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摘要：型鋼混凝土組合結構簡稱SRC結構，又稱為勁性混凝土結構或包鋼混凝土結構，是指在型鋼結構外面包裹鋼筋混凝土外殼形成的型鋼混凝土組合結構。本文重點介紹中西部商品交易中心Ⅱ標段2#樓工程型鋼混凝土結構在施工中的心得體會。...

型鋼混凝土組合結構施工技術

韓曉明  荊建剛  姚建文

（陜西建工集團總公司工程一部   西安  710003）

一、工程概況

    中西部商品交易中心Ⅱ標段2#樓工程建筑高度94.1米，地下二層、地上二十一層；建筑面積約為82073㎡。工程結構類型：核心筒—框架混凝土結構，局部采用型鋼混凝土結構形式，型鋼柱共計48根，采用實腹式H型鋼，型鋼混凝土組合柱截面尺寸700×700～900×900，鋼柱起止標高-14.6m～96.5m（機房局部99.5m），采用埋入式柱腳，柱內型鋼采用貫通型。核心筒局部型鋼混凝土組合梁采用工型鋼，鋼梁跨度2.75m～3.95m，截面尺寸250×450。所有型鋼均采用Q345B型鋼板，翼緣板厚度20mm。

二、工藝流程

    3.1工藝流程

    型鋼柱：深化設計各節點圖→型鋼柱加工制作、運輸→鋼柱測量定位→地腳螺栓與預埋底板埋設→底板下混凝土澆筑→底板無收縮混凝土灌縫→起吊→就位→臨時固定→型鋼安裝與較正（軸線及垂直度）→預埋底板與鋼柱焊接連接（必須對稱施焊）→焊縫處理→焊接外觀檢驗→超聲波探傷檢驗→合格后外圍柱子鋼筋綁扎→柱子模板安裝→柱子混凝土澆筑

    型鋼梁：深化設計各節點圖→型鋼梁加工制作、運輸→起吊→就位→臨時固定→調節水平、豎向調節絲桿→校正軸線垂直度、標高→焊接固定點→焊接腹板側邊→焊接翼緣抗剪連接件→焊縫處理→焊接外觀檢驗→超聲波探傷檢驗→合格后外圍梁鋼筋綁扎→梁模板安裝→梁混凝土澆筑。

三、鋼結構深化設計

    鋼結構深化設計是完成鋼結構工程施工的重要前提和保證。通過對型鋼混凝土組合結構的每一個連接點繪制鋼筋穿過型鋼翼緣或腹板穿孔及補強的節點大樣，預先計劃型鋼混凝土結構梁柱節點縱向鋼筋彎折和錨固及穿孔補強情況。型鋼柱、梁構件實行工廠化制作，保證構件尺寸、精度及開孔位置的準確，保證梁柱縱向受力鋼筋能準確、順利的穿過型鋼梁、柱。避免了現場糾偏、補開孔的工作量，保證工程施工質量和施工進度。

四、施工方法

    4.1型鋼結構加工

    型鋼柱加工時，必須根據施工圖及深化設計，畫出準確的鋼筋排列圖即鋼筋穿孔定位圖，鋼筋孔位圖必須準確無誤，同時在排圖時還需考慮到X、Y兩個方向的鋼筋走向，兩個方向的鋼筋間必須讓開5～8mm，當鋼筋與型鋼柱腹板在同一位置上或鋼筋孔位于焊縫上，此時必須讓出腹板和焊縫，距焊縫距離不小于12mm。型鋼柱每節連接焊接處需打45度坡口。

    4.2型鋼柱的安裝

    4.2.1型鋼柱腳埋置

    本工程所使用的為埋入式柱腳，型鋼混凝土柱腳坑深度1.1米，在基礎墊層防水施工完畢后埋入地腳螺栓澆筑柱腳坑固定，地腳螺栓位于承臺底部，型鋼柱下部有鋼底板，利用地腳螺栓將鋼底板錨固，后澆筑承臺混凝土使得該節點被混凝土埋住，這樣處理更能有效地保證型鋼柱基礎的受力。

    4.2.2型鋼柱吊裝

    1、鋼柱吊裝機械利用現場的兩臺QTZ5513型塔吊，鋼柱單吊重量控制在1.05T以內。起吊前在鋼柱柱腳板位置墊好木板，以免鋼柱在起吊過程中將柱腳板損壞。鋼柱起吊時，吊車應邊起鉤，邊轉臂，使鋼柱垂直離地。

    2、就位調整及臨時固定

    當鋼柱吊至距其就位位置上方200mm時，使其穩定，對準螺栓孔，緩慢下落，下落過程中避免磕碰地腳螺栓絲扣。落實后專用角尺檢查，調整鋼柱使鋼柱的定位線與基礎定位軸線重合。就位誤差確保在3mm以內。鋼柱標高調整時，先在柱身標定標高基準點，然后以水準儀測定其差值，旋動調整螺母以調整柱頂標高。鋼柱垂直度校正采用水平尺對鋼柱垂直度進行初調，然后用兩臺經緯儀從柱的兩個側面同時觀測，依靠千斤頂或纜風繩進行調整。調整完畢后，將鋼柱柱腳螺栓擰緊固定。首層以上的鋼柱就位臨時連接采用連接耳板。當鋼柱就位后，對齊安裝定位線，將連接板用高強螺栓（充當臨時螺栓）固定。

    4.3型鋼焊接

    4.3.1拼接焊縫選擇

    型鋼柱安裝拼接接頭采用全焊節點時，翼緣板應采用單V形坡口加墊板全焊透焊縫連接（見圖4.3）。采用全焊節點時，翼緣板應采用單V形坡口加墊板全焊透焊縫，腹板宜采用K形坡口雙面部分焊透焊縫，反面不清根；設計要求腹板全焊透時，如腹板厚度≤20mm，宜采用單V形坡口加墊板焊接，腹板厚度＞20mm，宜采用K形坡口，反面清根后焊接。

    圖4.3  H型鋼柱安裝拼接節點及坡口形式示意

    注：（a）（b）圖中焊縫背面墊板省略。（a）栓焊組合節點；（b）全焊節點形式；（c）翼板焊接坡口；（d）腹板K形焊接坡口；（e）腹板單V形焊接坡口

    4.3.2焊接工藝

    本工程型鋼柱安裝拼接焊接方法采用電弧焊，焊接工藝參數見表4.3.2。

表4.3.2     焊接工藝參數

母材	焊接方法	焊接材料	電流 (A)	電壓 （V）
Q345B	SMAW	J507φ4.0	140~160	22~26
Q345+Q235 Q235	SMAW	J427φ4.0	140~160	22~26

    焊接環境出現下列任一情況時，必須采用有效防護措施，否則停止焊接：a）風速大于8m/s。b）相對濕度大于90％。c）雨、雪天氣。d）環境溫度在0℃以下。

    4.3.3焊接檢驗

    本工程型鋼焊縫設計要求為二級焊縫，外觀檢驗執行《建筑鋼結構焊接技術規程》JGJ 81-2002相關標準；無損探傷檢測按《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》GB11345規定，抽檢比例應不小于20%，并符合焊縫質量B級檢測的Ⅱ級或Ⅱ級以上要求。

    4.4梁、柱節點的鋼筋處理

    4.4.1型鋼柱箍筋

    本工程主框架柱箍筋采用的是HRB335Φ14、Φ16、Φ18的箍筋，▽15.9米以下加強區內箍筋間距僅100㎜，鋼筋直徑大，型鋼柱上部牛腿工廠加工已定型，型鋼柱箍筋制作綁扎時必須開口搭接焊，搭接焊焊縫長度10d。如圖4.4.1所示。

 

型鋼柱柱箍筋開口示意圖

 

柱箍筋采用開口箍筋搭焊接

（搭接焊焊縫長度10d）

如圖4.4.1   型鋼柱柱箍筋開口示意

    4.4.2型鋼柱梁筋節點

    翼緣板方向梁不得開孔穿筋，所有梁鋼筋必須焊接在牛腿上；腹板方向梁開孔穿筋，腹板截面損失率≤25%，腹板開孔處采用加墊板補強現場焊接。柱主筋遇牛腿處，牛腿開孔，型鋼混凝土柱豎向主筋連接采用直螺紋連接方式。鋼筋穿孔的孔徑在鋼筋直徑+5～8mm+允許偏差（±5.0mm）。穿孔位置不能出現在型鋼翼緣板，同時還應避免在型鋼的組合焊縫處。見圖4.4.2型鋼柱梁筋節點，圖4.4.2—2鋼筋穿過翼緣板補強示意圖。

圖4.4.2—1型鋼柱梁筋節點 

圖4.4.2—1型鋼柱梁筋節點 

    4.4.3型鋼混凝土結構鋼筋綁扎要求

    1、框架梁的縱筋在型鋼柱腹板方向穿孔必須相互錯開，以保證每道梁縱筋都能穿過腹板。

    2、梁縱向鋼筋水平方向的凈間距應滿足以下要求：梁上部縱向鋼筋水平方向凈距≥30mm和1.5d（d為鋼筋最大直徑）；下部縱向水平方向的間距≥25mm和d。型鋼混凝土柱的縱向受力鋼筋的凈間距≥50mm。且不小于粗骨料最大粒徑的1.5倍。

    4.4.4型鋼梁主筋焊接

    由于本工程翼緣板方向梁主筋均焊接在型鋼牛腿上，焊接工程量大，難度高，提高焊接效率是確保工期的關鍵，基礎負二層我部采用的是電弧焊，每施工段主筋焊接時間長達5天，經過研究，決定現場使用CO2氣體保護焊進行梁主筋焊接。經過現場施焊，CO2氣體保護焊工效非常顯著，采用Φ1.2ER50S-6焊絲，每施工段主筋焊接時間縮短為1.5天。焊接效率提高70%。見圖4.4.4—1、圖4.4.4—2。

圖4.4.4—1現場CO2焊接 

圖4.4.4—2梁主筋焊接效果

    型鋼—鋼筋焊接屬于搭接焊，無法做探傷檢驗，檢測規范尚屬空白，故現場焊接前必須對焊接工藝進行工藝評定。焊接施工前我們設計了檢測試件：型鋼65×450×20mm與主筋HRB335Ф25、Ф22搭接焊10d，現場制作焊接工件，送實驗室做張拉試驗，為了比對焊接效果，確定現場焊接高度范圍，做試件時，對型鋼—鋼筋搭接焊試件分別做焊縫高度HW=0.33鋼筋直徑、HW=0.5鋼筋直徑、HW=0.66鋼筋直徑三種試件，拉伸強度檢測均合格，最終確定現場焊接高度HW≥0.5鋼筋直徑，為合格的焊接檢查標準。

    CO2氣體保護焊最大缺點就是室外作業性差，當現場風速每秒超過2m應作防護措施或停止施焊。為了克服上述缺點，現場設計了遮風棚，遮風棚采用阻燃帆布制成，分4片，上端開環孔用環鉤與棚架連接，張掛后焊工在遮風棚內焊接施工。遮風棚使用后取得了滿意效果，既保證了焊接質量，又起到了遮光環保效果，同時也有效防止了焊接飛濺，起到了防火安全施工效果，一舉三得。

    4.5型鋼混凝土結構的混凝土澆筑

    4.5.1型鋼柱混凝土下漿孔留置

    本工程在施工中發現型鋼柱與模板每邊間隙只有不到100mm，還有密集立筋、箍筋阻擋。為了便于砼下漿，確�；炷�土澆搗時能充分的振搗到位，采取以下措施：1)將型鋼柱翼緣板方向牛腿截面寬度減少80～100mm。2)型鋼加工時，在加勁肋與腹板連接中部留出R=200 mm的半圓排氣孔（設計院要求翼緣板加勁肋損失率必須控制在35%以內）。

    4.5.2混凝土配合比

    本工程五層以下混凝土采用標號C60高強混凝土，五層以上混凝土強度達C55-C45。型鋼柱核心節點縫隙小，下漿困難�；炷�土施工前必須做了大量的試配工作，確定適用混凝土配合比。

    石子選用涇河5～25mm的二次破碎石，連續級配5～30mm，粗骨料中長條形和扁平形顆粒所占比例不超過5%，含泥量≤1.0%。

    砂子選用潔凈圓形顆粒的天然灞河中砂，細度模數μf≥2.5，含泥量≤1.0%。

    水泥選擇PO42.5海德堡冀東水泥，水泥礦物組成成分指標中，C3S要求在40%～50%為宜；C3A要求在5%～9%為宜，因為含量高時養活效果就差。

    外加活性摻抖：選用渭河電廠Ⅱ級粉煤灰，控制混凝土中粉煤灰的摻量在25%以內。

    化學外加劑：高強混凝土中宜優先選用高聚羧酸系高效減水劑，使減水率更高，混凝土孔結構和密實程度有效改善。同時，摻加復合型微膨脹增強劑，使減少收縮與補償收縮共同作用，有效控制結構收縮裂縫，并能提高混凝土的早期強度。本工程選用西安順達SD-1泵送劑，東莞市建巖JY-H膨脹劑。

    4.5.3混凝土澆筑

    1、混凝土采用商品混凝土，混凝土輸送泵泵送和作業面機械布料桿布料。

    2、由于型鋼柱混凝土澆筑高度較高，為保證下料自由高度不大于2m，施工中采取在布料桿前端配接DN100的長細軟管，以確保軟管能穿過下料孔下料，同時將混凝土坍落度適當加大，控制在160～180mm。

    3、根據本工程施工方案，墻柱豎向結構同水平梁板結構同時施工。由于墻柱混凝土強度標號與同層梁板差兩級標號，所以，混凝土施工前，需要對柱周邊梁內設置45°度斜向細鋼絲網封閉，伸入梁內距離≥0.5米，先澆筑框架柱混凝土，澆筑至板面上平后再澆筑梁板混凝土。

    4、混凝土采用分層澆筑，分層振搗，分層厚度控制為0.4m，布料桿軟管邊下料邊提升，同時輔以插入式高頻振動棒振搗，上下振動，垂直且緩慢拔棒，插點按梅花型三點振搗，逐點移動，按順序進行，根據所配混凝土的性能振動時間每點控制在20～30s。澆筑過程必須四周對稱均勻下料、分層投料厚度一致、振動棒四周插振，人工輔之對柱中間段模板振拍。

    5、當混凝土澆筑到要求標高處時，改用普通型振動棒振搗，并適當控制振搗時間，使混凝土中石子不完全下沉，呈均勻分布。若表面出現少量浮漿，則可用人工刮除浮漿至完成標高，并將混凝土表面進行拉毛處理。

五、結束語

    型鋼混凝土組合結構的施工是一個相對“跨界”的施工模式，需要土建施工人員與鋼結構施工人員緊密配合，通過施工前詳細的技術方案策劃，圖紙深化設計，精細的施工過程管理，才能取得良好效果。需要總承包及專業分包施工人員通過每道工序的事前、事中、事后大量的準備和檢查驗收工作，方能保證工程的順利進行，從而節約工程成本，使工程質量和安全生產得到保證，達到項目預期的管理目標。

(本文來源：陜西省土木建筑學會    文徑網絡：呂琳琳 尹維維 編輯  文徑 審核)

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