型鋼混凝土組合結構深化設計及施工質量控制

劉立峰

（山西四建集團有限公司 山西 030012）

1 工程概況

山西科技創新城科技創新綜合服務平臺（一期）工程A座部分框架柱、框架梁采用型鋼混凝土結構，共有36根型鋼混凝土柱（棧橋6根），20根型鋼混凝土柱從基礎伸至屋面；173根型鋼混凝土梁。

型鋼混凝土柱截面尺寸有：800mm×800mm（內設400mm×200mm×20mm×20mm 十字型鋼）、1250mm×1000mm（內設 850mm×400mm×50mm×50mm，550mm×250mm×50mm×50mm 十字型鋼）、900mm×900mm（內設400mm×200mm×20mm×20mm型鋼）三種規格。

型鋼混凝土梁截面尺寸有：600mm×850mm（內設500mm×300mm×20mm×16mmH 型鋼）、850mm×2000mm（內設 1600mm×600mm×40mm×30mmH型鋼）、400mm×1300mm（內設800mm×200mm×16mm×16mmH型鋼）等七種規格。

2 型鋼混凝土組合結構施工難點

（1）內置十字型鋼截面比較大，型鋼柱外柱箍筋很密，箍筋位置較難控制，型鋼柱邊距框架柱外皮僅為200mm，不利于混凝土澆筑。

（2）首節型鋼柱就位安裝時，位置定位難以確定，上部型鋼柱吊裝就位后，垂直度控制較難，特別是1區地下二層型鋼柱一次吊裝型鋼長度達9m，穩定性控制難度大。

（3）型鋼柱鋼筋比較密，梁柱節點鋼筋縱橫交錯，與型鋼連接排布復雜，梁柱節點位置鋼筋除通長鋼筋拉通外其余鋼筋與柱節點牛腿上下翼緣板焊接或套筒、穿孔連接，節點鋼筋位置及分層布置比較困難，鋼梁偏位、梁筋無法通過等問題可導致返工。

（4）梁鋼筋需要與型鋼柱牛腿焊接，梁鋼筋排數多，焊接作業困難，質量不宜控制。

3 型鋼混凝土組合結構施工質量控制

3.1 深化設計

設計圖紙可以提供型鋼梁柱的配筋及型鋼骨架的定位，達不到型鋼加工及梁柱鋼筋綁扎的要求。型鋼深化設計主要是確定梁柱鋼筋在型鋼柱腹板部位的排布、鋼筋與型鋼柱連接方式和錨固形式、型鋼柱與型鋼梁連接方式、型鋼柱預埋節點、混凝土下料口位置、加勁板位置、栓釘的排布，直接影響型鋼的加工。

二次深化設計應充分考慮現場梁柱鋼筋交叉、錨固及現場操作難易程度，要提前與土建施工單位就梁排布順序形成一致意見，明確各型鋼梁柱節點處上下層鋼筋的位置，避免牛腿板、套筒及型鋼腹板開孔位置標高存在高差。深化設計時應結合梁鋼筋的排數采取組合型的連接方式，避免操作空間有限梁鋼筋與柱牛腿焊接質量不合格。要精準確定梁縱筋預留孔、柱箍筋預留孔、栓釘的位置。

3.2 型鋼加工

型鋼梁柱的加工精度對型鋼梁柱的安裝影響較大，尤其是異形構件。型鋼加工前要考慮現場安裝型鋼梁柱周圍的環境、塔吊及吊車的起重量，根據型鋼梁柱接頭位置、重量，對型鋼梁柱長度進行合理分割，一般以起重吊裝設備在型鋼最遠位置的起重最大量為準。型鋼梁柱的接頭位置應設置在結構受力較小的部位，型鋼柱接頭位置根據柱的截面尺寸、層高、重量等因素考慮，型鋼梁接頭位置應選在跨中的1/3位置。

對跨度較大的型鋼梁在加工前應按設計預先起拱，并按設計弧度進行放樣，確保加工準確，現場放置時不得沿起拱高度放置。

3.3 型鋼安裝

（1）型鋼梁柱進場后必須對構件進行全面復查，檢查構件規格尺寸、外觀質量、出廠合格證及材質證明文件等。根據現場情況對型鋼梁柱的軸線位置、標高、垂直度、牛腿板或套筒位置、腹板開孔位置、栓釘間距等進行檢查。

（2）剛性固定埋入式柱腳需直接將鋼柱埋入鋼筋混凝土基礎內。因個別基礎厚度較厚，地腳螺栓無法至承臺底部，需在承臺內設置專門的固定支架，支架采用10#槽鋼及50角鋼加工而成，支架需與混凝土墊層中的預埋件進行固定，在支架上采用地腳螺栓與第一節鋼柱進行連接。對下凹式型鋼柱基礎，應先下凹部位地腳螺栓的混凝土，對1區高度9m的型鋼柱四周還應采用攬風繩進行拉結。

（3）型鋼柱主筋應由上向下插入箍筋內，與下部柱主筋采用機械連接后進行綁扎；梁柱節點箍筋應與梁縱筋綁扎交錯進行。柱縱向鋼筋不應在結構中間各層節點中切斷，柱在基礎插筋時就應考慮避開型鋼翼緣板；如柱鋼筋較密，無法避讓時，采用型鋼翼緣板上下工廠焊接套筒，在焊接套筒的部位用加勁板與上下翼緣頂緊焊接，不宜采用在腹板開孔焊接的做法。

（4）梁柱節點部位，柱的箍筋要在型鋼梁腹板上已留好的孔中穿過，無法穿過時將箍筋分段，焊接。不宜將箍筋焊接在梁的腹板上，因為節點處受力較復雜。如腹板開孔的大小和位置不合適時，須征得設計單位的同意后，再用電鉆補孔或用鉸刀擴孔，不得用氣割開孔。

4 型鋼梁柱節點處連接方式

4.1 型鋼柱設置鋼牛腿（連接板）與梁縱筋焊接

梁部分縱筋與型鋼柱水平連接板進行焊接，其余不少于1/2面積的縱筋繞過柱或穿過柱腹板進行連接。梁縱筋在連接板上采用雙面貼焊，焊縫長度為5d。采用水平連接板及鋼牛腿時因鋼筋過于集中排布復雜，需為鋼結構本身讓步，梁首排鋼筋多需要進行鋼筋等強代換或放至二排位置。深化設計及施工時要充分考慮鋼筋的排布及相互穿插問題，避免梁縱筋與水平連接板間存在間隙。

4.2 型鋼柱設置套筒與梁縱筋焊接

梁部分縱筋與焊接在型鋼柱翼緣上的套筒進行連接，連接套筒水平方向的凈間距不宜小于30mm和套筒外徑。施工時對鋼筋下料尺寸及鋼筋的排布進行控制，套筒與型鋼柱之間套筒焊接質量應經試驗判定，避免梁縱筋位置與型鋼柱套筒位置不在同一水平線，需現場焊接套筒質量不易保證。

4.3 型鋼柱腹板開孔，梁縱筋繞過型鋼柱翼緣貫穿通過節點

梁縱筋應根據設計配筋采取單排或雙排等措施盡可能多的貫穿節點，部分縱向鋼筋繞過型鋼翼緣在柱內型鋼腹板上預留貫穿孔，柱內型鋼翼緣宜為窄翼緣。設計時盡可能減少腹板開孔數量。施工前開孔位置及孔徑大小需重點控制，梁縱筋伸入型鋼柱需滿足錨固長度要求。

5 工程實施情況

施工前結合設計圖紙對型鋼節點進行深化設計，并經原設計單位及總承包單位審核，根據梁柱鋼筋的密集程度及排布原則、順序明確了型鋼梁柱施工質量控制要點，在施工中根據現場情況采取了三種不同的連接方式，對復雜節點采取組合式的連接方式，取得了良好的效果。

6 結束語

型鋼混凝土組合結構與普通鋼筋混凝土結構相比可提高構件承載能力和抗震性能，降低工程的建造成本。與鋼結構相比耐火性能和耐久性能優異，減少鋼材用料。在高層、超高層、大型公共建筑結構中型鋼混凝土組合結構應用越來越普遍。