浅述钢—混凝土组合结构施工新技术应用

浅述钢—混凝土组合结构施工新技术应用

钢-混凝土组合结构作为一种混合结构，它既继承了钢材抗拉强度高、延性好、自重轻和混凝土抗压强度高等特性，还具有自身的优点，广泛用于高层、桥梁等复杂结构。而这种组合结构的施工技术也比较复杂、体现着施工技术的前沿。本文就钢-混凝土组合结构施工技术应用的意义、组合结构应用现状以及施工难点三个方面进行阐述。

标签：组合结构;施工技术;测量定位;地脚螺栓等

建筑组合结构也称作混合结构或复合结构。关于建筑组合结构的定义目前尚不统一。在土木工程建筑范围内，组合结构是指结构截面由两种或两种以上材料组成，不同材料之间以某种组合或结合方式进行内力传递，组成整体的、可抵抗外力的结构。

一、钢-混凝土组合结构施工技术应用的意义

1、钢-混凝土组合结构与传统结构相比具有很多优势

与钢结构相比：首先，节约钢材用量;其次，增加了截面的抗弯刚度，防止出现钢结构局部和整体屈曲;此外，组合结构中混凝土的应用，增加结构刚度和阻尼;有效的改善了钢结构易锈、易腐、不耐高温的缺点。与普通钢筋混凝土结构相比：构件截面小，而承载力高;抗剪、抗弯能力高、延性好;结构自身比较轻，可用于超高层的房屋、大跨度的体育场和桥梁等对复杂形体、受力要求高的建筑物或构筑物。总而言之，组合结构结合了钢结构和混凝土结构的优点，既兼顾了建筑的美观，又满足了人们对建筑综合多用途要求。

2、组合结构施工技术体现机械化、现代化

组合结构依据结构组合形式可分为：钢骨混凝土结构、组合梁结构、压型钢板与混凝土组合板结以及钢管混凝土结构。钢作为混凝土的骨架，本身可承受一定的力，可减少纵筋和横向箍筋的绑扎环节，节约了人力，直接采用机械吊装，可实现现场施工的机械化;作为钢骨架钢板、钢管、型钢等都采用工厂预制加工，便于流水作业，缩短了工期;减少了现场的施工工序，提供了较大的空间，可灵活分割;工厂里构件的加工，便于集成化生产程度，减少了现场湿作业量和手工操作，有助于提高工程质量，推动建筑的现代化进程。

二、组合结构应用现状

1、国外组合结构现状应用

组合结构在国外应用比较早，可以从对其研究、设计计算理论变化可以看出组合结构的应用发展过程。早在20世纪初，欧美等国家就开始研究钢-混凝土土

组合结构进行试验研究，研究发现混凝土外壳可以提高柱的强度和刚度。1989年，美国钢筋混凝土规范将型钢视为等值钢筋，考虑构件的变形协调和内力平衡，而没有考虑型钢本身存在的残余应力和初始位移，后来采用极限强度设计方法，以钢结构的设计方法设计组合结构，完善等值钢筋设计理论的不足。

组合结构在日本应用虽晚于欧美等国家，但是，发展很完善并应用于实际工程中，1923年建成的日本兴业银行就是日本国内最早的组合结构，其优越的抗震性能促进了组合结构在日本的发展。目前，日本的组合结构规范已相当完善，形成了完整的设计理论和方法，该规范以强度叠加法为基本理论，采用平截面假定，忽略混凝土抗拉强度，考虑型钢与混凝土之间的粘结力。目前国外的组合结构典型有美国休斯敦第一城市大厦、达拉斯第一国际大厦、悉尼款特斯中心、日本北海饭店、;新加坡财政部办公大楼和;雅加达中心大厦等。

2、國外组合结构现状应用

国内的组合结构始于20实际50年代，进过漫长的研究和探索，1998年冶金部颁布了我国第一把钢骨混凝土结构设计规程，后来经过修改形成了我国现有的钢-混凝土组合结构规范。到20世纪80年代，在一些大城市出现了一批型钢混凝土高层建筑，比如，香港中国银行、北京长富宫饭店、北京香格里拉饭店，以及后来建成的中国第一、世界第三的上海世贸大厦等，这一大批组合结构的出现说明了我国组合结构的发展，虽然这些大型建筑大多不是我国自己独立设计，但是，这些建筑体现了我国的组合施工技术已经达到了相当高的水平。

三、组合结构施工技术要点

钢——混凝土组合结构体系施工难点主要体现：施工测量、钢柱地脚螺栓预埋的准确性、钢构件制作安装、长途运输中的成品保护和钢结构安装中建筑物垂直度的控制等方面。

1、施工前的准备

型钢及连接螺栓等是钢-混凝土结构的骨架，它的质量决定着整个工程的质量，因此，在施工进料时，要严格验收型钢的质量，包括截面积、重量等，还有连接螺栓的抗剪、抗挤压强度等指标。此外，施工前要注重深化设计，要注意节点、型钢上钢筋预留孔的位置和大小的设计，考虑型钢与其他部位的连接形式，节点的处理方式等。合理的设计有利于施工的顺利进行。

2、准确的测量定位

施工测量是控制体系准确度的主要环节。钢-混凝土结构体系不同于其他传统单一结构，它的测量受组合结构的两部分之间的相互影响，极易造成误差。因此，应具有独特的测量技术，在测量中要通过统一测量器具、进行钢尺校正，统一拉力标准等措施，提高测量精度。比如，柱的施工，在施工全程要通过全站仪控制其垂直度，测量并控制好首层柱子的标高。

3、准确预埋地脚螺栓

钢柱地脚螺栓轴线、标高的准确性，保证钢结构安装质量，但也是土建预埋的一大难点。在实际操作中，利用两台经纬仪从两个方向确定锚栓固定样板中心线，即地脚螺栓的平面位置，再在基坑内做出标高控制点，用以确定锚栓的高度，确定了地脚螺栓的具体位置。之后，通过利用专用钢制定型卡具上预留地脚螺栓的位置孔洞，将地脚螺栓穿入孔洞加以固定。

4、钢构件制作安装

制作：钢构件全部由采用了先进的数控流水生产线工厂加工制作，实现了工厂化、现代化生产，保证产品质量。在加工制作前，按统一的、具有计量站检验合格证计量器具，进行型钢材料的放线、下料、制作、焊接等工作。并依照有关施工规范及验收规范所规定的误差严格控制各工序。在制作的专用钢平台上进行钢柱与加强环的安装焊接，保证环焊接角度的准确。运输：由于钢结构的部件大小不一，种类繁多，必须根据工序安排合理的各部件的运输，对于尺寸较大的梁、柱、采用分段运输;运输时合理选择受力的位置，指派有经验的同志装车，采取软纤维铺垫、木方格支托的措施，防治大部件在运输途中由于汽车颠簸等造成的变形，影响施工安装安装。

安装：安装前，首先要进行土建技术人员和钢结构技术人员的技术交底，依据已制定的现场钢结构安装和控制标准包括允许偏差控制标准的制定，对已经确定轴线位置、封闭角、底层柱的位置线、柱脚螺栓位置及基础标高、混凝土强度进行复核，确定一切复核无误后，进行柱、梁等构件的吊装，将其吊装在指定的位置，之后采用先栓后焊的连接方法将其与相邻部件连接好，并进行局部找正。每层以此为基准向四周扩散，完成钢梁全部安装工作，最后分层找正。之后进行焊接，完成主体结构之后拼装钢肋、箍筋、构造构件等。

5、混凝土的浇筑

混凝土的浇筑难点在于，钢-混凝土组合结构构件和节点处布置了大量形式复杂的型钢和钢筋，节点处的混凝土密实度难以保证。因此，必须从混凝土配合比、搅拌、运输、延长振捣时间和控制时间间隔等工序加以控制，另一方面，又要注意防止振捣棒触及型钢柱、栓钉、模板、钢筋等，防止由于施工产生的变形，造成柱的偏心受力、梁、板鼓胀等影响建筑质量和美观的问题。因此，在浇筑时，应有专人看护模板、钢筋去，确保及时处理位移、变形等问题。

四、组合结构施工安全问题

組合结构广泛用于高层建筑，而高层建筑在施工过程中，首先要考虑的就是高空作业的安全性问题。人在高处本身就有很大的危险，还要施工作业，因此频频出现安全事故，所以，在高空施工过程中要注意施工人员的安全问题，作业中材料的运输问题，以及施工前安全技术的防护。同时，对现场的施工人员定期进