中小跨径钢砼组合梁施工技术研究

周 悬

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100071）

单纯钢梁具有自重轻、强度高的优点，但存在不耐火、不耐腐蚀的劣势，采用混凝土对钢材进行外包，能够起到良好的防腐防火的效果，混凝土外包后构件具有规则的尺寸，更美观。随着设计施工技术的进步以及材料性能要求提高，对中小跨径梁的承载能力的要求越来越高，钢混凝土组合结梁在中小跨径结构中的应用也越来越广泛。

1 中小跨径钢-混凝土组合梁特点

在中小跨结构中梁所受剪力较大且混凝土尺寸以及强度无法提高时，在构件配置的型钢可以提高梁的受力性能。

（1）受力合理，力学性能优越。

钢-混凝土组合梁结构利用混凝土结构具备的抗压能力强、型钢梁强度高等优势，进一步提高结构梁承载力。在组合梁中，鉴于型钢骨架可以保障抗剪强度，使混凝土结构中的剪应力不起控制作用，使梁在受剪破坏时的脆性破坏模态能够得到改善。配置型钢的组合梁，在承载能力、破坏模态等皆优于混凝土结构梁，中小跨径条件下也能形成塑性铰，整体结构的抗震性能较好[1]。

（2）耐腐蚀性、耐火性较好。

组合梁外包混凝土有效改善钢梁耐火性差、易腐蚀、养护困难的问题。中小跨径的梁由于剪跨比较小，剪切作用起控制作用。钢梁具有较高的抗剪强度，减少混凝土中的剪应力抑制斜裂缝，混凝土对钢结构保护效果更佳，能够提高整体结构的耐久性。

（3）组合梁构造复杂、施工难度大。

组合梁采用两种结构，钢梁与钢柱的节点连接以及混凝土中的钢筋排布较复杂，既要保证钢构件之间的交叉处理，确保钢筋的有效贯通，保证良好连接，还应确保混凝土的浇筑振捣的质量，组合梁的施工与混凝土梁相比施工难度和复杂程度较高。

2 中小跨径组合梁型钢梁加工

为保证钢梁的加工质量，采用加工操作条件较好的工厂加工制作完成后，再运到现场完成构件拼接，钢梁的加工质量影响梁与混凝土组合结构构件的安装以及承载能力，应从钢梁的翻样、准备工作、钢梁的焊接等多个方面严格把关，保证钢梁的加工质量。

2.1 翻样

以钢梁设计图纸为依据，详细统计组合梁中型钢规格、尺寸、形状等内容的相关数量与要求，在此基础上设计下料清单和加工图纸，根据相关施工规范对型钢梁的构造做法进行说明，使工人能够按照料单和图纸进行型钢构件的制作。

应及时确定梁柱节点位置的钢筋连接方法，采用穿孔法时，应在加工厂针对钢筋的穿过位置对钢筋孔洞进行预留，两侧的孔可以存在高差，保证钢筋的顺利穿过，增加补强。采用牛腿连接时，满足计算与构造要求，定位牛腿尺寸与位置，合理计算钢筋的搭接数量后进行焊接。采用套筒连接，根据钢筋直径以及数量可以选择现场焊接或加工厂内进行焊接。采用现场焊接时应采取措施保证焊接质量与连接质量。

2.2 制作过程

钢梁焊接前，先依照设计图纸进行施工图设计、提料、备料、进行工艺试验、编制工艺方案、技术交底等工作。

（1）严格检查现场使用的型钢以及板材，针对产品合格证、质量说明书、试验报告单等资料进行核验，所备钢材的材料标号以及尺寸应满足设计加工要求以及规范规定。

（2）焊接对钢梁内部应力状态具有重要影响，针对钢梁材料以及加工的能力，要求选用合理的加工方法，保证焊接的质量。

（3）钢材的切割以及加工方法对钢材的残余应力有较大影响，应选择科学加工方法以免影响材料内部的应力水平。

（4）加工前应针对技术难点和质量要求对工人进行技术交底，保证型钢梁的加工质量。

3 钢梁与钢筋安装工程

3.1 施工顺序

（1）先装梁底纵筋，再装型钢梁。

安装流程：安装梁底模板→安装底部纵筋→吊装型钢梁吊装→安装梁上部纵筋→安装箍筋→安装腰筋拉结筋→安装梁侧模板。型钢梁吊装前，梁底纵向钢筋的穿孔、连接、固定等工作必须保证质量且已被确认合格验收。

（2）安装完成型钢梁的基础上安装梁底纵筋。

基本工序：安装工字钢→安装梁底纵筋→安装梁上部纵筋→安装箍筋→拉结筋腰筋→安装梁底和梁侧模板。

3.2 型钢梁安装

（1）准备阶段。

为了保证安装型钢梁的准确性，以更好地确保后续施工顺利进行。相关人员在准备阶段应全面检查已加工完毕的型钢梁（着重核对尺寸、规格以及编号等）。为了进一步保障型钢梁定位可以准确无误，相关人员应在现场检查型钢柱牛腿或梁托板处的标高及柱距。

（2）吊装施工。

在吊装型钢梁过程中，以型钢跨度为依据，查找梁两端合适位置后焊接吊装耳板，使用钢丝绳吊索绑扎吊装耳板的方式来完成吊装。通过装拉索的方式人工控制摇摆或转动型钢梁的幅度。针对同一区域的型钢梁，以“中间向四周”为顺序，控制误差，保持均匀顺序地往四周扩散。吊装到位后型钢梁的位置存在偏差，可通过手拉葫芦进行调整。

（3）连接施工。

针对中小跨径的组合梁，梁柱节点位置的钢梁与钢筋连接构造比较复杂，存在较多碰撞。

常用的三种连接形式的比较分析如表1所示。

表1 组合结构梁柱节点常用连接形式对比

3.3 上部纵筋、箍筋和拉结筋安装

（1）上部纵筋。

该工序施工较简单，在施工过程中以普通钢筋混凝土梁上部纵筋安装方法实施即可。

（2）箍筋。

针对安装型钢混凝土梁箍筋，必须在确定经翻样加工箍筋指标无误后进行，保障绑扎纵筋时可以到达箍筋角部。

采用整箍套装的方式，将加工整箍开口放在梁下，安排2名施工人员相互配合并从开口处将箍筋掰开。

（3）拉结筋。

该工序必须要穿过型钢梁腹板进行，需要为型钢梁腹板上留出预制孔，并在将拉结筋做成一端弯钩后，将另一端平直；直到平直端完成穿孔，才能使用工具将其弯成弯钩（一般为135°），钩住箍筋。

4 型钢混凝土模板安装

模板在钢梁完成安装后具有承载力，可以不搭设支架，可使用型钢梁自承重吊模的模式。通过与型钢连接吊杆承受拉力的方式，减除一部分梁模板支撑体系搭设步骤的同时，可以实现节约成本与提高效率。通常直接采用吊具将模板挂在钢梁上，减少现场的支架安装工作。

（1）模板制作。

精准计算施工需要的模板数量后下料；切割过程使用电锯的合金钢锯片必须保证较小直径，更好地确保模板切割精度及质量[2]。

（2）准备工作。

技术负责人应在钢梁安装前对现场工人进行技术交底与安全教育培训，并在现场弹出模板内边线及中心线，确定模板安装位置。

（3）模板安装。

①中小跨径钢梁模板跨度>4 m时，需要进行起拱施工；②没有起拱要求时，钢梁起拱高度取全跨1/1 000～3/1 000；③安装好的模板已确认校正完毕，开始检查验收，重点关注模板工作；④由模后与浇筑混凝土会间隔较长时间，在正式浇筑混凝土前应重复检验模板是否符合质量要求。

5 混凝土浇筑与养护

混凝土浇筑是型钢混凝组合结构施工过程中的关键环节，构件结构中存在中型钢骨架（尤其是梁柱节点等部位），型钢和钢筋呈现纵横交错和密集状态，增加了混凝土浇筑、振捣、养护等环节的难度[3-5]。

针对浇筑与振捣的难点进行技术交底，混凝土应保证具有良好的和易性。型钢混凝土梁在浇筑过程中，将混凝土浇筑于钢梁其中一侧后，利用振捣棒震动功能使混凝土流向钢梁另一侧，该侧出现混凝土且两侧混凝土已同高时，即可停止浇筑与振捣。

在浇筑混凝土过程中，必须实时监测模板变形状况，若发现超出允许范围，必须及时采取加固措施。浇筑完成后，混凝土初凝结束后及时完成覆盖并洒水养护。

6 结语

中小跨径的组合梁施工工艺比较复杂，且各分项工程间交叉较多，因此在施工的准备阶段就须考虑好各分部分项工程的施工顺序，结合工程实际情况制定针对性施工组织设计及专项施工方案。中小跨径的组合梁施工中，梁柱节点的连接做法是施工中的控制重点内容，通过采用合理的连接方法保证梁柱的连接强度，确保结构整体连接具有足够承载力。