浅谈型钢混凝土组合结构施工的施工要点

摘要：随着建设技术的发展和建筑功能要求的增多，大空间、多种变化的建筑型式对结构承载和抗震设计提出了更高要求。型钢混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构形式。由于在钢筋混凝土中增加了型钢，型钢以其固有的强度和延性。

型钢砼结构涉及到常规土建和钢结构两个专业的紧密结合，实际施工中在穿筋、柱截面细部尺寸、专业施工的衔接等方面都会产生问题。由于其施工难点和常遇的质量问题，实际工程中曾有过类似的经验教训。

关键词：型钢；结构；施工

Abstract：With the increasing development of construction technology and the functional requirements of the construction, architectural forms change large space, many have put forward higher request to the structure bearing capacity and aseismic design. Steel concrete composite structure is the type of steel embedded in an independent structure in reinforced concrete. Because of the type of steel in reinforced concrete, steel reinforced for strength and ductility of its inherent.

Steel reinforced concrete structure relates to the combination of conventional civil and steel structure of two professional, the actual construction in through reinforcement, column section size and details of cohesion, professional construction and so on will have a problem. Because its construction is difficult and often encountered quality problems, in the actual project had experiences similar.

Key word：Section steel；Structure；Construction

中图分类号：TU398文献标识码：A

一、特点

（一）型钢混凝土组合结构受力性能好，普通的钢结构构件常具有受压失稳的弱点，而型钢混凝土结构构件内的型钢因周围混凝土的约束，型钢受压失稳的弱点得到了克服。

（二）型钢混凝土组合结构抗震性能好，由于型钢的设置其延性比钢筋混凝土结构有明显提高，因此在大震中此种结构呈现出较好的抗震性能。

（三）施工中常规土建各专业工种与钢结构协调部署的要求较高，尤其是在结构体量大、进度要求高、地下室人防等钢筋密集部位的情况下，钢柱与柱周主筋、箍筋，钢柱与通过钢柱的水平构件钢筋关系成为保证施工顺利进行的重点技术问题。

二、适用范围

型钢混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构体系。适用于框架结构、框架剪力墙结构、底层大空间剪力墙结构、框架核心筒结构等结构体系，可以应用于全部构件，也可以于部分构件。

三、工艺原理

型钢混凝土组合结构构件是由型钢、主筋、箍筋及混凝土结构组合而成。即核心部分有型钢结构构件，其外部则为以箍筋约束并配置适当纵向受力主筋的混凝土结构。型钢混凝土组合结构是在型钢混凝土内配置型钢提高结构的抗剪能力，从而减小梁柱截面尺寸。

四、工艺流程及操作要点

（一）工艺流程

（二）钢结构的深化设计

型钢柱的深化设计既要体现结构设计意图，又要为制作和吊装提供依据。对于每根钢柱，应逐个梁柱节点出翻样图，确定钢筋连接套筒标高、穿筋孔洞数量、直径与位置。型钢柱的加工图设计质量是保证劲性混凝土柱的顺利施工关键第一步。深化设计过程中制订的有效措施和重点注意的问题如下：

1、 应用钢结构安装施工仿真技术，优化加工图设计

采用XSTEEL软件对每根型钢柱进行建模，认真分析框架梁柱钢筋与型钢柱的位置关系，下料尺寸、穿孔钢筋数量等，保证梁柱接头部位钢筋能顺利找到自己位置，相互之间不发生冲突。在模型中优化设计方案，深化设计图纸，并在建立的模型基础上利用此软件导出正式的CAD图纸，指导施工。

2、设计过程中与土建施工的衔接

柱每段的制作长度问题在车间制作条件和现场吊装能力满足的前提下进行加工。根据现场塔吊的布置情况、塔吊的起重性能以及型钢的分布情况，本工程型钢柱以一层一节柱进行制作、吊装。

3、水平钢筋穿孔的位置问题

钢筋砼梁与钢柱连接节点中，钢筋在钢柱段的过渡是保证结构符合设计模型的重要问题。考虑到梁筋延伸至梁柱节点处可能遇到钢柱腹板、翼缘等不同部位，宜采用钢柱穿孔通梁筋、梁筋与钢柱连接板焊接和梁筋锚入柱内等相结合的方式，既满足了结构设计中连续梁的计算模式，又考虑到了现场施工难度和焊接的质量。

（三）钢柱柱脚锚栓设置及基础节做法

本工程柱脚承台与钢柱基础节连为一体，钢柱生根于钢筋混凝土承台内。承台混凝土分为两步浇筑。第一步预埋M20锚栓，浇筑第一步混凝土至相应标高。待待第一步浇筑的混凝土达到相应强度后固定钢柱，钢柱由预埋M20柱脚锚栓固定，固定好钢柱、调整好位置及标高后浇筑剩下的混凝土。柱脚螺栓的预埋质量直接关系到首节劲性柱的安装。柱脚螺栓主要是通过套板控制螺栓相互之间距离，利用固定支架控制螺栓不变形、位置准确。固定架在基础绑扎钢筋时就应事先埋入，然后同基础钢筋连成一体，同时保证套板面标高符合设计要求。柱脚板底预留50mm缝隙采用C40无收缩细石混凝土压力灌浆灌实。

（四）钢柱的安装

吊装准备：本工程钢柱有十字柱和H型二种，主要规格为BH800*400*40*50、BH600*400*40*50、BH600*400*40*50、BH560*400*32*32、BH560*400*28*28及BH360*400*32*32等，为充分利用塔吊及起重机的能力和减少连接制成一层一节。根据钢构件的重量及吊点情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。准备好爬梯、缆风绳、工具包等工具。

1、钢柱安装采用随运随吊的工作方法，根据施工计划，流水区域的顺序，逐根进行安装。

2、首节钢柱吊装工艺流程

第一节钢柱的吊装：柱网轴线复测钢柱吊装柱脚对位并临时固定测量钢柱垂直度用缆风绳临时固定

安装前要对预埋件进行复测，并在基础上进行放线。钢柱用塔吊吊升到位后，首先将钢柱底板穿入地脚螺栓，放置在调节好的螺帽上，并将柱的四面中心线与基础放线中心线对齐吻合，四面兼顾，中心线对准或已使偏差控制在规范许可的范围内，穿上压板，将螺帽拧紧。即为完成钢柱的就位工作。

上部钢柱吊装工艺流程

楼承板上水平轴线引入上节柱吊装就位柱与柱对位并临时固定测量钢柱垂直度用缆风绳临时固定

吊装前，下节钢柱顶面和本节钢柱底面的渣土和浮锈要清除干净，保证上下节钢柱对接面接触顶紧。

下节钢柱的顶面标高和轴线偏差、钢柱扭曲值一定要控制在规范以内，并逐节纠偏，避免造成累计误差过大。

钢柱吊装到位后，钢柱的中心线应与下面一段钢柱中心线吻合，并四面兼顾，连接好临时连接夹板，并及时拉设缆风绳对钢柱进一步进行稳固。钢柱完成后，即可进行初校。

（五）钢柱校正

钢柱调整采用千斤顶调节。调整前在下层钢柱上的相应位置焊接千斤顶支座，在上层钢柱相应位置上焊接耳板。在钢柱相互垂直的两个方向设2台经纬仪，观测钢柱垂直控制线校正结果，使钢柱的垂直度、标高、错边误差符合规范要求。

（六）焊接

钢柱之间采用完全熔透的坡口对接焊缝连接，焊缝间隙10mm，坡角45，坡口全熔透焊缝均为二级焊缝。

1、焊接采用CO2气体保护焊，焊丝为直径1.2mm的药芯焊丝。

2、钢柱焊接时必须按“先翼板后腹板，同时对称逆向施焊”的原则进行，每根柱派2名焊工同时焊接，焊接速度应保持一致，焊速350-450mm/min。

3、施焊时，第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处，然后逐道逐层累焊至填满坡口，每焊完一道焊缝均应清理铲磨。每道焊接层间温度控制在50-80OC，温度太低时重新预热，太高时应暂停焊接。一个接口必须连续焊完，若必须中途停焊时，再焊前应重新预热。

4、当风速超过6m/s时，应在型钢柱周边搭设临时防风棚，施焊前应检查焊件表面是否潮湿，必要时应加热去湿。

5、焊接完成后，及时敲除焊渣，检查焊缝质量，并请专业检测单位到现场随机抽查20%焊缝进行无损探伤，无损探伤合格后方可开始下一道工序施工。

（七）钢筋施工

1、 柱主筋的施工

主筋的安装与普通钢筋工程基本相同，但当柱子的主筋遇到钢柱翼板上的搭筋板和牛腿无法直接通过时，需要提前进行深化设计。

(1)柱子的主筋遇到钢柱翼板上的搭筋板无法通过时，需提前对搭筋板进行开孔处理，孔洞的位置及数量须需根据钢筋的数量及位置来确定，难度较大。

柱子的主筋遇到钢柱上的伸出牛腿搭筋板无法通过时，在深化时采取了两种方案：

方案一：柱主筋遇到牛腿时，在牛腿上开贯穿孔，遇牛腿的主筋直接从贯穿孔通过；

基础节带牛腿的钢柱采用了方案一，但在现场施工过程中发现该方案在实际施工中存在一定的困难，该方案对工厂加工时牛腿的开孔位置、钢柱的定位及柱主筋的定位要求较高，稍有偏差钢筋很难顺利通过。鉴于该种情况我方积极与设计院及深化设计沟通，采取了以下方案二。

方案二：柱主筋遇到牛腿时，在牛腿上下各设置一块竖向的搭筋板，遇牛腿柱筋断开分别焊接在上下两块搭筋板上，并满足双面焊接5d（d为柱主筋直径）。

2、柱箍筋的施工

箍筋是劲性钢筋混凝土结构中对混凝土起约束作用的重要钢筋构件，必须保证其完全闭合，并与主筋牢固连接。本工程劲性钢筋混凝土结构柱箍筋的施工难度较大，须与主筋安装穿行。

柱箍筋由矩形箍筋、八边形箍筋、和拉条组成，大部分箍筋均设计为12钢筋，硬度大，可调性差。钢筋加工时严格控制下料长度和弯折角度，保证成品箍筋安装顺利。

且安装时不能象普通混凝土结构柱子一样从顶部顺序下放，必须将箍筋开口部位打开，在没有连接主筋之前将箍筋从型钢柱柱身向下套。

向下套箍筋时要注意不要将箍筋开口过大，严禁将箍筋完成死弯，以免就位后不能会恢复原状，影响模板安装。注意保护主筋连接丝头，一旦破坏将无法修复。

（八）混凝土施工

型钢砼柱结构混凝土施工控制主要应注意避免柱偏位和胀模，同时要保证振捣密实。因此，梁板承重架宜与柱模板支架一起搭设，设置剪刀撑，以提高模板支撑体系整体刚度，防止柱在泵管等施工操作水平荷载影响下，因自重较大引起偏位。此外，由于钢柱将柱截面相对分隔成几个区域，应在每个区域内采用加长振捣棒进行对称振捣，保证混凝土密实。同时也要避免过振引起胀模。

（九）工程实例

由中铁建设集团有限公司承建的宿迁市第一人民医院工程，总建筑面积约为25.8万平方米，结构型式为框架-剪力墙结构和型钢混凝土组合结构，工程的质量目标为江苏省扬子杯和鲁班奖，不仅要确保质量目标的实现，还要保证工程成本和工期，在此基础上实现技术创新。

通过该项技术在本工程上的实施，显著的提高了型钢混凝土组合结构的施工技术水平、加快了施工速度，减轻了工人的劳动强度，有效的保证了工程质量，创造了良好的经济效益和社会效益。

为确保工程顺利实施，项目部以科学的态度、先进的手段管理施工，通过反复总结实施，总结出本工法，并在工程中应用，得到了很好的效果。