型鋼混凝土組合結構施工技術難點及應對

型鋼混凝土組合結構施工技術難點及應對摘要：型鋼混凝土組合結構最大的特點就是在鋼筋混凝土結構中配置了型鋼，實現(xiàn)了鋼筋混凝土結構和鋼結構的優(yōu)化組合，突出了其受力性能，具備承載力大、抗震性能好、截面小等優(yōu)勢，在國內外應用越來越廣泛。然而由于其結構的特殊性、技術的復雜性，施工也較單純的鋼筋混凝土結構和型鋼結構難度大。本文作者結合自身經(jīng)歷的項目，對型鋼混凝土結構的實施進行了淺要的分析研究，總結了主要的技術難點和應對措施，為類型項目積累了相應經(jīng)驗。

關鍵詞：型鋼混凝土組合結構；技術難點；應對措施

1.項目背景

本項目為濱海廣場項目，設計外型宛如五條金龍?zhí)饺牒Ｖ?，設計新穎，結構復雜。為實現(xiàn)其設計理念，工程主體采用了型鋼混凝土體系。型鋼梁、柱均為非正交連接，節(jié)點處鋼筋密度大，且需穿過型鋼柱腹板，項目共計使用H型鋼1754噸。

2.技術難點分析

型鋼混凝土組合結構充分發(fā)揮了混凝土自身的抗壓能力和型鋼優(yōu)越的抗拉壓性能，使結構構件具有很高的承載力。同時，構件中的型鋼骨架能有效約束混凝土，使受壓區(qū)混凝土處于三向受壓狀態(tài)，再加上型鋼自身的抗剪能力，有效抑制了混凝土斜裂縫的發(fā)展，從而使構件在受剪破壞時的脆性性質有了很大改善，也提髙了組合構件的耗能性能和延性，使其具有更好的抗震性能。雖然型鋼混凝土組合結構具備諸多優(yōu)點，但由于其結構形式是將型鋼和鋼筋混凝土組合在一起，其施工工序要比單純的鋼筋混凝土結構和鋼結構都要復雜，施工中不僅要注意型鋼和鋼筋混凝土結構各自施工技術要點，還需要解決兩種結構交叉施工難題，特別是節(jié)點處鋼筋密集，鋼筋穿鋼柱腹板難度大，混凝土澆筑難度大。具體來說，型鋼混凝土組合結構核心施工技術難點有：

2.1型鋼柱定位及標高控制難

型鋼柱定位、垂直度及標高的控制難點在于型鋼柱與現(xiàn)澆基礎預埋的連接難以準確控制到位。型鋼制作加工在加工廠進行，對現(xiàn)場的安裝精度要求較高，而型鋼柱生根于混凝土承臺，承臺混凝土澆筑時極易出現(xiàn)偏差導致預留安裝的凹槽定位、標高、平整度控制不精確，繼而影響型鋼柱的定位軸線、標高及垂直度。

2.2梁柱節(jié)點復雜，穿插施工難

型鋼混凝土組合結構的節(jié)點構造十分復雜，梁柱節(jié)點處的鋼筋需穿過型鋼，一般型鋼混凝土框架結構中，相交方向的兩組型鋼梁標高相同，但型鋼混凝土梁中配置的鋼筋由于要同時穿過縱向型鋼柱，其位置必須錯開，因此位于豎向型鋼柱上兩個方向的孔位標高不相同，加之本工程型鋼梁、柱均為非正交連接，節(jié)點處型鋼、鋼筋密度大且互相交錯穿插，鋼筋穿孔位置定位難，構件的連接施工難度大。

2.3節(jié)點混凝土澆筑及振搗空間小，易出現(xiàn)不密實情況

型鋼混凝土構件中有既有型鋼骨架，又有鋼筋穿插，特別是梁柱節(jié)點處，型鋼及鋼筋縱橫交錯、布置密集，混凝土澆筑和振搗空間小，給混凝土施工帶來了極大困難。

3.技術方案應對措施

針對上述提出的技術難點，項目實施前明確了相應的應對方向：①采取有效措施確保型鋼柱定位、標高及垂直度控制精確。②處理型鋼混凝土節(jié)點施工復雜難題。③采取確保型鋼混凝土澆筑質量的技術措施。通過展開分析，對應提出了三條應對措施。

3.1采用“型鋼柱預埋螺栓簡便定位鋼?！贝_保型鋼柱定位及標高控制精確

以往柱腳預埋采用的是木模支設凹槽加預留鋼板的方式，混凝土會產(chǎn)生澆筑不密實情況，標高和平整度也難以準確控制，進而導致型鋼柱的定位軸線、標高、垂直度產(chǎn)生偏差。本項目提出采用“型鋼柱預埋螺栓簡便定位鋼?！陛o助型鋼定位。本裝置由六部分組成（具體見圖1），其特點如下：

3.1.1可以克服以往型鋼柱與混凝土預埋連接定位及標高控制難的不足，促使鋼柱安裝更加簡便。

3.1.2支撐效果好，型鋼柱腳基層的平整度及整潔度均能得到有效控制，繼而能確保型鋼柱的垂直度，能很好滿足型鋼柱安裝的精度要求。

3.1.3操作簡便，鋼卷護筒易于拆除，可多次周轉使用。

1-可調螺帽

2-鋼卷護筒

3-放線定位孔

4-底板

5-固定扁鐵

6-螺栓絲桿

圖1-型鋼柱預埋螺栓簡便定位鋼模

3.2建立三維模型，精準鋼筋穿型鋼孔口布置

設計圖紙往往只給出鋼結構的規(guī)格、形狀、位置，對于細部構造描述較少，另外，二維圖紙無法展現(xiàn)出節(jié)點處穿插關系，型鋼柱梁加工時難以保證鋼筋穿孔位置符合現(xiàn)場實際施工要求。針對這種情況，項目提出運用Takle三維建模技術，將節(jié)點處穿插關系立體呈現(xiàn)，在電腦中先行模擬鋼筋穿型鋼，調整確定孔口位置后，再出具鋼柱、鋼梁內肢箍需穿孔的大樣圖。

3.3采用在加勁板處“開孔”、二次澆筑方式，確?；炷翝仓拿軐嵭?/p>

節(jié)點處加勁板的存在和密集的鋼筋將導致柱中某些部位被鋼筋和型鋼圍住，澆筑時，被圍部分內部空氣排不出，形成“氣囊”，后續(xù)混凝土無法繼續(xù)澆入。因此，此類部位澆筑前，應在加勁板處“開通氣孔”，并采用二次澆筑的方法，確?；炷翝仓軐?。

4.技術方案實施過程

4.1仿真建模，數(shù)控開孔

項目部組織技術人員進行專項技術研究攻關，利用了一個月的時間對原設計節(jié)點全部細化，將每根鋼筋遇型鋼的位置在圖紙上標明后，運用Takle三維建模形式，將細化的節(jié)點全部輸進模型之中，分析鋼筋與型鋼梁柱型的穿插關系、優(yōu)化調整后，繪制梁縱向鋼筋穿過型鋼柱翼緣或腹板穿孔及補強的節(jié)點大樣、鋼柱鋼梁內肢箍需穿孔的大樣圖，然后利用數(shù)字化機械設備按照大樣圖精準開孔。

圖2-仿真建模

圖3-數(shù)控開孔

4.2型鋼柱定位安裝

4.2.1型鋼柱預埋螺栓安裝

利用“簡便定位鋼模”固定型鋼柱預埋螺栓，在型鋼柱腳混凝土澆筑前，應對柱腳底鋼板進行再次定位復核。

圖4-底腳螺栓預埋

圖5-鋼柱吊裝

4.2.2鋼柱安裝

型鋼柱的安裝是指預埋型鋼柱以上部分型鋼柱的安裝，它是形成型鋼骨架的關鍵構件，因此在安裝過程中應當確保定位準確，連接牢固。鋼柱安裝前拆除輔助用的鋼墊板，并將螺紋清理干凈，對損傷的螺栓要進行修復。型鋼柱的垂直度用全站儀檢查，當有偏差時用液壓千斤頂調節(jié)柱腳的上下螺母進行校正，柱腳校正后立即緊固地腳螺栓，并將承重鋼墊板上下點焊固定防止移位。型鋼柱吊裝到位后應首先用大六角頭的高強螺栓通過連接板進行初步連接固定。

4.3節(jié)點鋼筋安裝

4.3.1混凝土（型鋼）梁與型鋼柱節(jié)點主筋安裝

混凝土（型鋼）梁寬度大于型鋼柱翼緣時，鋼牛腿寬度范圍的梁鋼筋焊在牛腿上，以外的梁鋼筋穿型鋼腹板；對于寬度小于等于型鋼柱翼緣的梁，梁鋼筋全部焊在牛腿上。

4.3.2混凝土（型鋼）梁與型鋼柱節(jié)點箍筋安裝

混凝土梁（型鋼梁）與型鋼柱節(jié)點處，箍筋應加密，而該部位為鋼牛腿加勁板（或鋼梁腹板），應在鋼牛腿加勁板（或鋼梁腹板）上開孔穿箍筋，箍筋采用四個L型，焊接封閉。

圖6、7-節(jié)點鋼筋穿插

4.4柱梁節(jié)點混凝土澆筑

混凝土澆筑是型鋼混凝組合結構施工中的關鍵步驟，注意事項如下：

4.4.1在加勁板處每隔500mm開一個直徑100mm的通氣孔；

4.4.2凝土實行“二次澆注”，先從一邊澆筑和振搗，待看到排氣孔中出現(xiàn)混凝土并上冒混凝土漿時停止振搗，再從另一側面澆筑混凝土，待另外一側混凝土滿時，進行振搗。

4.4.3由于空間小振搗器難以深入到節(jié)點的各個角落，在模板外部增設附著式震動器加強振搗效果。

5.實施效果與技術價值

本次型鋼混凝土組合結構技術難點的應對研究和實施，在型鋼柱預埋時采用了定位鋼模，型鋼開工加工時運用了Takle三維建模技術，混凝土澆筑時在加勁板處“開孔”，并實施二次澆筑，成功解決了型鋼柱定位、節(jié)點處鋼筋安裝及混凝土