浅析型钢混凝土结构钢骨架施工技术

浅析型钢混凝土结构钢骨架施工技术

余坚澄

广东开平建安集团有限公司广东开平529300

摘要：文章结合工程实例，针对型钢混凝土转换层钢骨架的施工难点，从型钢的吊装、连接以及钢筋与型钢骨架配置施工两大方面探讨了型钢混凝土结构钢骨架施工的关键技术，通过前期细致的技术准备，施工工程中的统筹安排，细部的工艺改进，施工取得圆满成功，对类似的施工工程具有一定的参考借鉴作用。

关键词：型钢混凝土；吊装；骨架配置施工；施工技术

随着建筑业的不断发展，建筑物的高度、跨度不断增加，高层、超高层建筑物层出不穷，以往的钢筋混凝土结构己不能满足现代生活的需求。在这种情况下，型钢混凝土结构因其它兼有钢结构和混凝土结构的诸多优点，如承载力强、抗震性能好、施工速度快、防锈、防腐、防火等优越性能越来越受到人们的重视，被逐步应用于各种高层建筑物之中。因此，探讨可行有效的施工控制技术，提高该项技术的运用水平，充分实现其价值具有重要的现实意义。

1工程概况

某建筑项目由两座单体楼即1#楼、2#楼及裙房、附楼、整体地下室组成，建筑结构类型为30层框支剪力墙结构，总高度99.57m，总建筑面积58907m2。其中五层以下裙楼为门厅（20m×20m×13m）、餐厅、宴会厅（56m×30m×11m）、等酒店的公共大空间，五层为型钢混凝土结构转换层，楼层面积4360m2，型钢混凝土组合柱采用实腹式焊接十字型钢柱，截面尺寸1.3×1.3m、1.3×2.2m、1.4×1.4m、1.5×1.5m计12个柱位，柱内型钢采用贯通型，型钢柱的安装是从地下室地板开始焊接安装，逐层向上焊接安装至转换层；从基础承台面至五层楼面设置，全高为33.57m；型钢混凝土组合梁采用实腹式焊接H型钢，梁断面尺寸0.8×1.8m到2.2×2m、1.2×2.6m不等，计5根钢梁，钢梁净跨29.6m，单根钢梁重9.96t。所有型钢均采用Q345B型钢板。钢柱牛腿与钢梁、钢梁与钢梁之间均采用栓焊连接，腹板采用10.9级摩擦型高强螺栓连接，翼板采用加垫板现场焊接。

2型钢混凝土转换层钢骨架施工难点

型钢混凝土结构钢骨架有钢柱和钢梁，钢柱为十字柱，高度33.47m，重量达34.8t；钢梁为H型，梁长29.6m，重9.96t，现场不具备构件整体运输和塔吊吊装条件。对构件进行合理的分段、场内运输、吊装及精确定位连接安装是型钢施工的关键。

配置型钢的转换梁配筋率高，在梁柱节点区钢筋异常密集，与型钢排布矛盾突出，相互影响较大，绑扎难度大，是钢筋施工安装的难点。

3型钢混凝土结构钢骨架施工

3.1型钢的吊装、连接

本工程型钢混凝土结构钢骨架有钢柱和钢梁，因安装位置的不同，以及作业现场不具备构件整体运输和塔吊吊装条件，故采取场外分段制作、运输，场内拼装、吊装。

3.1.1型钢柱的吊装

施工前制定施工方案，依据施工图钢柱所在平面位置的分布情况详见图1，将钢柱的吊装、连接施工划分成2个施工段，在垂直的竖向面上，各段钢柱依自然层进行分段，下层钢柱安装完毕后再逐层向上施工，在两个施工段均完成下部楼层型钢混凝土浇筑，以及最后一层钢柱的吊装、连接后，再进行钢梁的吊装、连接工作。

各段钢柱构件在场外制作完成后运至现场，因施工场地及塔吊吊重的限制（单段最大重量为10t），采用30t汽车吊将钢柱构件卸至操作层，再使用专用平板拖车将构件转运至安装位置附近进行焊接组合，每段接口均设在楼层面以上1.3m处。钢柱焊接组合完成后，进行无损检验合格，而后采用摇臂拔杆吊装。

图1钢柱分层示意图

经计算比选，钢构件吊装采用1套16m高摇臂杆抬吊的方法吊装，桅杆基本参数为：最大的起重量11t，工作幅度5.0m，桅杆长度16.0m，起重滑轮组采用4定4动，工作线数为8直径为18.5的钢丝绳，滑轮组自重0.5t，卷扬机牵引动力为3t。

吊装钢柱时，摇臂拔杆设置在钢柱位置附近1m处，为使吊装拔杆稳定，设置四向稳定拉拔缆风绳、固定绳，即在拔杆顶端设缆风绳，在拔杆柱脚设固定绳，并将缆风绳、固定绳拉结在锚固点上（在已浇捣的钢筋混凝土楼层上预埋钢筋地锚作为锚固点）。吊装的吊点设置在柱顶，柱子起吊前，在结构面上1m处划一水平观测线，用以观测、复核钢柱安装标高。首段钢柱安装固定时，应对地脚螺栓进行保护，以防止钢柱构件吊装就位时撞碰损伤螺栓，而影响螺栓紧固。钢柱吊装示意图详见图2。

图2钢柱人字杆吊装示意图

为使钢柱的垂直度与标高符合设计要求，必须及时进行钢柱的安装校正。校正测量采用两部经纬仪，同时在纵横两个方向上校对钢柱的垂直度，将经纬仪纵中丝对准柱子座的基线，发现钢柱垂直偏差，调整柱底的矫正螺母，直至钢柱垂直，以同样的方法测横线，使钢柱的另一方向垂直。经纬仪多向观测，确定钢柱垂直后，及时紧固地脚螺栓螺母，并将柱脚垫板与柱脚板焊接固定，同时做好焊缝检查工作，确保焊缝质量达到要求。钢柱焊接固定后，要及时在柱顶设置多向缆风绳，并将配有法兰螺栓的缆风绳拉紧固定，保证钢柱垂直度，不倾覆，方便后续工序的施工。二层以上钢柱吊装方法同下部钢柱，上下两段钢柱的连接改为安装螺栓，在调整好钢柱垂直度后，紧固连接螺栓，再次校正垂直度，合格后再焊接固定。

3.1.2型钢梁的拼接、吊装

转换层型钢梁在3层楼板进行操作焊接、吊装，型钢梁全长29.6m，分3段焊接成型，每段先由汽车吊吊至3层板面，再用自制小平板拖车水平运输至焊接成型位置（即靠近吊装位置），组拼焊接完毕后用摇臂拔杆起吊安装；为使拼装完成的钢梁不对已完工的混凝土梁板造成损害，须在拼装的钢梁下垫方木，以减少钢梁对混凝土梁板的损害。

钢梁的拼接：因现场施工与设计的相关数据会存在误差，故钢梁长度以现场实际数据确定。钢梁长度的确定应综合考虑一下3个因素：一是，钢梁两端钢柱的间距。钢梁两端钢柱安装完成后，用测距仪从至少2个方位测量钢柱的间距，并将测量数据校核验证，核验后的数据作为钢梁的安装长度；二是，因钢梁较长，在采取分3段现场组对拼装时，钢梁拼装的实际长度按设计要求起拱100mm，该起拱会影响钢梁的安装长度；三是，因吊装作业，钢梁挠曲会产生长度变化，故要考虑减小梁长。在对影响因素进行综合考虑后，经计算确定钢梁拼装的实际长度，并进行实际控制。钢梁的对接焊，采用底部垫衬板，单面坡口熔透焊接成型的方法焊接。

钢梁的吊装：钢梁吊装采用2套摇臂杆抬吊的方式吊装钢梁，每次抬吊一支安装一支。摇臂拔杆起吊位置布设在3楼板面，靠近型钢梁安装位置一侧。为确保板面有足够的承载力，施工过程中做到：①三楼板面砼达到100%强度；②一、二楼满堂模板支撑体系保留未予拆除；③在每一摇臂拔杆起吊位置板面下部进行支撑加强，即摇臂拔杆起吊位置板面下部水平面2×2m范围内立杆间距按0.5m设置，纵横向水平杆加密紧固，同时竖向四面进行剪刀撑紧固搭设。该支撑体系将摇臂拔杆起吊时受力向下传递至一楼板面。根据设计选点，在已拼装完成的钢梁上焊置2个吊耳，穿入钢丝绳，每台摇臂杆起吊一端。2套摇臂杆将构件抬吊到安装高度时，由牵引绳引导钢梁，使钢梁靠向安装位置，摇臂杆垂直降落将钢梁搁置钢牛腿上，随之进行钢梁与钢柱的连接。

3.1.3钢柱、钢梁的连接

钢柱和钢梁的板材采用Q345B，钢梁腹板采用10.9级摩擦型高强螺栓连接，翼缘板为坡口熔透焊连接。因人员业务素质、仪器精度、机械加工精度及吊装时钢梁的挠曲变形，将会使预先加工的梁、柱连接孔位不能对齐，导致高强连接螺栓无法全部穿过，故设计上允许梁柱采用全焊接连接。

钢梁腹板增加安装耳板，使摩擦型高强螺栓满足施工要求，钢梁腹板在准确定位并进行耳板连接后，即进行高强摩擦螺栓安装的初拧和终拧工序，高强度螺栓严格按顺序施拧，由螺栓群的中央向外拧紧。翼缘板为坡口熔透焊连接，设计焊缝等级为二级，并进行100%超声波探伤检测，确保焊缝质量。安装过程中，始终采用全站仪坐标法进行定位及校正，保证安装和连接效果。钢梁对接焊缝采用底部垫衬板，单面坡口熔透焊接成型。

焊接变形控制是现场焊接工作的重点，本工程通过在焊接部位增加连接板约束，采取对称施焊，翼缘板焊接采用半自动CO2气体保护焊等一系列措施，使焊缝变形得到了较好的控制。

3.2钢筋与型钢骨架配置的施工

型钢组合结构中的钢筋施工是难点，难在钢筋与型钢在节点处的配置排布。为此，在技术准备阶段，由项目技术负责人牵头，组织并协调土建与钢结构施工单位，对型钢梁柱节点逐一进行施工设计，以“翼缘板不开孔，腹板＜20%”为原则，尽量减少开孔对腹板造成的破坏，型钢所有穿筋孔均在工厂内预制及补强。对转换梁密集钢筋的绑扎，理清安装顺序，通过技术准备阶段，对图纸深化设计，使绑扎工艺过程得到统筹和改进。

3.2.1型钢梁钢筋原位绑扎

型钢梁钢筋绑扎前的支撑架应严格按施工方案搭设，对支撑的步距、扣件数量、扭矩全数进行检查，并重点复核顶部小横杆的标高，以保证梁顶标高到位。穿筋的顺序遵循“先主梁后次梁，先主筋后箍筋、主筋先下部后上部，先内后外、先直径大的后直径小”原则，整体工艺流程如下：

焊接定位钢筋→焊接锚固钢板→连接安装梁底主筋→连接安装梁面主筋→绑扎内箍筋→连接安装内箍筋外的纵向钢筋→安装绑扎梁腰筋→外箍筋绑扎。

3.2.2节点区柱钢筋施工

（1）柱内箍筋遇型钢柱腹板：型钢柱设计比框架柱截面尺寸小300mm，若按原设计内部箍筋均采用单肢箍，多数内箍筋与型钢相遇。为解决箍筋安装问题，经设计单位同意，改内套做法为型钢平面外拉筋做法，减少了腹板打孔的数量（带来的问题是拉筋无法一次到位，需二次成型一侧135°弯钩），减少了焊接及交叉作业，加快了施工进度。

（2）柱主筋遇型钢梁或牛腿翼缘板：施工深化设计时，柱主筋已尽量避开型钢梁与牛腿翼缘板，个别主筋需穿翼缘板，型钢制作时预留出钢筋孔，柱主筋安装时穿过钢板上的预留孔后，与下主筋进行直螺纹连接，后进行塞焊，塞焊必须做到填满预留孔与钢筋间的空隙，焊缝顶部应与锚固板顶面平齐。

（3）柱核心区箍筋遇型钢梁或牛腿腹板：因抗震要求，柱箍筋全高加密，柱核心区有型钢梁、牛腿，使梁柱节点处箍筋无法按传统做法施工。为此，节点处箍筋分成两种方式安装，一是钢牛腿腹板在工厂内打孔，箍筋翻样时加工成开口套，安装穿孔后单面搭接焊接成整体；二是钢梁腹板需在工厂预焊连接筋，该部分箍筋安装时，与连接筋搭接焊接成形。

3.2.3节点区梁钢筋施工

梁柱节点处，无论是钢筋混凝土梁—型钢柱节点，还是型钢梁—型钢柱节点，梁纵向受力筋安装都非常困难，按梁柱立面投影位置关系分为以下几种情况进行施工。

（1）梁柱节点处有增加焊接牛腿的部位，部分梁筋可与牛腿焊接。

（2）型钢柱之外的梁筋：由于型钢截面尺寸比柱截面尺寸小300mm（两侧各150mm），在这300mm范围内，梁受力筋可正常穿过，不受型钢影响，按传统做法施工。

（3）型钢柱翼缘板之外的梁筋：此部位应在腹板上钻孔，以便让梁筋穿过。依据施工设计图纸，型钢柱在制作工厂加工过程中先行钻孔，待现场型钢柱安装完毕后，梁筋穿过成孔安装。

（4）与柱翼缘板相遇的梁筋：此部位梁受力筋与牛腿焊接，实际施工中，因大部分框支梁设计有两排主筋，在与设计商定后，确认一排主筋采用连接套筒与柱翼缘板焊接连接（连接套筒与柱翼缘板焊接工作于工厂内完成）；二排主筋与牛腿搭接焊，根据纵横向梁筋的排布位置，确定牛腿标高，进而确定梁筋的平焊位置。

4结语

总之，型钢混凝土结构存在很明显的优势，在我国有很大的发展空间。但型钢混凝土结构构件内既有钢筋又有型钢，结构复杂，施工难度大，交叉作业多，为此，型钢混凝土结构的施工质量控制也成为了施工人员所面临的一项重大课题。相关工作人员要充分把握质量控制重难点，进一步明确建筑型钢混凝土结构施工技术及质量控制的努力方向，从而有效确保施工的整体质量，为建筑型钢混凝土结构施工的优化完善奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]黄海东.型钢混凝土施工技术的应用探讨[J].世界家苑.2012（04）

[2]陈科.型钢混凝土组合结构施工技术探讨[J].建材与装饰.2015（37）

[3]王玉仟.基于型钢-混凝土结构施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计.2015（31）