淺談型鋼混凝土結構施工技術

內容摘要

本文通過對北京萬達廣場二期工程的介紹，闡述了型鋼混凝土結構施工的復雜過程，探討了關于型鋼混凝土結構的施工技術。文章以型鋼混凝土結構柱梁節點施工設計為重點，以型鋼混凝土模板、鋼筋、混凝土為施工重點，從以下幾個方面對型鋼混凝土結構的施工工藝進行了說明：1）柱梁節點施工圖深化設計。結合節點內各種鋼筋的相對空間位置，運用CAD進行施工圖深化設計，將柱梁節點交匯處所有鋼筋、鋼骨的相對位置準確地放在圖紙上。2）鋼骨架制作、運輸、吊裝及就位處理。嚴格按照細部節點穿孔圖規定的位置留置孔洞，嚴禁現場制孔，吊裝時要注意孔的朝向。3）鋼筋制作與綁扎；4）模板及支撐體系施工；5）柱梁間型鋼連接；6）特殊部位的節點處理；7）混凝土澆筑施工。并且在型鋼混凝土結構工程實際施工中將“X”型焊縫改為“V”型焊縫，加快速度的同時也消除了仰焊可能引起的質量隱患；吊裝時在固定纜繩上安裝花籃螺栓以便隨時校正柱身。通過合理技術措施的應用，該工程型鋼混凝土成型后觀感質量非常好，密實度也通過了相關單位的無損檢測，真正達到了內堅外美的工程效果。

關鍵詞： 型鋼混凝土， 節點，施工技術

緒 論

型鋼混凝土結構作為現代高層復雜建筑經常采用的工程結構，其具有承載力大、剛度強、抗震性能好等優點，是鋼- 混凝土組合結構的一種主要形式。因本公司曾計劃在昆明承接昆明市醫院工程，該工程為型鋼混凝土結構，為充分了解和掌握型鋼混凝土結構的特性和施工要點，于是就拿曾經接觸過的類似項目（即萬達廣場項目）為參考，查閱相關資料，并向專業人士請教而得到一點心得，形成此篇文章。

一、 工程概況

北京萬達廣場二期工程建筑面積20萬平方米，建筑高度達100米，是集休閑、娛樂、百貨、酒店、公寓、寫字間于一體的智能化建筑。大廈總共25層，地下3層，地上22層，樓面建筑層高為4.05米， 縱向距離為 28.6m?；炷翉姸仍O計等級為40型（型鋼梁柱部分為 C50）。主體結構部分受力筋HRB400 及HRB335 為主，型鋼框架結構是樓體整體系統的主要受力構件，縱向跨度為27.963米，橫向由連續三跨連續梁組成， 單跨跨度 23.122 m， 為目前跨度較大的型鋼混凝土框架結構?？蚣荏w系中線尺寸 24.906 m×67.884 m， 型鋼梁頂標高7.2 m； 型鋼柱為雙 H 型焊接型鋼斷面， 型鋼梁為 H型焊接型鋼斷面。

二、 型鋼混凝土施工重點及要點

1、型鋼混凝土柱施工重點設計

梁柱節點、模板支護及混凝土施工是整個型鋼混凝土結構施工質量和整個工程結構安全的關鍵。①型鋼混凝土柱梁節點處理。型鋼混凝土柱鋼骨呈雙 H 型， 縱向及橫向的型鋼梁鋼筋需貫穿型鋼柱翼緣及腹板， 型鋼柱鋼筋需貫穿型鋼梁翼緣。此外還有諸多的斜向普通混凝土次梁鋼筋。貫穿孔的數量多， 孔型多， 所有這些貫穿孔的標高和軸線定位要準確， 制孔精度要求高， 如何保證轉換大梁處梁柱節點施工質量是施工重點之一。②型鋼混凝土梁柱模板及支撐系統設計。梁柱截面尺寸大， 跨度大， 屬大跨度梁， 支撐體系設計需重視。③型鋼混凝土結構混凝土（ 強度 C50） 施工、混凝土澆搗的密實度及其養護也是型鋼混凝土設計重點。

2、型鋼混凝土模板、鋼筋及砼施工要點

在型鋼混凝土的模板、鋼筋及混凝土施工過程中要注意以下一些施工要點：①型鋼梁安裝就位后， 型鋼以及型鋼梁拉筋均需要焊接。因此， 模板只需要先鋪底模。②型鋼混凝土鋼筋安裝原則： 鋼筋能繞過型鋼的盡量繞過型鋼， 盡量避免穿翼緣， 穿鋼筋孔必須進行塞焊。③采用封閉箍筋， 其末端應有 135°彎鉤， 彎鉤端頭平直段長度不應小于 10 倍箍筋直徑。若箍筋末端不能制作成 135°彎鉤， 則進行焊接。④垂直于翼緣的梁筋， 通過翼緣板上的預留孔穿入柱內， 垂直于腹板梁筋遇腹板時， 彎折錨固入柱，錨固長度不小于 40d， 彎鉤直段長度不小于 10 d。⑤板筋按原設計要求布置， 遇到勁鋼柱的翼緣和腹板而無法穿過時彎折錨入柱內 30 d， 并按設計圖要求增設附加鋼筋。⑥型鋼混凝土框架梁的截面高度不小于 500 mm時， 在梁的兩側沿高度方向每隔 200 mm， 應設置 1根縱向腰筋， 且腰筋與型鋼間宜配置拉結鋼筋。⑦型鋼混凝土鋼筋接頭必須采用焊接。⑧在梁柱接頭處和型鋼翼緣下部， 要預留排除空氣的孔洞和混凝土澆筑孔。⑨混凝土澆筑時， 必須使用小直徑振動器。而且型鋼梁下部梁外模， 也必須使用振動器進行體外振動縱向腰筋， 且腰筋與型鋼間宜配置拉結鋼筋。⑩型鋼混凝土鋼筋接頭必須采用焊接。在梁柱接頭處和型鋼翼緣下部， 要預留排除空氣的孔洞和混凝土澆筑孔。

三、型鋼混凝土施工工藝

1、 型鋼混凝土柱梁節點施工圖深化設計

根據以上特點及要求， 結合柱梁節點內各種鋼筋的相對空間位置， 運用 CAD 進行施工圖深化設計， 將柱梁節點交匯處所有柱筋、梁筋與鋼骨的相對位置準確地放在圖紙上， 以保證鋼骨上貫穿制孔標高、軸線的準確性。在此階段， 主要考慮如下因素：①盡量將鋼筋避開型鋼， 減少鋼筋穿孔數量（ 雖然與鋼筋盡量分布均勻有力構件受力相矛盾，但從減少型鋼截面損失率、降低施工難度考慮， 宜反復比較尋找最佳方案） 。②綜合考慮節點位置鋼筋的三維空間定位， 尤其是注意主次梁鋼筋的平面沖突及梁柱鋼筋的立面沖突。③深化設計首先需確定好柱箍筋的穿孔定位，并確保所有主筋 （ 包括為避開型鋼而彎折的主筋）均在箍筋范圍內。④形成型鋼鋼筋定位制孔圖后要經多次復核，確保無誤， 避免現場成孔影響施工質量， 耽誤工期。

2、型鋼混凝土鋼骨制作、運輸、吊裝、就位處理

根據鋼骨柱鋼筋定位穿孔圖確定鋼結構各節點、構件分段細節， 做好鋼骨細部加工詳圖設計工作； 構件在加工廠制作， 制孔皆采用鉆床制孔， 嚴禁現場制孔； 對需開的孔進行編號、核查， 再制孔， 制孔過程中孔壁保持與構件表面垂直； 制孔完畢后孔周圍的毛刺、飛邊用砂輪打磨平整。采用公路法進行運輸。由專人全面負責鋼結構的運輸及協調指揮， 并負責運輸途中相關事宜的聯系與處理， 保障落實運輸技術及安全防護措施。

構件吊裝前對土建縱橫軸線、標高、預埋件水平度等進行檢查、復測、驗收， 并用紅油漆標出明顯、準確的標志。吊裝型鋼柱時必須進行檢查，截面尺寸是否一致，安裝連接件、栓釘和預留的穿筋孔洞的數量及位置是否與設計文件一致。吊裝就位應注意型鋼柱的軸線方向與預留孔洞的朝向，其垂直度由兩臺正交放置的經緯儀進行校正，保證其偏差在允許的范圍內。本工程構件采用摩擦型高強螺栓連接， 用扭矩法施擰高強螺栓， 分初擰和終擰兩次完成， 初擰扭矩根據試驗確定為終擰扭矩的 50%。施擰次序從節點板的中央， 輻射形式向四周邊緣對稱地進行， 最后擰緊終端螺栓。

3、 鋼筋制作與綁扎工藝

（1）柱主筋的施工

柱主筋的安裝與普通鋼筋工程相同，但在上部或下部遇有型鋼柱焊鋼托座時，鋼筋要與型鋼柱焊鋼托座進行5d雙面焊接，為了保證箍筋的安裝，在此部位的鋼筋采用直螺紋連接，其接頭位置一般位于鋼筋凈高的1/3高度處，以使兩節鋼筋適當彎曲，用正反絲直螺紋套筒進行連接，接頭的高低均會影響其中一節鋼筋的順利就位。

（2）柱箍筋的施工

a.箱形柱箍筋由矩形箍筋、八邊形箍筋和拉鉤組成，箍筋的直徑比較大，加工時必須控制好下料長度和彎折角度，以保證其順利安裝；b.箍筋安裝時不能象普通的鋼筋混凝土柱一樣從頂部下放，須將箍筋開口部位打開，在連接主筋前將箍筋沿型鋼柱柱身向下套；c.向下套箍筋時應注意箍筋開口不要過大，嚴禁將箍筋彎成死角，以免影響就位后恢復原狀，同時注意做好主筋絲口的保護；d.原設計在梁柱節點部位箍筋在牛腿腹板上穿孔進行閉合，由于箍筋間距小，穿孔數量多，這樣做不僅會增加工作難度，而且會嚴重影響結構的承載力，經設計同意，在梁柱節點部位的柱箍筋與牛腿腹板采用焊接封閉技術，保證了結構的完整性和質量。

（3）鋼筋綁扎工藝流程

鋼筋綁扎工藝流程為： 布置鋼筋馬凳→梁下部鋼筋上層筋連接就位→利用鋼筋短頭將下部筋分排（ 直徑與鋼筋排距同） →梁上部鋼筋連接就位→布置梁箍筋→鋼筋綁扎、定位。

因構件內含型鋼， 型鋼混凝土鋼筋施工在型鋼安裝完畢后進行， 受型鋼的約束， 鋼筋的施工與普通梁相比難度加大， 本工程采取了如下措施：鋼筋連接方式采用直螺紋套筒連接。本工程鋼筋主要為 HRB400 級螺紋鋼， 直徑從 Φ32～Φ40 不等， 異形鋼筋多， 且還要穿過型鋼預留孔， 只能采用機械連接， 本工程采用直螺紋套筒連接， 在部分中間跨鋼筋連接時， 由于施工需要還采用了反套筒連接。施工前做好鋼筋接頭位置設計， 既滿足了規范要求， 還最大限度地減少了鋼筋廢頭。在今后施工中如果條件具備， 采用擠壓套筒連接效果會更好。

梁底模與底筋采取“逆作法”施工。鋼梁內 H型鋼上下翼緣板與梁上下鋼筋間的距離均較小， 為保證梁下部鋼筋連接及綁扎的操作空間， 梁鋼筋骨架在梁底模支護前綁扎好。具體措施為先利用腳手架搭設梁底模支撐架，兩側滿鋪腳手板， 掛好安全網， 以此作為鋼筋作業平臺， 之后在型鋼下翼緣焊接倒 T 形鋼筋馬凳， 馬凳采用 Φ20@2000， T 腳與翼緣中線位置滿焊， T 腳高度根據主筋保護層厚度計算得出。隨后開始梁鋼筋綁扎， 這樣在型鋼混凝土梁成型前完全利用 T 形馬凳及鋼筋兩端的節點穿孔完成了鋼筋的定位與承載， 鋼筋施工全過程利用型鋼結構自承重， 既保證了施工條件， 還減輕了底部模板支撐荷載。鋼筋骨架形成后鋪設梁底木方， 再將模板從骨架與木方間間隙平推就位， 隨后拉線調整固定。

4、模板及支撐體系施工工藝

本工程在進行模板及支撐體系設計時， 著重考慮如下幾方面：由于本工程考慮混凝土應力原因， 設計考慮了2 條 1 m 寬后澆帶， 將整個樓面分成 3 塊， 考慮自重及其它荷載， 由于后澆帶而斷開的梁底模均不能拆除， 故在搭設腳手架時該部分要獨立考慮。由于構造的特殊原因， 為了保證構件混凝土密實度， 型鋼混凝土構件所采用的混凝土坍落度比一般泵送混凝土要大， 一般為 160 mm 以上， 因此模板所承受的來自流態混凝土的壓力也比一般混凝土構件大。

本工程梁模板均采用 15 mm 厚九層板配制，支撐體系均用 Φ48×3.5 鋼管和可調撐托。經計算，梁底模板背方采用 100×100 木方 @200，側模用，50×100 木方 @300， 兩側用 Φ48×3.5 鋼管 @500 夾緊， 并用 Φ48×3.5 短鋼管 @300 橫向設置于梁底板模板木方底部， 并在梁底板和梁兩側處與豎向立桿（ Φ48×3.5 鋼管） 通過扣件擰緊固定。立桿間距為 0.8 m×0.8 m， 橫桿步距 1.0 m， 每 4 m 設置一道剪力撐，大梁的支撐通過橫桿與滿堂腳手架相連， 底部設置掃地桿。此外由于梁的跨度大于 4.0 m， 根據設計要求起拱1‰L， 又因為梁高為 1.6 m， 沿梁高方向對拉螺桿， 螺桿直接焊接在型鋼腹板上。模板拼縫處用雙面的海綿膠粘貼密實。

5、型鋼柱與型鋼梁的連接

柱內型鋼與梁內型鋼的連接焊縫等級為一級焊縫，在工地施焊必須采用全熔透坡口焊縫，焊條等級應與設計和相應鋼材的等級相匹配。在梁翼緣的對應位置設置柱的水平加勁肋，水平加勁肋應與梁翼緣等厚，采用坡口全熔透焊縫焊接。焊接時必須保證施焊點的干燥與清潔，嚴禁在雨雪天進行任何焊接活動。對于全部焊縫，必須進行100%無損探傷，對于有問題處，必須采取相應措施徹底處理。

6、特殊部位的節點處理

型鋼梁抗扭鋼筋拉結筋與型鋼腹板的連接：抗扭鋼筋的拉結筋若通過在型鋼腹板上開孔的方式與抗扭鋼筋或構造筋拉結，由于數量較多且工廠內開孔定位與現場施工情況不能很好的相符合，大大增加了型鋼制作和現場施工的難度，此時可將拉結筋改為拉鉤施工，做法是：將拉結筋的一端彎折成135°彎鉤，另一端彎折成90°彎鉤，平直端長度10d，施工時，135°彎鉤段緊緊鉤住抗扭鋼筋，另一端平直段與型鋼腹板滿焊連接，焊接長度10d，支設模板前需將焊接部位焊渣全部清理干凈。型鋼梁的搭接連接，應在距離支座滿足大于1/3凈跨區域，采用全熔透焊縫焊接，焊縫等級一級，并應對所有此類焊縫進行無損探傷。

7、混凝土澆筑工藝

（1）混凝土配制要求

型鋼混凝土構件對混凝土要求較高， 采用 C50高流態混凝土， 骨料粒徑為 5～20 mm， 級配良好，現場出料坍落度控制為 180±20 mm， 初凝時間 12～13 h， 終凝時間 15～16 h。

（2）混凝土澆筑時的關鍵技術

①主梁底部鋼筋密集且有型鋼梁的影響， 故澆筑混凝土時在型鋼梁一側下料， 用振搗器向另一側趕， 直至另一側出現混凝土再在兩側同時振搗， 從大梁的中間向兩端平行推進。②由于型鋼構件的特殊性， 尤其是本工程采用雙 H 形型鋼柱， 在加勁板及節點處上下翼緣的內側與型鋼柱腹板形成“死角”部位， 施工規范常規做法是在該處開一直徑約 50 mm 排氣孔， 施工時利用混凝土的良好自流性與和易性擠出“死角”部位空氣， 以保證混凝土密實。然而我項目部技術人員分析認為： 混凝土自上而下澆筑， 排氣孔往往未來得及排氣便被堆積在加勁板及翼緣上部的混凝土堵塞， 這樣排氣孔便失去了其本來的作用， 加之“死角”部位為振搗盲區， 空氣無法排出， 便必然會在該部位形成氣囊， 造成構件內部空洞， 影響構件質量。經仔細研究， 我們采用了利用排氣管改進排氣孔的施工工藝， 利用 Φ32 硬質 PVC 套管預埋， 將“死角”部位與外界貫通， 待混凝土澆筑高度超過該部位后及可將套管抽出， 再對混凝土進行補振。

四、施工方法的改進

1、改變焊縫的坡口形式

翼緣板接長用的對接焊縫設計一般為“X”型焊縫，在現場焊接時須進行仰焊作業，而且梁下部翼緣板工作面相當狹窄，對焊接質量影響相當大，又增加了現場焊接時間。經與設計聯系后，將“X”型焊縫改為“V”型焊縫，大大加快了焊接速度，同時也消除了仰焊可能引起的質量隱患。

2、改進校正方法加快安裝速度

安裝型鋼柱時，在柱身四面臨時固定用纜繩上加上花籃螺栓，如圖8所示。在柱身焊接時用線錘和經緯儀觀測柱身垂直度變化，用纜繩上的花籃螺栓校正柱身，大大加快了型鋼柱安裝校正速度。

結 論

北京萬達廣場二期工程型鋼混凝土結構通過采用上述技術措施， 保證了結構施工順利進行， 型鋼混凝土成型后未發現一處孔洞、露筋、蜂窩麻面、跑模等質量缺陷， 混凝土的密實度通過了相關檢測單位的無損檢測，達到了內堅外美的工程效果。

參考文獻

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