超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制

马云昌，杨仲坡

（1.温州宝信房地产开发有限公司，浙江 温州325000；2.浙江省工业设计研究院，杭州310000）

1 引言

超高层型钢混凝土结构以其独有的高承载、强抗压抗震性能、稳耐久性和耐火性被广泛应用于高层或超高层建筑、公路桥、铁路桥、航站楼、火车站和地铁站等工程建设中。型钢混凝土结构施工的关键在于型钢混凝土梁柱与钢桁架、钢梁关联节点的施工工艺、施工技术和质量管控。

2 超高层结构建筑设计特点

超高层结构建筑物的重力荷载与建筑物的高度具有紧密的关联。在常规环境下，建筑物重力荷载会随建筑物的高度增加而急速增大。同时超高层建筑物对抗震性能要求比较高，地震效应与建筑物的高度具有正向破坏作用，随着高度的增大，建筑物所受地震作用效应增大。并且随着建筑物层数高度的增加，重力二阶效应成为不可忽视的问题，由于建筑物的高度发生变化，从而降低建筑物的结构承载力和整体稳定性。随着倾覆力矩增大，高层建筑物整体稳定性要求也会提高。同时竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响也会增大【1】。

3 超高层型钢混凝土结构构建的重难点分析

超高层型钢混凝土结构在构建过程中存在一系列问题。因其高度的大幅上升，会给型钢混凝土结构构件的吊装带来巨大的安全隐患。同样，因框架结构的需要，大型构件运输需要进行特殊的安排。型钢混凝土结构构建中所存在的问题是工程建造需密切关注的方向。超高层型钢混凝土结构构件的重难点主要体现在以下4 个方面:

1）基于型钢混凝土结构梁、柱、钢桁架和钢梁构件的体积、重量大，给构件的吊装和运输带来一定的难度，在施工过程中需加强对构件吊装和运输的重点管控。

2）因工程构件间的衔接需要，在很多方面都需要对型钢混凝土梁、柱进行穿孔，以便于不同类型构件间的衔接。基于构件的连接问题，此处会涉及有关型钢混凝土构件和其他钢梁构件节点建造的配筋问题，这也是超高层型钢混凝土结构施工过程中需重点关注的技术难点。

3）安装精度的控制。施工过程中型钢混凝土结构件和钢桁梁、钢梁属于2 种类型不同的构件组合，2 种结构类型的连接精度是工程建设需重点关注的技术难点。

4）因其是超高层的建筑结构，钢架结构的基础建设是尤为重要的，因此，要重点关注底层预埋型钢混凝土梁柱的安装质量以及上层型钢梁柱的吊装和质量控制。

4 超高层混凝土结构关键施工技术和质量控制

4.1 超高层型钢混凝土构件的加工

为保障型钢混凝土构件结构的合理性、规范性，构件制造应严格根据国家相关加工标准规范性文件GB 50205—2001《钢结构工程施工及验收规范》与GB 50211—1995《钢结构工程检验评定标准》中对型钢加工所提出的规定性要求进行加工。型钢混凝土构件具体制作流程可总结为：前期准备→材料检验→下料放样→号料→制孔、打坡口→对接→矫正→焊接肋板→校正→超声波探伤→焊接栓钉→清理→试装→装备→成品检验。其制作流程复杂，需严格按制作规程、制作工艺进行，从而确保型钢混凝土构件的质量和性能【2】。

4.2 型钢混凝土构件的运输

型钢混凝土构件的运输应基于构件的规格和自身重量选用承重相当的运输车辆进行运输。在运输过程中应基于构件的结构和放置条件使用一定的固定手段对其进行稳定，确保混凝土构件在运输过程中车体堆放的平整稳实，避免构件从车辆散落情况的发生。

4.3 型钢混凝土构件的工艺安装流程

型钢混凝土构件的安装可分为2 个步骤进行。

4.3.1 预埋构件的安装

根据施工规范和图纸优化设计要求，对型钢混凝土预埋构件进行安装。预埋构件主要是预埋螺栓的施工安装。在混凝土施工初期，采用定型模具对型钢混凝土柱的安装位置进行固定，位置固定后在模具上对型钢混凝土柱地脚螺栓位置进行定位，确定标高和垂直度后进行螺栓加固，用每组螺栓配置3 组钢筋井架加固的方式对螺栓进行加固，坚持井架位置与结构钢筋位置尽量相连的原则，确保相互间的连接。为了防止地脚螺栓出现移位和下沉的不良状况，施工人员在筏板上下2层钢筋网之间加固和支撑。最后利用经纬仪、水准仪等位置测量仪器对螺栓位置及标高进行检查验收，在验收合格的基础上进行混凝土浇筑作业。

4.3.2 吊装构件的安装

型钢混凝土的吊装,吊装部分可以分为2 部分进行：

1）底层预埋型钢柱的吊装。底层预埋型钢柱安装要严格按照先前确定的轮廓线进行施工安装，在安装调试过程中利用经纬仪和水准仪对其位置进行矫正和检验，在确保位置精确性的前提下把预埋混凝土柱与筏板钢筋网进行焊接和加固，确保底层型钢混凝土柱位置的精确性和垂直性。

2）顶层型钢柱、梁的吊装。把型钢混凝土柱进行起吊与底层的混凝土进行对接，一定要确保起吊型钢柱的垂直性，在两者横纵轴对齐时，使用高强螺栓对其进行临时固定，后使用经纬仪和水准仪对其衔接度进行测验和矫正，重复起吊直至位置达到要求精度，在确保其位置精确性的前提下，进行最终的高强螺栓固定，并把螺栓调至一定的规范扭矩。

5 型钢混凝土构件与钢筋混凝土构件组合结构的关键施工技术

超高层混凝土结构的关键就在于型钢混凝土构件与钢筋混凝土构件的节点构建问题，工程建设中会涉及众多2 种结构类型混凝土的衔接问题，因此，型钢混凝土柱穿孔的位置和精度控制是超高层型钢混凝土结构的关键施工技术。根据混凝土结构施工，施工的要点为型钢混凝土柱贯穿钢筋孔位和对拉螺栓孔位的预留。可以用以下3 种方式解决此种问题。

1）根据设计型钢混凝土柱的加固方案来确定贯穿孔位和对拉螺栓在型钢柱中的预留位置。

2）依据结构设计图纸中梁柱节点处纵筋和腰筋的型号、位置来确定在型钢混凝土柱中预留孔洞的位置和开孔大小。依据框架梁节点处腰筋和拉构钢筋的型号、位置来确定型钢混凝土梁预留孔洞的位置和大小。

3）为防治型钢梁翼缘板性能的弱化，在梁柱节点处，把纵筋进行打弯，进行绑扎安装。

6 型钢混凝土构件的模板工程

6.1 定型类模板

定型类模板有多种，如定型类木模板、定型类钢模板，利用定型模板能够提升工程施工速度和确保型钢柱、梁的成型效果。但在具体应用过程中存在一个基本问题，定型模板的使用会涉及塔式起重机，因各种外在和内在因素的影响，会对工程产生一定的不利影响【3】。

6.2 爬模

爬模与定型类模板的不同之处在于不同安装塔式起重机进行吊装，并且安装速度快，但也存在许多问题，爬模对于型钢混凝土构件形成产生一定的影响，效果一般。到工程拆模阶段，处于阴角处的模板拆卸起来具有一定的难度。

6.3 拼装木板模

拼装模板模具有前两者都无法比拟的优势，不仅安装速度快，型钢混凝土构件形成效果好，还不需要重复搭建塔式起重机，在模板的拆卸过程中也比较便捷。同时，型钢混凝土柱与钢筋混凝土现浇板可以同时施工进行。

7 结语

综上所述，超高层型钢混凝土结构在实际运用中存在诸多的技术重点和难点，为能更好地推进此种组合结构的发展，需在施工技术、施工工艺和施工质量控制方面投入更多的科研精力，突破关键施工技术瓶颈约束，确保工程质量。