型钢混凝土组合结构在工程中的应用

摘要：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，既可在全结构中采用，也可在某一层结构中使用，还可以在单一构件中采用。

关键词：高层建筑 型钢混凝土组合结构 工程应用

近年来，随着我国多、高层建筑的发展，型钢混凝土组合结构在建筑结构中的应用越来越多，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，既可在全结构中采用，也可在某一层结构中使用，还可以在单一构件中采用。按设计要求，将在工厂制作好的型钢构件，采用常用施工机具，在施工现场按照设计要求的构件具置安装拼接、然后进行钢筋混凝土施工。形成型钢同钢筋混凝同受力的组合构件。

一、工艺流程及操作要点：

1、工艺流程：

定位放线脚手架安装型钢柱安装基础施工定位加固校正型钢梁安装校正定位型钢构件连接及附件安装探伤检查型钢结构验收钢筋绑扎钢筋验收模板安装模板验收混凝土浇筑

2、操作要点：

2.1型钢构件的制作、检验和运输：

型钢混凝土结构中型钢的制作必需采用机械加工，并宜由钢结构制作厂承担。制作者应根据设计和施工详图，编制制作工艺书。结构用钢、焊接材料、高强度螺栓普通螺栓等应有质量证明书，其质量应符合相关现行国家标准。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准的规定。

2.2定位放线：

放线、定桩位：将各轴线的控制桩及标高线投设在楼面或地面上，复核无误后，做为桩位及标高的放线依据。

2.3基础施工：

基础是指型钢混凝土组合结构的下部构件，基础混凝土施工前应复查型钢柱的安装位置，确认其位置正确、固定牢固后方可浇筑混凝土。

2.4脚手架安装：

根据型钢混凝土组合结构的尺寸及型钢构件的大小、重量和位置，结合整个工程施工，按照预先进行的脚手架施工组织设计安装脚手架，以作为型钢构件安装操作和支撑固定用的脚手架。

2.5型钢柱安装：

将制作好的型钢柱利用起重设备（塔式起重机或汽车式起重机）缓缓吊装预就位。吊装就位时要有指挥人员指挥。

2.6定位校正加固：

型钢柱预就位后，安装操作人员应严格按照图纸规定的轴线方向和位置通过指挥人员指挥起重机进行定位操作，受力和孔位应正确；操作过程中应使用经纬仪严格校准型钢柱的垂直度，并及时定位。型钢柱的加固应根据不同的结构形式，利用脚手架钢管和卡扣与已搭设好的脚手架进行加固。采用埋入式柱脚型钢混凝土组合结构，型钢柱下应采用专门制作的钢制马凳支撑牢固。

2.7型钢梁安装、定位校正

型钢梁的安装、定位校正同型钢柱的安装、定位校正。

2.8型钢构件连接及附件安装

型钢构件的连接及附件安装一般采用两种形式：一是高强度螺栓连接，一是焊接连接。

（1）高强度螺栓连接面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤氧化铁皮等。

高强度螺栓连接施工前应进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验，其结果应符合设计要求。高强度螺栓连接副的施拧顺序和初拧、复拧扭矩应符合设计要求和国家现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》JGJ82的规定。

钢结构大六角头螺栓连接副终拧完成1h后、48h后应进行终拧扭矩检查，检查结果应符合《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2001附录B的规定。

扭剪型高强度螺栓连接副终拧后，除因构造原因无法使用专用扳手终拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%。对所有梅花头未拧掉的的扭剪型高强度螺栓连接副应采用扭矩法或转角法进行终拧并作标记，且按钢结构大六角头螺栓连接副的终拧扭矩检查办法进行终拧检查。

高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10%的丝扣外露1扣～4扣。

高强度螺栓应自由穿入螺栓孔，螺栓孔不应采用气割扩孔，扩孔数量应征得设计同意，扩孔后孔径不得超过1.2d（d为螺栓直径）。

（2）型钢构件焊接拼接前应将构件焊接面的油、锈清除。承担焊接工作的焊工应持证上岗。

焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定。

焊接时应按设计要求的焊接方法、焊缝形式、焊缝高度及施工条件确定焊接工艺，施工中应保证现场型钢柱的拼接和梁柱节点连接的质量，其焊缝质量应满足一级焊缝质量等级要求。对一般部位的焊缝，应进行外观质量检查，并应达到二级焊缝质量等级要求。

2.10探伤检查

当设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345或《钢溶化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323的规定。

2.11钢筋绑扎、模板安装及混凝土浇筑

钢筋绑扎需要注意以下几个方面：

（1）在型钢构件加工制作前，先进行钢筋翻样及排布，以确定型钢制孔位置。

（2）型钢上制孔的直径和间距应符合规范和设计要求，制孔应预先在工厂内用车床加工好，型钢上的所有孔洞严禁现场用氧气切割开孔。

（3）对于需要穿过型钢构件的纵向钢筋，在下料加工时注意穿过型钢构件腹板和翼缘的钢筋每排钢筋数量不能超过设计要求，锚固长度也要满足设计要求，对于不能穿过型钢构件的纵向钢筋在遇到型钢时弯曲，在混凝土里的锚固长度（包括弯曲部分）满足设计要求。

（4）箍筋如需要穿过型钢构件，不可能按常规做法作成闭和箍，只能是做成两个不同角长的Ｕ形箍，通过焊接来做成闭和箍，加工时注意箍筋搭接接头不能同时在一个断面上，最好是在腹板或翼板两侧各一个接头，相邻接头交替变位，穿过型钢构件腹板和翼缘的钢筋每排钢筋数量不能超过设计要求，接头搭接长度符合设计和规范要求。。

（5）混凝土施工可根据柱的高度和梁、柱混凝土强度等级的要求，采用梁柱一次浇注或先柱后梁的施工顺序，因钢筋混凝土中间设有一型钢构件，可影响混凝土浇筑质量，因此混凝土的浇注振捣在同一构件的同一施工位置的型钢腹板两侧，分别设置一台振捣器同时振捣。

3、安全措施：

3.1施工作业面应设防护栏杆，杆高1.5m以上，栏杆自上而下用安全立网封闭，在栏杆下侧设置高度不低于18cm的挡板。

3.2 施工作业面所用物料，应堆放平稳，不得妨碍通行、工具及时放入工具袋，余料、废料应及时清理运走，不得任意放置或向下丢弃。

3.3 施工人员应佩戴安全帽、穿防滑鞋，严禁穿高跟鞋、拖鞋进入现场。

3.4 施工作业面上施工人员应悬挂保险绳。

3.5起重工要持证上岗，作业时要严格按照起重作业安全规程进行操作。所有操作人员要严格按指挥人员的指挥进行操作。

三、质量要求

型钢混凝土组合结构的安装与拼接应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、现行国家标准《建筑钢结构焊接技术规程》GB50221的规定以及《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138的规定。

四、效益分析：

型钢混凝土组合结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点；与钢结构相比，具有防火性能好，结构局部和整体稳定性好，节省钢材的优点，对我国多高层建筑的发展、优化改善结构抗震性能都具有极其重要的意义。

通常情况下，型钢混凝土组合结构应用于大跨度、楼面荷载大或高层结构的转换层等结构体系，与传统的钢筋混凝土结构相比大大减少构件截面尺寸，增加建筑使用空间，同时减轻结构荷载；与钢结构相比，不用防火涂料，减少用钢量，可节约造价约15%。