大跨度高支模型鋼混凝土梁施工技術

王婭璞，胡雪垠，林志平，李駿，周怡露

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，?？?570100）

1 引言

型鋼混凝土有優(yōu)越的受力性能，在大跨度、立柱較少的建筑體內(nèi)應用廣泛。在現(xiàn)場施工中，需采取措施使型鋼與混凝土成為一體，方能發(fā)揮二者的優(yōu)勢。同鋼結構建筑相比較，型鋼混凝土整體穩(wěn)定性較好，且具備較大的抗彎強度，防火性能好，工程造價低；同鋼筋混凝土建筑相比，型鋼混凝土可以承受較大的荷載，且抗變形能力強，具有較好的抗震能力。目前，在大跨度、立柱較少、上部荷載大的建筑中，這一結構得到了廣泛應用。同傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構相比較，型鋼混凝土結構還可以提高建筑的空間使用率，減少建筑變形。然而，由于型鋼混凝土結構使用的工程材料種類較多，面臨著一些新的施工問題，對型鋼混凝土施工技術提出了新的要求[1-3]。

2 工程概況及施工難點分析

2.1 工程概況

某新建學生文體活動中心，占地面積9 711 m2，地下1層，地上3層，建筑高度13.15 m，建筑面積10 411.95 m2，單跨跨度39.6 m，主要設置游泳館、球館、醫(yī)務室、廣播室、健身房、跳高室、形體室、舞蹈室以及輔助用房等；文體中心1層層高為4.25 m，2層為4.2 m，3層為4.5 m。圖1為型鋼混凝土梁分布設計圖。

地上建筑部分梁和柱為現(xiàn)澆，樓板采用的是裝配式疊合板，屬于裝配式混凝土框架結構，最大跨度為39.6 m，采用型鋼混凝土框架柱和型鋼混凝土梁相結合的方式。型鋼梁柱的截面尺寸和材料等級見表1。表2為地上結構與地下結構混凝土強度等級表。

表1 型鋼梁柱的截面尺寸和材料等級

表2 地上結構和地下結構混凝土強度等級表

2.2 施工難點分析

1）本工程現(xiàn)場支模高度為10.45 m，支模高度較高，采用普通類型模板支架無法滿足大跨度型鋼混凝土結構的施工安全需求。

2）本工程最大跨度值為39.6 m，對型鋼混凝土施工技術提出了更高的要求，鋼梁最大截面尺寸為400 mm×1 600 mm。

3）施工時需要安裝鋼平臺，施工過程存在許多工程設備，安裝和拆除都需要花費較多的人力和物力，使現(xiàn)場工期延長。

3 大跨度高支模型鋼混凝土梁柱安裝施工技術研究

3.1 型鋼柱的安裝

1）型鋼柱腳埋置。型鋼柱腳的埋置分為埋入式、非埋入式及埋入式與非埋入式相結合3種方法。埋入式與非埋入式相結合的施工方法為：在基礎澆筑前預先埋置連接螺栓，利用螺栓將型鋼柱底端的鋼底板與基礎頂端進行連接，再澆筑混凝土避免螺栓與外界聯(lián)系，從而實現(xiàn)型鋼柱與基礎的良好連接，確保整個結構具有較好的穩(wěn)定性。

2）型鋼柱現(xiàn)場施工過程中，有以下幾點注意事項：（1）型鋼柱加工過程中，鋼筋排列圖應嚴格按照設計圖紙確定，確保各個數(shù)值精確無誤。同時，按照設計圖紙，可能出現(xiàn)鋼筋的穿孔位置與焊縫或型鋼柱腹板重疊，此時應調整穿孔位置，并且與焊縫的距離大于或等于12 mm。（2）在進行型鋼柱澆筑工作前，應對鋼柱及柱腳底板進行再次定位，避免鋼筋綁扎過程對型鋼柱的影響，定位方法與一般的測量定位方法一致，應特別注意型鋼柱的垂直度，確保垂直度偏差在規(guī)范要求范圍內(nèi)。圖2為型鋼柱施工實景。

3.2 型鋼梁安裝要點

利用運輸設備將工廠制作好的鋼梁運至施工現(xiàn)場，利用汽車吊將其放置于材料碼放場地。型鋼梁吊裝之前，在型鋼梁的上端焊接吊耳，待焊接點達到足夠強度時，利用工程設備將型鋼梁運送至塔吊的回轉半徑范圍內(nèi)。利用塔吊將型鋼梁放置于鋼柱的牛腿上端，位置確認無誤后，將焊接的吊耳移除。安裝過程中，應確保鋼梁翼緣與牛腿二者中心重疊，從而保證型鋼梁放置于預定的軸線處。同時，可以利用水平調節(jié)絲桿對型鋼梁的垂直度進行調節(jié)，利用垂直調節(jié)絲桿對型鋼梁的豎向標高進行調節(jié)。圖3為型鋼梁安裝實景。

3.3 型鋼梁、柱的焊接

對型鋼梁與柱二者之間的連接點焊接時，有以下注意事項：

1）焊接材料選擇。使用低氫型的焊條，基于焊接接頭應與鋼材強度大致相同的原則，可采用E5015型的電焊條。焊條使用時間超過4 h應再次烘熔。

2）焊接方法選擇。為了避免最終形成的焊縫分布不均勻、孔隙過大，在焊接過程中，應注意選用直徑較小的焊條，焊道窄且薄，采用多層多道的焊接措施進行焊接。前幾遍焊接時，選用的焊條直徑和焊接電流應較小。

4 大跨度高支模型鋼混凝土施工技術要點研究

4.1 型鋼柱模板加固施工技術

當型鋼柱模板安裝完畢后，會澆筑混凝土，混凝土初凝前，模板承受的側壓力來自處于塑性狀態(tài)的構件；當混凝土振搗完畢后，混凝土轉變?yōu)橐簯B(tài)，模板此時承受的側壓力為最大值；在整個振搗過程中，模板隨之發(fā)生彈性變形，待振搗結束后，彈性變形隨之消失。若在型鋼混凝土柱成型過程中，模板所承受強度大于自身的彈性強度值，會發(fā)生不可逆的塑性變形，這樣不利于型鋼混凝土柱成型。因此，應確保模板材料具備一定的強度值。

本工程所用型鋼柱截面尺寸為H900 mm×500 mm×28 mm×28 mm、H700 mm×500 mm×22 mm×2 mm，針對不同尺寸的型鋼柱，應設置相應的模板加固方案。

1）若型鋼柱模板的單邊尺寸在1 000 mm以上，模板高度大于4 000 mm時，加固方案如圖4所示。這一支撐體系由模板、扣件式鋼管腳手架及龍骨構成。

2）若型鋼混凝土柱單邊尺寸在1 200 mm以上，加固方案如圖5所示。在距離地面200 mm處設置提供橫向支撐作用的圓形鋼管，之后每間隔600 mm再設置橫向的圓形鋼管。

4.2 型鋼混凝土結構的混凝土澆筑施工技術

型鋼混凝土不同于一般的鋼筋混凝土，結構中增加了型鋼，因此，在混凝土澆筑時要格外注意混凝土的配比。在施工中為了達到混凝土的強度要求，要注意以下要求：

1）為了方便混凝土澆筑，型鋼在設計加工時要提前流出排氣孔。排氣孔的設置前提是，不影響型鋼的結構。

2）混凝土中所有的配料粒徑控制在5~25 mm，坍落度下限值為160 mm，上限值為180 mm，方可使混凝土流動性良好。

3）混凝土澆筑時也要不停地振搗，當型鋼排氣孔中出現(xiàn)冒漿，即停止振搗，進行另外一側的澆筑和振搗，直至兩側的混凝土均澆筑完畢后，方可進行下一步更為細致的振搗工作。

5 結論與展望

5.1 結論

1）型鋼梁柱安裝中，應注意與其他構件的銜接，使構件整體具備足夠的穩(wěn)定性；焊接過程中，應選用合適的焊接方法和參數(shù)對焊縫進行焊接。

2）型鋼混凝土施工中，對于單邊尺寸不一致的型鋼柱模板，提出了相應的模板加固方案。

5.2 展望

型鋼混凝土施工技術已經(jīng)廣泛應用于大跨度建筑物中，采用這一技術有如下優(yōu)勢：與鋼筋混凝土結構相比，可以降低混凝土與鋼筋的工程量，減少人力物力的使用，減少施工費用，提高施工效率，提升工程質量。因此，將型鋼混凝土施工技術應用于大跨度建筑物可以發(fā)揮顯著的社會經(jīng)濟效應。