鋼—混凝土組合結構施工技術研發與應用分析

宋鵬

摘 要：近年來鋼結構建筑增多，但由于地下防水要求，地下結構仍為傳統混凝土結構，鋼結構與混凝土結構一般在建筑正負零進行轉換，混凝土梁與勁性鋼柱需進行連接，傳統腹板焊接施工工藝進度緩慢、人工成本居高不下、現場焊接對環境影響較大，新型功法與實用新型專利“混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱連接”就是為了改善舊有施工工藝作出的嘗試。

關鍵詞：鋼混結構轉換；分體式套筒；改進；經濟

1 引言

隨著社會的發展，鋼結構建筑物由于其強度高、抗震性能好、工期短及綠色環保等特點，被業內人士普遍看好，近年來運用日益成熟，逐漸成為主流的建筑工藝，地上鋼結構與地下混凝土結構組合體系的建筑越來越多，由于其結構的特殊性，型鋼混凝土構件便成為鋼混組合結構界面交叉部位的主流做法， 而型鋼混凝土構件的主要施工難點便是混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱之間的連接和交叉作業。所以研發一種混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱的高效連接施工工法，大幅度加快施工進度、質量便成為業內急需解決的問題。

2 應用前景

（1）本技術適用于混凝土結構與鋼結構之間存在型鋼混凝土構件的工程，尤其是地下擁有大型地下空間的大型商業綜合體等建筑。隨著今年來生活水平的不斷提高，在各個大中型城市中類似萬達廣場、大悅城等大型的商業綜合體越來越多，它們一般占地面積較大且配有大型的地下車庫，這就造成了地上鋼結構與地下混凝土組合結構體系的交叉、轉換施工將越來越多。

（2）在有效的保證鋼、混結構中鋼筋位置不偏移的同時，加快了施工進度，簡化了施工工藝。合理安排梁柱鋼筋的施工工序及工藝，大大縮短了施工工期。

（3）較傳統的鋼筋焊接鋼柱翼緣板連接工藝相比，利用此技術施工，形成了半工廠化施工，流水化強，大大節約了時間，同時減少現場焊工的數量，人工費用大幅降低。

（4）近年來受到PM2.5超標所帶來的霧霾影響極大，本技術所有焊接施工全部在加工廠進行，方鋼柱安裝完成后只需進行機械連接，避免了現場焊接施工所帶來的煙塵，為環境保護帶來一定效益。

3 工藝原理

傳統連接工藝一般采用腹板開孔或者腹板增設牛腿焊接的方式，但是腹板開孔，容易削弱截面強度，并且腹板開孔位置不易控制，需進行二次甚至三次的鋼筋穿孔位置的深化工作。

腹板增設牛腿焊接的方式需要在勁性鋼柱上焊接腹板，然后運輸至現場安裝鋼柱，所有混凝土梁主筋均在焊接在鋼梁腹板上（如下圖），此種工藝需在勁性柱上焊接腹板（牛腿），增加結構用鋼量，同時現場需進行大量焊接施工，首先，焊接質量難以保障且施工周期較長，其次，受到外界因素（例如降雨、揚塵天氣、大風等）影響較大，且近年來人工成本逐漸升高，專業焊工成本極高。

新型連接工藝可以完全滿足混凝土梁鋼筋與勁性鋼柱之間的連接要求，同時較少受到外界因素影響，同時大大加快施工進度，工藝原理如下：

（1）提前進行施工圖紙深化，混凝土鋼梁鋼筋與勁性鋼柱的連接位置，確定鋼筋連接器的數量、尺寸、位置、排布等情況；然后采用二氧化碳保護焊，直接將鋼筋連接器焊接在型鋼鋼板上，然后焊接鋼板組合成方鋼柱。

（2）方鋼柱在現場安裝完畢后將套好絲的梁主筋直接擰進鋼筋連接器內，并安裝梁箍筋。

（3）將兩段梁主筋使用分體式直螺紋套筒進行連接；

（4）分體式套筒鋼筋接頭是一種新型的剝肋滾壓直螺紋接頭型式，其工藝原理是將兩根待連接鋼筋的螺紋絲頭用兩個半圓形的螺紋套筒扣緊，通過鎖套將兩個半圓套筒及鋼筋絲頭鎖緊，使之連成一體而達到連接的目的。

分體式直螺紋套筒

4 應用實例及成果

三聚裕進軟件研發生產基地建設項目—生產中心，由北京三聚裕進科技發展有限公司開發建設；位于北京市門頭溝區是龍經濟開發區內，場地為原三聚環保新材料公司第一分公司舊址，是集娛樂、商業、休閑于一體的門頭溝區新的地標性建筑。

工程地下兩層為大型超市及停車場、鋼筋混凝土結構，地上為商業綜合建筑、純鋼結構，鋼結構與鋼筋混凝土結構在地下一層進行交接，共有178根方鋼柱與超過300根鋼筋混凝土梁相連，港工程已于2014年完成，使用本工法后現場施工效果良好，合格率100%，節省施工工期約1/3，獲得業主、設計及監理工程師的一致好評，并于2014年11月獲得實用新型專利證書，專利號（ZL 2014 2 0721424.2）。

5 應用分析

5.1 可靠性

通過本工法的應用有效保證鋼、混結構中鋼筋位置不偏移的同時，既不會造成型鋼腹板的截面削弱，又能保證梁縱向鋼筋的貫通錨固，同時也方便了施工，加快的施工進度，簡化了施工工藝。合理的安排梁柱鋼筋的施工工序及工藝，大大縮短了施工工期，利用此工法施工，形成了半工廠化施工，施工質量明顯較現場焊接施工更為可靠。

5.2 經濟性

使用連接器施工工藝在加工廠內焊接連接器，成本由鋼結構廠家負責，方鋼柱安裝完畢后可以直接安裝梁主筋，與傳統腹板焊接施工工藝相比，現場避免使用焊接工藝，施工工期縮短約1/3，同時減少焊工等專業工種在現場的使用，大大降低了人工成本；

5.3 環保性

北京市近年來受到PM2.5超標所帶來的影響極大，本工法所有焊接施工全部在加工廠進行，方鋼柱安裝完成后只需進行機械連接，避免了現場焊接施工所帶來的煙塵，為環境保護帶來一定效益。

6 結束語

鋼-混凝土組合結構施工技術，通過采用鋼筋連接器代替鋼牛腿連接板連接型鋼柱與梁筋，同時使用分體式套筒連接梁主筋，降低了梁柱節點部位鋼筋密，混凝土難以振搗的問題，提高了節點部位的連接質量；同時，又節約了工期，保證了工程順利開展。

目前國內的鋼結構施工主要應用于高層、超高層建筑、大型體育場館及工廠等，但是隨著國內城市化發展進程越來越快，城市中的大型商業綜合建筑越來越多，例如：萬達廣場、大悅城等集商業、娛樂、休閑于一體的綜合型建筑，必將在未來成為城市商業建筑中的主力。還處在發展階段，在”高、大、尖、新”四個方面還有很大的發展潛力。