高層建筑鋼混結(jié)構(gòu)和高層鋼結(jié)構(gòu)施工特點芻議

張明道

摘要：鋼管混凝土屬于鋼混結(jié)構(gòu)的一種重要組合形式，將普通混凝土灌入約束鋼管中，待混凝土凝結(jié)后形成具備高強度、輕質(zhì)、抗沖擊性能好的組合結(jié)構(gòu)。而鋼結(jié)構(gòu)由于其具備強度高、質(zhì)量輕、便于裝配的特點，被廣泛應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)中。

關(guān)鍵詞：鋼混結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)；高層建筑；施工特點

1.鋼混結(jié)構(gòu)在高層建筑施工中的應(yīng)用

鋼管混凝土屬于鋼混結(jié)構(gòu)范疇，其主要特點是充分發(fā)揮了混凝土和鋼材的優(yōu)勢，鋼管由于灌入混凝土，其穩(wěn)定性得到提升；混凝土受到周圍鋼管的約束，其抗壓能力獲得提高。該組合結(jié)構(gòu)具有高強度、輕質(zhì)、抗沖擊性能優(yōu)良及耐腐蝕等諸多優(yōu)點。鋼管混凝土除了具備以上優(yōu)良特性外，在施工方面同樣優(yōu)勢顯著，由于鋼管的約束作用，可不搭設(shè)模板；鋼管能夠代替混凝土柱中的主筋及箍筋，省去了鋼筋籠的焊接工作，因此，極大地降低了施工周期。最適合應(yīng)用在高層建筑、大跨度橋梁等工程結(jié)構(gòu)的承壓構(gòu)件中。

鋼混結(jié)構(gòu)對于鋼管的要求較低，鋼管既可選用無縫形式也可選用焊縫形式，其中鋼管混凝土最小直徑應(yīng)不低于10cm，直徑過小的鋼管增加了混凝土的灌注振搗難度；為了保證澆筑過程中鋼管的約束強度，壁厚應(yīng)不低于0.4cm。為了保證鋼管混凝土的剛度，所灌注混凝土標(biāo)號不應(yīng)低于C40。鋼管混凝土融合鋼筋和混凝土的各自優(yōu)勢，在具體施工過程中應(yīng)兼具二者的特性。以下是具體施工特點分析。

1.1鋼管

絕大部分鋼混結(jié)構(gòu)中，均選用卷焊鋼管，對焊縫的要求較低，一般選用直縫，保證焊縫在受力條件下不容易出現(xiàn)應(yīng)力集中問題，卷制方向應(yīng)用鋼板的軋制方向相同。卷制內(nèi)徑根據(jù)鋼材類型而定，高層及大跨橋梁結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的16Mn鋼板，其卷制內(nèi)徑應(yīng)不低于鋼板厚度的40倍。卷制前應(yīng)先開坡口，坡口位置應(yīng)與卷軸正交。

1.2鋼管拼裝

為了保證運輸不受限制，單個鋼管單元長度不應(yīng)大于10m，對于高層建筑中的鋼管混凝土拼裝作業(yè)，鋼管預(yù)制長度應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場的吊裝能力而定。鋼管單元在焊接過程中，必須保證鋼管內(nèi)肢管平順，應(yīng)嚴(yán)控焊接應(yīng)力引發(fā)的鋼管內(nèi)肢管變形問題，為了盡可能降低焊接對肢管的干擾，應(yīng)采取反向焊接的方式，在鋼管兩側(cè)對稱施焊，以沖抵焊接帶來的微變形。對于直徑較小的鋼管，應(yīng)選擇固定點焊；直徑較大的鋼管，可選用光圓鋼筋焊接于鋼管接口處，起到支撐作用，為了提升焊接質(zhì)量，可在鋼管內(nèi)壁加設(shè)內(nèi)襯。焊接順序的確定要以盡可能降低變形為主要目的，焊縫通過檢測后方可在焊縫處進(jìn)行防腐蝕保護。

1.3鋼管混凝土結(jié)構(gòu)灌注

由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)省去了柱內(nèi)鋼筋籠的編制，因此，便于進(jìn)行混凝土現(xiàn)澆作業(yè)。為了確保鋼管內(nèi)混凝土完全密實，澆筑面應(yīng)略高于鋼管端口，并采用振搗棒均勻插搗。當(dāng)鋼管混凝土直徑大于40cm時，除進(jìn)行必要的插搗外，應(yīng)采用板式振動器均勻振搗。對于少部分直徑過大的鋼管混凝土，為了保證內(nèi)部混凝土密實，還應(yīng)采用加速振實法。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)一個施工單元內(nèi)，混凝土澆筑作業(yè)必須一次性連續(xù)完成，需要加設(shè)施工縫時，應(yīng)臨時關(guān)閉管端，以防異物墜入。

當(dāng)混凝土澆筑作業(yè)臨近尾聲時，應(yīng)使得澆筑面略高于端口，并將預(yù)留的排氣孔板貼實于端口，并迅速焊接，待所澆筑混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的70%以上時，再將壓實于端口的排氣孔板同端口焊接。

2.高層鋼結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用

2.1鋼筋及型鋼

為了確保框架結(jié)構(gòu)中梁柱交叉位置末端鋼筋的相互獨立，在柱結(jié)構(gòu)型鋼施工中，在型鋼腹板位置應(yīng)預(yù)先鉆孔，保證梁端鋼筋順利穿入且互不影響。鉆孔大小既要滿足梁端鋼筋的最大直徑，還應(yīng)盡可能減小腹板開孔對型鋼承載力的削弱作用，工程實際中，腹板開孔直徑一般介于5-6mm。對于梁柱交叉位置及型鋼翼緣附近，在澆筑混凝土的過程中不易排盡空氣，因此，在澆筑前應(yīng)預(yù)設(shè)若干排氣孔道。

2.2混凝土模板架設(shè)及現(xiàn)澆作業(yè)

為了保證混凝土模板的穩(wěn)定性，應(yīng)將梁底部的固定螺栓置于鋼梁下弦處，蓋板應(yīng)選用可拆解模板搭設(shè)，從而提高模板的利用率，間接降低施工費用。在具體的鋼結(jié)構(gòu)施工中，必須嚴(yán)格依照鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)規(guī)范中要求的施工順序進(jìn)行，混凝土澆筑也應(yīng)遵照相關(guān)混凝土施工規(guī)范，對于型鋼翼緣等容易出現(xiàn)混凝土不密實的位置，應(yīng)加強振動操作，保證混凝土結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量安全可靠。

3.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中的獨特要點

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程不同于普通的鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，必須引起足夠的重視。首先，考慮到鋼結(jié)構(gòu)的繁雜性，必須在裝配前做好施工組織規(guī)劃，加之鋼結(jié)構(gòu)對施工精度要求苛刻，其拼裝工作必須做到嚴(yán)絲合縫。相反，高層建筑選用鋼混結(jié)構(gòu)形式時，混凝土應(yīng)采用現(xiàn)澆形式，其精度要求降低，若兩種結(jié)構(gòu)形式并存時，將給施工過程帶來諸多不便。再者，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，其作業(yè)平臺較高，其施工進(jìn)程必然受到外界不良天氣的干擾，比如遇到大風(fēng)、暴雨等強對流天氣時，鋼結(jié)構(gòu)的起吊作業(yè)將無法開展。所以，在安排施工進(jìn)度時，應(yīng)充分考慮這一方面。

4.結(jié)語

伴隨我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的深入發(fā)展，未來建筑結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)多樣化的局面，由于鋼混結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)勢顯著，其必將更加廣泛地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的方方面面。考慮到高層建筑不同于普通的結(jié)構(gòu)形式，在建設(shè)過程中必須實現(xiàn)品質(zhì)、可靠、安全三者協(xié)調(diào)統(tǒng)一。應(yīng)充分發(fā)揮鋼混結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中體現(xiàn)出的優(yōu)勢，并嚴(yán)格遵照規(guī)范要求進(jìn)行施工，對于某些重要施工特點應(yīng)予以足夠的重視，以提升我國在高層建筑領(lǐng)域的建設(shè)水平。