某超高层钢骨混凝土结构施工质量控制要点研究

孔 希 红

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

随着建筑行业的不断发展和人们生活水平的不断提高，传统的高层建筑已经不能满足当下人们的需求和城市的发展。为节约建筑的建筑面积，提高建筑的容积率，提高城市的公众形象，超高层建筑应运而生[1]。目前我国多数城市已经具备超高层建筑，在对超高层建筑进行设计、施工时，由于超高层建筑的特点，多数构件会存在超限的现象。建筑高度越高，建筑所受到的地震作用力和风荷载也会越来越大，加之自身的自重，超高层建筑中所用的构件尺寸也越来越大。为减小超高层建筑内构件的尺寸，提高建筑的使用面积，需在超高层建筑中使用新型的结构材料。如在超高层建筑中使用钢骨混凝土作为结构框架柱的主要承载材料，可一定程度的降低柱构件的轴压比，提高柱构件的承载力等。但将钢骨混凝土应用于超高层建筑中时，由于钢骨混凝土自身的特点，造成在施工时存在一定的难点和不易施工操作的部位，因此为提高钢骨混凝土的施工质量，施工时需对结构设计进行优化，以便于施工。本文以某工程为例，分析钢骨混凝土在超高层建筑中的应用。

1 工程概况

某超高层建筑为地上44层建筑，建筑总高度约为250 m，结构形式为型钢混凝土框架和钢筋混凝土筒体复合结构，拟作为大型购物广场。该楼的框架主梁和框架柱构件使用钢骨混凝土作为主要建筑材料，次梁构件使用钢筋混凝土作为主要建筑材料，所使用的型钢截面主要为H形、箱型和十字形，建筑用钢量约为1.5万t。该楼的结构形式较为复杂，目前在我国应用量较少，因此以该工程作为案例进行分析具有现实指导意义。

2 施工难点

根据传统的钢骨混凝土框架柱和梁、钢筋混凝土次梁的施工经验，结合本工程项目的特点，得到本工程施工难点主要有：

1)核心筒内设置了大量的不连续钢骨混凝土暗柱，此类暗柱体系不能与外部框架结构形成一个整体，安装时较为困难，且安装施工与其他土建施工互相交叉，影响施工工期和暗柱的施工质量。

2)核心筒与周围的框架结构通过梁连接，这些梁包括钢骨混凝土组合主梁和钢筋混凝土次梁，由于梁类构件与核心筒连接节点的特殊性和复杂性，影响核心筒周围模板的安装及其他施工工序的进行。

3)核心筒外侧框架整体呈曲线式向内收敛，钢骨混凝土柱、梁构件夹角并非为直角，且此类构件截面尺寸较大，节点内部钢筋较多，绑扎钢筋和浇筑此处混凝土时较为复杂。

4)内部混凝土结构与外侧钢结构施工时为同步施工，交叉作业量大，不可避免的会产生相应的施工工序冲突，因此施工现场需进行协调、配合的工作量大、难度高。

3 节点深化设计

钢骨混凝土结构的梁柱节点等截面尺寸较大，且节点连接复杂。在节点处不可避免的会出现土建部分与机电等其他专业碰撞等，从而影响正常施工，延误施工工期[2]。

3.1 间断性暗柱深化设计

超高层建筑核心筒内存在大量的间断性钢骨混凝土暗柱，此类暗柱不能与主体结构外侧的钢骨混凝土结构形成有效的框架体系。在绑扎核心筒部位的竖向钢筋和浇筑混凝土时需将暗柱的型钢进行固定，在施工过程中交叉作业较多，暗柱的垂直度和定位控制难度较大，影响施工工期。

经施工单位与设计单位及建设单位等沟通，并经过设计单位的复核计算，将核心筒内部的间断性钢骨混凝土暗柱设计为通长布置。施工时在核心筒内的钢骨混凝土柱间设置临时支撑将暗柱进行固定。采取这种方法可降低工作量，提高施工效率，有效的缩短施工工期，降低重复操作的施工成本。

3.2 核心筒体与外侧钢骨梁节点优化设计

由于外侧钢骨梁截面尺寸较大，钢骨梁与核心筒间的连接节点尺寸也较大，其梁与核心筒间的夹角也并非为90°，中部结构每层的夹角均不同，夹角随结构的高度和核心筒墙体的曲率变化而变化。若施工时选用传统的爬模进行施工，则对梁墙节点进行处理时难度会进一步增大。因此，综合考虑分析，施工时采取核心筒部位与外部框架结构同步施工，避免出现节点处二次施工。为降低施工操作难度，施工前结合设计部门的复算，将梁钢筋穿柱钢板优化为梁钢筋绕过柱钢板，交接处进行焊接。若柱截面尺寸不足以使梁钢筋通过，则将梁柱节点处梁钢筋截断，在柱钢板上和钢筋上焊接连接板进行连接，避免在柱钢板上穿孔，从而影响柱钢板的承载能力，既可便于施工，又可降低施工难度。

3.3 柱箍筋布置优化

原设计图纸中的柱箍筋绑扎是将型钢柱腹板打孔，将箍筋从孔中穿过，在实施过程中会延长安装箍筋的时间，降低工作效率，同时在型钢柱中打孔还会影响型钢柱的刚度及强度。因此结合现场情况及设计图纸，施工单位向设计单位提出将穿钢箍改为开口式箍筋和套箍，并对此种方案进行计算分析，分析结果满足相关验算要求，某柱原设计与优化后大样如图1所示。优化后对柱箍筋进行施工时，施工效率远高于原设计方案，且可不对型钢柱进行截面破坏。

3.4 其他优化设计

除上述优化设计外，还对钢骨混凝土梁柱模板中的对拉螺杆等进行优化，避免对拉螺杆将型钢板穿孔从而影响型钢板的强度和刚度等。实际施工时将对拉螺杆截为两节分别焊接于型钢腹板上，螺杆上不再安装PVC管，浇筑混凝土时将螺杆直接浇筑于构件内。

4 施工质量控制措施

4.1 型钢构件预埋施工

钢骨混凝土结构中包含型钢部分和钢筋混凝土部分，其中型钢部分需提前固定于相应的支座上。预埋型钢时需将型钢安装与钢筋安装协调施工，安装完型钢后需对型钢部分进行固定，并对型钢位置进行定位复核。

4.2 型钢构件定位施工

型钢部分作为钢骨混凝土结构中的主要组成部分，型钢部分安装位置的准确性影响着后续该钢骨混凝土构件的轴线位置及该构件钢筋绑扎、模板安装等一系列问题，从而最终影响结构整体的施工质量。因此在安装型钢构件时，需使用全站仪配合定位施工，确保安装的位置偏差在相应规范允许范围内，全站仪所使用的基点应与其他土建施工中所使用的基点相同，避免出现因基点位置偏差而影响后续的相关施工，从而影响结构的施工质量。

4.3 型钢柱脚加固施工

将型钢柱安装于指定位置后，为确保柱脚支座节点处于稳定状态，通常会对柱脚支座节点进行再次加固施工，如在柱脚节点处再铺设30 mm～70 mm厚的灌浆层，灌浆层使用高强无收缩的专用灌浆料，经机械搅拌后方可进行使用。

4.4 钢筋绑扎施工

钢筋进场后，相关的技术负责人需按照优化后的图纸对施工人员进行技术交底，着重将各连接节点、特殊部位的钢筋安装进行交底，确保钢筋施工可按设计要求进行。除此之外还需对各类钢构件及其预埋件等施工顺序进行交底。施工中避免出现钢筋连接接头位于型钢板附近，以便于相应的焊接施工等，同时还可避免在连接处出现应力集中而影响构件正常受力。

4.5 模板安装施工

钢骨混凝土构件截面尺寸较大，但由于构件内存在型钢构件，安装完型钢构件后该构件已经具备较大的刚度和抵抗变形的能力，因此综合上述特点，在对钢骨柱构件施工时选用钢模板进行施工，在对钢骨梁构件施工时选用胶合木模板进行施工。由于钢模板自身刚度较大且易固定，因此在构建外部将钢模板进行固定，构件内部不再设置对拉螺杆；而钢骨梁构件所使用的胶合木模板刚度较低且不易固定，因此使用螺杆焊接至型钢板上，再将对应位置模板打孔固定，螺杆直接浇筑至混凝土中。

4.6 混凝土浇筑施工

由于钢骨混凝土构件截面尺寸较大，且型钢构件截面尺寸也较大，在进行浇筑施工时不便于振捣施工。因此在浇筑施工时为提高浇筑施工质量，需在浇筑时边浇筑边振捣，浇筑时尽量保证构件两侧的混凝土高度基本一致，避免出现因构件一侧荷载较大，另一侧较轻而出现侧倾现象，在确保安全的前提下保证浇筑施工质量[3]。

5 结语

本文根据某超高层钢骨混凝土结构的成功施工经验，总结出在进行后续相关的类似工程施工过程中可通过上文中的成功施工经验进行施工，不仅在一定程度上节约施工工期，降低施工成本，还可确保超高层建筑的施工质量满足相应的验收要求，具有实际的参考意义。