型鋼混凝土組合結構在建筑工程中的應用

李 乃 棟

(朔州城發建設集團有限公司，山西 朔州 036000)

0 引言

根據國內建筑工程的發展實際，可看出型鋼混凝土組合結構應用較為普遍，其具有較大的優勢，不但能夠使得構件的承載力得到保證，還可以對構件占據的空間進行合理縮減，實現了實際建筑空間的擴增，同時抗震性也得到提升，此外還比較經濟合理。本文即以此結構施工技術為核心進行探討[1-5]。

1 型鋼混凝土組合結構分析

從20世紀90年代起，在建筑行業組合結構就得到了不斷的推廣，例如型鋼混凝土等。型鋼混凝土組合結構，又被稱為SRC結構，將混凝土、鋼筋以及型鋼的優勢融合在一起，具體運用中具有的優勢主要包含：

1)相比于鋼筋混凝土，具有的優點為：a.具有較好的承載力，利用對型鋼應用，使得構件的剛度得到合理提升。b.具有更佳的抗震性能，表現出更優良的延性；c.具有更快的施工速度，鋼結構具有一部分承載力，縮減了模板工程量。

2)相比于鋼結構，具有的優點為：a.可以在一定程度上縮減鋼材的用量，以保證鋼材的性能為基礎，可以實現50%以上比例的節省幅度；b.構件穩定性更加符合需求，SRC結構實現了混凝土、型鋼的雙重受力，整體穩定性較好，并且局部穩定性也同樣超過純鋼結構；c.耐火性更強，同時具有更佳的抗腐蝕水平，針對型鋼混凝土組合結構，混凝土可以對鋼材起到相關的保護效果，避免腐蝕等問題的出現。根據上面的分析，不管是從構件的性能角度分析，還是在施工的經濟性等方面的分析，型鋼混凝土組合結構都具備明顯的優勢，在高層等建筑中特別適用，尤其是對于抗震性能需求較高的條件下尤其適用。

2 型鋼混凝土組合結構類型

結合我國建筑領域型鋼混凝土的發展現實，其主要包含兩種結構類型，分別為全型鋼以及局部型鋼兩種，其中后者的應用更加普遍。在實際應用中，因為配鋼型式的差異，將其分為腹式、空腹式兩個類型(如圖1，圖2所示)。

3 工程概況

某體育館項目，主要包括體育場館及游泳館等建筑，各建筑均為混凝土框架—剪力墻結構，各建筑上方均使用大跨鋼網架屋面，網架支撐于各建筑四周的框架柱上。其中體育館中所使用的框架—剪力墻中的框架柱中部設置十字鋼柱34個、圓形鋼管混凝土柱2個，框架梁中部設置工字鋼梁4個；游泳館中所使用的框架—剪力墻中的框架柱中部設置十字鋼柱37個、圓形鋼管混凝土柱4個，型鋼柱主要分布于游泳館外圍；體育場中共設置十字鋼柱45個、圓形鋼管混凝土柱2個，型鋼柱的高度為19 m～39 m。

4 工程結構技術重點、難點

對于型鋼混凝土組合結構，其對應的構件節點形式多樣，包含矩形工字型鋼混凝土組合梁等類型。型鋼柱構件基于混凝土結構，采取埋件，其中有土建施工、穿插施工以及鋼結構交叉施工。型鋼柱構件組合十字柱體形較大，且具有一定重量。型鋼混凝土組合結構包含了一系列的工序，例如設計、安裝等，施工過程中的重難點為：

1)混凝土柱包含較多的鋼筋，箍筋流程繁瑣，綁扎比較困難；在同一個柱頭，多個框架梁相交，并且過于集中的鋼筋造成重疊的情況出現，對穿梁縱向鋼筋標高進行控制具有較大難度，鋼筋連接難度較大。

2)該組合結構柱的截面具有不斷變化的形式，造成設計模板難度大，混凝土澆筑復雜。

3)該組合結構柱內鋼結構和混凝土結構梁之間具有較多的相交部位，尤其是弧形梁鋼筋斜交鋼柱，不易處理。

4)該組合結構內，不同結構的施工順序在較大程度上對施工質量造成影響。

5 型鋼混凝土組合結構構造節點處理措施

柱梁節點的鋼筋，在柱鋼筋遇到型鋼梁時，應當提前實施進一步的設計，包含的連接方式主要為以下三種。

5.1 穿孔法

該方法的適用條件為柱主筋和型鋼骨相遇的情況，按照鋼骨的對應位置采取相應的打孔，而達到貫通的一種方式。采取此方法時，應當合理縮減型鋼柱當中穿過的鋼筋數目，而且最好是在靠中間的位置穿過。打孔鋼骨柱腹板時，截面損失量應當控制在整個面積的25%以內，假如有必要在型鋼翼緣穿孔的情況下，應當安置較多的板來增加缺少的強度，鋼筋穿孔占據了型鋼截面，難以滿足較高的承載力水平，應當對其進行加固來彌補強度，最合理簡潔的方式就是增加型鋼截面局部的厚度，應當注意兩點：一方面為型鋼梁柱剛度突變應當在合理范圍，另一方面是應當保證對混凝土的澆筑質量沒有影響。以便使梁主筋貫通而在鋼骨柱腹板內穿孔過程中，梁主筋通常會存在下面的情況：

1)只是要在鋼骨柱腹板位置，開取小孔，實現梁主筋的貫通，交叉穿過鋼柱時，橫向不同排的鋼筋應當具有合理的相對位置，且分析混凝土保護層厚度，尤其對于構件節點加工制作的過程中，應當引起足夠的重視，對其控制且做好標記。

2)需要貫通鋼骨柱和翼緣板寬度內的主筋時，應當穿過三個鋼板，嚴格控制三孔的位置。此種情況下會應用到超長鉆頭，具有以下三點不足之處：a.會對鉆頭造成較大的磨損，當鉆頭長度小于鋼骨柱截面時，鉆頭就不再符合要求，應當更換鉆頭，就會在無形中增加花費；b.鋼板之間存在空隙，鉆頭在鉆至相鄰兩只鋼板之間的空隙時容易斷裂。并且，穿孔法在應用中需要鉆出許多的孔，造成工作量加大，難以實施整體工作的開展，無形中延長施工工期，因此制作前應當反復核查設計的合理性，以便實現取孔的位置盡可能符合要求；c.尤其是此工程當中存在很多非正交的穿孔，操作起來十分困難，部分環節難以在廠完成，應當在施工時來進行處理。

5.2 鋼筋連接套筒

該方法主要是在鋼骨柱翼緣板上，對梁鋼筋進行焊接處理，再利用連接套筒連接梁主筋的一種方式。采取此種連接方式時，套筒的鋼材強度務必符合相應標準，通常采取低合金高強度結構鋼，應當高于Q345B。可采取角接方式，焊接套筒和鋼骨柱翼緣，再結合部分熔透組合焊縫，還應當符合套筒的強度要求等。采取此種連接，不但可以實現成本的縮減，增加施工效率，還可以避免用鋼量提升和削弱鋼骨結構強度過重的問題。當梁兩端都是鋼骨柱時，都屬于螺紋連接，應當精確控制鋼筋的下料長度，在中間位置斷開梁主筋，通過正反絲扣套筒連接。并且，鋼筋連接套筒和鋼骨柱之間應當采取合理的焊接強度，必要時實施探傷檢測試驗。

5.3 鋼牛腿連接法

此種連接方式的核心就是鋼牛腿的焊接，目標為鋼骨柱翼緣板。部分鋼牛腿采取焊接方式，還有部分主筋可以采取側繞的方式，另外還有部分主筋則是穿孔實現貫通。采取此種連接方法時，鋼牛腿最好大于梁高的70%，設置鋼牛腿時應當對多種因素進行分析，包含需要留置鋼筋保護層、縱橫向梁的主筋都應當相互錯開等要素。此種連接方法有兩個欠缺：

1)牛腿的利用增加了用鋼量，使得工程重量提升。違背了節約的理念，并且也不滿足工程經濟性的標準。并且，鋼牛腿末端截面在較高的承載力作用下，再結合有可能出現的剛度變化，或許存在混凝土的擠壓變形。2)在梁柱連接點區域，鋼筋的數量過多，導致穿筋的問題比較繁瑣。并且，基于自身強度的前提下，配筋率較高，單排鋼筋數目比較集中，難以達到穿筋的條件。針對框架梁內的一些主筋，能夠和型鋼牛腿焊接在一塊，焊接強度對牛腿的長度造成一定的影響，利用主筋位置來確定型鋼牛腿的高度。采取搭接時，應當在型鋼牛腿的上下翼緣上設計兩排栓釘連接件，間距在100 mm以上，直徑要超過19 mm，并且和型鋼邊緣的距離應當超過50 mm。框架梁內部，連續配置的主筋面積應當超過1/3，框架梁到牛腿的1.5倍梁高范圍，應當設計箍筋加密區。

6 柱梁節點混凝土澆搗

不只有型鋼梁柱通過梁柱節點核心區，梁柱鋼筋也交于此點，混凝土不易澆筑，應當重視關鍵區域混凝土的振搗，在十字型鋼柱的柱角位置插棒振搗，控制澆筑高度500 mm～600 mm，每層混凝土最合理的振搗棒插入深度為50 mm，振搗棒應當是快插慢拔，如果梁筋密度較大，采取高坍落度細石混凝土。

7 結語

型鋼混凝土結構具有承載力強、抗震性能好等優點，可滿足大跨度、超高層建筑的承載要求。型鋼混凝土結構在具體施工過程中，施工質量控制的重點是節點，將節點處型鋼、鋼筋、混凝土三部分處理得當十分必要。