钢-混凝土组合结构施工技术

郑州蓝码大厦

钢-混凝土组合结构施工技术

田宝吉

（中建八局青岛公司，青岛 266071）

［摘要］本文结合郑州蓝码大厦工程组合柱、墙的施工，介绍了型钢混凝土组合柱、墙施工工艺，对施工技术要点进行了分析，并对施工中应注意的问题进行了阐述。

［关键词］型钢砼；构件设计；工艺流程；施工工艺

型钢混凝土组合构件是将型钢埋入钢筋混凝土中的一种结构形式，即这种构件是由型钢、钢筋和混凝土三种材料所构成，与单纯的钢结构和混凝土结构相比具有许多显著的特点。近年来，随着我国高层建筑的迅速发展，型钢混凝土结构在工程中的应用逐渐广泛，并且显示出了其对改善结构抗震性能、减小构件截面尺寸、提高建筑的综合技术经济指标等方面的巨大潜力。本文依据郑州蓝码大厦工程的型钢混凝土施工为例，对型钢混凝土的施工经验进行总结，供大家参考。

1 工程概况

1.1 建筑设计概况

蓝码大厦工程位于郑州市郑东新区CBD外环A-2地块, 为超高层写字楼，属于一类建筑，总用地面积0.571公顷，总建筑面积60130平方米。地下三层，地上三十层，局部25层，主体檐口高度为120米，其中裙房三层（局部六层），其地上裙房檐口高度为16.5米，局部30米。地下三层平时为汽车库，战时为六级人防物资库；地下二层及地下一层为汽车库，地下三层至地下二层设消防水池及消防泵房。

1.2 结构设计概况

该工程主楼结构形式为外框架-内筒体结构。±0.000m以下采用钢筋混凝土柱梁（局部为型钢砼柱、型钢砼梁），±0.000m~18.25m采用型钢混凝土柱梁，18.25m至屋面采用钢结构柱梁。在核心筒剪力墙内，从±0.000m至屋面均设有钢结构暗柱、暗梁。平面布置见图1。

图1 型钢混凝土柱、墙平面布置

工程抗震设防烈度为7 度，防火等级为一级。根据《郑州市郑东新区蓝码大厦岩土工程勘察报告》，拟建场地区域地质构造较复杂，地基土层主要由全新统冲积成因的粉土、粉质粘土、含有机质的粉质粘土、粉细砂等组成。

2 型钢混凝土柱、墙设计

2.1 型钢砼柱截面设计及配筋特点

本工程型钢砼柱设计截面尺寸有800×800、1000×1000两种，标高从±0.000m~18.25m 。型钢分别采用双工400x200x16x20和600x300x16x20。角筋分别为4Φ25和4Φ28，中部筋分别为20Φ22和28Φ25；箍筋分别为Φ14@100和

Φ16@100。

由于柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘,因此柱的纵向钢筋只能避

开型钢梁设在柱截面的四角部位，柱纵向钢筋角部布置较密集。在梁

柱节点部位, 柱的箍筋采用开口箍，根据节点形式不同分成2~4段，

穿过型钢梁腹板的预留孔后，采用焊接或搭接的方式将其封闭。

型钢砼柱截面形式及配筋形式如图2所示。 2.2 柱身抗剪栓钉设置

柱身栓钉为圆柱头焊钉，直径19mm,高度80mm 。型钢砼柱内型钢在节点钢梁下h （=截面宽度+200）范围内栓钉间距不大于@150mm,其它截面高度范围内间距为@300mm 。

2.3 柱脚、柱顶设计

（1）柱脚节点：

型钢砼柱内型钢与基础混凝土连接采用非插入式柱脚，在基础混凝土内埋设地脚螺栓，与型钢砼柱内型钢连接。柱脚形式如图3所示。

（2）柱顶形式如图4。

图2：柱截面

图3：柱脚构造 吊装孔耳板安装孔吊装孔耳板安装孔

2.4 型钢砼墙截面设计及配筋特点

剪力墙内暗柱纵筋为44Ф22，箍筋为Ф14@100，型钢为300×300×10×15。暗柱的截面形式及配筋如图5所示。

本工程主楼砼剪力墙从首层楼面起，墙

厚>400mm 的暗梁和连梁内均设型钢, 钢构件主要采

用焊接H 型钢和热轧H 型钢。型钢砼梁截面形式如图

6所示。

在梁柱节点部位，由于钢柱和钢梁占据大量位置，

且钢筋数量较多，给钢筋绑扎、混凝土下料等带来很

大的难度。设计中选用大直径钢筋，尽量减少钢筋根

数。不能贯通或不能满足锚固长度要求的钢筋（主要为与型钢的翼缘板相交的钢筋），在型钢的翼缘板上设

置连接板，将钢筋焊接在连接板上。

2.5 钢构件接长设计

钢柱、钢梁在长度方向上的接长设计要求如下：

（1）加工厂内：除设计注明外，拼接同一构件在加工厂内不得拼接；

（2）施工现场拼接：在施工现场进行钢柱的拼接，均为等强连接，采用焊接的方式。在施工现场进行钢梁的拼接，每一跨内最多只允许一个拼接接头（非节点连接），位置设在跨中1/3范围外，且应避开受力最大处，所有拼接均为等强连接，采用焊接方式。

（3）柱的分段：每三层分为一段，每段长为11.55m 。

2.6 原材料设计要求

钢材：框架柱、型钢砼柱和框架梁等为Q345B ；其它钢构件为Q235B 。

钢筋：纵向钢筋采用HRB335级、HRB400级热轧钢筋;箍筋采用HPB235级。

栓钉：圆柱头焊钉,技术要求应符合GB 10433-89的规定。

高强螺栓：扭剪型高强螺栓，10.9级，抗滑移系数0.50；

普通螺栓：除特别注明外，均采用C 级螺栓，材质Q235A ；

2.7 混凝土设计

水泥强度等级≥32．5MPa。要求选用低碱性水泥，并要求水泥各方面指标满足有关标准。

3 施工技术要点

3.1 工艺流程

型钢砼柱（墙）型钢详图设计→型钢加工→型钢进场→柱脚螺栓加工→柱脚螺栓预埋→型钢吊装→型钢柱脚二次灌浆浇筑→柱脚砼养护→型钢砼柱（墙）钢筋绑扎→模板支设→砼浇筑

3.2 型钢翻样设计

型钢砼柱（墙）的型钢必须根据与之相连的型钢梁界面尺寸、配筋及型钢砼柱主筋位置情况进行二次翻样，确定型钢穿孔位置，牛腿高度、宽度、标高，牛腿打孔位置，以确保型钢装后，钢筋砼梁及型钢砼柱（墙）主筋能够顺利绑扎。翻样时要注意以下几个方面：（1）合理排布型钢砼柱中纵向主筋的位置，避开钢梁的翼缘板，并在施工过程中对钢筋和型钢进行精准的定位。

（2）根据梁柱节点处柱箍筋的间距、直径，在钢梁腹板上留置节点箍筋穿筋孔。根据混凝土梁内纵筋排布，在型钢腹板上留置梁纵筋穿筋孔。

型钢牛腿高度按设计规范要求，h≥0.7梁高。如果设计要求h≥0.8梁高，在梁高度较大时，将造成梁端截面高度不够，故二次设计时应根据梁上下主筋的问题来确定。可以参考以下公式：

牛腿上下翼缘高度总高度h=梁高－次梁上铁保护层－次梁上铁直径－主梁上铁直径－牛腿下翼缘保护层

钢牛腿标高确定：钢牛腿底标高＝钢筋砼梁底标高＋牛腿下翼缘保护层厚

（3）根据钢筋砼梁中每根钢筋的位置，确定型钢腹板打孔位置。《型钢砼组合结构技术规程》规定，当必须在柱内型钢腹板上预留贯穿孔时，型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的25％。

（4）型钢中穿钢筋的孔径一般比钢筋直径大2－3mm。

（5）当有纵横两个方向穿钢筋孔时，钢筋孔的位置应至少错开一个孔径。

3.3 型钢加工质量要求

型钢的加工、制作要求十分严格，要求采用机械加工，由有资质的钢结构制作厂家承担，经招标决定。型钢的切割、焊接、运输、吊装、检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、现行国家标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、现行行业标准《型钢砼组合结构技术规程》JGJ138、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的规定。

型钢焊缝宜采用全熔透剖口焊接，达到二级焊缝要求。焊接前应将构件焊接面的油锈清除，焊工应持证上岗。施工中应确保现场钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量。坡口形式尺寸应符合现行有关国家标准。

3.4 预埋螺栓

预埋螺栓主要是控制好标高、位置。

根据设计图纸，在－0.05m标高处，每根钢柱的柱底预埋4根直径36mm的地脚螺栓，将首节柱的柱底板与之连接生根。埋设地脚螺栓程序如下：

a、制作定位钢板，定位钢板尺寸同柱底板，厚度为10mm，分别在柱底板螺栓孔位置开设直径为38mm的螺栓孔，每根钢柱需要两块定位钢板，定位钢板与地脚螺栓用螺栓固