钢混结构屋面施工技术应用

钢混结构屋面施工技术应用

邵华

北京城建五建设集团有限公司 100029

摘要：

钢混结构是型钢和混凝土的混合结构，将钢材和混凝土的优点结合起来，钢材抗拉，混凝土抗压。从而使建筑物在抗震等方面有优良的性能。钢混结构的特征主要表现为两个方面：①稳定性很强，建筑工程中首先应该保证的就是建筑的稳定性，稳定性对于确保用户生命安全以及财产安全都起到了重要的作用，而钢混结构的建筑恰恰满足了这点最重要的需求。它明显的提高了建筑工程的稳定性，为如今的土建工程施工做出了巨大的贡献。②坚固性比较好，坚固性是对于钢混结构来说是非常突出的一个特点，在具体应用钢混结构时，钢混结构表面的受力是十分的均匀的，当有外部的受力时，钢混结构是均匀受力，这样大大提高了建筑的稳定性，且钢材的强度和弹性模量较高，材质均匀，制成的钢构件塑性和韧性好、精确度高、安装起来比较方便，能够提高施工速度，减少施工成本。钢混结构所涉及的相关技术不复杂，所用材料的实际成本不高，制造工艺也不太复杂。钢混结构的使用可以有效地控制整个施工过程中的生产成本，保证企业的正常运行，最大限度地提高企业的效益。

在某专项工程建设中，大跨度的工业厂房屋面采用由屋面钢梁、压型钢板和混凝土结构层组成的钢混结构屋面。与混凝土结构屋面相比，钢混结构屋面能充分利用组成结构的各自特点，具有整体强度高、质量轻的特点，施工工艺简单，周期短，是一种非常经济合理的结构形式，不仅能保证建筑结构的功能，还能获得明显的经济效果。

关键词：工业厂房；钢混结构屋面；混凝土屋面

前言

钢混结构是建筑工程施工的重要组成，其施工质量深刻影响整个建筑工程施工成效。随着建筑业的不断发展，钢结构工程不断出现，为了满足使用功能，一些大跨度、大高度的屋面常采用钢混结构。钢混结构屋面采用大型钢梁作为底部支撑，中部采用压型钢板作永久支撑模板，压型钢板与上部现浇混凝土结构层共同作用，构成建筑物的永久组合结构，组合梁的主要特点有：（1）抗弯承载力高；（2）抗弯刚度大，挠度小；（3）整体和局部稳定性好；（4）施工方便。

1. 施工准备

1.1场地布置

在钢结构构件进场之前，应根据施工顺序和安装方法进行场地布置，提前规划好吊车行驶路线和站位点、车辆运输道路、构件和材料的堆放场地，根据构件的重量和数量合理地进行布置，尽量减少构件的二次倒运，提高工效，保障安全。

1.2施工机械

施工过程中所使用的机械主要包括：汽车吊、塔吊、逆变电焊机、螺柱焊机、手拉葫芦、磨光机、吊索具等，施工机具须保持性能良好，汽车吊、吊索具的选用以及吊装方法必须经过详细的施工验算，确保施工中钢结构构件有足够的强度、刚度和稳定性。

1.3施工人员

所有从事施工的人员必须通过入场三级安全教育，作业前穿戴整齐，并保持身体健康和精神状态良好。施工过程中必须配备相应的技术人员、施工人员、质量人员和安全人员进行过程指导和监控。

1.4技术准备

技术人员应准备好相应的施工文件，并根据施工图纸、标准和有关技术文件，提前编制施工方案，施工方案中应有详细的施工顺序、施工方法、吊装方法、施工难点及质量安全控制措施等，作业前需对作业人员进行详细的安全技术交底。

1.5构件安装前验收

对于预制完成的钢构件，安装前应组织相关人员共同进行验收，验收时严格按照相应的标准或技术文件进行，验收合格之后方可进行安装。对于施工中需用的焊材、连接紧固件、油漆等材料，需验收合格之后方可使用。

2. 施工过程

2.1测量放线

测量的准确性影响着整体钢结构安装的质量和进度，测量使用的测量器具必须经过有关部门的检定。在钢梁安装之前，土建已完成基础施工，预留了钢梁安装基槽，先对墙体上的轴线和标高基准点进行复测，确保基准点的准确性。对于钢梁基座的轴线，根据基准点测量出轴线1、2和A、B，然后放出基座的十字中心线并延伸到侧面的墙体上，这样就确认了基座的安装位置，如图1所示。对于钢梁基座的标高，根据标高基准点测量出钢梁就位的标高位置，然后放出标高线并延伸到侧面墙体上，这样就确认了钢梁基座的标高，如图2所示。

图1钢梁基座的轴线示意图

图2钢梁基座标高线示意图

2.2基座安装

钢梁安装基座由“回”型槽底板、承重底板和4根调节螺杆组成，作为钢梁的主要承力结构。基座安装前先将“回”型槽底板和承重底板焊接完成，并将底部的螺母与承重底板焊接牢固，螺杆上部螺母与螺杆焊接牢固，通过螺杆来调节基座的标高位置。基座安装前先放出“回”型槽的中心线，安装时中心线与基槽的十字中心线保持一致，然后，通过调节螺杆来调节基座的标高位置，与墙体的标高线保持一致。由于基槽的混凝土表面高低不平整，基座调节完成后可以在底部采用垫小钢板垫块的方式来保证基座的稳定性，不产生位移。钢梁基座安装完成后采用细石混凝土进行二次浇筑，浇筑至承重底板的上表面高度。

2.3钢梁吊装就位

由于大型屋面梁的主钢梁尺寸较大，质量较重，而且起吊高度高，跨度大，需越过墙面后才能落位，安全风险系数高。因此，选用吊车、吊索具的性能以及吊装方法必须经过验算，吊装前应对吊车状况和吊索具的性能进行检验，吊装方法一般采用捆绑法或吊耳法。采用捆绑法时，绑扎点应进行对称设置，采用防护胶垫在钢梁的棱角处对吊索具进行保护，并可以采用卸扣防止钢梁的左右滑移，如图3所示。吊装过程中采用缆风绳调整钢梁在空中的方向，钢梁就位时将钢梁两端的垫板落位于基座板的“回”型孔承插槽中，下落过程中应保持平稳缓慢，切勿撞击基座。

图3捆绑法吊装示意图

3.4次梁安装

次梁与主梁之间采用扭剪型高强螺栓连接，依靠高强度螺栓的紧固，在被连接件之间产生摩擦阻力以传递剪力而将主梁、次梁或连接板连成整体。

扭剪型高强度螺栓连接副由1个螺栓、1个螺母和1个垫圈组成，螺母有字母的一面朝外侧，垫圈有倒角的一面朝螺母支承面，长度选择可采用以下公式：

l=l′+Δl（1）

式中，l′为连接板层总厚度；Δl为附加长度，Δl＝m+ns+3p；m为高强度螺母公称厚度；n为垫圈个数；s为高强度垫圈公称厚度；p为螺纹的螺距。

高强度螺栓连接副安装时，应先按顺序拧紧临时螺栓连接副，使板叠密贴，高强度螺栓的穿入方向应以施工方便为准，并力求一致。扭剪型高强度螺栓连接副的拧紧应分为初拧

和终拧，对于大型节点应分为初拧、复拧和终拧，初拧扭矩值：

T_c=0.13×50%Pd（2）

式中，T_c为初拧扭矩值，N·m；P为施工预拉力标准值，kN；d为螺栓公称直径，mm。

初拧后的扭剪型高强度螺栓连接副应用颜色在螺母上涂上标记，然后用专用电动扳手进行终拧，直至拧掉螺栓尾部梅花头，螺纹应外露2～3扣，其中允许有10％的螺栓螺纹外露1扣或4扣。初拧、复拧和终拧应在同一天完成，应按一定顺序施拧，一般应从接头刚度大处向不受拘束的自由端进行，或由螺栓群中央顺序向外拧紧。终拧后用塞尺检查，高强度螺栓连接副与板叠之间应无间隙且无歪斜现象，否则必须拆除后重新处理。

2.5压型钢板安装

压型钢板作为钢混屋面重要的组成部分，具有以下优点：

1）施工简单快捷，直接作为支撑模板，构成结构强度的一部分，降低材料成本；

2）外观整洁美观、质量轻、强度高、承重大、抗震能力好。安装时先根据压型钢板型号和屋面的面积进行排版，根据排版图进行铺放，板端头与钢梁熔透点焊，中间采用栓钉与钢梁穿透熔焊。

铺设前钢梁顶面要保持清洁，严防潮湿及涂刷油漆，对弯曲变形者应进行矫正，应在梁上标出压型钢板铺放的位置线。铺放时，应先从一端开始向另一端进行，沿铺设方向单块就位，到控制线后应适当调整板缝，相邻两排压型钢板端头的波形槽口应对准，铺放在主梁中心线处断开搭接。对于不规则的压型钢板，应根据现场的情况采用等离子切割机进行切割，避免破坏钢板表面镀层处理。压型钢板还应包括挡板、封口板、收边板等附属构件，挡板、封口板与收边板安装以防止楼板混凝土浇筑时漏浆，保持压型钢板密封严密和四边结构尺寸。压型钢板应安装平整、顺直，板面不得有施工残留物和污物，转运至楼面的压型钢板应当天固定和安装完毕，安装完成之后进行隐蔽验收。

2.6焊钉焊接

电弧螺柱焊是在焊钉与压型钢板之间建立电弧，用电弧穿透压型钢板将焊钉、压型钢板和钢梁融化，再施加压力完成焊接。由于焊钉需要穿透压型钢板焊接到钢梁上，而压型钢板与钢梁之间无法完全贴合，焊接时产生的大量热集中在压型钢板上，从而导致压型钢板被大面积烧损，钢梁的热量较少，熔化量较小，焊钉无法良好地与压型钢板和钢梁熔合为一体。为了保证焊接质量，必须减少压型钢板与钢梁之间的间隙，可以采用如图4所示的工装，先焊接焊钉1号，然后以1号为阻力点，施加压力减小2号焊钉处压型钢板与钢梁间的间隙，然后再焊接2号焊钉，从而保证焊钉的焊接质量。

图4焊钉焊接示意图

2.7钢筋混凝土层施工

钢筋混凝土层待压型钢板、栓钉验收合格后，方可进行钢筋绑扎。组合楼板的钢筋绑扎和混凝土施工部分与纯混凝土楼板施工工艺一致。但在浇筑混凝土时，由于采用的是无支撑的压型钢板作为模板，因此，混凝土浇筑时应避免混凝土堆积过高，振捣密实均匀，浇筑完成之后做好混凝土的养护工作。

3. 与混凝土结构屋面对比分析

钢混结构屋面与混凝土结构屋面施工相比，具有如下特点：

3.1施工周期短

钢结构构件可以提前在车间进行制作，不占用主体的施工周期，并且钢结构具有安装快速的特点，钢混结构屋面施工无须进行高支模，其他工种可以提前介入，可以大大缩短整体的施工周期。

3.2节约成本

采用混凝土结构屋面时需进行满堂脚手架和屋面底模板的安拆，需消耗大量的人工，施工成本较高。而采用钢混结构屋面无须进行满堂脚手架和底模板的安拆，可以节约大量的人工费用，并且钢结构施工成本较低，从而降低了工程的施工成本。

3.3减少施工工序

采用钢混结构屋面减少了满堂脚手架和屋面底模板的安拆以及室内屋顶的装修层，从而优化了整体的施工工艺。

3.4占用作业空间少

采用混凝土屋面时，当屋面板的强度满足要求之后方能拆除满堂脚手架和底模板，需长期占用作业空间。采用钢混结构屋面时，无须进行高支模，不占用室内的作业空间，其他工种可以提前介入进行作业。

结束语：

大跨度的工业厂房屋面采用钢混结构屋面，在施工过程中利用钢结构施工简单、快速、方便、成本低等特点，与混凝土屋面相比，既能优化施工工艺，降低施工成本，又能缩短施工周期，加快工程的建设进度，将会更加广泛地应用于建筑施工中。

参考文献：

[1]俞明华,蒋美锦.钢混结构在土建技术中的应用[J].华东科技（综合）,2018(5):107-107.

[2]阎鹏宾.试析钢混结构在土建技术中的应用[J].建材与装饰,2017(16).

[3]安亚楠.土建技术中钢混结构的运用探析[J].民营科技,2018,No.217(04):101.