高層鋼結構復雜框架結構形式混凝土施工

曹 洪 李小川 張 濤 楊亮成 楊 茂

（中鐵十一局集團建筑安裝工程有限公司，湖北襄陽 441003）

0. 引言

型鋼混凝土在結構特性上充分發揮了鋼筋混凝土結構和鋼結構各自的優勢，發展前景廣闊。然而任何新技術的應用都應建立在方案可行的基礎上，而型鋼混凝土的施工工藝可以充分借鑒鋼筋混凝土結構和鋼結構施工工藝，將二者工藝重新組合優化，合理安排制作、運輸、安裝、澆筑等工藝流程，產生型鋼混凝土結構特有的施工工藝，因此具備了很高的應用性。本文針對本工程型鋼混凝土結構中的重點、難點問題進行研究，希望它能夠為以后高層鋼結構的施工提供指導作用。

1. 型鋼混凝土結構施工工藝

型鋼混凝土結構施工工藝流程：鋼柱安裝→豎向受力鋼筋安裝→柱腳灌漿料施工→柱模板施工→柱混凝土施工→鋼柱柱芯自密實混凝土的澆筑→澆筑混凝土→養護。

1.1 鋼柱安裝

首節鋼柱安裝后應及時進行垂直度、標高和軸線位置校正，鋼柱的垂直度可采用經緯儀或現錘測量；校正合格后鋼柱應可靠牢固，并應進行柱底二次灌漿；首節以上的鋼柱定位軸線應從地面控制軸線直接引上，不得從下層柱的軸線引上；鋼柱校正垂直度時，應確定鋼梁接頭焊接的收縮量，并應預留焊縫收縮變形值；傾斜鋼柱可采用三維坐標測量法進行測校，也可采用柱頂投影點結合標高進行測校，校正合格后宜采用鋼性支撐固定[1]。

1.2 豎向受力鋼筋安裝

1.2.1 柱主筋的施工

型鋼混凝土柱豎向受力鋼筋的施工：柱插筋在底板位置及錨固長度必須按施工圖要求設置，為了保證柱插筋位置正確，放線人員把柱位置線標記在底板上，按標記線進行插筋施工。為了防止插筋位移，鋼筋安裝應采用定位件固定鋼筋的位置，并宜采用專用定位件。定位件應具有足夠的承載力、剛度、穩定性和耐久性。定位件的數量、間距和固定方式，應能保證鋼筋的位置偏差符合國家現行有關標準的規定[2]。柱受力鋼筋直徑為C18 ～C25，現場施工均采用直螺紋連接，同一連接區段內鋼筋的接頭面積百分率≤50%。

1.2.2 柱箍筋的施工

型鋼混凝土柱中的鋼柱為箱型柱，箱型鋼柱上均有鋼栓釘，如圖1 所示。傳統的箍筋施工為：根據箍筋位置畫好箍筋位置線，將已套好的箍筋往上移動，然后由上往下綁扎箍筋。現箱型鋼柱上栓釘交長伸至柱邊，柱中間核心箍在施工時，無法按傳統方法將箍筋套好，且柱箍筋直徑均為C12，可調性較差，故柱箍施工難度較大。因箍筋的構造要求非常重要，且為加快工程進度方便施工，我們采用U 型或L 型開口箍筋代替原設計箍筋類型，然后現場將箍筋端部彎鉤焊接在腹板上，焊接形成封閉箍筋的辦法來解決。

圖1 鋼柱平面圖

1.3 柱腳灌漿料施工

部分型鋼混凝土柱中的鋼柱基礎預埋非鋼柱預埋件，而是采用M24 錨栓；當采用預埋錨栓的鋼柱安裝，首節鋼柱安裝時，鋼柱底板與筏板基礎頂面之間需留有100mm 空隙，用以調整鋼柱標高及垂直度的緩沖間隙。首節鋼柱吊裝完成，鋼柱垂直度、標高、軸線位置校正完成且固定好后，采用強度等級≥C50 的無收縮高強灌漿料二次澆灌100mm 空隙，如圖2 所示。

圖2 鋼柱底安裝剖面圖

澆灌前先將筏板基礎混凝土表面浮漿清洗干凈，柱腳四周封模，然后進行混凝土澆筑，澆筑無收縮高強灌漿料時，從一側澆灌并振搗，至另一側溢出并明顯高于鋼柱底板下表面為止。澆筑過程必須連續進行施工。

1.4 柱模施工

地下室負一層型鋼混凝土柱全部配置木模板施工。傳統框架柱的模板施工為：鋼筋安裝、安裝專業預埋完成并驗收合格后安裝柱模板，采用四片木模板進行組拼；本工程柱尺寸一般為860mm×900mm、560mm×950mm 等，故柱模加固中均需設立對拉螺栓，柱箍采用槽鋼加固，間距600mm。

現實際柱模加固則無法采用傳統施工方式，型鋼混凝土柱中型鋼柱所占面積較大，在柱模加固中，對拉螺桿無法穿過型鋼柱，且為避免對拉螺桿在型鋼柱上焊接對鋼柱造成焊接損傷，也不采用對拉螺桿與鋼柱焊接的方式加固；故綜合考慮后，取消對拉螺桿，采用加密柱箍的方式進行柱模加固，經驗算后采用柱箍間距縮小一倍進行加固，在施工過程中嚴格控制模板加固的柱箍間距、垂直度偏差等。

1.5 柱混凝土施工

1.5.1 普通型鋼混凝土澆筑方法

混凝土的澆筑質量是型鋼混凝土結構質量好壞的關鍵。尤其是梁柱節點、主次梁交接處等，由于型鋼、鋼筋和箍筋相互交錯，會給混凝土的澆筑和振搗帶來一定的困難，因此，施工時應特別確保混凝土的密實性。型鋼混凝土結構澆筑應符合下列要求。

（1）采用商品混凝土泵送澆搗，先澆搗柱后澆搗梁。

（2）混凝土澆筑應有充分的下料位置，澆筑應能使混凝土充盈整個構件各部位。

（3）在柱混凝土澆筑過程中，型鋼周邊混凝土澆筑宜同步上升，混凝土澆筑高差不應大于500mm，每個柱采用4 個振搗棒振搗至頂[3]。

1.5.2 型鋼混凝土柱外包混凝土后噴漿

鋼柱在柱中偏心存在時，型鋼柱邊緣到外包混凝土外邊緣只有20mm 的間距（見圖3），無配筋，采用素混凝土澆筑，且鋼柱面光滑無栓釘構件，混凝土骨料無法充分澆筑到柱子中，施工振搗困難，無法保證外包混凝土結構的完整性，混凝土與鋼柱接觸面并非毛面，且無配筋，容易發生脫落的現象；其余三側先行支模施工澆筑，此側面二次施工，滿掛鋼絲網片，增強混凝土與鋼柱面的黏結力，同時噴漿作業充分地使鋼柱外包，且噴漿的強度同柱外包混凝土強度，使結構的整體性和安全性得到保證。

圖3 鋼柱詳圖

1.6 鋼柱柱芯自密實混凝土澆筑

型鋼柱內混凝土采用無收縮自密實混凝土，強度等級為C50，每節鋼柱作為一個澆筑段（3.1m/層×3 層＝9.3m）。型鋼柱柱芯內控截面最大尺寸為550×160×20（壁厚），最小尺寸為300×300×8（壁厚），導致在進行柱芯混凝土灌注過程中很難將自密實混凝土順利地進行灌注。

針對鋼柱一次澆筑較高和柱芯截面尺寸較小的情況，在柱芯混凝土施工前先進行相關的柱芯混凝土澆筑試驗。選取9.3m 長最小截面尺寸的鋼柱進行施工前的試驗。

（1）在混凝土入模前，進行拌合物工作性檢測，自密實混凝土性能及檢測方法：檢測自密實混凝土的流動性、抗離析性和填充性。用坍落擴展度試驗、V 漏斗試驗和U型箱試驗進行檢測。

（2）澆筑時在澆筑范圍內盡可減少澆筑分層，使混凝土的重力作用得以充分發揮，并盡量不破壞混凝土的整體黏聚性[3]。

（3）自密實混凝土澆筑至設計標高后可停止澆筑，20min后再檢查混凝土標高，如標高略低再進行復筑，以保證達到設計要求[3]。

（4）澆筑養護完成后，檢測機構進行相關柱芯混凝土完整性的檢測，檢測合格后進行全面施工。

在澆筑施工中，施工班組在進行柱芯灌注前制作V 形放料器（上口大下口小），便于混凝土灌注。

2. 結語

通過科學合理的組織安排及各施工工序的精細化控制，昭通鳳凰廣場項目：17#、18#、19#，3 棟16+1 層、總高度58m 鋼框架支撐結構體系高層住宅，于2021 年7月完成地下一層（型鋼混凝土結構層）的施工，施工期間有效提高施工效率，使各節點混凝土澆筑的難點問題得以解決，同時保證了混凝土澆筑的成型質量，確保了結構的安全性能。減少以往因澆筑缺陷返工出現的修補量，加快了工程的施工進度，為項目取得了良好的經濟效益。