异形型钢混凝土梁施工技术

赵宇范

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

上海第二军医大学第三附属医院安亭院区工程总用地面积为94 824.9 m2；总建筑面积为177 355 m2（其中地下部分为49 909.4 m2，地上部分为127 445.6 m2）；共6个单体分别为1#病房楼（13 层）、2#病房楼（13 层）、康复楼（8 层）、医技楼（4 层）、行政楼（5 层）、门急诊楼（4 层），工程地下室2 层，地上6 栋单体建在同一地下室之上。

2 型钢混凝土结构特点

2 栋病房楼结构形式相同，型钢混凝土梁位于1#、2#病房楼2F～12F南侧西侧外围框架梁内（图1），南侧为一段圆弧连续梁和一段直线连续梁，西侧为2 根梁成L形，每层共有型钢混凝土梁14 根，端点和转角处与柱采用型钢短柱锚接，每层锚固端钢柱共6 根。型钢梁和锚固柱均为H型钢。

3 施工难点分析及优化方案

3.1 圆弧形连续梁优化[1]

难点分析：南侧有一段为圆弧连续梁，全长57.38 m。对梁的加工、安装难度大，安装精度、质量难以控制。同时也不可避免地增加了施工工期、施工成本。

解决方案：根据设计图纸情况，圆弧连续梁弧度较小，以框架柱为节点对连续梁进行分段，可分成7 段，每段8.2 m，矢高仅57 mm。

经我方技术人员分析及和设计单位联系，同时依据相关规范确定解决方案：柱与柱之间改成直线形式，即整段圆弧连续梁以柱为转折点，由7段直线拼接形成。修改后原建筑设计效果基本不变，而实际施工操作难度大幅度降低，同时又缩短了施工周期，降低了施工成本（图2）。

图1 病房楼结构示意

图2 优化后连续梁示意

3.2 型钢混凝土梁优化[2]

难点分析：由于型钢混凝土梁尺寸有多种，这里以最长2 段连续梁为例阐述。连续型钢梁混凝土结构尺寸为400 mm×900 mm，型钢尺寸为12 mm×600 mm×250 mm×20 mm。从梁的外包尺寸和型钢梁尺寸比较，型钢上下侧和梁外边尺寸还有150 mm，侧面还有75 mm，理论上间距看似够了。但是实际上外侧还有栓钉、主筋、箍筋，梁上侧还有板钢筋，同时梁中段还有次梁，再加上施工操作误差，所有钢筋绑扎完毕后，实际有效间隙将不到20 mm，对混凝土浇筑振捣非常不利，振捣棒无法插入振捣混凝土。根据规范要求高大于450 mm梁中间设拉结筋一道，型钢梁中间部分无法穿越，如开孔对钢梁强度有影响（图3）。

解决方案：根据理论计算和现场同比例放样，结果混凝土梁和型钢尺寸需修改方可顺利施工。经与设计沟通和考虑经济性确定对型钢尺寸进行优化，由12 mm×600 mm×250 mm×20 mm改为16 mm×500 mm×200 mm×30 mm。同时拉结筋设上下2 道，分别位于型钢上侧和下侧。优化后造价基本不变，同时保证了施工的可行性和可操作性（图4）。

图3 型钢混凝土梁原设计截面

图4 型钢混凝土梁优化后截面

3.3 梁、柱节点优化[3,4]

难点分析：型钢梁穿越混凝土柱处与柱主筋交叉，型钢梁需开孔方能穿过，而型钢柱尺寸较小，穿孔必须对空位加固处理，且型钢为工字钢，钢筋穿越需在型钢上开2 个孔，加工和施工都费时费力。如在型钢上焊接直螺纹套筒焊接质量较难控制，同时对钢筋断料长度要求很高。

解决方案：考虑到型钢宽度较窄只有200 mm，交叉相交钢筋较少，经我方技术人员和设计协商，主筋遇钢梁处采用钢筋弯折绕过钢梁的方法施工，钢筋连接采用绑扎连接。经实际施工钢筋加工和安装均相对简便，同时施工周期和施工质量得以保障。

3.4 型钢梁安装固定

难点分析：型钢位于混凝土梁中心区域，安装时无搁置点。端部锚固柱为每层一段，上下层之间无联系，即上层段锚固柱无法竖立在下层柱的锚固钢柱上。型钢梁、柱安装需设置支撑。

解决方案：本工程工期紧，且质量要求高。综合考虑了各项因素后采用如下措施：型钢梁工厂加工时，在梁端部1.5 m处底部预先焊接钢垫板，梁底排架搭设时，在有钢垫板处增加井字形排架，用于承受钢梁质量；锚固柱之间增加角钢格构柱，钢柱与格构柱焊接连接，利用下层钢柱支撑上层钢柱。

3.5 型钢梁安装顺序优化

难点分析：按照常规方案，先安装钢梁再安装梁钢筋。但钢梁下部有锚栓，钢梁就位后，梁下部间隙较小，主梁钢筋安装困难，施工时间长。

解决方案：梁底支架模板铺设完毕后，先把梁底钢筋铺设在梁底模板上，再吊装钢梁，钢梁吊装固定完毕后再安装梁上皮钢筋和箍筋，从而解决了梁底钢筋安装费工费时问题。

3.6 混凝土质量控制[5]

难点分析：型钢梁内既有钢筋又有型钢，比普通混凝土梁含钢量高，间隙小，施工时对混凝土灌注和混凝土振捣都存在一定的困难。如施工时不加以控制，很容易造成空鼓、蜂窝、麻面等质量问题。

解决方案：考虑到混凝土等级为C35，强度不高，经与搅拌站技术人员沟通，在保证混凝土强度的情况下增加混凝土的流动性，加大坍落度，同时优化配合比，粗骨料粒径选用5～15 mm。模板安装前根据实际情况设置混凝土浇捣口，施工中对混凝土振捣进行严格控制，必须振捣到位，对于局部振动棒无法插入部位，采用榔头在模板外侧敲打的方式。

3.7 型钢梁施工质量控制要点

（a）型钢梁进场后必须全面复查，检查构建规格尺寸、外观质量、出厂合格证及材料证明文件。

（b）型钢梁轴线位置、标高必须符合设计及规范要求，安装精度应在规范允许范围之内。

（c）高强度螺栓安装应严格按施工工艺要求由内而外顺序施工拧，初拧、终拧应符合要求，并按时进行终拧复查。

（d）焊接时应按堆成焊接的方法施工，焊接前应检查坡口尺寸，以及坡口周围有无油、锈水、污垢，如有应处理后方可施焊。并注意及时打磨清理前一道焊接，防止出现焊接缺陷。

（e）型钢梁焊接连接过程中，为控制焊接变形，采用对称焊接，且要求焊接时，焊接速度保持一致，同时要求测量人员及时监控。

4 结语

型钢混凝土结构与其他结构形式相比，具有承载能力高、耐火性能和耐久性能优异、良好的抗震性能等特点，近年来在各类建筑中获得了广泛的应用。由于型钢混凝土结构工序多，施工复杂，施工好坏直接影响主体结构工程质量。本工程通过对型钢混凝土梁从设计到施工的一系列优化，对施工中重要工序的质量控制，降低了施工难度，同时又保证了工程质量，为类似工程提供借鉴。