異形型鋼混凝土梁施工技術(shù)

趙宇范

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程概況

上海第二軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院安亭院區(qū)工程總用地面積為94 824.9 m2；總建筑面積為177 355 m2（其中地下部分為49 909.4 m2，地上部分為127 445.6 m2）；共6個單體分別為1#病房樓（13 層）、2#病房樓（13 層）、康復(fù)樓（8 層）、醫(yī)技樓（4 層）、行政樓（5 層）、門急診樓（4 層），工程地下室2 層，地上6 棟單體建在同一地下室之上。

2 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)特點

2 棟病房樓結(jié)構(gòu)形式相同，型鋼混凝土梁位于1#、2#病房樓2F～12F南側(cè)西側(cè)外圍框架梁內(nèi)（圖1），南側(cè)為一段圓弧連續(xù)梁和一段直線連續(xù)梁，西側(cè)為2 根梁成L形，每層共有型鋼混凝土梁14 根，端點和轉(zhuǎn)角處與柱采用型鋼短柱錨接，每層錨固端鋼柱共6 根。型鋼梁和錨固柱均為H型鋼。

3 施工難點分析及優(yōu)化方案

3.1 圓弧形連續(xù)梁優(yōu)化[1]

難點分析：南側(cè)有一段為圓弧連續(xù)梁，全長57.38 m。對梁的加工、安裝難度大，安裝精度、質(zhì)量難以控制。同時也不可避免地增加了施工工期、施工成本。

解決方案：根據(jù)設(shè)計圖紙情況，圓弧連續(xù)梁弧度較小，以框架柱為節(jié)點對連續(xù)梁進(jìn)行分段，可分成7 段，每段8.2 m，矢高僅57 mm。

經(jīng)我方技術(shù)人員分析及和設(shè)計單位聯(lián)系，同時依據(jù)相關(guān)規(guī)范確定解決方案：柱與柱之間改成直線形式，即整段圓弧連續(xù)梁以柱為轉(zhuǎn)折點，由7段直線拼接形成。修改后原建筑設(shè)計效果基本不變，而實際施工操作難度大幅度降低，同時又縮短了施工周期，降低了施工成本（圖2）。

圖1 病房樓結(jié)構(gòu)示意

圖2 優(yōu)化后連續(xù)梁示意

3.2 型鋼混凝土梁優(yōu)化[2]

難點分析：由于型鋼混凝土梁尺寸有多種，這里以最長2 段連續(xù)梁為例闡述。連續(xù)型鋼梁混凝土結(jié)構(gòu)尺寸為400 mm×900 mm，型鋼尺寸為12 mm×600 mm×250 mm×20 mm。從梁的外包尺寸和型鋼梁尺寸比較，型鋼上下側(cè)和梁外邊尺寸還有150 mm，側(cè)面還有75 mm，理論上間距看似夠了。但是實際上外側(cè)還有栓釘、主筋、箍筋，梁上側(cè)還有板鋼筋，同時梁中段還有次梁，再加上施工操作誤差，所有鋼筋綁扎完畢后，實際有效間隙將不到20 mm，對混凝土澆筑振搗非常不利，振搗棒無法插入振搗混凝土。根據(jù)規(guī)范要求高大于450 mm梁中間設(shè)拉結(jié)筋一道，型鋼梁中間部分無法穿越，如開孔對鋼梁強度有影響（圖3）。

解決方案：根據(jù)理論計算和現(xiàn)場同比例放樣，結(jié)果混凝土梁和型鋼尺寸需修改方可順利施工。經(jīng)與設(shè)計溝通和考慮經(jīng)濟(jì)性確定對型鋼尺寸進(jìn)行優(yōu)化，由12 mm×600 mm×250 mm×20 mm改為16 mm×500 mm×200 mm×30 mm。同時拉結(jié)筋設(shè)上下2 道，分別位于型鋼上側(cè)和下側(cè)。優(yōu)化后造價基本不變，同時保證了施工的可行性和可操作性（圖4）。

圖3 型鋼混凝土梁原設(shè)計截面

圖4 型鋼混凝土梁優(yōu)化后截面

3.3 梁、柱節(jié)點優(yōu)化[3,4]

難點分析：型鋼梁穿越混凝土柱處與柱主筋交叉，型鋼梁需開孔方能穿過，而型鋼柱尺寸較小，穿孔必須對空位加固處理，且型鋼為工字鋼，鋼筋穿越需在型鋼上開2 個孔，加工和施工都費時費力。如在型鋼上焊接直螺紋套筒焊接質(zhì)量較難控制，同時對鋼筋斷料長度要求很高。

解決方案：考慮到型鋼寬度較窄只有200 mm，交叉相交鋼筋較少，經(jīng)我方技術(shù)人員和設(shè)計協(xié)商，主筋遇鋼梁處采用鋼筋彎折繞過鋼梁的方法施工，鋼筋連接采用綁扎連接。經(jīng)實際施工鋼筋加工和安裝均相對簡便，同時施工周期和施工質(zhì)量得以保障。

3.4 型鋼梁安裝固定

難點分析：型鋼位于混凝土梁中心區(qū)域，安裝時無擱置點。端部錨固柱為每層一段，上下層之間無聯(lián)系，即上層段錨固柱無法豎立在下層柱的錨固鋼柱上。型鋼梁、柱安裝需設(shè)置支撐。

解決方案：本工程工期緊，且質(zhì)量要求高。綜合考慮了各項因素后采用如下措施：型鋼梁工廠加工時，在梁端部1.5 m處底部預(yù)先焊接鋼墊板，梁底排架搭設(shè)時，在有鋼墊板處增加井字形排架，用于承受鋼梁質(zhì)量；錨固柱之間增加角鋼格構(gòu)柱，鋼柱與格構(gòu)柱焊接連接，利用下層鋼柱支撐上層鋼柱。

3.5 型鋼梁安裝順序優(yōu)化

難點分析：按照常規(guī)方案，先安裝鋼梁再安裝梁鋼筋。但鋼梁下部有錨栓，鋼梁就位后，梁下部間隙較小，主梁鋼筋安裝困難，施工時間長。

解決方案：梁底支架模板鋪設(shè)完畢后，先把梁底鋼筋鋪設(shè)在梁底模板上，再吊裝鋼梁，鋼梁吊裝固定完畢后再安裝梁上皮鋼筋和箍筋，從而解決了梁底鋼筋安裝費工費時問題。

3.6 混凝土質(zhì)量控制[5]

難點分析：型鋼梁內(nèi)既有鋼筋又有型鋼，比普通混凝土梁含鋼量高，間隙小，施工時對混凝土灌注和混凝土振搗都存在一定的困難。如施工時不加以控制，很容易造成空鼓、蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。

解決方案：考慮到混凝土等級為C35，強度不高，經(jīng)與攪拌站技術(shù)人員溝通，在保證混凝土強度的情況下增加混凝土的流動性，加大坍落度，同時優(yōu)化配合比，粗骨料粒徑選用5～15 mm。模板安裝前根據(jù)實際情況設(shè)置混凝土澆搗口，施工中對混凝土振搗進(jìn)行嚴(yán)格控制，必須振搗到位，對于局部振動棒無法插入部位，采用榔頭在模板外側(cè)敲打的方式。

3.7 型鋼梁施工質(zhì)量控制要點

（a）型鋼梁進(jìn)場后必須全面復(fù)查，檢查構(gòu)建規(guī)格尺寸、外觀質(zhì)量、出廠合格證及材料證明文件。

（b）型鋼梁軸線位置、標(biāo)高必須符合設(shè)計及規(guī)范要求，安裝精度應(yīng)在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

（c）高強度螺栓安裝應(yīng)嚴(yán)格按施工工藝要求由內(nèi)而外順序施工擰，初擰、終擰應(yīng)符合要求，并按時進(jìn)行終擰復(fù)查。

（d）焊接時應(yīng)按堆成焊接的方法施工，焊接前應(yīng)檢查坡口尺寸，以及坡口周圍有無油、銹水、污垢，如有應(yīng)處理后方可施焊。并注意及時打磨清理前一道焊接，防止出現(xiàn)焊接缺陷。

（e）型鋼梁焊接連接過程中，為控制焊接變形，采用對稱焊接，且要求焊接時，焊接速度保持一致，同時要求測量人員及時監(jiān)控。

4 結(jié)語

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)形式相比，具有承載能力高、耐火性能和耐久性能優(yōu)異、良好的抗震性能等特點，近年來在各類建筑中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)工序多，施工復(fù)雜，施工好壞直接影響主體結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量。本工程通過對型鋼混凝土梁從設(shè)計到施工的一系列優(yōu)化，對施工中重要工序的質(zhì)量控制，降低了施工難度，同時又保證了工程質(zhì)量，為類似工程提供借鑒。