大跨度高支模型钢混凝土梁施工技术

王娅璞，胡雪垠，林志平，李骏，周怡露

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，海口 570100）

1 引言

型钢混凝土有优越的受力性能，在大跨度、立柱较少的建筑体内应用广泛。在现场施工中，需采取措施使型钢与混凝土成为一体，方能发挥二者的优势。同钢结构建筑相比较，型钢混凝土整体稳定性较好，且具备较大的抗弯强度，防火性能好，工程造价低；同钢筋混凝土建筑相比，型钢混凝土可以承受较大的荷载，且抗变形能力强，具有较好的抗震能力。目前，在大跨度、立柱较少、上部荷载大的建筑中，这一结构得到了广泛应用。同传统的钢筋混凝土结构相比较，型钢混凝土结构还可以提高建筑的空间使用率，减少建筑变形。然而，由于型钢混凝土结构使用的工程材料种类较多，面临着一些新的施工问题，对型钢混凝土施工技术提出了新的要求[1-3]。

2 工程概况及施工难点分析

2.1 工程概况

某新建学生文体活动中心，占地面积9 711 m2，地下1层，地上3层，建筑高度13.15 m，建筑面积10 411.95 m2，单跨跨度39.6 m，主要设置游泳馆、球馆、医务室、广播室、健身房、跳高室、形体室、舞蹈室以及辅助用房等；文体中心1层层高为4.25 m，2层为4.2 m，3层为4.5 m。图1为型钢混凝土梁分布设计图。

地上建筑部分梁和柱为现浇，楼板采用的是装配式叠合板，属于装配式混凝土框架结构，最大跨度为39.6 m，采用型钢混凝土框架柱和型钢混凝土梁相结合的方式。型钢梁柱的截面尺寸和材料等级见表1。表2为地上结构与地下结构混凝土强度等级表。

表1 型钢梁柱的截面尺寸和材料等级

表2 地上结构和地下结构混凝土强度等级表

2.2 施工难点分析

1）本工程现场支模高度为10.45 m，支模高度较高，采用普通类型模板支架无法满足大跨度型钢混凝土结构的施工安全需求。

2）本工程最大跨度值为39.6 m，对型钢混凝土施工技术提出了更高的要求，钢梁最大截面尺寸为400 mm×1 600 mm。

3）施工时需要安装钢平台，施工过程存在许多工程设备，安装和拆除都需要花费较多的人力和物力，使现场工期延长。

3 大跨度高支模型钢混凝土梁柱安装施工技术研究

3.1 型钢柱的安装

1）型钢柱脚埋置。型钢柱脚的埋置分为埋入式、非埋入式及埋入式与非埋入式相结合3种方法。埋入式与非埋入式相结合的施工方法为：在基础浇筑前预先埋置连接螺栓，利用螺栓将型钢柱底端的钢底板与基础顶端进行连接，再浇筑混凝土避免螺栓与外界联系，从而实现型钢柱与基础的良好连接，确保整个结构具有较好的稳定性。

2）型钢柱现场施工过程中，有以下几点注意事项：（1）型钢柱加工过程中，钢筋排列图应严格按照设计图纸确定，确保各个数值精确无误。同时，按照设计图纸，可能出现钢筋的穿孔位置与焊缝或型钢柱腹板重叠，此时应调整穿孔位置，并且与焊缝的距离大于或等于12 mm。（2）在进行型钢柱浇筑工作前，应对钢柱及柱脚底板进行再次定位，避免钢筋绑扎过程对型钢柱的影响，定位方法与一般的测量定位方法一致，应特别注意型钢柱的垂直度，确保垂直度偏差在规范要求范围内。图2为型钢柱施工实景。

3.2 型钢梁安装要点

利用运输设备将工厂制作好的钢梁运至施工现场，利用汽车吊将其放置于材料码放场地。型钢梁吊装之前，在型钢梁的上端焊接吊耳，待焊接点达到足够强度时，利用工程设备将型钢梁运送至塔吊的回转半径范围内。利用塔吊将型钢梁放置于钢柱的牛腿上端，位置确认无误后，将焊接的吊耳移除。安装过程中，应确保钢梁翼缘与牛腿二者中心重叠，从而保证型钢梁放置于预定的轴线处。同时，可以利用水平调节丝杆对型钢梁的垂直度进行调节，利用垂直调节丝杆对型钢梁的竖向标高进行调节。图3为型钢梁安装实景。

3.3 型钢梁、柱的焊接

对型钢梁与柱二者之间的连接点焊接时，有以下注意事项：

1）焊接材料选择。使用低氢型的焊条，基于焊接接头应与钢材强度大致相同的原则，可采用E5015型的电焊条。焊条使用时间超过4 h应再次烘熔。

2）焊接方法选择。为了避免最终形成的焊缝分布不均匀、孔隙过大，在焊接过程中，应注意选用直径较小的焊条，焊道窄且薄，采用多层多道的焊接措施进行焊接。前几遍焊接时，选用的焊条直径和焊接电流应较小。

4 大跨度高支模型钢混凝土施工技术要点研究

4.1 型钢柱模板加固施工技术

当型钢柱模板安装完毕后，会浇筑混凝土，混凝土初凝前，模板承受的侧压力来自处于塑性状态的构件；当混凝土振捣完毕后，混凝土转变为液态，模板此时承受的侧压力为最大值；在整个振捣过程中，模板随之发生弹性变形，待振捣结束后，弹性变形随之消失。若在型钢混凝土柱成型过程中，模板所承受强度大于自身的弹性强度值，会发生不可逆的塑性变形，这样不利于型钢混凝土柱成型。因此，应确保模板材料具备一定的强度值。

本工程所用型钢柱截面尺寸为H900 mm×500 mm×28 mm×28 mm、H700 mm×500 mm×22 mm×2 mm，针对不同尺寸的型钢柱，应设置相应的模板加固方案。

1）若型钢柱模板的单边尺寸在1 000 mm以上，模板高度大于4 000 mm时，加固方案如图4所示。这一支撑体系由模板、扣件式钢管脚手架及龙骨构成。

2）若型钢混凝土柱单边尺寸在1 200 mm以上，加固方案如图5所示。在距离地面200 mm处设置提供横向支撑作用的圆形钢管，之后每间隔600 mm再设置横向的圆形钢管。

4.2 型钢混凝土结构的混凝土浇筑施工技术

型钢混凝土不同于一般的钢筋混凝土，结构中增加了型钢，因此，在混凝土浇筑时要格外注意混凝土的配比。在施工中为了达到混凝土的强度要求，要注意以下要求：

1）为了方便混凝土浇筑，型钢在设计加工时要提前流出排气孔。排气孔的设置前提是，不影响型钢的结构。

2）混凝土中所有的配料粒径控制在5~25 mm，坍落度下限值为160 mm，上限值为180 mm，方可使混凝土流动性良好。

3）混凝土浇筑时也要不停地振捣，当型钢排气孔中出现冒浆，即停止振捣，进行另外一侧的浇筑和振捣，直至两侧的混凝土均浇筑完毕后，方可进行下一步更为细致的振捣工作。

5 结论与展望

5.1 结论

1）型钢梁柱安装中，应注意与其他构件的衔接，使构件整体具备足够的稳定性；焊接过程中，应选用合适的焊接方法和参数对焊缝进行焊接。

2）型钢混凝土施工中，对于单边尺寸不一致的型钢柱模板，提出了相应的模板加固方案。

5.2 展望

型钢混凝土施工技术已经广泛应用于大跨度建筑物中，采用这一技术有如下优势：与钢筋混凝土结构相比，可以降低混凝土与钢筋的工程量，减少人力物力的使用，减少施工费用，提高施工效率，提升工程质量。因此，将型钢混凝土施工技术应用于大跨度建筑物可以发挥显著的社会经济效应。