钢与混凝土组合结构技术在工程中的应用

刘自强 许景达

中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176

【摘要】钢与混凝土组合结构是一种在钢筋混凝土结构中包裹型钢的结构形式，相关资料表明，这种钢与混凝土组合结构形式具备承载力高、抗震能力好、结构耐久好的特点。但这种结构形式特存在构件连接点复杂，型钢构件深化难度大的问题。通过本工程对钢与混凝土组合技术的应用，对其施工方法、及质量保证措施做相应研究。

【关键词】钢与混凝土组合结构 ；型钢； 结构形式

1、应用概况

本工程主要分为A区、B区、C区及D区四个区域，四个分区均有钢结构分布，其中C区分布有大量大跨度钢梁，钢梁最大跨度达到33m。最大H型钢构件截面为H1200×1100×50×80、最大十字型截面为HI1000-40-60*1000。板厚最厚为80mm、钢材材质为Q345B。

（1）A区钢结构概况

A区劲性钢柱主要分布在-3F～4F，截面类型主要为H型及十字型钢柱，其中H型钢最大截面为H1000×500×30×38、十字型钢柱最大截面为十600×400×20×24；钢梁的截面类型为H型钢，分布在二层、四层、七层、九层、十一层、十三层，最大截面H900×500×20×24。

（2）B区钢结构概况

B区劲性钢柱主要分布在-3F～9F，截面类型主要为H型及十字型钢柱，其中H型钢最大截面为H1000×500×30×38、十字型钢柱最大截面为十500×500×24×30；钢梁的截面类型为H型钢，分布在1F～3F，最大截面H1200×500×50×80。其中，在B区4～6F剧院分布有箱形钢柱及钢梁，其中钢柱截面为口400×400×20，钢梁截面为H600×300×12×20、口600×300×20。

（3）C区钢结构概况

C区劲性钢柱主要分布在-3F～3F，截面类型主要为H型及十字型钢柱，其中H型钢最大截面为H500×500×24×30、十字型钢柱最大截面为十1000×500×24×30；钢梁的截面类型为H型钢，分布在-1F～3F，最大截面H1200×1100×50×80。

（4） D区钢结构概况

D区劲性钢柱主要分布在-1F～3F，截面类型主要为H型及十字型钢柱，其中H型钢最大截面为H1000×500×30×38、十字型钢柱最大截面为十1000×600×30×50；钢梁的截面类型为H型钢，主要分布在1F～3F，最大截面H1200×1000×38×80。

施工方法及质量保证措施

（1）柱脚锚栓安装

柱脚锚栓作为钢结构安装的第一步工序，其安装定位的精度直接影响上部结构安装质量。首先通过内业计算，得出柱脚锚栓的空间坐标，然后在土建钢筋绑扎基本完成时，在基坑周边的二级测量控制点架设全站仪，测量放线确定柱脚定位环板的轴线位置，安装好定位环板和锚栓；在土建钢筋绑扎好之后浇注混凝土前，对锚栓位置进行复测。混凝土浇筑过程中，专人看护，防止混凝土振捣致使锚栓移位，如发生偏移需在混凝土终凝之前进行纠偏。

锚栓预埋前，根据锚栓定位深化设计图纸及钢柱截面尺寸制作相应的锚栓套架，用以固定锚栓，准确定位，防止土建绑扎钢筋和浇筑混凝土时对锚栓位置造成过大影响，同时也可以有效避免交叉作业施工时对锚栓造成破坏。

（2）劲性钢柱的安装

安装流程：钢构件卸车及起吊场地在南面道路外，钢柱均为一层一节分段，钢柱采用四点绑扎吊装，焊接完毕后绑扎钢筋、浇筑混凝土。

（3）钢梁安装

钢梁预埋件安装：为保证钢梁安装精度，钢梁与钢筋混凝土结构连接的埋件采用长圆孔的固定措施，主要为以下连接形式：

钢梁吊装：于大跨钢梁及钢柱间主梁吊装采用焊接吊耳的方法进行吊装，对于长度较短钢梁采用预留吊装孔进行“串吊”。钢梁在工厂加工时预留吊装孔或设置吊耳作为吊点。

每个区域外框架钢柱安装后，及时安装了柱顶楼层的主梁和环梁，形成了稳定的结构体系，其余钢梁在前一区域钢柱和钢梁校正焊接后进行安装。

为方便现场安装，确保吊装安全，钢梁在工厂加工制作时，在钢梁上翼缘部分开吊装孔或焊接吊耳，吊点到钢梁端头的距离一般为构件总长的1/4；本工程主体钢结构地上高度为400m，每层安装钢梁的数量是钢柱的几倍，吊装速度随着建筑物的升高而增加，为提高吊装效率，在塔吊起重性能允许的范围内对部分钢梁进行钢梁串吊。钢梁吊装方式如下所示：

大跨度钢梁的安装：

本工程存在大量的大跨度钢梁，主要分布在C区的二层及三层，其中三层数量最多；同时B区也存在部分大跨度钢梁，钢梁最大跨度达33m。大跨度钢梁跨度大、截面大，重量大，项目部在深化设计阶段与设计沟通了钢梁的预起拱，在制作阶段按现场吊装分段要求进行了加工。我项目部考虑到施工工期紧、穿插施工多，故采用搭设满堂脚手架做混凝土劲性梁的支撑，先铺设梁底模和底筋后安装钢梁，再绑扎面筋及箍筋，最后封梁侧模。分段钢梁安装过程中，在其底部设置钢垫块和楔块进行支持和标高调节。

钢与混凝土组合结构的安装施工，分为钢结构的安装和钢筋混凝土结构施工两个步骤，钢构件的吊装、焊接技术及质量标准符合《钢结构施工质量验收规范》和《型钢混凝土组合结构施工技术规程》的相关要求。钢筋混凝土部分的施工同时也必须满足《钢筋混凝土质量验收规范》的要求。

结语

本工程大量采用了钢与混凝土组合结构技术，施工完成后，与普通混凝土构件相比，其强度、刚度、延性大大提高，显著改善了结构的抗震性能，也减小了构件的截面面积，增大了建筑层高和建筑使用面积，全面提升建筑的抗压能力，保证其整体的稳定性，使钢结构的稳定性大大的增强。

钢与混凝土组合梁的运用，具有节约钢材，降低梁高，增加梁的刚度，抗震性能好、康疲劳强度高等优点。型钢混凝土柱具有施工快，构件承受自重和施工活荷载能力提高，抗震性能明显提高等优点，保证了结构的质量和安全。

参考文献：

【1】王瑞乐，型钢混凝土组合结构技术研究，安徽理工大学，2014

【2】冯君伟，型钢混凝土组合结构施工技术研究，建筑技术与应用，2017

【3】王雪，钢-混凝土组合结构施工技术研究，科技与企业，2012

作者简介:

刘自强，男，1992年出生，助理工程师，中建二局第一建筑工程有限公司项目技术副总工，深圳市罗湖区经二路3号

许景达，男，1986年出生，中级工程师，中建二局第一建筑工程有限公司项目技术总工，深圳市罗湖区经二路3号