型鋼混凝土組合結構柱施工質量控制要點

張 婷 山東華易建筑規劃設計有限公司

1 前言

裝配式鋼管混凝土柱與鋼梁－免支模鋼筋混凝土組合樓蓋結構體系，發揮了鋼管和混凝土兩種材料的長處，具有承載力強、塑性和韌性好、抗震性佳、施工方便等優點，在工程實踐中得到大量推廣與應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益。裝配式建筑結構中，梁－柱連接節點是框架結構設計中的關鍵部位，也是施工的難點，它在梁構件與柱構件之間起著傳遞彎矩和剪力、保證結構整體的作用。栓焊混合連接是指梁－柱連接剛性節點的腹板采用摩擦型高強螺栓、翼緣采用焊接的連接方法，在裝配式結構的連接中具有施工方便、安裝速度快、連接可靠、縮短工期、節約施工成本的優點。

2 型鋼混凝土組合結構分析

從20世紀90年代起，在建筑行業組合結構就得到了不斷的推廣，例如型鋼混凝土等。型鋼混凝土組合結構，又被稱為SRC結構，將混凝土、鋼筋以及型鋼的優勢融合在一起，具體運用中具有的優勢主要包含：（1）相比于鋼筋混凝土，具有的優點為：①具有較好的承載力，利用對型鋼應用，使得構件的剛度得到合理提升。②具有更佳的抗震性能，表現出更優良的延性。③具有更快的施工速度，鋼結構具有一部分承載力，縮減了模板工程量。（2）相比于鋼結構，具有的優點為：①可以在一定程度上縮減鋼材的用量，以保證鋼材的性能為基礎，可以實現50%以上比例的節省幅度。②構件穩定性更加符合需求，SRC結構實現了混凝土、型鋼的雙重受力，整體穩定性較好，并且局部穩定性也同樣超過純鋼結構。③耐火性更強，同時具有更佳的抗腐蝕水平，針對型鋼混凝土組合結構，混凝土可以對鋼材起到相關的保護效果，避免腐蝕等問題的出現。根據上面的分析，不管是從構件的性能角度分析，還是在施工的經濟性等方面的分析，型鋼混凝土組合結構都具備明顯的優勢，在高層等建筑中特別適用，尤其是對于抗震性能需求較高的條件下尤其適用。

3 型鋼混凝土結構特點

超高層建筑中的型鋼混凝土結構特點如下：第一，型鋼混凝土的承載能力較強，構件的截面尺寸逐漸降低，可以降低混凝土結構的自重，增加建筑結構的使用空間；第二，型鋼混凝土結構施工中，存在著較強的剛度；第三，型鋼混凝土結構的延展性較強，不容易受到剪力墻的破壞；第四，型鋼混凝土結構主要將混凝土作為保護層，可以提高超高層建筑的牢固性以及穩定性。對于施工單位，在具體的型鋼混凝土結構設定中，需要根據實際工程規范，確定有針對性的施工方案，有效避免施工隱患。

4 型鋼混凝土組合結構類型

結合我國建筑領域型鋼混凝土的發展現實，其主要包含兩種結構類型，分別為全型鋼以及局部型鋼兩種，其中后者的應用更加普遍。在實際應用中，因為配鋼型式的差異，將其分為實腹式、空腹式兩個類型。以鋼筋混凝土梁為例，實腹式鋼筋混凝土梁和空腹式鋼筋混凝土梁在外形上的主要區別就是梁的部是實心的還是空心的，通俗一點講，實腹式鋼筋混凝土梁就好比一根實心鐵棍，而空腹式鋼筋混凝土梁就好比是一根同等粗細的空心鋼管。兩者在受力性能上的區別主要是從其各個參數來區別，比如說抗彎剛度和抗扭剛度等。再一個區別就是在結構的重量上，相比之下，空腹式鋼筋混凝土梁在一定程度上可以減輕重量和節省建材。在受力性能上都要根據實際情況進行分析，前提是能夠滿足結構的使用需要。

5 型鋼混凝土結構施工的重點及難點

型鋼混凝土梁、柱施工過程中存在很多連接節點，這些節點是保障工程施工的重點。型鋼混凝土梁、柱中，型鋼柱主要應用于剪力墻工程結構和混凝土框架柱中，其工程施工順序和施工工序相比傳統鋼筋工程模板施工來說，更加復雜，難度更大，施工要求更高。如施工過程中存在施工錯誤，就會導致梁內鋼筋出現連接偏移問題，重新施工不僅會增加施工成本，而且還會增加施工周期，影響施工進度。為此，準確做好型鋼混凝土鋼柱的施工位置，把控鋼柱安裝角度，加強鋼柱與鋼筋之間的綁扎程度，是現階段我國工程施工中的重點，也是施工過程中的難點。

6 型鋼混凝土組合結構柱施工質量控制要點

6.1 型鋼柱材料、零（部）件控制

型鋼柱材料、零（部）件控制是重點確保型鋼制作安裝所需的鋼板（型鋼）、栓釘、高強螺栓及焊接材料的規格、材質，符合規范和設計要求。材料、零（部）件進場驗收主要核查材料及零（部）數量、規格、材質等，核查質量證明文件，對鋼板、焊材高強螺栓等進行抽樣復檢。本項目型鋼柱分四節安裝，型鋼柱總重量約2350t，材料、零（部）件進場是質量控制重點工作，對進場型鋼柱全面檢查，檢查的構件規格尺寸、外觀質量、出廠合格證及材質證明文件等。

6.2 鋼柱柱腳錨栓設置

鋼柱的柱腳錨栓在設置過程中，通常需要將鋼柱埋設在混凝土地板中。做好柱腳的預埋處理，保證柱腳和鋼柱基礎節點能夠連接形成一個整體，確保鋼柱與柱腳的錨栓連接固定。因為預埋柱腳與鋼柱的連接質量會直接影響整個鋼柱的工程施工質量，所以需要提前預埋好螺栓的位置，并做好螺栓的間距控制，使用固定支架進行螺栓的固定，避免螺栓施工過程中發生形變。固定支架必須提前預埋好，才能確保鋼筋綁扎的順利進行。當所有預埋部件完成錨栓后，需要進行混凝土澆筑，形成一個具備套板、固定支架、錨栓的整體。

6.3 鋼筋連接套筒技術要點

該方法主要是在鋼骨柱翼緣板上，對梁鋼筋進行焊接處理，再利用連接套筒連接梁主筋的一種方式。采取此種連接方式時，套筒的鋼材強度務必符合相應標準，通常采取低合金高強度結構鋼，應當高于Q345B。可采取角接方式，焊接套筒和鋼骨柱翼緣，再結合部分熔透組合焊縫，還應當符合套筒的強度要求等。采取此種連接，不但可以實現成本的縮減，增加施工效率，還可以避免用鋼量提升和削弱鋼骨結構強度過重的問題。當梁兩端都是鋼骨柱時，都屬于螺紋連接，應當精確控制鋼筋的下料長度，在中間位置斷開梁主筋，通過正反絲扣套筒連接。并且，鋼筋連接套筒和鋼骨柱之間應當采取合理的焊接強度，必要時實施探傷檢測試驗。

6.4 型鋼柱的安裝技術

型鋼柱安裝中，應該確定以下施工步驟：第一，型鋼柱的吊裝準備。對于超高層建筑施工人員，在具體施工中需要按照施工圖紙、設計圖紙等進行施工，并仔細檢查材料構件的預留孔及預埋件，并對位置進行核對。第二，吊裝。在型鋼柱吊裝時，施工人員一定要控制好吊裝的速度，注意在整個過程中不能出現碰撞及摩擦，有效保證鋼柱形狀的完整性。而且，在具體吊裝中，需要保證鋼柱與地面垂直，并在到達預定的位置之后進行初步連接。第三，在初步吊裝完成時，施工人員應該按照經緯儀對型鋼柱的位置進行分析，保證位置與預先設置的一致，之后利用螺栓固定型鋼柱。第四，焊接。在螺栓連接完成之后，需要進行焊接施工，相關人員一定要嚴格遵守焊接規范，并在焊接規范符合標準后完成作業。

6.5 鋼主梁吊裝

吊裝流程為:接頭清理→測量放線→構件起吊檢查→吊裝→定位馬板卡固。技術控制要點如下。①接頭清理：試件起吊前，應對各接頭部分的焊縫及螺栓孔進行檢查，清理異物、油污、檢查襯板、引弧板、熄弧板等，保證結合面清理干凈，且基面應干燥。②測量放線：根據樓層控制線，在樓面上用墨斗彈出鋼梁的軸線;根據構件定位圖，在鋼管混凝土柱的牛腿上用墨斗彈出鋼梁的定位卡線。③鋼主梁起吊檢查：起吊前檢查鋼主梁的質量證明文件和表面標識，其外觀質量、尺寸偏差及結構性能符合設計要求。④吊裝：每根梁設置兩個吊點，為確保吊裝安全，采用Φ31mm（6×19）的鋼絲繩進行吊裝作業，鋼絲繩與鋼主梁的夾角約60°；起吊就位時，應緩慢進行，當鋼主梁提升到500mm時，先暫停提升，經檢查鋼主梁、綁點、吊鉤、吊索等處安全可靠后，再繼續提升。當鋼主梁提升到接近鋼管混凝土柱牛腿高度時，工人通過爬梯在接頭處輔助將鋼主梁頭緩緩就位安放。

6.6 混凝土澆筑和振搗

為檢驗配制的混凝土是否達到工程設計的要求，當混凝土被運輸到指定位置之后，現場管理人員和技術人員需要對混凝土的強度、坍落度等指標進行全面檢測，確認達到工程要求之后，再繼續施工。在混凝土澆筑時，要保證混凝土從管口下落的高度小于2.0m，嚴禁直接傾倒澆筑，需要采取一定的方法限制混凝土沖擊力，本工程采用了串筒澆筑法，滿足了工程要求。為保證混凝土具有足夠密實度，在振搗時采用了插入式振蕩法，具體振搗方法為:保證振搗插入點均勻布置，按照順序嚴格振搗，每次振動完成之后，移動距離控制在30cm～40cm之間。如果混凝土采用了分層澆筑法，則振搗器需要插入下層混凝土5cm～10cm之間，進行嚴格控制，保證上下兩層混凝土能夠形成一個整體。

7 結束語

型鋼混凝土組合結構是在鋼結構和混凝土結構基礎上發展起來的一種新型結構體系。適用于高層建筑結構、大型公共建筑、大跨重載結構、多層重型工業廠房、大跨橋梁等結構領域。實踐證明，它是一種具有顯著技術經濟效益和社會效益的新型結構體系，應用前景廣闊，適用我國基本建設的國情，有很大的發展空間。本項目體育場工程通過采用型鋼混凝土結構模式，優化了設計，充分體現了技術先進、安全適用、經濟合理的設計原則。