高大跨度型鋼清水混凝土梁柱施工的研究與應用

盧 文 紅

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030024)

高大跨度型鋼清水混凝土梁柱施工的研究與應用

盧 文 紅

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030024)

結合山西傳媒藝術學院圖書館工程，對高大跨度型鋼清水混凝土梁柱施工流程作了介紹，并對梁模板、豎向剪刀撐設置、梁側模板加固等操作要點進行了闡述，總結了職業健康安全與環境保護注意事項，以保障施工的質量與安全。

高大跨度，型鋼，清水混凝土，梁柱

0 引言

近年來隨著科技的發展及各種新型材料的不斷研發，許多造型獨特的建筑涌現出來，如鳥巢體育館、央視大樓等，以其造型獨特令人嘆服，但上述結構無一不是采用型鋼組合結構的結果，山西藝術傳媒學院圖書館作為傳媒藝術學院的主要標志性建筑之一，其造型獨特，結構組合類型較為復雜，異形構件和超限構件數量較多，特別是報告廳的梁柱節點為型鋼混凝土梁柱與混凝土梁組合節點，且配筋較多，對施工精度的要求極高。

1 工程概況

山西傳媒藝術學院圖書館工程位于山西省晉中市榆次區的山西省高校新校區。圖書館為地上7層，每層層高均為4.5 m，建筑占地面積3 073 m2，東西長82.5 m，南北寬93.1 m，建筑高度34.9 m，總建筑面積約20 700 m2(含760 m2報告廳)。報告廳為二層橢圓形的型鋼組合鋼筋混凝土結構，建筑長軸40.7 m，短軸30.5 m；設計高度14.31 m。本工程梁有8條型鋼混凝土主梁，截面尺寸為500 mm×1 800 mm，梁內型鋼為300 mm×1 500 mm的H型鋼。最大凈跨40.7 m，最小凈跨30.5 m。抗震設防類別為丙類，剪力墻抗震等級為一級，框架抗震等級為二級。

2 工程特點

圖書館作為傳媒藝術學院的主要標志建筑之一，其造型獨特，結構組合類型較為復雜，異形構件和超限構件數量較多，特別是報告廳的梁柱節點為型鋼混凝土梁柱與混凝土梁組合節點，對施工精度的要求極高。

1)高支模體系施工難度較大。圖書館屋面板設計標高為+31.40 m，跨度分別為8 m×65.1 m和7.8 m×35.15 m。報告廳頂板梁為型鋼混凝土梁與混凝土梁結合的井字梁體系，跨度為30.5 m×28.35 m，支撐高度9.8 m。對模板支設體系提出了更高、更難的要求。

2)型鋼混凝土框架大梁。報告廳部位的型鋼混凝土梁KL1a，KL2a，KL4a截面尺寸均為500 mm×1 800 mm，自重大，對支模體系要求高。

3)報告廳梁柱節點。報告廳部位的梁柱節點為型鋼混凝土梁柱與混凝土梁組合節點，外圍混凝土梁呈橢圓圓弧狀與圓形框架柱連接。構件截面小、配筋密、框架梁柱內安放型鋼梁和型鋼柱，配模異于尋常，混凝土澆筑時較難控制澆搗質量，施工難度大。

4)鋼結構制作安裝。主體結構的型鋼混凝土梁柱、獨立鋼柱以及標高+21.6 m～+28 m的鋼網架，工程量大，柱梁節點構造復雜，工序交叉多，制作安裝質量要求高。

5)組織協調工作量大。施工專業隊伍較多，人員集中，各工種穿插進行，組織協調工作量大。

3 方案的選擇

山西傳媒學院圖書館報告廳為二層橢圓形的型鋼組合鋼筋混凝土結構，建筑長軸40.7 m，短軸30.5 m；設計高度14.31 m。

本工程梁有8條型鋼混凝土主梁，截面尺寸為500 mm×1 800 mm，梁內型鋼為300 mm×1 500 mm的H型鋼。最大凈跨40.7 m，最小凈跨30.5 m。模板支撐體系采用碗扣式鋼管腳手架，主龍骨采用14號的工字鋼，次龍骨采用100 mm×100 mm的方木，梁側采用直徑14 mm的穿墻螺栓加固，結構梁混凝土等級為C30。本工程模板支撐體系承受荷載大，特別是采用型鋼混凝土，鋼筋安裝精度高，梁側加固難度大，由于本工程混凝土要達到清水混凝土的要求，故要求模架支撐體系強度高、剛度大，穩定性要好。

4 工藝流程

型鋼梁柱綁扎鋼筋按如下順序：

柱主筋接長→柱箍筋綁扎→擺放梁箍筋→穿梁底筋→梁底筋套筒與翼緣焊接→箍筋與梁底筋綁扎→穿梁面筋→梁面筋套筒與翼緣焊接→綁扎型鋼梁上皮主筋→型鋼梁板底模與側模板安裝→樓板筋綁扎→水電管道安裝預埋→混凝土澆筑→養護。

5 操作要點

1)型鋼梁主要受力鋼筋與型鋼柱連接的施工作業要點：本項目中型鋼組合梁和型鋼柱節點部位主筋連接的主要形式為：當縱向主要受力鋼筋的水平段錨固長度不能滿足設計及施工規范要求時,如果主筋需要穿過型鋼柱牛腿處腹板時,應在鋼結構二次深化設計時在腹板上預留孔洞,以便使型鋼組合梁主要受力鋼筋穿過并確保滿足錨固構造要求，且在鋼結構出廠時，特別要拿鋼筋試穿，以確保預留孔大小、位置合格；如果梁主筋遇到型鋼柱翼緣板時,應采取在主要受力縱筋標高處焊接直螺紋鋼套筒的方式進行連接。

2)梁模板施工要點。采用15 mm厚多層板制作，梁底模主龍骨采用14號工字鋼，間距500 mm，次龍骨采用100 mm×100 mm木方，間距為300 mm。支撐體系采用碗扣式鋼管腳手架加U型托，立桿縱橫距為600 mm；水平桿步距為1.2 m。

即14.31 m=0.015+0.35+1.2×11+(0.14+0.1+0.015)+0.49(可調部分)。

3)豎向剪刀撐設置要求：1.8 m高梁側兩端設置從底到頂豎向連續式剪刀撐；中間每隔10跨須設置從底到頂的豎向連續剪刀撐；中部和頂部各設置一道連續的剪刀撐，剪刀撐的斜桿與地面頂緊，并與地面的傾角在45°～60°之間。

4)梁側模板加固措施：采用15 mm厚多層木膠合板，主龍骨采用雙鋼管φ48×3.5 mm，間距500 mm，配蝴蝶卡連接；由于本混凝土梁為H型鋼梁，故在前期鋼結構深化設計時H型鋼腹板的打孔位置需提前周密設計，既要考慮拉筋的預留孔位置，又要考慮好梁側模對拉螺桿的預留位置，豎向為400 mm，水平方向為500 mm，每根梁約500多個孔，故對鋼結構加工提出更高的技術要求，避免出現遺漏現象。

5)型鋼梁柱混凝土組合結構中混凝土澆筑：

a.型鋼梁、板混凝土應同時澆筑，澆筑的主要方法應為：先梁柱接頭，后型鋼梁，最后頂板，具體內容為：由一端開始采用“趕漿法”施工，當梁柱接點澆筑完成后，立即進行澆筑梁，根據型鋼梁的高度分層成階梯形澆筑，當混凝土達到底板位置時再與板一起澆筑，隨著階梯形不斷向前延伸，梁板混凝土澆筑連續向前進行，直到最后澆筑完成。

b.特別要注意在型鋼梁柱接頭處和型鋼梁翼緣下部等處，混凝土澆筑不宜填滿，須采用直徑為30 mm的振動棒仔細進行澆筑和振搗密實，避免出現蜂窩、麻面等質量缺陷，以保證混凝土內光外實，成型美觀。

c.由于梁柱節點處既有型鋼又有鋼筋，導致此處鋼筋較密，此處混凝土澆筑時須采用同配比、大坍落度的小粒徑石子混凝土澆筑，并用直徑為30 mm的小直徑振搗棒振搗。

d.由于框架柱為型鋼混凝土柱，柱內設置有H型鋼，H型鋼四周除配置有豎向受力鋼筋外，梁柱節點處往往箍筋加密100 mm,且采用搭接連接，密度較大，在混凝土澆筑時振搗的死角較多，很容易出現混凝土不密實現象。為此，在澆筑此處的混凝土時應從型鋼柱四側均勻下料，每根型鋼柱采用四根振搗棒同時進行振搗，同時提升澆筑至頂。

e.由于在型鋼梁柱節點核心部位，混凝土澆筑時空氣不易排出，故在型鋼柱的腹部加勁板上預留排氣孔洞，直徑不宜小于100 mm。

f.在充分考慮到型鋼梁柱節點部位既有H型鋼又有鋼筋，間隙小的實際情況下，除采用φ30振搗棒外，還需增設附著式振搗器進行振搗，確保該核心區混凝土振搗密實。

6 職業健康安全與環境保護注意事項

1)使用電動工具(手電鉆、手電鋸、圓盤鋸)前應檢查安全裝置是否完好，運轉是否正常，有無漏電保護裝置，嚴格按操作規程作業。

2)電焊機上部應設防雨蓋，下部應設防潮墊，一、二次電源接頭處要有防護裝置，二次線使用接線柱，且長度不超過30 m，一次電源采用橡膠套電纜或穿塑料軟管，長度不大于3 m，焊把線必須采用銅芯橡皮絕緣導線。

3)配電箱、開關箱應安裝在干燥、通風及常溫場所，不得安裝在易受外來固體物撞擊、強烈震動、液體浸濺及熱源烘烤的場所。

4)開關箱必須實行“一機一閘一漏一保護”制，且開關箱上鎖編號，并將電工的手機號碼粘貼在明顯位置，有專人負責。

5)由于型鋼組合結構施工，涉及的施工工序較多，有鋼筋工、木工、水電工、焊工、架子工，要統一協調，避免出現交叉施工，導致安全事故發生。

6)施工現場環境保護要做好定期自檢。由環保檢查員進行檢查，凡違反施工現場環境保護要及時指出并及時整改，并隨時將檢查情況記錄在案。

7)施工現場要采取多種形式宣傳環保教育活動，不斷提高職工的環保意識，及時將沒用的廢舊的鋼筋頭、釘子等回收，以免傷人。

7 結語

通過施工實踐證明：高大跨度的型鋼混凝土組合結構中，通過對模架支撐體系前期的合理設計，既能滿足承載力的要求，又能便于鋼筋的綁扎、模板的安裝，是保證清水混凝土的有力措施。通過對這種難點問題的解決，我們也積累了一定的施工經驗，為今后遇到類似的工程提供了解決辦法。

[1] 聶建國，樊健生.鋼與混凝土組合結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 劉堅生.鋼與混凝土組合結構設計原理[M].北京：科學出版社，2005.

[3] 王 越.淺談鋼與混凝土組合結構設計[J].山西建筑，2008，34(12)：91-92.

[4] 04SG523,型鋼混凝土組合結構構造[S].

[5] 范 濤.淺述型鋼混凝土結構的特點及應用[J].四川建筑科學研究,2004(4)：50-52.

[6] 王連廣，劉之洋.型鋼混凝土結構在國內外應用和研究的進展[J].東北大學學報,1995(3)：95-97.

Research and application of beam column construction of large span shape steel blank concrete

Lu Wenhong

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030024,China)

Combining with the library project of Shanxi Media Arts Academy, this paper introduced the process of large span shape steel blank concrete beam column construction, and described the beam formwork, vertical shear bracing setting, beam side reinforcement and other operation key points, summarized the considerations of occupational health safety and environmental protection, in order to ensure the construction quality and safety.

large span, shape steel, blank concrete, beam column

2015-02-07

盧文紅(1976- )，女，工程師

1009-6825(2015)12-0093-02

TU375

A