型鋼混凝土組合結構施工技術分析

董靜

【摘要】建筑環(huán)境復雜化使現代施工團隊不得不通過新型建造方式來提高建造質量，從而滿足新型建筑的建筑需求。與傳統(tǒng)工作方式相比，型鋼混凝土組合結構的穩(wěn)定性更強，也能夠適應更強的建筑壓力。但同時由于該技術出現時間較短，所以大多數職工團隊對該項技術理解掌握能力相對較差，甚至還引起了施工事故的出現。鑒于此，論文分析了型鋼混凝土施工中的問題集中點，并以實際施工項目為例，詳細說明了施工現場中型鋼混凝土組合結構的施工技巧，希望能為我國工程建設能力提升做出貢獻。

【關鍵詞】型鋼混凝土;組合結構;技術分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.072

引言：

與傳統(tǒng)施工結構相比，型鋼混凝土組合結構承載力和剛度延伸性都相對較好，這也滿足了現代施工的大部分需求。同時，型鋼施工結構耐腐蝕性、耐溫熱性也較為優(yōu)秀，所以后期施工維護頻率也相對較低，這也大大降低了建筑施工與維護成本。不過，型鋼施工技術的施工要點也比傳統(tǒng)施工結構要多，所以需要施工人員加強自身素質學習，并嘗試將型鋼施工組合技術帶入到傳統(tǒng)施工模式中，從而促進施工行業(yè)技術進步。

1、型鋼混凝土組合施工技術的優(yōu)點

1.1建筑穩(wěn)定性較好

與普通建筑模式不同，型鋼混凝土承載力和抗震性能都十分突出，尤其是在地震區(qū)的施工，更需要型鋼混凝土組合技術來提高建筑抗震能力。實際上，從實驗數據來看，型鋼混凝土組合施工模式的建筑遇到地震時倒塌率僅僅只有7.21%，這遠遠要優(yōu)于傳統(tǒng)結構模式[1]。從另一角度來看，建筑穩(wěn)定性也意味著施工人員可將更多資源精力集中在其他部分施工上，所以施工進度管理也通常優(yōu)于傳統(tǒng)建筑模式[2]。

1.2施工靈活性更高

特殊環(huán)境下的施工，傳統(tǒng)施工需針對施工環(huán)境來進行施工作業(yè)安排，這使得施工項目開展具有較強的一一對應性。而型鋼混凝土組合施工技術本身的靈活性較強，所以也可根據施工環(huán)境特點來靈活進行控制。與傳統(tǒng)施工相比，這種施工模式靈活度更高，也能及時對工程中出現的問題進行處理。而在處理成本控制上，新型施工模式成本控制也更為優(yōu)秀。

2、新階段型鋼混凝土組合結構的應用難點

2.1型鋼混凝土組合結構的種類較多

型鋼混凝土組合結構并非是單一結構，而是多種施工模式的統(tǒng)稱。在此分類下，不同組合結構的適用范圍不同，本身所代表的力學性質也有較大區(qū)別。以空腹式型鋼混凝土組合結構為例，它表現出的經濟性更加適合普通民用建筑[3]。但在地震區(qū)或是抗震需求較大區(qū)域建筑中，則需要更加傾向于實腹式型鋼混凝土組合結構。同樣，不同類型的型鋼混凝土組合鋼構件形式也有較大區(qū)別，空腹式組合更傾向于槽鋼及角鋼（綴板鏈接），而實腹式更傾向于槽鋼和H型鋼，不過這也導致實腹式型鋼混凝土組合結構用鋼量增加。除上述兩種組合結構模式外，還有多種型鋼混凝土組合結構，這也需要施工人員花費大量時間進行掌握[4]。

2.2柱梁連接更為復雜

在組合結構中，型鋼混凝土組合結構數據要求更加精確，這也使施工人員需要有較強的現場判斷能力，并能對施工現場進行有效控制。但在大多數施工現場，技術人員的占比十分有限，所以也很難對工程中出現的問題進行解決。另一方面，型鋼混凝土材料管理更加嚴格，比如需對鋼筋彎折角度進行嚴格控制，并保證誤差要小于1：6[5]。同時，施工人員還需對工程中產生的工程應力進行判斷，并需將鋼筋的承載壓力控制在一定數值。但對大部分施工環(huán)境來講，本身的動態(tài)施工調整能力就很有限，所以整體施工質量保證也十分困難。

2.3型鋼混凝土施工理論過于理想

在現代大多數型鋼混凝土施工理論中，大多數理論都僅僅停留在理想狀態(tài)，而對工程中出現的疲勞性損壞問題幾乎不談。實際上，在此項技術誕生之初，就由國外實驗室對混凝土與型鋼工程作業(yè)的穩(wěn)定度提出過懷疑。新鋼混凝土施工本身數據也容易受到外界因素影響，比如混凝土的黏結性就會直接影響結構本身承載能力、形態(tài)、性能等方面相關數據，而直到現在，該方面數據測量也僅僅是通過輔助修正的方式來降低數據誤差[6]。

3、型鋼混凝土組合結構施工要點

3.1抗震需求設計

型鋼混凝土組合結構抗震能力主要體現在兩個方面，即材料抗震和結構抗震。首先在材料抗震上，每種材料的抗震能力不同，也需工作人員提前進行判斷。比如從原理看，角鋼與槽鋼混合設計的抗震能力遠不如H型鋼與槽鋼的混合設計。當然，隨著技術發(fā)展，未來還會有更加穩(wěn)定的抗震材料。而在結構上，不同結構抗震能力上限也有較大差別，這也需工程人員提前做好相關資料收集，并通過動態(tài)模型來確定現階段抗震結構能否滿足該地區(qū)抗震需求。

3.2型鋼混凝土組合結構連接處管理策略

為便于理解，論文以通州種業(yè)園項目為例，并在此項目基礎上做拓展性研究，說明連接處方案設計。

例：混凝土斷面為800㎜×800㎜，型鋼規(guī)格選擇為550㎜×350㎜×17㎜×15㎜，具體施工方式如下：

1）混凝土梁柱之間的連接板處理方式

在此項施工中，混凝土梁柱之間的連接需使用多層連接板。連接板長度控制較為重要，這也是多數施工團隊的易錯點。在長度控制上，連接板長度也可額外延伸，比如此項工程就需額外延長25㎜左右。額外延長的距離主要觀察鋼筋焊縫及焊接時鋼筋兩端的位置，此項工程的25㎜，具體數據為焊縫的10㎜加起落弧位置的15㎜。而在下層連接板控制上，此項工程還需額外延長5d，以便為操作人員提供更多焊接空間。

需注意的是，焊接過程中會出現較多焊渣，而焊渣掉落會直接影響到梁、柱、板之間的焊接質量。因此，施工作業(yè)中需專門的焊渣清理人員，以便對焊接中的焊渣進行及時處理。而對于復雜部位的焊接工作，焊渣掉落處理難度相對較大，所以可嘗試不同焊接方式來控制焊渣掉落。若不及時處理，焊渣就容易在結構間出現焊渣夾層，會嚴重影響各結構件連接質量[7]。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

2）混凝土梁柱的套筒連接處理方法

在套筒連接中，施工人員根據施工圖確定連接鋼筋實際比例，并及時對錯誤數據進行修改。數據統(tǒng)計顯示，套筒連接中斷面設計問題所導致的數據誤差概率高達47.2%。因此，在此階段施工中，施工人員要盡可能保證鋼筋位置能直接作用于貫穿點，以便間接降低施工難度。

3）型鋼混凝土梁柱鏈接中的加腋

好的加腋處理能降低型鋼混凝土制作難度，并間接提升連接穩(wěn)定性。但同時，也會有新的限制要求：（1）控制施工鋼筋最大彎折角度。彎直角度會直接影響連接的穩(wěn)定性和結構整體受力情況，所以制作人員需對每個鋼筋進行嚴格質量管理。當其彎折角度超過1：6時，就需重新對彎折角度進行修正，以便能正常施工。（2）若部分鋼筋出現向外彎折的情況，施工人員需加強對外分力的計算。在必要處，還可通過增加箍筋來保證鋼筋形態(tài)。不過箍筋設置也需提前進行測試，以避免箍筋起不到原有的控制作用。

4）型鋼梁柱間的連接方法

在進行連接時，施工人員需提前預留好托座。在托座處理上，大多數托座都大于或等于梁的規(guī)格。而在連接方式上，栓焊混用連接方式更加有利于接頭連接。其次，梁的連接需工作人員提前計算好結構承載力。由于各個階段承載能力有較大差異，所以還是需要繪制出承載力變化圖，并觀察極限承載數值的出現頻率。在此工程中，經過計算后，實際梁腹板厚度需要控制在40mm以上。而在部分情況下，施工人員也可將結構中的抗剪力變成抗彎力。因為部分結構的承載壓力較大，這也對高強度螺栓的質量提出了更高要求，所以就可以通過這種方式來緩解螺栓壓力。

3.3型鋼混凝土組合結構施工在高層建筑中的應用方法

1）高層建筑中型鋼混凝土結構施工的問題

①構件選擇需更加重視。與低層建筑相比，隨著樓層高度的增加，樓房對底層壓力也會逐漸增大，這也對型鋼混凝土結構承載力提出了更多要求。而隨著樓層不斷升高，每個樓層承載能力需求也不同，這也需要施工設計人員根據各樓層實際承載力需求來判斷構件的選擇，這也是高層建筑中成本控制的主要難點。另一方面，除了部分建筑以外，大多數高層建筑都以經濟型建筑為主，這也進一步增加了建筑中成本的控制需求。

②結構選擇更加困難。在高層建筑中，施工人員不僅要考慮結構承載力和其他屬性差異，還需考慮高層環(huán)境下的具體施工可行性，而這直接會影響建筑建設成本。另一方面，高層建筑本身結構就與低層建筑有較大差距，如果依舊按照底層施工方式來進行型鋼混凝土施工，那么材料控制和結構焊接都會遇到困難。

③結構失穩(wěn)。與低層型鋼混凝土組合結構施工不同，高層建筑失穩(wěn)概率相對較高，這是因為高型建筑型鋼強度會產生變化，從而使建筑結構平衡性下降。另一方面，高層建筑混凝土脫落情況也更為嚴重，這也會進一步削弱型鋼的強度。當混凝土脫落到一定程度時，高層建筑本體也會出現大范圍齒裂，這也是出現不穩(wěn)的主要原因之一。

2）高層建筑中型鋼混凝土組合結構的具體應用方法

①更加完善的材料控制體系。在十字鋼柱的采購中，管理人員需嚴格執(zhí)行復驗方案。復驗完成后才可進行拼裝、檢驗及其他步驟的進行，以方便降低現場操作的壓力。而對于關鍵零件，則需通過超聲波及其他檢測方式來確定零件確實無明顯問題。而在現場施工中，施工人員除了要保證零件質量以外，還需要對零件的運輸途徑進行嚴格管理，以免零件在運輸過程中出現受損。而對于室外運輸，則還需要考慮環(huán)境因素對零件的影響，比如低溫會嚴重影響組件強度，所以也需要及時采取措施，保證零件的正常運輸。

②更加規(guī)范的安裝方式。施工現場需施工人員進行基礎的定位操作，而隨著樓層高度增加，這些基礎操作的難度也會提升。必要情況下，施工人員可以利用現代的定位裝置，從而提高定位精度。而在誤差容忍上，高層建筑的實際誤差要控制在2%以下。在處理完成之后，則需要盡可能地保證型鋼安裝的環(huán)境。

③澆筑過程的管理?？梢哉f混凝土的澆筑質量直接影響了型鋼結構的功能發(fā)揮，這也要求施工人員要加強重視。首先，高層混凝土澆筑難點主要集中在凹角處、梁柱節(jié)點以及交界處，所以也需要施工人員嚴格監(jiān)察該部分的澆筑情況。如若出現漏泥，則需要及時找出漏的原因。另外，數據統(tǒng)計顯示大多數高層建筑中的澆筑問題都是由于混凝土的密實性出現問題，所以在澆筑前也需要再次對混凝土性質進行復驗，以保證澆筑質量。另一方面，澆筑中出現的問題較多，所以有必要加強對該部分的技術控制。如果有條件，則可以直接增加現場管理人數，并安排相關技術人員進行現場的技術指導，從而對高空澆筑問題進行解決。比如多次澆筑等棘手問題就需要技術人員的現場指導。

3.4及時進行人才培養(yǎng)

上文也說到，型鋼混凝土組合結構的設計技術更為復雜，這也需要施工人員有著更高的素質作為支撐。但現階段大多數施工人員的素質都很難符合施工需求，這也迫使施工行業(yè)需要進行整體的素質提升。在高素質人才流入方面，施工行業(yè)可及時向社會提出人才訴求，并積極與各大院校進行合作，從而提升型鋼混凝土施工技術在學院中的教學覆蓋面積。在學習后期，施工單位也可積極為學生提供建設環(huán)境，從而使學生能夠對型鋼施工技術產生更深的理解，從而對已有的型鋼施工技術進行優(yōu)化。而在基礎施工人員的培養(yǎng)上，則需要提升其規(guī)范意識。比如高層施工中會對組件有更加嚴格的要求，所以要加強對基礎施工步驟的宣傳意識。如果條件允許，施工行業(yè)本身也可以對施工團隊的能力進行細化，從而特化出專門的型鋼施工團隊，以符合特殊施工環(huán)境的需求。

3.5加強現場控制

多種數據研究報告表明，型鋼混凝土施工技術現在還存在著較多問題，所以現場施工人員要加強對現場的控制，以便于及時將工程中的不穩(wěn)定因素進行剔除。比如，可以嘗試增加現場控制人員的人數，并及時對施工作業(yè)進行檢測。當然，也需要細化現場控制內容，并將現場施工數據進行收集，以便于反饋給技術團隊。

結語：

總而言之，傳統(tǒng)模式已經很難適應現階段的建筑需要，所以型鋼混凝土組合建設模式已經成為未來建造的主要模式之一。而在此情況下，施工人員要努力進行理論學習，并嘗試增加自身操作的規(guī)范度，以便于適應難度較大的建設工程。當然，對于建設中出現的問題，社會與建筑行業(yè)都應該提高重視，并嘗試積極進行解決。而對于其他領域，也要嘗試增加與建設領域的關聯(lián)度，以便于將自身的優(yōu)質技術輸送至建造行業(yè)中，從而使型鋼混凝土組合結構施工技術能夠有新的血液注入。

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