型钢混凝土组合结构施工质量控制

【摘 要】 目前，对于新一代的超高层建筑，当今世界各国都已趋向采用型钢--混凝土的组合结构，而型钢混凝土组合结构作为一种极具魅力的组合结构形式，具有其他结构所不具有的独特优点，并且日益广泛地应用于各类建筑与桥梁结构中。凡是能适用钢结构和钢筋混凝土结构的各种结构体系，都可以运用型钢混凝土组合结构。本文以江苏省广电城二期作为研究对象，总结探讨了型钢混凝土施工中的质量控制，包括型钢梁、柱的制作及制作过程中的控制要点，底层型钢柱的安装，上层型钢柱的安装与焊接，型钢混凝土柱钢筋绑扎，型钢柱、梁的安装与连接，型钢柱、梁的安装与连接。

【关键词】 型钢混凝土；型钢柱、梁安装与连接；混凝土浇筑

【中图分类号】 TU712.3 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123（2013）06-066-02

1 型钢柱、梁的制作

1.1 制作的工艺流程。材料进场放样、下料钢板矫正制孔、打坡口H型钢组立T型焊接H型钢矫正、除锈T型钢组立、焊接、矫正十字柱焊接焊加劲板精整、矫正焊栓钉超声波探伤标记、运至现场现场安装

1.2 制作过程中的控制要点。

1.2.1 原材进场：材料进场后及时报验与送检，检测合格的材料方能使用，检测项目一般是力学性能，如设计要求进行化学成分检测，需按要求进行检测。

1.2.2 放样、下料：一般加工厂都采用数控气割和机械剪切，下料尺寸就为设计尺寸，有特殊要求的需进行切割面处理的，下料要考虑刨边、铣平等的加工余量。下料前将钢板上铁锈、油污清理干净，钢板切割面要求无裂纹、夹渣、分层、大于1mm的缺棱。注意，严禁用短料拼接，当设计长度大于钢板条长的，应先拼条，后切割，禁止先切割后拼条。

1.2.3 钢板矫正：型钢柱、梁组立前进行平面矫正，矫正后的允许偏差，t≤14mm允许偏差1.5mm，t>14mm允许偏差1mm。

1.2.4 制孔、打剖口：打孔一般采用机械钻孔制孔的方法，严禁现场进行气割孔，剖口角度应为45°，切割面同放样、下料的质量要求，制成的孔应垂直于钢板面且周边无毛刺、破裂、喇叭口等。

型钢对预留孔的设置，一般钢构二次深化设计都是根据结构图进行深化的，往往现场经常发生临时变更，这就要求我们现场的人员及时向深化单位反馈信息，做到孔位大小、位置均能满足现场要求，作为现场的管理人员，也需熟悉预留孔的位置及大小，孔径大小参照04SG523第9页表6.6。

孔的位置，一般型钢梁上翼缘板面为同一标高，但混凝土梁钢筋有上下层关系，一般短跨在下，长跨在上，如果两方向跨度相同，一般受力大的在上或咨询设计院，假设长跨钢筋在上，则上排钢筋孔位中心线与梁顶面距离等于c（混凝土保护层）+ d1（d1：长跨箍筋直径）+ d2/2（d2：长跨梁主筋），根据此孔可以计算出短跨上排钢筋的位置，它等于c+d3+d4+d2/2（d4：短跨钢筋的直径），同理，可计算出下排钢筋与角部钢筋孔的位置，具体详见下图。

广电二期未采用翼缘板穿孔，仅腹板开孔，但设计预留托板和钢筋接驳器（套筒），供梁主筋焊接用，同样，托板和连接器也存在上下位置关系，位置同样按上述方法计算，但托板要考虑宽度，因为钢筋焊接长度需保证，单面焊接是托板宽大于10d，双面焊接是托板宽大于5d。

1.2.5 T型焊接：焊接前施工单位应对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理或构造复杂的构件等进行焊接工艺评定，只有符合要求后才能正式施焊，焊接前焊材要进行长于2h的烘焙。广电二期工程采用剖口全融透焊缝，分十层施焊成型，每道焊缝完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物，如有缺陷应清除与修补后再进行下一道施焊，焊接完成后清理表面焊渣，进行外观检查，要求焊缝表面无裂纹、焊瘤、气孔夹渣等缺陷。

1.2.6 T型钢组立、焊接、矫正：T型钢一般由焊接成型的H从中间切开，形成2个T型钢，也可单独下料焊接成型。

1.2.7 十字柱焊接：一般十字型钢可拆分为1个H型钢与2个T型钢的组合。十字型钢柱焊接很重要，涉及到上层钢柱之间的制作，否则会造成钢柱对接时错边较大，无法满足要求。

1.2.8 精整、矫正：焊接完成后，检查十字柱是否产生变形，如发现变形，利用压力机进行机械矫正或采用火焰矫正。

1.2.9 焊栓钉：栓钉焊接一般采用瓷环塞焊，主要控制电弧，一般在正式塞焊前进行试焊，用榔头敲击使剪力钉弯曲大约30°，无肉眼可见的裂纹方可正式焊接，否则应更改施工工艺。

1.2.10 超声波探伤：按设计要求对各部位的焊缝进行探伤，探伤比例必须满足规范与设计要求。设计要求焊缝等级为一级，需对每条焊缝长度100%进行超声波探伤，二级焊缝同一类型、同一施焊条件焊缝数量的20%进行超声波探伤检测，除一、二级焊缝外的三级焊缝均应对外观及外形进行检查。

1.2.11 标记、运至现场：对型钢柱各面做好标记，做好在相邻两面标记轴线，以防混淆。

2 底层型钢柱的安装

一般分钢柱埋入式和非埋入式两种，埋入式即钢柱埋入底板中，非埋入式是采用预埋件，待底板混凝土浇筑后钢柱与预埋件采用螺栓连接或焊接。对非埋入式，要控制预埋件的平整度与定位，尽量减少误差。

2.1 埋入式柱脚。按标准图04SG523（型钢混凝土组合结构构造）埋入式柱脚的基本做法，型钢柱埋入基础内的深度应不小于3倍型钢柱的长边尺寸，但在实际施工当中，有些工程的基础筏板厚度并不能满足该项要求，会出现3hs大于筏板厚度的情况，出现这种情况以后，应及时与设计单位勾通重新计算型钢埋入基础内的长度。

2.2 预埋式柱脚。采用预埋地脚螺栓，在混凝土浇筑前与底板钢筋进行焊接定位，待混凝土浇筑完成达到一定的强度后，型钢柱与地脚螺栓进行连接。待调整安装好型钢柱后底板进行灌浆，灌浆前型钢柱底的钢板四周用砂浆捂实或木模板封堵好后灌浆，灌浆从一口灌入，待另一边孔口冒浆为止。

3 上部型钢柱的安装与连接

3.1 型钢柱吊装。型钢柱吊装，在深化设计时就应该考虑，因为光秃秃的型钢柱上无吊孔，而且吊孔只是临时性的孔，所以不能在翼缘板上或腹板上开孔，一般设计另外考虑在翼缘板上安装吊耳，在吊耳上开孔用作吊运用，待完成型钢柱对接后，吊耳可切除。

3.2 型钢柱安装。型钢柱安装时主控垂直度。一般用两台经纬仪同时从两方向进行控制，将经纬仪架设在柱轴线上，通过下层柱顶部焊接的耳板与上层柱底部焊接的耳板之间用千斤顶进行控制，在控制垂直度的同时，又能保证型钢柱中心与柱轴线在同一条线上。

3.3 型钢柱之间的对接。

3.3.1 型钢柱焊接：在定位好型钢柱后，下步进行对接，为了控制对接过程中焊缝变形和残余应力等目标对型钢柱的影响，施工中按以下原则实施焊接：先焊基准点处焊缝，再焊周边焊缝；焊接应尽可能考虑结构对称，节点对称，型材翼缘对称，均衡对称施焊，单柱由2或4名工人对称施焊。焊接完成后，现场人员要进行焊缝外形与外观检查，要求焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、表面气孔，夹渣、电弧擦伤、咬边、未焊满等缺陷。焊缝余高不得大于3mm，焊缝错边要小于0.15t（母材板厚）与2mm，后通知检测中心对焊缝进行超声波检测。对存在缺陷处的焊缝及时进行返修，返修后再按同样规定进行检测直至合格，对于低合金钢结构焊缝在同一处返修次数不得超过二次。

3.3.2 型钢柱高强度螺栓连接：型钢柱与型钢柱间的大六角头高强螺栓连接，安装高强螺栓时构件的磨擦面应保护干燥清洁，不得在雨中作业，螺栓的初拧、终拧必须在应在同一天（24h）拧紧。顺序应从节点板中心向边缘施拧，两个连接件的为先主要后次要的顺序，型钢柱为先翼缘后腹板的顺序，严禁强行穿入螺栓（用锤敲打）。高强螺栓紧固程度用扭矩扳手进行控制，尾部梅花头被拧掉者视同其终拧扭矩达到合格质量标准，其外露丝扣应为2-3扣，1扣或4扣的比例不得超过所安装螺栓的10%。

4 型钢混凝土柱钢筋绑扎

4.1 柱主筋布置。在型钢柱安装好后，下一步就开始绑扎柱筋，如果遇托板或型钢梁时，当主筋数量少，现场布置应尽量调大主筋间距避开托板或型钢梁，从而尽量少截断主筋，如果主筋数量多或不可避免需截断柱主筋时，我们就要考虑增设钢筋接驳器，钢筋接驳器与托板或型钢梁的焊接质量要有所保证，且套筒的位置、数量、间距与结构要相互对应。

4.3 梁柱节点箍筋布置。实际操作中梁柱节点最为复杂，一般梁柱节点作为施工中的重点、难点，因为此处钢筋最多，又常常会遇到型钢梁，箍筋怎么布置就存在问题，箍筋不能采用拉钩，否则不能与受力主筋和受压区混凝土使其共同工作，一般情况下将封闭箍分解成U型或L型组合，以便穿过型钢梁腹板上的孔，绑扎好后在进行焊接，具体采用哪种形式箍筋就以具体状况而定或者参照04SG523节点区的箍筋做法。

5 型钢柱、梁的安装与连接

型钢梁的安装与混凝土梁钢筋的布置分两种情况；第一种，先进行钢筋的布置，后再安装型钢梁。第二种，先进行型钢梁的安装，后穿钢筋。这两种情况仅施工顺序不同，第一种的优点底层钢筋绑扎方便，缺点是型钢梁安装时可能存在障碍，因为栓钉较多，无法避开已经扎好的梁钢筋，而且箍筋较难套入。第二种的优点是型钢梁安装方便，而且箍筋先套型钢梁上后在安装，但缺点是梁底部钢筋较难绑扎，钢筋间的间距很难控制。

如果工期紧或建设单位要求加快施工进度，第二种做法比较适合。下面作者就第二种情况做详解，具体操作顺序是：型钢梁安装穿梁底部钢筋绑扎上部钢筋绑扎箍筋、腰筋（箍筋可在吊装型钢前先套在型钢梁上）安装梁底模侧模并加固。

5.1 型钢梁安装。在型钢梁安装前要核对梁钢梁的尺寸与现场实际尺寸是否吻合，如果不吻合要采取措施，吊装同样采用吊耳进行控制，吊装到位应临时固定，不同的连接方式有不同的临时固定。

5.1.1 型钢梁焊接：采用焊接时，临时固定一般在与梁底对应的型钢柱（或型钢柱牛腿）处焊接托板，吊装时直接安放在托板上，然后在型钢梁两端使用千斤顶对两段梁进行调节，调节无误后才能对翼板、腹板进行焊接，在焊接当中必须跟踪测量校正柱与柱之间的距离，特别是节点焊接收缩量，达到控制变形，减小或消除附加应力的目的。同理按要求进行超声波检测。

5.1.2 型钢梁高强度螺栓连接：吊装时，型钢梁与连接板之间用螺栓临时固定，同理调节后按要求对螺栓进行施拧。

5.2 绑扎梁底部钢筋。梁底部钢筋绑扎时，重点注意钢筋与型钢柱的连接，能绕开的尽量绕开，预留孔的必须穿孔，没有预留孔的焊接（或连接）在预留的托板（或钢筋接驳器）上，如果焊接在托板上要保证足够的焊接长度，如果是与之连接的是钢筋接驳器（套筒），钢筋与接驳器务必连接紧，中间部位按要求在梁端或梁中部进行焊接。

5.3 绑扎梁上部钢筋。绑扎梁上部主筋方法和要求与底部钢筋相同，这里不作重复。

5.4 绑扎箍筋、腰筋、拉钩。箍筋放样一定要严格控制下料尺寸，因为型钢柱、梁孔位的限制，钢筋安装好后无法再调，如果下料尺寸偏大或偏小，就会导致箍筋松垮或套不进的现象。

6 混凝土浇筑

型钢混凝土柱、型钢混凝土梁、及梁柱交叉部位钢筋十分密集，导致混凝土浇筑质量控制难度大。怎样解决，一是从混凝土配比上解决：适当加入减水剂，加强混凝土的和易性，在保证混凝土强度的前提下减小石子粒径。二是浇筑措施改善，保证死角部位混凝土密实：加劲板死角部位预设排气孔或放置排气管，直径小的振动泵与直径大的振动泵配合使用，型钢梁浇筑从一侧浇筑。

混凝土浇筑过程中，振捣尤其重要，必须按要求进行振捣，避免过振和漏振，必要时分层浇筑，或使用平板振动器，确保混凝土浇筑质量。

7 结束语

随着材料、工艺的发展，施工技术的完善和创新，型钢混凝土组合结构将不断的被应用到工程中，成为继木结构、混凝土结构、钢筋混凝土框架结构与钢结构之外新结构。

参考文献

1 JGJ138-2001.型钢混凝土组合结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社.2002

2 04SG523-2004.型钢混凝土组合结构构造[S].北京：中国建筑工业出版社.2002

3 陈雅琳.型钢混凝土组合结构施工技术初探[J].安徽建筑.2009（6）

4 GB50205-2011.钢结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社.2011

5 李晶鑫，佘南雁.华润大厦钢骨混凝土组合结构施工技术[J].建筑技术.2011年第42卷12期