型钢混凝土组合结构施工技术总结

型钢混凝土组合结构施工技术总结

刘桂峰

中国核工业华兴建设有限公司第61工程管理部

[摘要]随着高层、超高层建筑的发展，单纯的钢筋混凝土结构体系无法满足建筑使用功能的需要，如何减少结构构件的截面尺寸，减少结构构件占去的有效建筑面积是建筑结构契待解决的问题。近几年，钢与混凝土组合结构得到很快的发展，这种结构体系是充分利用了钢和混凝土两种材料的优点，让两种材料协同受力，从而有效减少了结构构件的截面尺寸。结合漕河泾兴园技术中心工程实际，重点利用现场施工过程照片研究在型钢混凝土组合结构施工过程中，如何保证施工质量，使施工完成的结构符合结构设计计算模型的要求，满足建筑使用功能要求，提高整个建筑物的品质。

[关键词]型钢混凝土柱；梁、型钢柱节点；柱脚

1 工程概况

上海漕河泾兴园技术工程位于上海漕河泾新兴技术开发区内，由两幢38层主楼（高度152.5m）、地下车库及裙房（高度14.0m）组成，基地总面积32945平方米，总建筑面积18.8万平方米，本工程的主要功能为商业和办公，建成后将成为该地区的标志性建筑。

主楼的结构形式为框架剪力墙结构，剪力墙主要分布在主楼的两端，结合电梯井筒及楼梯间布置，中间部分为大开间办公区，中间24根框架柱自基础至14层（-11.5~52.55m），采用型钢混凝土柱。型钢混凝土柱平面布置见下图所示：

图1.型钢混凝土柱平面布置图

型钢柱典型截面类型详见下图：

图2.型钢柱典型截面类型

2 型钢混凝土柱结构设计特点分析

型钢混凝土柱是以型钢柱作为钢骨，周围配置钢筋并浇筑混凝土，形成组合式结构体系。充分发挥钢与砼两种材料的特点，采用钢骨砼柱，可以大大减少柱的截面尺寸，显著改善结构的抗震性能，提高建筑物的使用面积。

型钢混凝土柱柱脚采用埋入式柱脚，通过地脚螺栓与混凝土基础相连接，地脚螺栓的精确定位是柱脚施工的重点；框架梁与型钢混凝土柱节点位置，钢筋较密，且框架梁钢筋部分穿过型钢柱腹板形成贯通筋，部分钢筋与型钢柱牛腿焊接，部分从型钢柱侧边穿过，施工时如何合理处理框架梁钢筋与型钢柱的关系是本结构施工的难点。

3 型钢混凝土柱施工

3.1.三维建模分析

采用专业钢结构建模深化设计软件TEKLA structures Forsteel对型钢柱进行建模分析，主要是对梁、柱节点框架梁与型钢柱的关系进行定位，准确确定框架梁每根钢筋的位置，经建模确认无误后，即可根据三维模型进行下料加工型钢柱。

图3.三维模型节点图

3.2.型钢柱埋入式柱脚施工

3.2.1.柱脚螺栓预埋

每根型钢柱地脚由四根直径40的地脚螺栓固定，地脚螺栓长800mm，待地脚底的钢筋绑扎完成及型钢柱外围插筋绑扎固定完成后，开始预埋地脚螺栓，地脚螺栓的固定采用角钢或槽钢加工成定型套架固定，详见下图所示：

图4.地脚螺栓预埋固定图5.地脚螺栓砼浇筑完成

3.2.2.柱脚吊装固定

地脚螺栓预埋完成后，型钢柱最下面一节柱脚即可进场安装，首节型钢柱包括40厚柱脚底板，通过地脚螺栓将柱脚固定，首节型钢柱高出基础底板面1.3米。

图8.地脚螺栓调平固定完成

图6.柱脚吊装 图7.柱脚就位

图9.地脚螺栓垫片与柱脚底板点焊固定

图10.首节型钢柱安装完成

3.2.3.型钢柱地脚施工质量控制要点总结

（1）地脚螺栓精确定位，并用成品钢框固定牢靠，保证在浇筑地脚混凝土时不被扰动；

（2）框架柱在柱脚内的插筋应严格按照图纸要求定位，否则会影响柱脚底板与预埋螺栓的正确连接；

（3）首节型钢柱安装标高、垂直度必须符合设计要求，否则会给后续安装带来累计误差，导致梁钢筋无法穿过型钢柱开孔腹板。标高利用位于柱脚底板下部的四个调节螺栓进行调节标高和型钢柱的垂直度，利用两台经纬仪在两个方向随时监控垂直度，直至符合设计要求；

（4）首节型钢柱调整完成后，应将地脚螺栓垫板与柱脚底板点焊固定，以防在基础底板施工过程中扰动已经安装完成型钢柱柱脚。

3.3.标准节型钢柱安装

3.3.1.标准节型钢柱吊装

基础底板施工完成后，即可开始安装型钢柱上部标准节，标准节长度根据现场的吊装设备吊装能力确定，一般为一层一节或两层一节。上节型钢柱吊装就位后与下节型钢柱之间的连接采用16厚的连接耳板+C级安装螺栓临时固定，待型钢柱翼缘及腹板焊接完成后，将耳板用火焰割除。

3.3.2.标准节型钢柱安装质量控制要点总结

（1）在现场吊装设备吊装能力满足需求的情况下，型钢柱最好每两层一节，以有效减少现场焊接工作量和因安装引起的安装误差；

（2）上、下节型钢柱之间的连接为部分熔透的坡口对接焊缝，焊缝等级为二级，焊接时采用二氧化碳气体保护焊，焊接完成后需对焊缝长度的20%进行超声波检测；

（3）焊缝焊接时，要求两名工人从两侧对称施焊，以减少焊缝变形；

3.4.框架梁钢筋与型钢柱连接

图11.标准节型钢柱吊装 图12.标准节型钢柱就位

图13.上下节型钢柱耳板连接 图14.型钢柱坡口焊缝焊接施工

图15.第二节型钢柱安装完成

图13.上、下节型钢柱耳板连接

3.4.1.框架梁钢筋安装技术准备工作

型钢柱安装完成后，框架梁底模板铺设完成后，即可开始框架梁钢筋安装绑扎施工，根据三维模型图，确定框架梁钢筋的走向，对每根钢筋进行编号，确定那些钢筋需穿过型钢柱腹板，形成贯通钢筋，哪些钢筋与型钢柱牛腿焊接，哪些钢筋需要从型钢柱侧边通过，提前根据三维模型图，将每个梁、柱节点钢筋反映在CAD图上，以指导现场施工。

图16.梁、柱节点钢筋布置图

图17.梁、柱节点钢筋三维分析图

3.4.2.框架梁钢筋与型钢柱连接施工

根据节点图，将框架梁钢筋安装摆放到位，对需要与型钢柱牛腿焊接的钢筋施焊，焊缝为角焊缝，焊缝厚度8mm ，且双面焊缝长度不小于5d （钢筋直径），焊缝应饱满。 其余钢筋穿过型钢柱腹板，形成贯通钢筋。

3.4.2. 框架梁钢筋与型钢柱连接施工质量控制要点总结

（1）认真组织现场施工班组进行技术交底，将每个施工节点图发到班组组长手中，并对每个工人进行详细的技术交底，保证工人领会设计意图，清楚钢筋的绑扎方法；

（2）钢筋混凝土梁内主筋穿过型钢腹板不应少于1/3，其余主筋与柱上钢牛腿焊接。

（3）与钢牛腿焊接的钢筋应保证焊缝质量等级达到三级焊缝标准，焊缝为双面焊，焊缝长度不小于5d （钢筋直径）；

（4）钢板开孔应在工厂用专用设备钻孔，不应现场切割开孔。

（5）柱内型钢翼缘板不应开孔穿筋，腹板开孔面积在同一截面中不宜超过腹板的1/3，否则需采取补强措施，

（6）在设计允许的情况下，型钢柱牛腿尽量长，最小应达到300mm ，以方便框架梁钢筋与牛腿焊接施工；若钢牛腿伸出框架柱边缘太短，因框架柱钢筋影响，会给框架

梁钢筋焊接施工造成困难，并且不易保证焊接质量。

4.型钢混凝土结构施工管理总结

4.1.专业分包单位选择

图18.框架梁钢筋与型钢柱连接施

图18.框架梁钢筋与型钢柱连接施工