型钢混凝土组合结构柱施工质量控制要点

张 婷 山东华易建筑规划设计有限公司

1 前言

装配式钢管混凝土柱与钢梁－免支模钢筋混凝土组合楼盖结构体系，发挥了钢管和混凝土两种材料的长处，具有承载力强、塑性和韧性好、抗震性佳、施工方便等优点，在工程实践中得到大量推广与应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。装配式建筑结构中，梁－柱连接节点是框架结构设计中的关键部位，也是施工的难点，它在梁构件与柱构件之间起着传递弯矩和剪力、保证结构整体的作用。栓焊混合连接是指梁－柱连接刚性节点的腹板采用摩擦型高强螺栓、翼缘采用焊接的连接方法，在装配式结构的连接中具有施工方便、安装速度快、连接可靠、缩短工期、节约施工成本的优点。

2 型钢混凝土组合结构分析

从20世纪90年代起，在建筑行业组合结构就得到了不断的推广，例如型钢混凝土等。型钢混凝土组合结构，又被称为SRC结构，将混凝土、钢筋以及型钢的优势融合在一起，具体运用中具有的优势主要包含：（1）相比于钢筋混凝土，具有的优点为：①具有较好的承载力，利用对型钢应用，使得构件的刚度得到合理提升。②具有更佳的抗震性能，表现出更优良的延性。③具有更快的施工速度，钢结构具有一部分承载力，缩减了模板工程量。（2）相比于钢结构，具有的优点为：①可以在一定程度上缩减钢材的用量，以保证钢材的性能为基础，可以实现50%以上比例的节省幅度。②构件稳定性更加符合需求，SRC结构实现了混凝土、型钢的双重受力，整体稳定性较好，并且局部稳定性也同样超过纯钢结构。③耐火性更强，同时具有更佳的抗腐蚀水平，针对型钢混凝土组合结构，混凝土可以对钢材起到相关的保护效果，避免腐蚀等问题的出现。根据上面的分析，不管是从构件的性能角度分析，还是在施工的经济性等方面的分析，型钢混凝土组合结构都具备明显的优势，在高层等建筑中特别适用，尤其是对于抗震性能需求较高的条件下尤其适用。

3 型钢混凝土结构特点

超高层建筑中的型钢混凝土结构特点如下：第一，型钢混凝土的承载能力较强，构件的截面尺寸逐渐降低，可以降低混凝土结构的自重，增加建筑结构的使用空间；第二，型钢混凝土结构施工中，存在着较强的刚度；第三，型钢混凝土结构的延展性较强，不容易受到剪力墙的破坏；第四，型钢混凝土结构主要将混凝土作为保护层，可以提高超高层建筑的牢固性以及稳定性。对于施工单位，在具体的型钢混凝土结构设定中，需要根据实际工程规范，确定有针对性的施工方案，有效避免施工隐患。

4 型钢混凝土组合结构类型

结合我国建筑领域型钢混凝土的发展现实，其主要包含两种结构类型，分别为全型钢以及局部型钢两种，其中后者的应用更加普遍。在实际应用中，因为配钢型式的差异，将其分为实腹式、空腹式两个类型。以钢筋混凝土梁为例，实腹式钢筋混凝土梁和空腹式钢筋混凝土梁在外形上的主要区别就是梁的部是实心的还是空心的，通俗一点讲，实腹式钢筋混凝土梁就好比一根实心铁棍，而空腹式钢筋混凝土梁就好比是一根同等粗细的空心钢管。两者在受力性能上的区别主要是从其各个参数来区别，比如说抗弯刚度和抗扭刚度等。再一个区别就是在结构的重量上，相比之下，空腹式钢筋混凝土梁在一定程度上可以减轻重量和节省建材。在受力性能上都要根据实际情况进行分析，前提是能够满足结构的使用需要。

5 型钢混凝土结构施工的重点及难点

型钢混凝土梁、柱施工过程中存在很多连接节点，这些节点是保障工程施工的重点。型钢混凝土梁、柱中，型钢柱主要应用于剪力墙工程结构和混凝土框架柱中，其工程施工顺序和施工工序相比传统钢筋工程模板施工来说，更加复杂，难度更大，施工要求更高。如施工过程中存在施工错误，就会导致梁内钢筋出现连接偏移问题，重新施工不仅会增加施工成本，而且还会增加施工周期，影响施工进度。为此，准确做好型钢混凝土钢柱的施工位置，把控钢柱安装角度，加强钢柱与钢筋之间的绑扎程度，是现阶段我国工程施工中的重点，也是施工过程中的难点。

6 型钢混凝土组合结构柱施工质量控制要点

6.1 型钢柱材料、零（部）件控制

型钢柱材料、零（部）件控制是重点确保型钢制作安装所需的钢板（型钢）、栓钉、高强螺栓及焊接材料的规格、材质，符合规范和设计要求。材料、零（部）件进场验收主要核查材料及零（部）数量、规格、材质等，核查质量证明文件，对钢板、焊材高强螺栓等进行抽样复检。本项目型钢柱分四节安装，型钢柱总重量约2350t，材料、零（部）件进场是质量控制重点工作，对进场型钢柱全面检查，检查的构件规格尺寸、外观质量、出厂合格证及材质证明文件等。

6.2 钢柱柱脚锚栓设置

钢柱的柱脚锚栓在设置过程中，通常需要将钢柱埋设在混凝土地板中。做好柱脚的预埋处理，保证柱脚和钢柱基础节点能够连接形成一个整体，确保钢柱与柱脚的锚栓连接固定。因为预埋柱脚与钢柱的连接质量会直接影响整个钢柱的工程施工质量，所以需要提前预埋好螺栓的位置，并做好螺栓的间距控制，使用固定支架进行螺栓的固定，避免螺栓施工过程中发生形变。固定支架必须提前预埋好，才能确保钢筋绑扎的顺利进行。当所有预埋部件完成锚栓后，需要进行混凝土浇筑，形成一个具备套板、固定支架、锚栓的整体。

6.3 钢筋连接套筒技术要点

该方法主要是在钢骨柱翼缘板上，对梁钢筋进行焊接处理，再利用连接套筒连接梁主筋的一种方式。采取此种连接方式时，套筒的钢材强度务必符合相应标准，通常采取低合金高强度结构钢，应当高于Q345B。可采取角接方式，焊接套筒和钢骨柱翼缘，再结合部分熔透组合焊缝，还应当符合套筒的强度要求等。采取此种连接，不但可以实现成本的缩减，增加施工效率，还可以避免用钢量提升和削弱钢骨结构强度过重的问题。当梁两端都是钢骨柱时，都属于螺纹连接，应当精确控制钢筋的下料长度，在中间位置断开梁主筋，通过正反丝扣套筒连接。并且，钢筋连接套筒和钢骨柱之间应当采取合理的焊接强度，必要时实施探伤检测试验。

6.4 型钢柱的安装技术

型钢柱安装中，应该确定以下施工步骤：第一，型钢柱的吊装准备。对于超高层建筑施工人员，在具体施工中需要按照施工图纸、设计图纸等进行施工，并仔细检查材料构件的预留孔及预埋件，并对位置进行核对。第二，吊装。在型钢柱吊装时，施工人员一定要控制好吊装的速度，注意在整个过程中不能出现碰撞及摩擦，有效保证钢柱形状的完整性。而且，在具体吊装中，需要保证钢柱与地面垂直，并在到达预定的位置之后进行初步连接。第三，在初步吊装完成时，施工人员应该按照经纬仪对型钢柱的位置进行分析，保证位置与预先设置的一致，之后利用螺栓固定型钢柱。第四，焊接。在螺栓连接完成之后，需要进行焊接施工，相关人员一定要严格遵守焊接规范，并在焊接规范符合标准后完成作业。

6.5 钢主梁吊装

吊装流程为:接头清理→测量放线→构件起吊检查→吊装→定位马板卡固。技术控制要点如下。①接头清理：试件起吊前，应对各接头部分的焊缝及螺栓孔进行检查，清理异物、油污、检查衬板、引弧板、熄弧板等，保证结合面清理干净，且基面应干燥。②测量放线：根据楼层控制线，在楼面上用墨斗弹出钢梁的轴线;根据构件定位图，在钢管混凝土柱的牛腿上用墨斗弹出钢梁的定位卡线。③钢主梁起吊检查：起吊前检查钢主梁的质量证明文件和表面标识，其外观质量、尺寸偏差及结构性能符合设计要求。④吊装：每根梁设置两个吊点，为确保吊装安全，采用Φ31mm（6×19）的钢丝绳进行吊装作业，钢丝绳与钢主梁的夹角约60°；起吊就位时，应缓慢进行，当钢主梁提升到500mm时，先暂停提升，经检查钢主梁、绑点、吊钩、吊索等处安全可靠后，再继续提升。当钢主梁提升到接近钢管混凝土柱牛腿高度时，工人通过爬梯在接头处辅助将钢主梁头缓缓就位安放。

6.6 混凝土浇筑和振捣

为检验配制的混凝土是否达到工程设计的要求，当混凝土被运输到指定位置之后，现场管理人员和技术人员需要对混凝土的强度、坍落度等指标进行全面检测，确认达到工程要求之后，再继续施工。在混凝土浇筑时，要保证混凝土从管口下落的高度小于2.0m，严禁直接倾倒浇筑，需要采取一定的方法限制混凝土冲击力，本工程采用了串筒浇筑法，满足了工程要求。为保证混凝土具有足够密实度，在振捣时采用了插入式振荡法，具体振捣方法为:保证振捣插入点均匀布置，按照顺序严格振捣，每次振动完成之后，移动距离控制在30cm～40cm之间。如果混凝土采用了分层浇筑法，则振捣器需要插入下层混凝土5cm～10cm之间，进行严格控制，保证上下两层混凝土能够形成一个整体。

7 结束语

型钢混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构体系。适用于高层建筑结构、大型公共建筑、大跨重载结构、多层重型工业厂房、大跨桥梁等结构领域。实践证明，它是一种具有显著技术经济效益和社会效益的新型结构体系，应用前景广阔，适用我国基本建设的国情，有很大的发展空间。本项目体育场工程通过采用型钢混凝土结构模式，优化了设计，充分体现了技术先进、安全适用、经济合理的设计原则。