大跨度钢骨混凝土梁施工技术研究

大跨度钢骨混凝土梁施工技术研究

廖凯 刘足 彭亚魁 魏晋 唐强

中国建筑第五工程局有限公司，湖南 长沙  410000

摘要：本文对大跨度钢骨混凝土梁施工技术进行了探究，介绍了钢骨混凝土结构的特性及特点，阐述了钢骨混凝土梁柱在节点方面的构造，论述了钢骨混凝土浇筑方法，介绍了当前钢筋制作和绑扎工艺，论述了大跨度钢骨混凝土梁的监理中实施的控制措施，提出了提升大跨度钢骨混凝土梁施工技术的对策。

关键词：大跨度；钢骨；混凝土；施工

引言

随着施工技术的不断发展，我国在大跨度钢骨混凝土梁施工技术方面出现了质的飞跃。大跨度钢骨混凝土梁施工具有较高的施工难度，因此要不断的对大跨度钢骨混凝土梁施工技术进行研究与探索，并注重引进世界先进的施工技术，才能促进我国建筑行业的快速健康发展。

1.钢骨混凝土结构的特性及特点

和钢结构相比，钢骨高强度混凝土能够有效的防止构件出现局部扭曲的情况，提升构件的整体刚度，还能改善钢构件中容易出现平面扭曲的情况，将钢材的强度性充分的发挥出来。与此同时，钢骨混凝土与钢结构相比具有更好的耐久性和耐火性，能够在施工建设中发挥出更大的应用价值^[1]。钢骨混凝土能够将钢材与混凝土的优势充分的发挥出来，因此在桥梁工程建设中得到了较为广泛的应用。然而对钢骨混凝土的研究主要集中在构件的强度和力度等方面，在施工的应用并不多，可以借鉴参考的资料相对比较少。在施工现场中施工的质量能够直接影响钢骨混凝土的性能，因此，对大跨度钢骨混凝土梁施工技术研究依然是未来的重点内容。

1.1钢骨混凝土结构的主要特性

钢骨混凝土能够有效的防止钢结构出现局部屈曲，能够极大的提升构件的刚度，改善钢构件在平面上的屈曲性能，将钢材的强度充分的发挥出来。通过调查发现，在实际施工过程中钢骨混凝土结构能够比纯钢结构节省大量的钢材，节省的程度约一半以上。钢骨混凝土中有提升了结构的耐久性与耐火性，并能发挥出更大的刚度与阻尼，能够有效的控制结构的变形程度和振动情况^[2]。钢骨混凝土结构和普通的钢筋混凝土相比能够有效的减小梁和柱的截面，提升延性和抗剪承载力，与此同时能够大幅度改善抗震性能。钢骨架本身就具有一定的承载能力，因此在施工阶段可以利用它的荷载性将模板放悬挂在钢骨架上，一方面能够省去支模，一方面能够为流水作业提供方便，大大的缩短施工工期。所以，由此可得，钢骨混凝土结构的优势为以下几个方面：第一，大幅度提升的承载力；第二，具有较高的变形能力；第三，防火能力较高；第四，能够为施工提供更多的便利条件；第五，具有较高的经济效果。钢骨混凝土并不是完美的，它同样有一些缺点：第一，要制造和安装钢构件；第二，要进行支模和绑钢筋，并浇筑混凝土；第四，会增加施工的工序^[3]。

1.2大跨度钢骨混凝土梁设计的主要特点

在进行大跨度钢骨混凝土梁施工前必须要做好施工设计，才能提升施工的工艺水平，提高整体的施工质量。因此在设计大跨度钢骨混凝土梁的时候必须要依照以下几种设计特点：

第一，钢骨梁在拼接和接头的时候，可以利用高强螺栓和焊接结合的方式达到全焊透接缝连接。钢骨梁的拼接点要设计到钢梁的三分之一处，利用高强螺栓进行连接，并要求接触面的抗滑移系数能够达到0.5。第二，在钢骨的翼板上加设材质是Q345B的19号栓钉，从而能够大幅度的增强柱的刚度和强度。第三，在设计的时候必须要设计高强度螺栓，因此可以采用大六角头高强度螺栓，要求螺母和垫圈的材质为45号钢，使得整个高强度螺栓的性能等级为10.9s。第四，在进行焊接的时候，必须要进行等强度的焊接，同时要焊透全截面。在焊接时还要利用CO²气体保护进行焊接，并要打磨平整。所有的接焊缝和坡口焊缝需要接受国标一级检验并达到相应的标准，其他的焊缝要达到三级检验的标准。第五，在设计大跨度钢骨混凝土梁的时候要严格的遵守各项规章制度与法律法规要求。第六，钢骨混凝土除了包含钢骨以外在梁的底部还会有18根热轧带肋钢筋，一共设计三排，每排有6根钢筋。如下图所示。

图1

1.3钢骨结构在设计过程中的需要注意的内容

第一，要在每根钢筋中确定好钢骨柱的准确位置；第二，要根据钢骨的宽度来确定框架梁的宽度；第三，在框架梁中确定每一根钢筋的具体位置；第四，要根据柱梁钢筋的位置做好钢骨穿孔的位置；第五，在钢骨中，钢筋的孔径是由钢筋的直径决定的，通常情况下要比钢筋的直径大4毫米-6毫米。第六，必须要在钢骨中的纵向和横向两个方面穿钢筋孔，钢筋孔的位置应当错开一个孔径的距离。

2.钢骨混凝土梁柱在节点方面的构造

首先，钢骨混凝土梁与钢骨混凝土柱的连接。梁中型钢可以在柱型钢内进行侧穿。其次，梁中型钢在柱型两侧断开后与柱型钢翼缘进行焊接。在节点中将梁型钢上下翼缘之间设一道强度较高的柱，从而为梁翼缘的拉力的传递点提供保证，从而能够防止柱型钢翼缘板发生局部的弯曲。

其次，钢骨混凝土梁与钢筋混凝土柱的连接。在施工过程中，可以将梁中型钢在节点中通过，柱筋在梁型钢翼缘两侧和翼缘中通过，从而保持良好的贯通。如果柱筋在梁翼缘中穿过那么就会使得梁翼缘的抗力被削弱，所以，必须要对梁翼缘进行加强，提升梁型钢的抗弯能力。

最后，钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱的连接。为了能够通过方便浇筑节点的核心区，要在柱型钢翼缘的局部进行相应的设置。在通常情况下，利用型钢混凝土框架的中间节点能够对纵向梁产生较高的约束力，从而提升抗剪的能力，在施工的过程中能够在节点的范围内不配置箍筋，能够有效的简化施工^[4]。

3.钢骨混凝土浇筑方法

3.1在钢骨混凝土施工浇筑的过程中，当全部的钢筋工程验收通过后便开始实施混凝土浇筑。由于钢筋比较密，钢筋之间的距离比较近，在浇筑和振捣的过程中很难保证施工作业的顺利进行，钢筋较密的梁采用细石混凝土进行浇筑，并要求使用直径小于5cm的振捣棒。在大跨度钢骨混凝土梁浇筑的时候，要求浇筑作业必须是连续不能留下冷缝、施工缝。当混凝土浇筑成型之后，在混凝土表面覆盖土工布，并进行洒水养护。当24小时以后适当的松动大梁的侧模。需要注意的是钢骨混凝土梁的养护时间必能少于14天。

4.钢筋制作和绑扎工艺

4.1钢筋制作

常见的钢筋制作主要为纵筋制作和箍筋制作。纵筋制作，除了腰筋外底以外都要使用25号钢筋，并按照四排进行排列，上下各两排，梁纵向受力钢筋采用双层排列时，两排钢筋之间应垫以直径25㎜的短钢筋，以保持其设计距离。使用直径25mm的钢筋，不能采取绑扎搭接及电渣压力焊，要采用直螺纹套筒连接，纵筋接头要在跨梁三分之一处错开连接。箍筋的接头（弯钩叠合处）应交错布置在两根主筋钢筋。板、次梁与主梁交叉处，板的钢筋在上，次梁的钢筋居中，主梁的钢筋在下。梁钢筋须做到全数绑扎，钢筋绑扎的是要根据钢筋的排列的排距做好绑扎工作，在底部将下部钢筋绑扎好后再绑扎上部钢筋。

4.2钢柱吊装

第一，在进行钢柱吊装之前要根据设计图纸中的内容提前预埋8根高强螺杆，预埋必须精准，浇筑混凝土之前应复核轴线定位，高强螺杆标高。第二，当钢柱进场后必须对其进行严格的验收，其中包括度钢柱的长度、断面检查、对挠曲和穿筋孔位置距离进行检查等等，从而保证钢柱能够符合施工吊装的要求。第三，在吊装施工之前，要将钢柱表面上的铁锈、泥土、油污以及其他杂质清除干净。第四，在进行吊装时需要利用两点进行吊装，使用QTZ7530塔吊进行起吊。在起吊的过程中，钢柱的根部必须要垫实。在这个过程中严禁出现柱端部在地面拖拉的情况。第五，钢柱基本对准安装的轴线后，应当要缓慢的下落，当钢柱底板预留孔对准高强螺杆，底部利用高强螺栓进行水平定位、垂直度校准，螺杆上部采用双高强螺栓进行加固，并对螺栓进行围焊。安装完成后，用同墙柱混凝土标号的高强灌浆料在钢柱底部填灌密实。第六，当钢柱的安装工作结束后，要利用经纬仪来测定钢柱的垂直度，并对钢柱位置的精确度进行检查，保证钢柱的垂直度没有出现偏差。

4.3钢梁的安装

第一，钢梁在吊装过程中必须要使用专用的扁担，通过采用两点吊的方式进行安装。吊点的为主应当为梁长的四分之一，吊点的构造形式应当采用钢丝绳和吊环进行捆死，然后在连接到吊钩上面。第二，钢梁在就位之前必须要对钢柱所在的位置进行校正，其中包括钢柱的标高、位移以及垂直度等等。当钢梁吊装就位之后，需要在每个节点中对其左右螺孔。

4.4高强螺栓的安装

第一，在安装高强螺栓之前，必须要将摩擦面上的浮绣和杂质清楚干净，保证螺栓能够顺利的传入。第二，在安装高强螺栓的时候，要利用手动板拧紧螺栓孔，拔出过镗冲，然后在进行安装。第三，如果高强螺栓出现了不能自由穿入的情况时，要对构件之间的距离进行调整，从而保证钢构件的安装误差符合允许误差范围中，如果经过调整后仍然不能自由穿入，就要进行扩孔或者是直接更换连接板。其中扩孔的最大孔径应当小于螺栓直径的1.2倍。第四，在高强螺栓拧紧的环节，要分为初拧和终拧。当天安装的螺栓应当在当天完成终拧。当终拧结束后，螺栓丝扣的外露范围为2扣到3扣，从目测的角度应当是高强螺栓的尾部梅花头被拧掉。

5.大跨度钢骨混凝土梁的监理中实施的控制措施

5.1在事前监理实施的控制措施

第一，监理人员要对设计图纸进行核查，从而了解图纸的设计意图。监理人员通过集体讨论后与施工单位技术部门的指导进行结合，从而能够明确大跨度钢骨混凝土梁在施工过程中主要的监理要点。第二，监理人员要认真的审核施工专项方案，通过讨论后提出科学合理的审核意见，从而能够为大跨度钢骨混凝土梁的施工提供保障。与此同时，监理单位要通过组织设计、监理、建设和施工四方面的技术人员的研讨会对专项方案进行论证。第三，监理人员必须要编制具有针对性的监理实施准则，并将实施准则进行细化。在实际的施工中，监理人员必须要严格的按照实施准则对施工的质量和安全进行监督和管理。

5.2在事中监理实施的控制措施

第一，要对原材料的检查和验收工作进行高度的重视，保证所有原材料能够符合施工要求。第二，要根据施工的工艺对每道工序进行旁站巡视检查：比如说在钢骨梁和柱吊装施工的时候必须要有监理人员的陪同与检查；做好梁柱节点的焊接施工质量的控制工作，一方面要检查焊接施工人员是否符合上岗要求，具备持证上岗的资格，在焊接完成后监理人员要按照设计的要求和验收的规范进行外观质量检查等等

5.3.在事后实施的监理控制措施

监理工作人员必须要对各个工序按照要求进行检查和验收，并将检查验收过程中发现的问题记录情况，在监理专题会议的时候督促施工单位进行整改。

5.4起拱

根据国家的规定，在施工的过程中要对跨度不小于4m的钢筋混凝土设计时，要按照模板的要求设计起拱，如果设计中没有具体的要求，起拱的高度为1/1000-3/1000。这种设计能够给梁支撑模板在混凝土和模板的自重情况作用下提供下挠的空间,避免混凝土浇注完成后出现向下弯曲下挠的情况。

6.提升大跨度钢骨混凝土梁施工技术的对策

实际的施工工艺会影响职工质量的性能，因此要对大跨度钢骨混凝土梁施工技术进行深入的探究，不断地改进施工工艺技术。

第一，必须要在焊接之前拿去做好工艺试验，一方面能够获得最佳的工艺系数，为焊接的质量提供可靠保证，一方面能够降低成本支出。第二，在焊接的过程中要利用自动埋弧焊机，焊接时将焊缝的两端配置引入板和引出板，当焊缝焊接结束后用气割进行割除，最后要修磨平整。第三，在焊接的时候要使用专用的自动埋弧焊，严格按照焊接的工艺要求进行施工，从而减少焊接变形的情况。第四，在进行施工焊接的时候，每条焊接缝要是连续操作，不能在T口和构建的边缘处停止，在施焊后要在焊缝处立即副高岩棉材料进行保温，从而能够延长焊件降温的时间。第五，要在施工过程中配置超声监理人员，对焊接的质量进行严格的把控，一旦发现不合格的情况要进行及时的返修。

结论与建议

第一，钢骨混凝土能够将钢材和混凝土的有点充分的结合起来，从而为建造大跨度的结构提供更多的途径，在我国建筑行业中具有很好的发展前景。在实际施工当中，施工技术直接影响到施工质量，并对钢骨混凝土的形成产生重要的影响，因此，对大跨度钢骨混凝土梁施工技术进行研究具有极高的实践价值。

第二，利用大跨度钢骨混凝土梁施工技术能够有效的减少工程的投资，降低施工成本，在新建和重建飞按摩具有深远的影响。

参考文献

[1]杨旭.复杂环境下超大跨度钢-混凝土组合梁施工技术[J].建筑施工,2021,43(07):1244-1247.DOI:10.14144/j.cnki.jzsg.2021.07.021.

[2]孙旭敏.大跨度现浇预应力混凝土梁信息化技术施工[J].中国建设信息化,2021(04):74-75.

[3]罗钦炎.大跨度预应力混凝土梁施工技术及质量控制探究[J].中国建筑金属结构,2020(12):116-117.

[4]肖敏. FRP筋钢骨混凝土组合梁受弯性能及其损伤监测研究[D].长沙理工大学,2020.DOI:10.26985/d.cnki.gcsjc.2020.000152.

[5]姚久纲,易兴中.大跨度钢桁架-钢骨混凝土柱组合结构施工过程模拟[J].低碳世界,2020,10(02):69-72.DOI:10.16844/j.cn10-1007/tk.2020.02.041.