，這種施工模式靈活度更高，也能及時(shí)對(duì)工程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理。而在處理成本控制上，新型施工模式成本控制也更為優(yōu)秀。

2、新階段型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用難點(diǎn)

2.1型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的種類較多

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)并非是單一結(jié)構(gòu)，而是多種施工模式的統(tǒng)稱。在此分類下，不同組合結(jié)構(gòu)的適用范圍不同，本身所代表的力學(xué)性質(zhì)也有較大區(qū)別。以空腹式型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)為例，它表現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)性更加適合普通民用建筑[3]。但在地震區(qū)或是抗震需求較大區(qū)域建筑中，則需要更加傾向于實(shí)腹式型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。同樣，不同類型的型鋼混凝土組合鋼構(gòu)件形式也有較大區(qū)別，空腹式組合更傾向于槽鋼及角鋼（綴板鏈接），而實(shí)腹式更傾向于槽鋼和H型鋼，不過這也導(dǎo)致實(shí)腹式型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)用鋼量增加。除上述兩種組合結(jié)構(gòu)模式外，還有多種型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，這也需要施工人員花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行掌握[4]。

2.2柱梁連接更為復(fù)雜

在組合結(jié)構(gòu)中，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)要求更加精確，這也使施工人員需要有較強(qiáng)的現(xiàn)場判斷能力，并能對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行有效控制。但在大多數(shù)施工現(xiàn)場，技術(shù)人員的占比十分有限，所以也很難對(duì)工程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決。另一方面，型鋼混凝土材料管理更加嚴(yán)格，比如需對(duì)鋼筋彎折角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并保證誤差要小于1：6[5]。同時(shí)，施工人員還需對(duì)工程中產(chǎn)生的工程應(yīng)力進(jìn)行判斷，并需將鋼筋的承載壓力控制在一定數(shù)值。但對(duì)大部分施工環(huán)境來講，本身的動(dòng)態(tài)施工調(diào)整能力就很有限，所以整體施工質(zhì)量保證也十分困難。

2.3型鋼混凝土施工理論過于理想

在現(xiàn)代大多數(shù)型鋼混凝土施工理論中，大多數(shù)理論都僅僅停留在理想狀態(tài)，而對(duì)工程中出現(xiàn)的疲勞性損壞問題幾乎不談。實(shí)際上，在此項(xiàng)技術(shù)誕生之初，就由國外實(shí)驗(yàn)室對(duì)混凝土與型鋼工程作業(yè)的穩(wěn)定度提出過懷疑。新鋼混凝土施工本身數(shù)據(jù)也容易受到外界因素影響，比如混凝土的黏結(jié)性就會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)本身承載能力、形態(tài)、性能等方面相關(guān)數(shù)據(jù)，而直到現(xiàn)在，該方面數(shù)據(jù)測量也僅僅是通過輔助修正的方式來降低數(shù)據(jù)誤差[6]。

3、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)

3.1抗震需求設(shè)計(jì)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)抗震能力主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即材料抗震和結(jié)構(gòu)抗震。首先在材料抗震上，每種材料的抗震能力不同，也需工作人員提前進(jìn)行判斷。比如從原理看，角鋼與槽鋼混合設(shè)計(jì)的抗震能力遠(yuǎn)不如H型鋼與槽鋼的混合設(shè)計(jì)。當(dāng)然，隨著技術(shù)發(fā)展，未來還會(huì)有更加穩(wěn)定的抗震材料。而在結(jié)構(gòu)上，不同結(jié)構(gòu)抗震能力上限也有較大差別，這也需工程人員提前做好相關(guān)資料收集，并通過動(dòng)態(tài)模型來確定現(xiàn)階段抗震結(jié)構(gòu)能否滿足該地區(qū)抗震需求。

3.2型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)連接處管理策略

為便于理解，論文以通州種業(yè)園項(xiàng)目為例，并在此項(xiàng)目基礎(chǔ)上做拓展性研究，說明連接處方案設(shè)計(jì)。

例：混凝土斷面為800㎜×800㎜，型鋼規(guī)格選擇為550㎜×350㎜×17㎜×15㎜，具體施工方式如下：

1）混凝土梁柱之間的連接板處理方式

在此項(xiàng)施工中，混凝土梁柱之間的連接需使用多層連接板。連接板長度控制較為重要，這也是多數(shù)施工團(tuán)隊(duì)的易錯(cuò)點(diǎn)。在長度控制上，連接板長度也可額外延伸，比如此項(xiàng)工程就需額外延長25㎜左右。額外延長的距離主要觀察鋼筋焊縫及焊接時(shí)鋼筋兩端的位置，此項(xiàng)工程的25㎜，具體數(shù)據(jù)為焊縫的10㎜加起落弧位置的15㎜。而在下層連接板控制上，此項(xiàng)工程還需額外延長5d，以便為操作人員提供更多焊接空間。

需注意的是，焊接過程中會(huì)出現(xiàn)較多焊渣，而焊渣掉落會(huì)直接影響到梁、柱、板之間的焊接質(zhì)量。因此，施工作業(yè)中需專門的焊渣清理人員，以便對(duì)焊接中的焊渣進(jìn)行及時(shí)處理。而對(duì)于復(fù)雜部位的焊接工作，焊渣掉落處理難度相對(duì)較大，所以可嘗試不同焊接方式來控制焊渣掉落。若不及時(shí)處理，焊渣就容易在結(jié)構(gòu)間出現(xiàn)焊渣夾層，會(huì)嚴(yán)重影響各結(jié)構(gòu)件連接質(zhì)量[7]。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

2）混凝土梁柱的套筒連接處理方法

在套筒連接中，施工人員根據(jù)施工圖確定連接鋼筋實(shí)際比例，并及時(shí)對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，套筒連接中斷面設(shè)計(jì)問題所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差概率高達(dá)47.2%。因此，在此階段施工中，施工人員要盡可能保證鋼筋位置能直接作用于貫穿點(diǎn)，以便間接降低施工難度。

3）型鋼混凝土梁柱鏈接中的加腋

好的加腋處理能降低型鋼混凝土制作難度，并間接提升連接穩(wěn)定性。但同時(shí)，也會(huì)有新的限制要求：（1）控制施工鋼筋最大彎折角度。彎直角度會(huì)直接影響連接的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)整體受力情況，所以制作人員需對(duì)每個(gè)鋼筋進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量管理。當(dāng)其彎折角度超過1：6時(shí)，就需重新對(duì)彎折角度進(jìn)行修正，以便能正常施工。（2）若部分鋼筋出現(xiàn)向外彎折的情況，施工人員需加強(qiáng)對(duì)外分力的計(jì)算。在必要處，還可通過增加箍筋來保證鋼筋形態(tài)。不過箍筋設(shè)置也需提前進(jìn)行測試，以避免箍筋起不到原有的控制作用。

4）型鋼梁柱間的連接方法

在進(jìn)行連接時(shí)，施工人員需提前預(yù)留好托座。在托座處理上，大多數(shù)托座都大于或等于梁的規(guī)格。而在連接方式上，栓焊混用連接方式更加有利于接頭連接。其次，梁的連接需工作人員提前計(jì)算好結(jié)構(gòu)承載力。由于各個(gè)階段承載能力有較大差異，所以還是需要繪制出承載力變化圖，并觀察極限承載數(shù)值的出現(xiàn)頻率。在此工程中，經(jīng)過計(jì)算后，實(shí)際梁腹板厚度需要控制在40mm以上。而在部分情況下，施工人員也可將結(jié)構(gòu)中的抗剪力變成抗彎力。因?yàn)椴糠纸Y(jié)構(gòu)的承載壓力較大，這也對(duì)高強(qiáng)度螺栓的質(zhì)量提出了更高要求，所以就可以通過這種方式來緩解螺栓壓力。

3.3型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工在高層建筑中的應(yīng)用方法

1）高層建筑中型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工的問題

①構(gòu)件選擇需更加重視。與低層建筑相比，隨著樓層高度的增加，樓房對(duì)底層壓力也會(huì)逐漸增大，這也對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)承載力提出了更多要求。而隨著樓層不斷升高，每個(gè)樓層承載能力需求也不同，這也需要施工設(shè)計(jì)人員根據(jù)各樓層實(shí)際承載力需求來判斷構(gòu)件的選擇，這也是高層建筑中成本控制的主要難點(diǎn)。另一方面，除了部分建筑以外，大多數(shù)高層建筑都以經(jīng)濟(jì)型建筑為主，這也進(jìn)一步增加了建筑中成本的控制需求。

②結(jié)構(gòu)選擇更加困難。在高層建筑中，施工人員不僅要考慮結(jié)構(gòu)承載力和其他屬性差異，還需考慮高層環(huán)境下的具體施工可行性，而這直接會(huì)影響建筑建設(shè)成本。另一方面，高層建筑本身結(jié)構(gòu)就與低層建筑有較大差距，如果依舊按照底層施工方式來進(jìn)行型鋼混凝土施工，那么材料控制和結(jié)構(gòu)焊接都會(huì)遇到困難。

③結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。與低層型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工不同，高層建筑失穩(wěn)概率相對(duì)較高，這是因?yàn)楦咝徒ㄖ弯搹?qiáng)度會(huì)產(chǎn)生變化，從而使建筑結(jié)構(gòu)平衡性下降。另一方面，高層建筑混凝土脫落情況也更為嚴(yán)重，這也會(huì)進(jìn)一步削弱型鋼的強(qiáng)度。當(dāng)混凝土脫落到一定程度時(shí)，高層建筑本體也會(huì)出現(xiàn)大范圍齒裂，這也是出現(xiàn)不穩(wěn)的主要原因之一。

2）高層建筑中型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用方法

①更加完善的材料控制體系。在十字鋼柱的采購中，管理人員需嚴(yán)格執(zhí)行復(fù)驗(yàn)方案。復(fù)驗(yàn)完成后才可進(jìn)行拼裝、檢驗(yàn)及其他步驟的進(jìn)行，以方便降低現(xiàn)場操作的壓力。而對(duì)于關(guān)鍵零件，則需通過超聲波及其他檢測方式來確定零件確實(shí)無明顯問題。而在現(xiàn)場施工中，施工人員除了要保證零件質(zhì)量以外，還需要對(duì)零件的運(yùn)輸途徑進(jìn)行嚴(yán)格管理，以免零件在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)受損。而對(duì)于室外運(yùn)輸，則還需要考慮環(huán)境因素對(duì)零件的影響，比如低溫會(huì)嚴(yán)重影響組件強(qiáng)度，所以也需要及時(shí)采取措施，保證零件的正常運(yùn)輸。

②更加規(guī)范的安裝方式。施工現(xiàn)場需施工人員進(jìn)行基礎(chǔ)的定位操作，而隨著樓層高度增加，這些基礎(chǔ)操作的難度也會(huì)提升。必要情況下，施工人員可以利用現(xiàn)代的定位裝置，從而提高定位精度。而在誤差容忍上，高層建筑的實(shí)際誤差要控制在2%以下。在處理完成之后，則需要盡可能地保證型鋼安裝的環(huán)境。

③澆筑過程的管理?？梢哉f混凝土的澆筑質(zhì)量直接影響了型鋼結(jié)構(gòu)的功能發(fā)揮，這也要求施工人員要加強(qiáng)重視。首先，高層混凝土澆筑難點(diǎn)主要集中在凹角處、梁柱節(jié)點(diǎn)以及交界處，所以也需要施工人員嚴(yán)格監(jiān)察該部分的澆筑情況。如若出現(xiàn)漏泥，則需要及時(shí)找出漏的原因。另外，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示大多數(shù)高層建筑中的澆筑問題都是由于混凝土的密實(shí)性出現(xiàn)問題，所以在澆筑前也需要再次對(duì)混凝土性質(zhì)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，以保證澆筑質(zhì)量。另一方面，澆筑中出現(xiàn)的問題較多，所以有必要加強(qiáng)對(duì)該部分的技術(shù)控制。如果有條件，則可以直接增加現(xiàn)場管理人數(shù)，并安排相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場的技術(shù)指導(dǎo)，從而對(duì)高空澆筑問題進(jìn)行解決。比如多次澆筑等棘手問題就需要技術(shù)人員的現(xiàn)場指導(dǎo)。

3.4及時(shí)進(jìn)行人才培養(yǎng)

上文也說到，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)更為復(fù)雜，這也需要施工人員有著更高的素質(zhì)作為支撐。但現(xiàn)階段大多數(shù)施工人員的素質(zhì)都很難符合施工需求，這也迫使施工行業(yè)需要進(jìn)行整體的素質(zhì)提升。在高素質(zhì)人才流入方面，施工行業(yè)可及時(shí)向社會(huì)提出人才訴求，并積極與各大院校進(jìn)行合作，從而提升型鋼混凝土施工技術(shù)在學(xué)院中的教學(xué)覆蓋面積。在學(xué)習(xí)后期，施工單位也可積極為學(xué)生提供建設(shè)環(huán)境，從而使學(xué)生能夠?qū)π弯撌┕ぜ夹g(shù)產(chǎn)生更深的理解，從而對(duì)已有的型鋼施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。而在基礎(chǔ)施工人員的培養(yǎng)上，則需要提升其規(guī)范意識(shí)。比如高層施工中會(huì)對(duì)組件有更加嚴(yán)格的要求，所以要加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)施工步驟的宣傳意識(shí)。如果條件允許，施工行業(yè)本身也可以對(duì)施工團(tuán)隊(duì)的能力進(jìn)行細(xì)化，從而特化出專門的型鋼施工團(tuán)隊(duì)，以符合特殊施工環(huán)境的需求。

3.5加強(qiáng)現(xiàn)場控制

多種數(shù)據(jù)研究報(bào)告表明，型鋼混凝土施工技術(shù)現(xiàn)在還存在著較多問題，所以現(xiàn)場施工人員要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場的控制，以便于及時(shí)將工程中的不穩(wěn)定因素進(jìn)行剔除。比如，可以嘗試增加現(xiàn)場控制人員的人數(shù)，并及時(shí)對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行檢測。當(dāng)然，也需要細(xì)化現(xiàn)場控制內(nèi)容，并將現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，以便于反饋給技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

結(jié)語：

總而言之，傳統(tǒng)模式已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)階段的建筑需要，所以型鋼混凝土組合建設(shè)模式已經(jīng)成為未來建造的主要模式之一。而在此情況下，施工人員要努力進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，并嘗試增加自身操作的規(guī)范度，以便于適應(yīng)難度較大的建設(shè)工程。當(dāng)然，對(duì)于建設(shè)中出現(xiàn)的問題，社會(huì)與建筑行業(yè)都應(yīng)該提高重視，并嘗試積極進(jìn)行解決。而對(duì)于其他領(lǐng)域，也要嘗試增加與建設(shè)領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)度，以便于將自身的優(yōu)質(zhì)技術(shù)輸送至建造行業(yè)中，從而使型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)能夠有新的血液注入。

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