鋼骨混凝土柱概論及施工技術工程實踐

（中鐵十六局集團第四工程有限公司，北京 101400）

1 前言

鋼骨砼結構在國內建筑工程中越來越廣泛地被應用于公共建筑的大跨度結構、高層建筑等，各種類型的型鋼柱與鋼筋砼的良好結合能使二者充分發揮各自的優異性能，為設計人員在優化結構構件的截面上提供更多的選擇。

鋼骨砼（SRC）結構是指在型鋼外圍配置鋼筋并澆筑砼的一種組合結構。基本構件為鋼骨砼梁和柱，其中鋼骨砼柱又簡稱SRC 柱。

昆明市官渡區人民醫院遷建項目住院樓工程，抗震設防烈度8 度，抗震設防類別為重點設防類（乙類）。地上19 層，地下3 層（含一層夾層）；一層層高為5.1m，其余樓層層高為3.9m，建筑高度為75.65m。采用現澆鋼筋砼框架-剪力墻結構，其中部分柱采用鋼骨砼柱。

本文以該工程為切入點，簡要介紹了鋼骨砼柱的概況，并詳細說明了工程中鋼骨砼柱的施工工藝。

2 SRC柱基本特點

在SRC 柱中，型鋼與外包鋼筋砼形成整體，共同承擔外荷載作用，可充分利用二者各自的優異性能。與鋼筋砼柱相比，SRC 柱截面配置了型鋼，承載能力、剛度等都有很大程度的提高；同時實腹式型鋼的SRC 柱，抗剪承載力有很大提高，并且構件的延性獲得了提高。較之與鋼結構柱，SRC 結構節約鋼材，造價低；同時型鋼外包砼能有效防止構件的局部屈曲，提高了整體剛度。外包砼同時也改善了結構的耐久性和耐火性能，避免了鋼結構需要經常維護的弱點。另外，在鋼骨砼結構中配置的型鋼，本身可作為承重骨架，承受施工荷載，便于施工。

總之，SRC 柱具有剛度大、延性好、抗震能力強，防火防腐性能好等優點，因此越來越廣泛地被用于高層及高聳結構、地震區的建筑物、承受大荷載的結構以及大跨結構等，為工程結構抗震減震開辟了一條全新的途徑。

3 SRC柱的設計與計算

試驗表明，鋼骨混凝土結構與鋼筋混凝土結構的基本受力情況是相似的。SRC 柱正截面受壓承載力分成兩部分，砼、縱向鋼筋、型鋼翼緣承受一部分；另一部分由型鋼腹板承受。鋼骨砼柱正截面承載力計算應按以下基本假定計算。

1)截面始終為平面。

2)砼的抗拉強度不考慮。

4)型鋼腹板的應力圖簡化成等效矩形應力圖形。

5)鋼筋、型鋼的應力等于鋼筋、型鋼應變與彈性模量相乘，其絕對值不應大于與其相應的強度設計值；縱向受拉鋼筋和型鋼受拉翼緣的極限拉應變取為0.01。

考慮地震設計的軸心受壓柱正截面受壓承載力應符合公式(1)的規定

式中，N為軸向壓力設計值；Ac、分別代表砼、鋼筋、型鋼的截面面積；fc、、fa分別代表砼、鋼筋、型鋼的抗壓強度設計值；為軸心受壓柱穩定系數。

考慮地震設計的偏心受壓柱正截面受壓承載力應符合公式（2）、（3）的規定

式中，Maw為型鋼腹板承受的軸向合力對受拉或受壓較小邊型鋼翼緣和縱向鋼筋合力點的力矩；Naw為型鋼腹板承受的軸向合力。

4 SRC柱一般規定及構造要求

鋼骨砼框架柱受力型鋼的含鋼率不宜低于4%，且不宜超過15%。當含鋼率超過15%時，應適當增加縱向鋼筋與箍筋的配筋量，并宜專門研究。型鋼的砼保護層最小厚度不宜小于200mm。

鋼骨砼柱的縱向受力鋼筋直徑不宜小于16mm；柱內縱向鋼筋凈距不宜小于50mm，且不宜大于250mm。縱向鋼筋最小錨固長度、搭接長度應符合現行國家標準的規定。

5 SRC柱施工工藝

鋼骨砼柱所具有的施工難點主要包括：型鋼柱垂直方向精度控制要求高；標準層施工工期較短，鋼柱的吊裝、梁鋼筋與柱的搭接、砼澆筑等各種工序的交錯施工，施工難度大；型鋼柱砼澆筑、柱與上部梁交接處節點施工質量要求高；型鋼柱的焊接質量控制和一級焊縫探傷檢測，均應滿足設計要求。

官渡區人民醫院住院樓工程采用鋼骨砼柱，分為A－P 型共15 種類型，鋼骨為型鋼。部分斷面如圖1 和圖2 所示。具體施工流程如下。

圖1 A型型鋼砼柱截面（mm）

圖2 B型型鋼砼柱截面（mm）

5.1 型鋼加工

切割前先去除母材表面的油污、鐵銹和潮氣，切割后氣割表面應光滑無裂紋，除去所有表面殘渣。切割后矯正鋼材。考慮焊接變形后選擇合理的焊接順序，盡量采用對稱焊接。

5.2 鋼骨吊裝

根據鋼骨砼柱每次澆筑高度分節吊裝鋼骨，采用塔機進行吊裝，就位后進行臨時固定，經校正檢驗合格后再進行加固，然后與上一節已安裝好的鋼骨焊接。鋼骨砼中鋼柱安裝流程，如圖3所示。

第一節鋼柱吊裝時，先對基礎進行找平，清理作業區域，在螺栓四面根據要求使用墊鐵組調整鋼柱標高。以旋轉法一次起吊，起吊時注意避免拖拉和斜扯。每根鋼柱吊裝完成后，用纜風繩將其拉住，然后對其進行校正，并及時將纜風繩收緊。

第一節鋼柱的吊裝，安裝前要對預埋件進行復測，并在基礎上進行放線。根據鋼柱的底標高調整好螺桿上的螺帽。為便于吊裝鋼絲繩的解鉤和鋼梁安裝時人員上下施工的便利以及施工安全，鋼柱吊裝前還需在鋼柱上固定好爬梯并套好安全繩，然后鋼柱直接安裝就位，見圖4。

圖3 鋼柱安裝流程圖

圖4 鋼柱安裝就位示意圖

當螺桿長度影響螺帽調整時，墊塊可放置在鋼柱的四角，測量人員跟蹤抄平，使鋼柱直接安裝到位。吊裝校正完畢鋼柱及相應鋼梁后，及時對地腳進行二次灌漿，使鋼柱進一步穩固。

地上鋼柱吊裝時，鋼柱上部設立吊點，吊點采用4 塊臨時附著耳板。吊裝前，應先清理干凈下節底部的鋼柱頂面和本節鋼柱底面，保證對接接頭與頂面接觸。初步校正后，拉纜風繩臨時固定。

5.3 鋼筋綁扎

柱、梁和剪力墻鋼筋通過鋼柱纏繞在一起。在施工中，應考慮各種鋼筋插入順序，以便于更好的施工。由于鋼骨砼結構中鋼筋密集，如處理不好，既滿足不了規范要求，還很可能影響到結構安全。所以，鋼筋在鋼骨柱、梁中的節點處理是很重要的，施工中要盡可能減少對鋼骨柱、梁斷面的影響，當梁、柱內鋼筋不能避開鋼筋時，采用以下規則：鋼筋采用鋼筋塞焊法在型鋼上預焊，現場鋼筋采用直螺紋套筒連接。

5.4 立模

根據現場情況合理選擇模板材料和支模方法，鋼骨砼模板與普通砼模板不同之處在于鋼骨砼中有鋼骨骨架，砼未硬化前，鋼骨可作為鋼結構承受荷載，即可在施工中承受砼的重量和施工荷載。

5.5 SRC柱澆筑砼

為確保砼的澆筑質量，需采取以下措施。

1）考慮到鋼骨砼柱層高較高，因此在澆筑前需在鋼骨柱四周搭設施工操作平臺，平臺應穩固，并需設有安全圍擋。

2）鋼柱砼采用砼泵泵送和布料桿下料。由于鋼骨柱砼澆筑高度高，施工中可使用DN100 的長細軟管接在布料桿前端，保證它能穿過下料孔，同時略微加大砼坍落度。

3）待鋼骨柱鋼筋綁扎好、柱模板支設完后，進行砼的澆筑。澆筑前，砼接觸面應保持濕潤。為了避免砼粗集料自由落下的反彈現象，將細軟管插入下進料口進行第一次進料，使軟管離砼表面的高度小于1m。

4）鋼骨內砼用立式手工澆筑法，分層澆筑，分層振搗，分層厚度控制為0.5m，布料桿軟管邊下料邊提升，同時以插入式高頻振動棒振搗，上下振動，垂直且緩慢拔棒。

5）當砼澆筑到要求標高處時，改用普通型振動棒振搗，并適當控制振搗時間，使砼中石子不完全下沉，呈均勻分布。

6）為確保水泥充分水化，以防水分流失，砼施工完成后，立即用濕的阻燃草袋覆蓋鋼骨柱的砼表面。在砼終凝前，每隔0.5h 用人工濕潤的阻燃草袋，以保證阻燃草袋的吸水飽和度。砼終凝后，表面仍用阻燃草袋覆蓋，澆水養護，直至上部砼澆筑完畢。

6 結語

鋼骨砼結構的優異性能和良好的技術經濟指標使其前景十分光明，隨著工程應用不斷發展擴大，可以預想鋼骨砼結構將成為繼砼結構、鋼結構之后的必不可少結構形式之一。