超高層型鋼混凝土結構的關鍵施工技術研究及質量控制

馬云昌，楊仲坡

（1.溫州寶信房地產開發有限公司，浙江 溫州325000；2.浙江省工業設計研究院，杭州310000）

1 引言

超高層型鋼混凝土結構以其獨有的高承載、強抗壓抗震性能、穩耐久性和耐火性被廣泛應用于高層或超高層建筑、公路橋、鐵路橋、航站樓、火車站和地鐵站等工程建設中。型鋼混凝土結構施工的關鍵在于型鋼混凝土梁柱與鋼桁架、鋼梁關聯節點的施工工藝、施工技術和質量管控。

2 超高層結構建筑設計特點

超高層結構建筑物的重力荷載與建筑物的高度具有緊密的關聯。在常規環境下，建筑物重力荷載會隨建筑物的高度增加而急速增大。同時超高層建筑物對抗震性能要求比較高，地震效應與建筑物的高度具有正向破壞作用，隨著高度的增大，建筑物所受地震作用效應增大。并且隨著建筑物層數高度的增加，重力二階效應成為不可忽視的問題，由于建筑物的高度發生變化，從而降低建筑物的結構承載力和整體穩定性。隨著傾覆力矩增大，高層建筑物整體穩定性要求也會提高。同時豎向構件產生的縮短變形差對結構內力的影響也會增大【1】。

3 超高層型鋼混凝土結構構建的重難點分析

超高層型鋼混凝土結構在構建過程中存在一系列問題。因其高度的大幅上升，會給型鋼混凝土結構構件的吊裝帶來巨大的安全隱患。同樣，因框架結構的需要，大型構件運輸需要進行特殊的安排。型鋼混凝土結構構建中所存在的問題是工程建造需密切關注的方向。超高層型鋼混凝土結構構件的重難點主要體現在以下4 個方面:

1）基于型鋼混凝土結構梁、柱、鋼桁架和鋼梁構件的體積、重量大，給構件的吊裝和運輸帶來一定的難度，在施工過程中需加強對構件吊裝和運輸的重點管控。

2）因工程構件間的銜接需要，在很多方面都需要對型鋼混凝土梁、柱進行穿孔，以便于不同類型構件間的銜接。基于構件的連接問題，此處會涉及有關型鋼混凝土構件和其他鋼梁構件節點建造的配筋問題，這也是超高層型鋼混凝土結構施工過程中需重點關注的技術難點。

3）安裝精度的控制。施工過程中型鋼混凝土結構件和鋼桁梁、鋼梁屬于2 種類型不同的構件組合，2 種結構類型的連接精度是工程建設需重點關注的技術難點。

4）因其是超高層的建筑結構，鋼架結構的基礎建設是尤為重要的，因此，要重點關注底層預埋型鋼混凝土梁柱的安裝質量以及上層型鋼梁柱的吊裝和質量控制。

4 超高層混凝土結構關鍵施工技術和質量控制

4.1 超高層型鋼混凝土構件的加工

為保障型鋼混凝土構件結構的合理性、規范性，構件制造應嚴格根據國家相關加工標準規范性文件GB 50205—2001《鋼結構工程施工及驗收規范》與GB 50211—1995《鋼結構工程檢驗評定標準》中對型鋼加工所提出的規定性要求進行加工。型鋼混凝土構件具體制作流程可總結為：前期準備→材料檢驗→下料放樣→號料→制孔、打坡口→對接→矯正→焊接肋板→校正→超聲波探傷→焊接栓釘→清理→試裝→裝備→成品檢驗。其制作流程復雜，需嚴格按制作規程、制作工藝進行，從而確保型鋼混凝土構件的質量和性能【2】。

4.2 型鋼混凝土構件的運輸

型鋼混凝土構件的運輸應基于構件的規格和自身重量選用承重相當的運輸車輛進行運輸。在運輸過程中應基于構件的結構和放置條件使用一定的固定手段對其進行穩定，確保混凝土構件在運輸過程中車體堆放的平整穩實，避免構件從車輛散落情況的發生。

4.3 型鋼混凝土構件的工藝安裝流程

型鋼混凝土構件的安裝可分為2 個步驟進行。

4.3.1 預埋構件的安裝

根據施工規范和圖紙優化設計要求，對型鋼混凝土預埋構件進行安裝。預埋構件主要是預埋螺栓的施工安裝。在混凝土施工初期，采用定型模具對型鋼混凝土柱的安裝位置進行固定，位置固定后在模具上對型鋼混凝土柱地腳螺栓位置進行定位，確定標高和垂直度后進行螺栓加固，用每組螺栓配置3 組鋼筋井架加固的方式對螺栓進行加固，堅持井架位置與結構鋼筋位置盡量相連的原則，確保相互間的連接。為了防止地腳螺栓出現移位和下沉的不良狀況，施工人員在筏板上下2層鋼筋網之間加固和支撐。最后利用經緯儀、水準儀等位置測量儀器對螺栓位置及標高進行檢查驗收，在驗收合格的基礎上進行混凝土澆筑作業。

4.3.2 吊裝構件的安裝

型鋼混凝土的吊裝,吊裝部分可以分為2 部分進行：

1）底層預埋型鋼柱的吊裝。底層預埋型鋼柱安裝要嚴格按照先前確定的輪廓線進行施工安裝，在安裝調試過程中利用經緯儀和水準儀對其位置進行矯正和檢驗，在確保位置精確性的前提下把預埋混凝土柱與筏板鋼筋網進行焊接和加固，確保底層型鋼混凝土柱位置的精確性和垂直性。

2）頂層型鋼柱、梁的吊裝。把型鋼混凝土柱進行起吊與底層的混凝土進行對接，一定要確保起吊型鋼柱的垂直性，在兩者橫縱軸對齊時，使用高強螺栓對其進行臨時固定，后使用經緯儀和水準儀對其銜接度進行測驗和矯正，重復起吊直至位置達到要求精度，在確保其位置精確性的前提下，進行最終的高強螺栓固定，并把螺栓調至一定的規范扭矩。

5 型鋼混凝土構件與鋼筋混凝土構件組合結構的關鍵施工技術

超高層混凝土結構的關鍵就在于型鋼混凝土構件與鋼筋混凝土構件的節點構建問題，工程建設中會涉及眾多2 種結構類型混凝土的銜接問題，因此，型鋼混凝土柱穿孔的位置和精度控制是超高層型鋼混凝土結構的關鍵施工技術。根據混凝土結構施工，施工的要點為型鋼混凝土柱貫穿鋼筋孔位和對拉螺栓孔位的預留。可以用以下3 種方式解決此種問題。

1）根據設計型鋼混凝土柱的加固方案來確定貫穿孔位和對拉螺栓在型鋼柱中的預留位置。

2）依據結構設計圖紙中梁柱節點處縱筋和腰筋的型號、位置來確定在型鋼混凝土柱中預留孔洞的位置和開孔大小。依據框架梁節點處腰筋和拉構鋼筋的型號、位置來確定型鋼混凝土梁預留孔洞的位置和大小。

3）為防治型鋼梁翼緣板性能的弱化，在梁柱節點處，把縱筋進行打彎，進行綁扎安裝。

6 型鋼混凝土構件的模板工程

6.1 定型類模板

定型類模板有多種，如定型類木模板、定型類鋼模板，利用定型模板能夠提升工程施工速度和確保型鋼柱、梁的成型效果。但在具體應用過程中存在一個基本問題，定型模板的使用會涉及塔式起重機，因各種外在和內在因素的影響，會對工程產生一定的不利影響【3】。

6.2 爬模

爬模與定型類模板的不同之處在于不同安裝塔式起重機進行吊裝，并且安裝速度快，但也存在許多問題，爬模對于型鋼混凝土構件形成產生一定的影響，效果一般。到工程拆模階段，處于陰角處的模板拆卸起來具有一定的難度。

6.3 拼裝木板模

拼裝模板模具有前兩者都無法比擬的優勢，不僅安裝速度快，型鋼混凝土構件形成效果好，還不需要重復搭建塔式起重機，在模板的拆卸過程中也比較便捷。同時，型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土現澆板可以同時施工進行。

7 結語

綜上所述，超高層型鋼混凝土結構在實際運用中存在諸多的技術重點和難點，為能更好地推進此種組合結構的發展，需在施工技術、施工工藝和施工質量控制方面投入更多的科研精力，突破關鍵施工技術瓶頸約束，確保工程質量。