型钢混凝土组合结构的优点以及施工质量控制要点

1型钢混凝土组合结构的优点以及施工质量控制要点厦门海投建设监理咨询有限公司苏广强【摘要】型钢混凝土组合结构是指混凝土内配置型钢(轧制或焊接成型)和钢筋的结构,是把型钢埋入钢筋混凝土的一种独立的结构形式,也是钢与混凝土组合的一种主要形式。由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好,已越来越多地应用于大跨度结构和抗震要求高的建筑及超高层建筑。【关键词】型钢混凝土组合结构钢筋混凝土结构劲性混凝土结构外包混凝土结构抗震性能超高层建筑钢结构一前言型钢混凝土组合结构又称劲性混凝土结构或包钢混凝土结构,是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构体系,在型钢结构外面包裹一层钢筋混凝土外壳形成的型钢混凝土组合结构,适用于框架结构、框架剪力墙结构、底层大空间剪力墙结构、框架核心筒结构等结构体系,可以应用于全部构件,也可以用于部分构件。二施工质量控制本工程办公B主体结构采用的是型钢混凝土柱、钢筋混凝土梁；钢构柱加工较为繁琐，加工精度要求较高，现场施工比较复杂，构件内有型钢，型钢外包钢筋混凝土，如何处理好型钢安装与钢筋、模板安装的衔接问题和砼浇捣问题，必须经过周密的计划。如果任何一个环节出现差错，势必影响工程质量、进度，因此，施工、监理人员应采取以下措施和方法：（一）、钢骨各种原材质量控制要点：a、按要求对型钢原材进行送检，确保型钢的各种指标符合使用要求；b、焊条应符合现行国家标准《碳素钢焊条》GB5117或《低合金钢焊条》GB5118的规定。选用的焊条型号应与主体金属强度相适应；c、焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14957的规定；d、构件中设置的栓钉应符合现行国家标准《圆柱头焊钉》GB10433的规定；e、普通螺栓应符合现行国家的标准《六角头螺栓A和B级》国标GB5782和《六角头螺栓C级》GB5780的规定。高强螺栓应符合现行国家标准《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角母，垫圈与技术条件》GB/T1228-1231或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB3632-GB3633的规定。(二)、钢骨加工控制要点：1、在钢骨制作前，应根据设计图纸和施工现场塔吊等起重吊装设备情况，合理分析钢骨的长度及重量，一般以起重的最大量为准，但需考虑接头位置；2、钢骨的制作必须采用机械加工，并有钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符和现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221的规定；3、型钢钢板的制孔，应采用工厂车间制孔，严禁现场用氧气切割开孔。在钢骨制作完成后，2建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难；4、钢材切割前应将母材清理干净，在下料口进行划线，切割后去除切割熔渣，并将各构件按图编号。除锈应采用自动抛光机为主，局部采用手工喷砂的方法；5、组装焊接应选用合理的焊接顺序，防止产生过大的焊接变形，应尽可能减少焊接应力。焊缝完毕24h后，由具有资质的检查单位进行超声波检验。{三}、钢骨现场安装工艺流程及操作控制要点1、工艺流程：绑扎承台及筏板钢筋→预埋地脚埋件→浇筑底板混凝土→安装第一节型钢柱→绑扎柱子钢筋→柱脚灌浆→安装型钢梁→安装柱模板→浇筑柱子混凝土至梁底→拆除柱模→安装水平结构模板→绑扎梁、板钢筋→浇筑梁、板混凝土→安装第二节型钢柱→……2、操作控制要点2.1预埋地脚螺栓安装地脚螺栓需专人在纵横两个方向用经纬仪和水准仪控制预埋件轴线及标高,并在四个方向加固,安放调节螺母利用水准仪调节螺杆的高度,保证埋件标高。校正并加固牢固,检查合格后,请监理工程师验收。预埋验收合格后,在螺栓丝头部位上涂黄油并包上油纸保护。在浇筑混凝土前再次复核,确认其位置及标高准确、固定牢固后方可进行浇灌工序。浇筑混凝土时,拉通线控制以避免预埋件发生位移。2.2型钢柱、梁进场后必须全面复查，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；2.3型钢梁、柱的轴线位置、标高及垂直度必须符合设计和规范要求，安装方位及孔口位置应正确，安装精度应在规范允许偏差之内；2.4高强螺栓安装应严格按施工工艺要求由内而外的顺序施拧，初拧、终拧扭矩应符合要求，并按时进行终拧的复查；2.5焊接时应按对称焊接的方法施工，焊接前应仔细检查坡口尺寸、以及坡口周围有无油、锈水、污垢，如有油、锈水、污垢则应在处理后方可施焊。并注意及时打磨清理前一道焊缝，防止出现焊缝缺陷。2.6梁钢筋的安装位置应准确，防止钢筋与型钢穿钢筋孔的位置出现偏差错位；2.7型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁的刚性连接，梁的纵向钢筋应伸入柱节点，且应满足钢筋锚固要求。本工程办公B的梁钢筋尽量绕过型钢柱贯通，不能贯通的梁纵向钢筋焊于牛腿上，此时须确保焊缝长度及质量。2.8因框架柱构件中型钢的存在，柱模板的加固无法采用对拉螺栓的加固，故应重点检查模板加固措施是否满足施工要求；2.9因钢骨混凝土构件中梁柱接头部位不仅钢筋密集，而且又型钢的存在，故钢骨柱等竖向构件混凝土浇筑较为困难。为便于混凝土浇注，模板安装宜设置浇捣口，以便于混凝土浇筑；2.10型钢混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的区别在于型钢混凝土结构中有型钢骨架，在混3凝土未硬化之前，型钢骨架可作为钢结构来承受荷载，因此施工时可利用这个特点，合理选择模板材料和支模方法。2.11在梁柱接头处和柱型钢翼缘下部等混凝土不易充分填满处，要仔细进行浇筑和捣实。型钢混凝土结构外包的混凝土外壳，要满足受力和耐火的双重要求，浇灌时要保证其密实度和防止开裂。三、检查、检测方法1、严把原材进场关，对钢板、高强螺栓、焊接材料按有关规定进行见证取样复试。2、在钢构件加工制作阶段，总包单位施工管理人员、监理人员定期进驻工厂，跟踪检查构件加工制作情况：(1)各构件的外观质量和加工精度应满足《钢结构施工质量验收规范》。(2)重点检查穿筋孔、预留孔的间距、位置、孔径以及补强措施必须满足设计和施工要求，否则现场施工困难。不合格必须重新制孔；（3）、首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺；（4）、型钢拼接前应将构件焊接面的油、锈清除。承担焊接工作的焊工，应持证上岗。组装焊接应选用合理的焊接顺序，防止产生过大的焊接变形，应尽可能减少焊接应力。焊缝的观感质量应符合要求，并采用焊缝量规对焊缝尺寸进行检查。对一、二级焊缝，焊接完毕24h后按有关规定进行超声波探伤检验，当超声波探伤不能对缺陷做出判断时，应采用射线探伤；3、现场钢骨安装阶段，应采取巡视、平行检查的手段检验构件安装精度、连接质量，检查施工方案的落实情况，施工工艺是否符合要求。在此阶段，施工、监理人员应重点检查以下内容：（1）、钢构件进场后，应重点检查摩擦面的保护措施是否到位，并对高强螺栓的扭矩系数和抗滑移系数进行鉴证取样复试；（2）、在钢骨吊装前应对基层楼面进行找平，并弹好控制线。对钢构件的轴线位置和标高控制线进行全面符合；（3）、在安装型钢骨架时，应进行旁站监理，检查吊装的就位、临时固定措施、高强螺栓连接及焊接是否符合要求；在钢骨柱吊装时，应用经纬仪对钢骨柱垂直度进行测定，首先是在上下型钢骨架处做临时连接，保证上节钢柱四边中心线与下节钢柱中心线对齐吻合，四边兼顾，在就位过程中，钢柱在测量仪器的监视下，利用钢丝缆风绳、倒链、管式支撑、千斤顶等工具对垂直度、水平位置等进行校正；用楔铁调整标高，然后再接头处用连接板临时用螺栓固定。其次是在梁型钢骨架安装后，要再次对型钢骨架进行观测纠正。为防止上层型钢骨架垂直偏差积累超过允许值，除了力求柱的型钢骨架下部校正准确外，还应将上部的安装垂直中心线对准。高强螺栓连接施工应检查连接摩擦面的清理情况、顶紧接触面积是否符合要求，并应重点检查高强螺栓的安装方向、施拧顺序、初拧终拧扭矩值的控制，丝扣外露情况。高强度螺4栓能否自由穿入螺栓孔，如需扩孔孔不应采用气割扩孔，扩孔数量应征得设计同意，扩孔后的孔径不应超过1.2d（d为螺栓直径）。焊接连接重点检查焊工是否持证上岗，焊接设备及焊条、焊剂、焊丝的品牌型号是否符合要求，母材焊接表面清理是否干净，焊接顺序是否符合要求；四结语本工程办公B主体结构自2011年10月以来，至今已施工至七节柱，经总包单位管理人员、监理人员的检查验收以及相应的检测，尚未出现质量隐患，而且型钢混凝土组合结构具有下述优点：（1）型钢混凝土中型钢不受含钢率的限制，型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上，因而可以减小构件截面。对于高层建筑，构件截面减小，可以增加使用面积和层高，经济效益很大。（2）型钢在混凝土浇筑之前已形成钢结构，具有较大的承载能力，能承受构件自重和施工荷载。（3）型钢混凝土组合结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，尤其是实腹式型钢，因而此种结构有良好的抗震性能。（4）型钢混凝土组合结构较钢结构在耐久性、耐火等方面均胜一筹。最初人们把钢结构用混凝土包起来，目的是为了防火和防腐蚀，后来经过试验研究才确认混凝土外壳能与钢结构共同受力。型钢混凝土框架较钢框架可节省钢材50％或者更多。参考文献1、型钢混凝土组合结构构造04SG5232、型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）3、高层民用建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）4、建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-2002）5、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）6、钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）