型鋼混凝土結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)探討

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)探討賈樹盛

（山東高陽(yáng)建設(shè)有限公司，山東淄博255000）

0引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展空間不斷擴(kuò)大，高層及超高層建筑由于最大限度地挖掘了土地的利用價(jià)值而得以快速發(fā)展。對(duì)建筑施工企業(yè)來(lái)講，要提升高層及超高層建筑的施工質(zhì)量，重點(diǎn)在于選擇合適的施工技術(shù)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是將型鋼埋入到鋼筋混凝土形成的一種獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土中由于添加了強(qiáng)度和延性強(qiáng)的型鋼，相比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、抗震性能得以大大提升，在工程建筑特別是高層及超高層建筑施工中應(yīng)用逐漸廣泛，該結(jié)構(gòu)也是未來(lái)工程建筑發(fā)展的趨勢(shì)之一。本文主要對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并介紹其施工工藝。

1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.1承載力高、剛度大

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是將型鋼和混凝土包裹在一起，型鋼和混凝土是受力的合體，共同承擔(dān)建筑物的荷載，相比普通的鋼筋混凝土，不僅發(fā)揮了鋼筋混凝土本來(lái)的優(yōu)勢(shì)，而且由于在鋼筋混凝土中增加了型鋼，使得型鋼原有的強(qiáng)度、剛度及其延性也在建筑結(jié)構(gòu)中得到充分發(fā)揮，大大提高了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。

在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土包裹型鋼，對(duì)型鋼具有較強(qiáng)的約束作用，從而提高型鋼結(jié)構(gòu)的剛度和抗扭能力，因此型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有剛性大的特點(diǎn)。

1.2抗震性能好

在型鋼外面包裹混凝土，型鋼不會(huì)出現(xiàn)局部屈曲現(xiàn)象，有效提升了型鋼骨架的剛性，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件承載力也增強(qiáng)。尤其是實(shí)腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的效果更加突出，抗剪承載力、延性極強(qiáng)，即便遇到地震，運(yùn)用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的建筑不會(huì)受到地震較大的影響。因此，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的建筑具有良好的抗震性能。

1.3良好的經(jīng)濟(jì)性

與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中型鋼不受含鋼率的限制，型鋼混凝土構(gòu)件的承載能力可以高于同樣截面的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件一倍以上，因而相同承載力條件下可以減小構(gòu)件截面。在高層超高層建筑中，構(gòu)件截面減少，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間的有效利用，從而增加使用面積和層高；自重越小，建筑結(jié)構(gòu)可以越高。在建筑施工中，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)較高的承載力和剛度，也使建筑可以朝著跨度更大、高度更高、承載力更強(qiáng)的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)這種形式，建筑產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通混凝土結(jié)構(gòu)建筑。而將混凝土包裹到型鋼外，也能有效節(jié)約鋼材的使用量，甚至能節(jié)省到50%甚至更多，節(jié)約了建筑材料，降低了建筑施工成本。

1.4施工周期短

采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的建筑施工過(guò)程中，由于型鋼骨架的存在，即便混凝土還未硬化，但由于型鋼骨架已經(jīng)具備了承載能力，也能進(jìn)行下一步的施工。在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，一般需要等待混凝土硬化達(dá)到一定強(qiáng)度后才能進(jìn)行下一步施工。因此從這一點(diǎn)，相比普通的鋼筋混凝土，在相同的施工條件下，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的建筑施工周期有效縮短。

綜上，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的建筑具有很多優(yōu)勢(shì)，隨著高層及超高層建筑發(fā)展的需要，可以將之應(yīng)用到高層及超高層建筑施工中，優(yōu)化高層超高層建筑的性能，對(duì)促進(jìn)高層及超高層建筑的發(fā)展具有重要意義。

2型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

2.1施工前型鋼的加工

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土、型鋼、縱向鋼筋、箍筋組成，相比鋼筋混凝土，其施工工藝較為復(fù)雜，尤其是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造十分復(fù)雜，梁柱節(jié)點(diǎn)處的鋼筋需穿過(guò)型鋼。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，一般情況下相交方向的兩組型鋼梁標(biāo)高相同，但型鋼與混凝土梁中配置的鋼筋，由于要同時(shí)穿過(guò)縱向型鋼柱，在此位置必須錯(cuò)開，因此位于豎向型鋼柱上的孔位標(biāo)高不會(huì)相同，同時(shí)還可能存在著型鋼梁、柱節(jié)點(diǎn)位置為非正交連接的現(xiàn)象。這種情況下，節(jié)點(diǎn)處型鋼、鋼筋密度大且互相交錯(cuò)穿插，鋼筋穿孔位置定位難，這使得型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的連接施工難度加大。因此在大多情況下，型鋼開孔、套筒焊接、牛腿焊接需要提前考慮，一般通過(guò)型鋼廠家進(jìn)行加工處理，在施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按照施工位置、標(biāo)高進(jìn)行控制，才能建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程。

2.2型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)施工藝

施工中首先要保證預(yù)留地腳螺栓位置，地腳螺栓的位置不準(zhǔn)確，將會(huì)影響下一步工序施工。可以使用定型化模具將型鋼與混凝土柱進(jìn)行固定，通過(guò)模具確定型鋼柱的準(zhǔn)確位置。未確定最終固定位置前，再次復(fù)核土建基礎(chǔ)施工中地腳定位軸線。一般采用現(xiàn)場(chǎng)放線，縱橫軸線進(jìn)行控制，再對(duì)模具進(jìn)行最后的固定。模具固定后，確定出地腳螺栓位置、標(biāo)高、垂直度，針對(duì)地腳螺栓，可通過(guò)鋼筋支架對(duì)筏板下部及上部進(jìn)行固定，防止在混凝土作用力下產(chǎn)生偏位，待筏板基礎(chǔ)強(qiáng)度達(dá)到要求后再進(jìn)行下一步工序施工。

型鋼安裝前，除了檢查型鋼整體截面、垂直度、平整度、開孔位置偏差外，還要對(duì)型鋼原材試驗(yàn)報(bào)告、焊接材料、焊接方法、接頭形式、焊接位置、焊后處理及焊接工藝參數(shù)、預(yù)熱參數(shù)、后熱參數(shù)等進(jìn)行檢查。安裝過(guò)程中，柱腳安裝孔應(yīng)對(duì)準(zhǔn)地腳螺栓，漸漸下落就位，安裝地腳螺栓螺母，臨時(shí)固定型鋼，校正垂直度。待垂直度調(diào)整完成，型鋼位置調(diào)整正確以后，再加固地腳螺栓，并用電焊固定。

后續(xù)型鋼的安裝，應(yīng)首先在型鋼骨架連接處進(jìn)行臨時(shí)連接，為防止上層型鋼骨架垂直度偏差積累超過(guò)規(guī)定要求，除了要對(duì)型鋼柱下部型鋼進(jìn)行校正外，還應(yīng)將上部型鋼垂直中心線調(diào)直，糾正垂直偏差、對(duì)接位置偏差，再進(jìn)行型鋼焊接或螺栓方式的固定。待所有型鋼安裝完成后，再進(jìn)行復(fù)測(cè)和糾正因荷載增加、焊接收縮及螺栓受力不均帶來(lái)的偏差。焊接型鋼時(shí)，應(yīng)按規(guī)范JGJ81及其他相關(guān)規(guī)定開展焊接工藝施工。焊接時(shí)應(yīng)注意采用氣保焊的形式，在保證美觀的同時(shí)還能保證焊接效果的牢固性和安全性。

2.3焊接應(yīng)力的消除

如果圖紙或技術(shù)條件中對(duì)焊后消除應(yīng)力有額外要求，應(yīng)按照要求開展消除應(yīng)力的施工處理。消除應(yīng)力處理過(guò)程中，加熱和冷卻速率以及保溫時(shí)間等應(yīng)遵守有關(guān)技術(shù)規(guī)定。型鋼焊接前應(yīng)清除焊接面表面的油及銹，焊接位置應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。如果焊材烘干不到位，或者因?yàn)閷用骈g清理不干凈有油污、水等，焊縫間容易出現(xiàn)氣孔，這些氣孔一般是氮?dú)饪?、二氧化碳?xì)饪缀脱鯕饪?，從而?huì)影響型鋼在鋼體結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性。同時(shí)還要避免型鋼之間的重疊，避免產(chǎn)生焊縫互相交錯(cuò)，從而產(chǎn)生應(yīng)力收縮的現(xiàn)象，否則會(huì)導(dǎo)致鋼材變形，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)斷裂。

2.4鋼結(jié)構(gòu)焊接完工的檢查及焊接瑕疵的處理

焊接部位不得留氣泡，對(duì)一般部位的焊縫，應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，針對(duì)不同的情況采用不同的處理方法：若焊縫處發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)在裂紋兩端鉆止裂孔或挖除裂紋處的焊縫金屬，再進(jìn)行補(bǔ)焊；如果有孔穴，應(yīng)在孔穴處進(jìn)行補(bǔ)焊；若焊接位置存在固體夾雜，應(yīng)剔除掉固體夾雜，再重新補(bǔ)焊；若出現(xiàn)未熔合、未焊透的現(xiàn)象，針對(duì)敞開性好的結(jié)構(gòu)可進(jìn)行焊縫背面直接補(bǔ)焊，對(duì)于不能直接補(bǔ)焊的重要焊件及部位，應(yīng)鏟除未焊透的焊縫金屬，再進(jìn)行補(bǔ)焊；若出現(xiàn)形狀、咬邊等缺陷時(shí)，對(duì)輕微的形狀缺陷進(jìn)行機(jī)械修整，使其平滑過(guò)渡，嚴(yán)重的應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊處理。如果圖紙有要求，應(yīng)開展探傷試驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到二級(jí)焊縫要求。對(duì)于工字形型鋼和十字形型鋼的腹板、翼緣板應(yīng)使用坡口熔透焊焊接方式，使探傷試驗(yàn)達(dá)到一級(jí)焊縫要求。

3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工中存在的問(wèn)題及解決

3.1安裝時(shí)型鋼和鋼筋的結(jié)構(gòu)沖突問(wèn)題

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的安裝施工，和鋼筋混凝土的流程存在著很大不同。施工時(shí)，由于型鋼和鋼筋在結(jié)構(gòu)方面的沖突，多數(shù)時(shí)候需要對(duì)連接方式進(jìn)行調(diào)整。

由于大多數(shù)型鋼存在于柱子及梁內(nèi)，柱子縱向下，鋼筋無(wú)法穿過(guò)型鋼梁或型鋼柱的翼緣板，鋼筋只能設(shè)置在柱子截面的四角或翼緣板不礙事的位置。柱子箍筋無(wú)法通過(guò)型鋼位置時(shí)，可通過(guò)對(duì)腹板進(jìn)行機(jī)械開孔或箍筋分段再進(jìn)行焊接處理。當(dāng)箍筋與型鋼柱翼緣板重疊，可采用焊接方式進(jìn)行施工處理。在梁柱節(jié)點(diǎn)，梁主筋無(wú)法通過(guò)型鋼柱腹板或翼緣板時(shí)，需要調(diào)節(jié)鋼筋位置或?qū)α褐?jié)點(diǎn)腹板位置的型鋼進(jìn)行機(jī)械開孔處理，翼緣板位置一般不進(jìn)行開孔，不宜將梁主筋鋼筋焊接到型鋼柱翼緣板上。但遇到型鋼與鋼筋發(fā)生無(wú)法避免的沖突時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況在翼緣板部位埋弧焊焊接套筒，然后將梁主筋通過(guò)機(jī)械連接，并在該位置焊接加勁肋以實(shí)現(xiàn)對(duì)翼緣板的補(bǔ)強(qiáng)處理。

當(dāng)腹板開孔大小和位置不合適時(shí)，在征得設(shè)計(jì)者同意后，再用電鉆補(bǔ)孔或絞刀擴(kuò)孔，不得在現(xiàn)場(chǎng)使用氣割開孔。開孔位置、開孔大小、開孔率等應(yīng)符合規(guī)范要求，既要能穿過(guò)型鋼，也不能損壞型鋼腹板受力要求。當(dāng)穿孔削弱型鋼強(qiáng)度或開孔率超過(guò)規(guī)范要求，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。

3.2現(xiàn)場(chǎng)施工中鋼結(jié)構(gòu)安裝問(wèn)題

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，安裝型鋼時(shí)，預(yù)留地腳螺栓應(yīng)準(zhǔn)確定位，當(dāng)型鋼柱底部預(yù)埋螺栓與螺栓孔不對(duì)中，螺栓孔偏差不大時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意，可沿型鋼柱地腳板偏差方向?qū)⒖讛U(kuò)大為橢圓孔，再用加大的厚墊片進(jìn)行加固處理。當(dāng)預(yù)留螺栓偏差較大時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意將預(yù)留螺栓割除，用熔透焊接的方式將根部螺栓焊于預(yù)埋鋼板上，再附加一塊與預(yù)埋鋼板等厚的鋼板，采用塞焊法焊接在預(yù)埋鋼板上，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求焊上新螺栓。當(dāng)型鋼柱螺栓孔預(yù)留位置不對(duì)，螺栓孔偏移位置不大，經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意，可將孔洞擴(kuò)大為橢圓形，選用大墊片安裝型鋼柱。當(dāng)螺栓孔洞偏移大時(shí)，在設(shè)計(jì)人員同意的前提下，對(duì)原孔進(jìn)行塞焊處理，再重新補(bǔ)鉆孔。

3.3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過(guò)程中的問(wèn)題

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑，應(yīng)遵循相關(guān)混凝土施工規(guī)范和規(guī)程。在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，不同材料之間由于摩擦力等原因容易出現(xiàn)混凝土裂縫，如梁柱節(jié)點(diǎn)等不容易被充分填滿，或因梁的型鋼翼緣過(guò)寬阻礙混凝土的澆筑。因此要在一些位置預(yù)留排出空氣的孔洞和混凝土澆筑口，并仔細(xì)進(jìn)行澆筑和振搗，保證其密實(shí)度，防止開裂。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，高層及超高層建筑大量涌現(xiàn)，更因建筑功能需求的增加，建筑樓層空間、樣式等要求不斷提高，傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足高層及超高層建筑物設(shè)計(jì)要求，為有效利用土地資源，滿足人們的生活需要，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)將成為高層及超高層建筑實(shí)施中的一項(xiàng)最優(yōu)