型钢混凝土组合结构深化设计及施工质量控制

刘立峰

（山西四建集团有限公司 山西 030012）

1 工程概况

山西科技创新城科技创新综合服务平台（一期）工程A座部分框架柱、框架梁采用型钢混凝土结构，共有36根型钢混凝土柱（栈桥6根），20根型钢混凝土柱从基础伸至屋面；173根型钢混凝土梁。

型钢混凝土柱截面尺寸有：800mm×800mm（内设400mm×200mm×20mm×20mm 十字型钢）、1250mm×1000mm（内设 850mm×400mm×50mm×50mm，550mm×250mm×50mm×50mm 十字型钢）、900mm×900mm（内设400mm×200mm×20mm×20mm型钢）三种规格。

型钢混凝土梁截面尺寸有：600mm×850mm（内设500mm×300mm×20mm×16mmH 型钢）、850mm×2000mm（内设 1600mm×600mm×40mm×30mmH型钢）、400mm×1300mm（内设800mm×200mm×16mm×16mmH型钢）等七种规格。

2 型钢混凝土组合结构施工难点

（1）内置十字型钢截面比较大，型钢柱外柱箍筋很密，箍筋位置较难控制，型钢柱边距框架柱外皮仅为200mm，不利于混凝土浇筑。

（2）首节型钢柱就位安装时，位置定位难以确定，上部型钢柱吊装就位后，垂直度控制较难，特别是1区地下二层型钢柱一次吊装型钢长度达9m，稳定性控制难度大。

（3）型钢柱钢筋比较密，梁柱节点钢筋纵横交错，与型钢连接排布复杂，梁柱节点位置钢筋除通长钢筋拉通外其余钢筋与柱节点牛腿上下翼缘板焊接或套筒、穿孔连接，节点钢筋位置及分层布置比较困难，钢梁偏位、梁筋无法通过等问题可导致返工。

（4）梁钢筋需要与型钢柱牛腿焊接，梁钢筋排数多，焊接作业困难，质量不宜控制。

3 型钢混凝土组合结构施工质量控制

3.1 深化设计

设计图纸可以提供型钢梁柱的配筋及型钢骨架的定位，达不到型钢加工及梁柱钢筋绑扎的要求。型钢深化设计主要是确定梁柱钢筋在型钢柱腹板部位的排布、钢筋与型钢柱连接方式和锚固形式、型钢柱与型钢梁连接方式、型钢柱预埋节点、混凝土下料口位置、加劲板位置、栓钉的排布，直接影响型钢的加工。

二次深化设计应充分考虑现场梁柱钢筋交叉、锚固及现场操作难易程度，要提前与土建施工单位就梁排布顺序形成一致意见，明确各型钢梁柱节点处上下层钢筋的位置，避免牛腿板、套筒及型钢腹板开孔位置标高存在高差。深化设计时应结合梁钢筋的排数采取组合型的连接方式，避免操作空间有限梁钢筋与柱牛腿焊接质量不合格。要精准确定梁纵筋预留孔、柱箍筋预留孔、栓钉的位置。

3.2 型钢加工

型钢梁柱的加工精度对型钢梁柱的安装影响较大，尤其是异形构件。型钢加工前要考虑现场安装型钢梁柱周围的环境、塔吊及吊车的起重量，根据型钢梁柱接头位置、重量，对型钢梁柱长度进行合理分割，一般以起重吊装设备在型钢最远位置的起重最大量为准。型钢梁柱的接头位置应设置在结构受力较小的部位，型钢柱接头位置根据柱的截面尺寸、层高、重量等因素考虑，型钢梁接头位置应选在跨中的1/3位置。

对跨度较大的型钢梁在加工前应按设计预先起拱，并按设计弧度进行放样，确保加工准确，现场放置时不得沿起拱高度放置。

3.3 型钢安装

（1）型钢梁柱进场后必须对构件进行全面复查，检查构件规格尺寸、外观质量、出厂合格证及材质证明文件等。根据现场情况对型钢梁柱的轴线位置、标高、垂直度、牛腿板或套筒位置、腹板开孔位置、栓钉间距等进行检查。

（2）刚性固定埋入式柱脚需直接将钢柱埋入钢筋混凝土基础内。因个别基础厚度较厚，地脚螺栓无法至承台底部，需在承台内设置专门的固定支架，支架采用10#槽钢及50角钢加工而成，支架需与混凝土垫层中的预埋件进行固定，在支架上采用地脚螺栓与第一节钢柱进行连接。对下凹式型钢柱基础，应先下凹部位地脚螺栓的混凝土，对1区高度9m的型钢柱四周还应采用揽风绳进行拉结。

（3）型钢柱主筋应由上向下插入箍筋内，与下部柱主筋采用机械连接后进行绑扎；梁柱节点箍筋应与梁纵筋绑扎交错进行。柱纵向钢筋不应在结构中间各层节点中切断，柱在基础插筋时就应考虑避开型钢翼缘板；如柱钢筋较密，无法避让时，采用型钢翼缘板上下工厂焊接套筒，在焊接套筒的部位用加劲板与上下翼缘顶紧焊接，不宜采用在腹板开孔焊接的做法。

（4）梁柱节点部位，柱的箍筋要在型钢梁腹板上已留好的孔中穿过，无法穿过时将箍筋分段，焊接。不宜将箍筋焊接在梁的腹板上，因为节点处受力较复杂。如腹板开孔的大小和位置不合适时，须征得设计单位的同意后，再用电钻补孔或用铰刀扩孔，不得用气割开孔。

4 型钢梁柱节点处连接方式

4.1 型钢柱设置钢牛腿（连接板）与梁纵筋焊接

梁部分纵筋与型钢柱水平连接板进行焊接，其余不少于1/2面积的纵筋绕过柱或穿过柱腹板进行连接。梁纵筋在连接板上采用双面贴焊，焊缝长度为5d。采用水平连接板及钢牛腿时因钢筋过于集中排布复杂，需为钢结构本身让步，梁首排钢筋多需要进行钢筋等强代换或放至二排位置。深化设计及施工时要充分考虑钢筋的排布及相互穿插问题，避免梁纵筋与水平连接板间存在间隙。

4.2 型钢柱设置套筒与梁纵筋焊接

梁部分纵筋与焊接在型钢柱翼缘上的套筒进行连接，连接套筒水平方向的净间距不宜小于30mm和套筒外径。施工时对钢筋下料尺寸及钢筋的排布进行控制，套筒与型钢柱之间套筒焊接质量应经试验判定，避免梁纵筋位置与型钢柱套筒位置不在同一水平线，需现场焊接套筒质量不易保证。

4.3 型钢柱腹板开孔，梁纵筋绕过型钢柱翼缘贯穿通过节点

梁纵筋应根据设计配筋采取单排或双排等措施尽可能多的贯穿节点，部分纵向钢筋绕过型钢翼缘在柱内型钢腹板上预留贯穿孔，柱内型钢翼缘宜为窄翼缘。设计时尽可能减少腹板开孔数量。施工前开孔位置及孔径大小需重点控制，梁纵筋伸入型钢柱需满足锚固长度要求。

5 工程实施情况

施工前结合设计图纸对型钢节点进行深化设计，并经原设计单位及总承包单位审核，根据梁柱钢筋的密集程度及排布原则、顺序明确了型钢梁柱施工质量控制要点，在施工中根据现场情况采取了三种不同的连接方式，对复杂节点采取组合式的连接方式，取得了良好的效果。

6 结束语

型钢混凝土组合结构与普通钢筋混凝土结构相比可提高构件承载能力和抗震性能，降低工程的建造成本。与钢结构相比耐火性能和耐久性能优异，减少钢材用料。在高层、超高层、大型公共建筑结构中型钢混凝土组合结构应用越来越普遍。