高大跨度型钢清水混凝土梁柱施工的研究与应用

卢 文 红

(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030024)

高大跨度型钢清水混凝土梁柱施工的研究与应用

卢 文 红

(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030024)

结合山西传媒艺术学院图书馆工程，对高大跨度型钢清水混凝土梁柱施工流程作了介绍，并对梁模板、竖向剪刀撑设置、梁侧模板加固等操作要点进行了阐述，总结了职业健康安全与环境保护注意事项，以保障施工的质量与安全。

高大跨度，型钢，清水混凝土，梁柱

0 引言

近年来随着科技的发展及各种新型材料的不断研发，许多造型独特的建筑涌现出来，如鸟巢体育馆、央视大楼等，以其造型独特令人叹服，但上述结构无一不是采用型钢组合结构的结果，山西艺术传媒学院图书馆作为传媒艺术学院的主要标志性建筑之一，其造型独特，结构组合类型较为复杂，异形构件和超限构件数量较多，特别是报告厅的梁柱节点为型钢混凝土梁柱与混凝土梁组合节点，且配筋较多，对施工精度的要求极高。

1 工程概况

山西传媒艺术学院图书馆工程位于山西省晋中市榆次区的山西省高校新校区。图书馆为地上7层，每层层高均为4.5 m，建筑占地面积3 073 m2，东西长82.5 m，南北宽93.1 m，建筑高度34.9 m，总建筑面积约20 700 m2(含760 m2报告厅)。报告厅为二层椭圆形的型钢组合钢筋混凝土结构，建筑长轴40.7 m，短轴30.5 m；设计高度14.31 m。本工程梁有8条型钢混凝土主梁，截面尺寸为500 mm×1 800 mm，梁内型钢为300 mm×1 500 mm的H型钢。最大净跨40.7 m，最小净跨30.5 m。抗震设防类别为丙类，剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为二级。

2 工程特点

图书馆作为传媒艺术学院的主要标志建筑之一，其造型独特，结构组合类型较为复杂，异形构件和超限构件数量较多，特别是报告厅的梁柱节点为型钢混凝土梁柱与混凝土梁组合节点，对施工精度的要求极高。

1)高支模体系施工难度较大。图书馆屋面板设计标高为+31.40 m，跨度分别为8 m×65.1 m和7.8 m×35.15 m。报告厅顶板梁为型钢混凝土梁与混凝土梁结合的井字梁体系，跨度为30.5 m×28.35 m，支撑高度9.8 m。对模板支设体系提出了更高、更难的要求。

2)型钢混凝土框架大梁。报告厅部位的型钢混凝土梁KL1a，KL2a，KL4a截面尺寸均为500 mm×1 800 mm，自重大，对支模体系要求高。

3)报告厅梁柱节点。报告厅部位的梁柱节点为型钢混凝土梁柱与混凝土梁组合节点，外围混凝土梁呈椭圆圆弧状与圆形框架柱连接。构件截面小、配筋密、框架梁柱内安放型钢梁和型钢柱，配模异于寻常，混凝土浇筑时较难控制浇捣质量，施工难度大。

4)钢结构制作安装。主体结构的型钢混凝土梁柱、独立钢柱以及标高+21.6 m～+28 m的钢网架，工程量大，柱梁节点构造复杂，工序交叉多，制作安装质量要求高。

5)组织协调工作量大。施工专业队伍较多，人员集中，各工种穿插进行，组织协调工作量大。

3 方案的选择

山西传媒学院图书馆报告厅为二层椭圆形的型钢组合钢筋混凝土结构，建筑长轴40.7 m，短轴30.5 m；设计高度14.31 m。

本工程梁有8条型钢混凝土主梁，截面尺寸为500 mm×1 800 mm，梁内型钢为300 mm×1 500 mm的H型钢。最大净跨40.7 m，最小净跨30.5 m。模板支撑体系采用碗扣式钢管脚手架，主龙骨采用14号的工字钢，次龙骨采用100 mm×100 mm的方木，梁侧采用直径14 mm的穿墙螺栓加固，结构梁混凝土等级为C30。本工程模板支撑体系承受荷载大，特别是采用型钢混凝土，钢筋安装精度高，梁侧加固难度大，由于本工程混凝土要达到清水混凝土的要求，故要求模架支撑体系强度高、刚度大，稳定性要好。

4 工艺流程

型钢梁柱绑扎钢筋按如下顺序：

柱主筋接长→柱箍筋绑扎→摆放梁箍筋→穿梁底筋→梁底筋套筒与翼缘焊接→箍筋与梁底筋绑扎→穿梁面筋→梁面筋套筒与翼缘焊接→绑扎型钢梁上皮主筋→型钢梁板底模与侧模板安装→楼板筋绑扎→水电管道安装预埋→混凝土浇筑→养护。

5 操作要点

1)型钢梁主要受力钢筋与型钢柱连接的施工作业要点：本项目中型钢组合梁和型钢柱节点部位主筋连接的主要形式为：当纵向主要受力钢筋的水平段锚固长度不能满足设计及施工规范要求时,如果主筋需要穿过型钢柱牛腿处腹板时,应在钢结构二次深化设计时在腹板上预留孔洞,以便使型钢组合梁主要受力钢筋穿过并确保满足锚固构造要求，且在钢结构出厂时，特别要拿钢筋试穿，以确保预留孔大小、位置合格；如果梁主筋遇到型钢柱翼缘板时,应采取在主要受力纵筋标高处焊接直螺纹钢套筒的方式进行连接。

2)梁模板施工要点。采用15 mm厚多层板制作，梁底模主龙骨采用14号工字钢，间距500 mm，次龙骨采用100 mm×100 mm木方，间距为300 mm。支撑体系采用碗扣式钢管脚手架加U型托，立杆纵横距为600 mm；水平杆步距为1.2 m。

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

3)竖向剪刀撑设置要求：1.8 m高梁侧两端设置从底到顶竖向连续式剪刀撑；中间每隔10跨须设置从底到顶的竖向连续剪刀撑；中部和顶部各设置一道连续的剪刀撑，剪刀撑的斜杆与地面顶紧，并与地面的倾角在45°～60°之间。

4)梁侧模板加固措施：采用15 mm厚多层木胶合板，主龙骨采用双钢管φ48×3.5 mm，间距500 mm，配蝴蝶卡连接；由于本混凝土梁为H型钢梁，故在前期钢结构深化设计时H型钢腹板的打孔位置需提前周密设计，既要考虑拉筋的预留孔位置，又要考虑好梁侧模对拉螺杆的预留位置，竖向为400 mm，水平方向为500 mm，每根梁约500多个孔，故对钢结构加工提出更高的技术要求，避免出现遗漏现象。

5)型钢梁柱混凝土组合结构中混凝土浇筑：

a.型钢梁、板混凝土应同时浇筑，浇筑的主要方法应为：先梁柱接头，后型钢梁，最后顶板，具体内容为：由一端开始采用“赶浆法”施工，当梁柱接点浇筑完成后，立即进行浇筑梁，根据型钢梁的高度分层成阶梯形浇筑，当混凝土达到底板位置时再与板一起浇筑，随着阶梯形不断向前延伸，梁板混凝土浇筑连续向前进行，直到最后浇筑完成。

b.特别要注意在型钢梁柱接头处和型钢梁翼缘下部等处，混凝土浇筑不宜填满，须采用直径为30 mm的振动棒仔细进行浇筑和振捣密实，避免出现蜂窝、麻面等质量缺陷，以保证混凝土内光外实，成型美观。

c.由于梁柱节点处既有型钢又有钢筋，导致此处钢筋较密，此处混凝土浇筑时须采用同配比、大坍落度的小粒径石子混凝土浇筑，并用直径为30 mm的小直径振捣棒振捣。

d.由于框架柱为型钢混凝土柱，柱内设置有H型钢，H型钢四周除配置有竖向受力钢筋外，梁柱节点处往往箍筋加密100 mm,且采用搭接连接，密度较大，在混凝土浇筑时振捣的死角较多，很容易出现混凝土不密实现象。为此，在浇筑此处的混凝土时应从型钢柱四侧均匀下料，每根型钢柱采用四根振捣棒同时进行振捣，同时提升浇筑至顶。

e.由于在型钢梁柱节点核心部位，混凝土浇筑时空气不易排出，故在型钢柱的腹部加劲板上预留排气孔洞，直径不宜小于100 mm。

f.在充分考虑到型钢梁柱节点部位既有H型钢又有钢筋，间隙小的实际情况下，除采用φ30振捣棒外，还需增设附着式振捣器进行振捣，确保该核心区混凝土振捣密实。

6 职业健康安全与环境保护注意事项

1)使用电动工具(手电钻、手电锯、圆盘锯)前应检查安全装置是否完好，运转是否正常，有无漏电保护装置，严格按操作规程作业。

2)电焊机上部应设防雨盖，下部应设防潮垫，一、二次电源接头处要有防护装置，二次线使用接线柱，且长度不超过30 m，一次电源采用橡胶套电缆或穿塑料软管，长度不大于3 m，焊把线必须采用铜芯橡皮绝缘导线。

3)配电箱、开关箱应安装在干燥、通风及常温场所，不得安装在易受外来固体物撞击、强烈震动、液体浸溅及热源烘烤的场所。

4)开关箱必须实行“一机一闸一漏一保护”制，且开关箱上锁编号，并将电工的手机号码粘贴在明显位置，有专人负责。

5)由于型钢组合结构施工，涉及的施工工序较多，有钢筋工、木工、水电工、焊工、架子工，要统一协调，避免出现交叉施工，导致安全事故发生。

6)施工现场环境保护要做好定期自检。由环保检查员进行检查，凡违反施工现场环境保护要及时指出并及时整改，并随时将检查情况记录在案。

7)施工现场要采取多种形式宣传环保教育活动，不断提高职工的环保意识，及时将没用的废旧的钢筋头、钉子等回收，以免伤人。

7 结语

通过施工实践证明：高大跨度的型钢混凝土组合结构中，通过对模架支撑体系前期的合理设计，既能满足承载力的要求，又能便于钢筋的绑扎、模板的安装，是保证清水混凝土的有力措施。通过对这种难点问题的解决，我们也积累了一定的施工经验，为今后遇到类似的工程提供了解决办法。

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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

卢文红(1976- )，女，工程师

1009-6825(2015)12-0093-02

TU375

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