型钢混凝土组合结构施工技术难点及应对

型钢混凝土组合结构施工技术难点及应对

摘要：型钢混凝土组合结构最大的特点就是在钢筋混凝土结构中配置了型钢，

实现了钢筋混凝土结构和钢结构的优化组合，突出了其受力性能，具备承载力大、抗震性能好、截面小等优势，在国内外应用越来越广泛。然而由于其结构的特殊性、技术的复杂性，施工也较单纯的钢筋混凝土结构和型钢结构难度大。本文作

者结合自身经历的项目，对型钢混凝土结构的实施进行了浅要的分析研究，总结

了主要的技术难点和应对措施，为类型项目积累了相应经验。

关键词：型钢混凝土组合结构；技术难点；应对措施

1.项目背景

本项目为滨海广场项目，设计外型宛如五条金龙探入海中，设计新颖，结构

复杂。为实现其设计理念，工程主体采用了型钢混凝土体系。型钢梁、柱均为非

正交连接，节点处钢筋密度大，且需穿过型钢柱腹板，项目共计使用H型钢1754吨。

2.技术难点分析

型钢混凝土组合结构充分发挥了混凝土自身的抗压能力和型钢优越的抗拉压

性能，使结构构件具有很高的承载力。同时，构件中的型钢骨架能有效约束混凝土，使受压区混凝土处于三向受压状态，再加上型钢自身的抗剪能力，有效抑制

了混凝土斜裂缝的发展，从而使构件在受剪破坏时的脆性性质有了很大改善，也

提髙了组合构件的耗能性能和延性，使其具有更好的抗震性能。虽然型钢混凝土

组合结构具备诸多优点，但由于其结构形式是将型钢和钢筋混凝土组合在一起，

其施工工序要比单纯的钢筋混凝土结构和钢结构都要复杂，施工中不仅要注意型

钢和钢筋混凝土结构各自施工技术要点，还需要解决两种结构交叉施工难题，特

别是节点处钢筋密集，钢筋穿钢柱腹板难度大，混凝土浇筑难度大。具体来说，

型钢混凝土组合结构核心施工技术难点有：

2.1型钢柱定位及标高控制难

型钢柱定位、垂直度及标高的控制难点在于型钢柱与现浇基础预埋的连接难

以准确控制到位。型钢制作加工在加工厂进行，对现场的安装精度要求较高，而

型钢柱生根于混凝土承台，承台混凝土浇筑时极易出现偏差导致预留安装的凹槽

定位、标高、平整度控制不精确，继而影响型钢柱的定位轴线、标高及垂直度。

2.2梁柱节点复杂，穿插施工难

型钢混凝土组合结构的节点构造十分复杂，梁柱节点处的钢筋需穿过型钢，

一般型钢混凝土框架结构中，相交方向的两组型钢梁标高相同，但型钢混凝土梁

中配置的钢筋由于要同时穿过纵向型钢柱，其位置必须错开，因此位于竖向型钢

柱上两个方向的孔位标高不相同，加之本工程型钢梁、柱均为非正交连接，节点

处型钢、钢筋密度大且互相交错穿插，钢筋穿孔位置定位难，构件的连接施工难

度大。

2.3节点混凝土浇筑及振捣空间小，易出现不密实情况

型钢混凝土构件中有既有型钢骨架，又有钢筋穿插，特别是梁柱节点处，型

钢及钢筋纵横交错、布置密集，混凝土浇筑和振捣空间小，给混凝土施工带来了

极大困难。

3.技术方案应对措施

针对上述提出的技术难点，项目实施前明确了相应的应对方向：①采取有效

措施确保型钢柱定位、标高及垂直度控制精确。②处理型钢混凝土节点施工复杂

难题。③采取确保型钢混凝土浇筑质量的技术措施。通过展开分析，对应提出了三条应对措施。

3.1采用“型钢柱预埋螺栓简便定位钢模”确保型钢柱定位及标高控制精确

以往柱脚预埋采用的是木模支设凹槽加预留钢板的方式，混凝土会产生浇筑

不密实情况，标高和平整度也难以准确控制，进而导致型钢柱的定位轴线、标高、垂直度产生偏差。本项目提出采用“型钢柱预埋螺栓简便定位钢模”辅助型钢定位。本装置由六部分组成（具体见图1），其特点如下：

3.1.1可以克服以往型钢柱与混凝土预埋连接定位及标高控制难的不足，促使

钢柱安装更加简便。

3.1.2支撑效果好，型钢柱脚基层的平整度及整洁度均能得到有效控制，继而

能确保型钢柱的垂直度，能很好满足型钢柱安装的精度要求。

3.1.3操作简便，钢卷护筒易于拆除，可多次周转使用。

1-可调螺帽 2-钢卷护筒 3-放线定位孔

4-底板 5-固定扁铁 6-螺栓丝杆

图1-型钢柱预埋螺栓简便定位钢模

3.2建立三维模型，精准钢筋穿型钢孔口布置

设计图纸往往只给出钢结构的规格、形状、位置，对于细部构造描述较少，

另外，二维图纸无法展现出节点处穿插关系，型钢柱梁加工时难以保证钢筋穿孔

位置符合现场实际施工要求。针对这种情况，项目提出运用Takle三维建模技术，将节点处穿插关系立体呈现，在电脑中先行模拟钢筋穿型钢，调整确定孔口位置后，再出具钢柱、钢梁内肢箍需穿孔的大样图。

3.3采用在加劲板处“开孔”、二次浇筑方式，确保混凝土浇筑的密实性

节点处加劲板的存在和密集的钢筋将导致柱中某些部位被钢筋和型钢围住，

浇筑时，被围部分内部空气排不出，形成“气囊”，后续混凝土无法继续浇入。因此，此类部位浇筑前，应在加劲板处“开通气孔”，并采用二次浇筑的方法，确保

混凝土浇筑密实。

4.技术方案实施过程

4.1仿真建模，数控开孔

项目部组织技术人员进行专项技术研究攻关，利用了一个月的时间对原设计

节点全部细化，将每根钢筋遇型钢的位置在图纸上标明后，运用Takle三维建模

形式，将细化的节点全部输进模型之中，分析钢筋与型钢梁柱型的穿插关系、优

化调整后，绘制梁纵向钢筋穿过型钢柱翼缘或腹板穿孔及补强的节点大样、钢柱

钢梁内肢箍需穿孔的大样图，然后利用数字化机械设备按照大样图精准开孔。

图2-仿真建模图3-数控开孔

4.2型钢柱定位安装

4.2.1型钢柱预埋螺栓安装

利用“简便定位钢模”固定型钢柱预埋螺栓，在型钢柱脚混凝土浇筑前，应对

柱脚底钢板进行再次定位复核。

图4-底脚螺栓预埋图5-钢柱吊装

4.2.2钢柱安装

型钢柱的安装是指预埋型钢柱以上部分型钢柱的安装，它是形成型钢骨架的

关键构件，因此在安装过程中应当确保定位准确，连接牢固。钢柱安装前拆除辅