杨国强
中铁五局集团建筑工程有限责任公司
【摘要】型钢砼施工是一种新型结构，目前处于探索应用阶段。本文以益阳市某综合楼工程为例，对型钢砼组合结构施工从技术方案比选、现场实施与综合效益等方面进行解析，希望能够给类似这方面的相关工程提供一些参考的价值。
【关键词】型钢砼、技术难点、方案比选、施工实施
1、案例工程概况：
1.1、湖南省益阳某工程综合性建筑工程,为框架结构，综合楼包含型钢混凝土方面的组合的结构，建筑方面的相关面积为3431㎡。
1.2、经过对图纸的认真理解、研究分析，结合以为工程经验，一致认为本工程的型钢混凝土方面的组合结构的施工实施的3个难点分别是：型钢混凝土柱与普通钢筋混凝土梁的节点方面的连接的技术；型钢混凝土梁在狭小的空间结构方面的混凝土高强的混凝土的相关的浇筑。
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图1：型钢混凝土柱平面布置图
2、型钢混凝土施工工艺方面的相关的流程:
2.1、型钢柱:型钢柱方面的加工和相关的制作、运输?型钢柱测量定位? 地脚螺栓与底板的预埋底板下细石混凝土浇筑? 底板无收缩混凝土灌缝? 吊装? 临时固定? 型钢柱安装?轴线及垂直度方面的校正? 预埋底板与型钢钢柱焊接方面的连接(非对称施焊) ? 焊缝方面的处理? 焊接外观方面的检验? 超声波探伤检测? 合格后型钢柱钢筋方面的绑扎? 柱子支模?浇筑混凝土(只能浇筑到梁底)。
2.2、型钢梁:起重吊装? 就位? 临时的固定? 调节水平竖向位置? 校正轴线垂直度、标高?焊接外观方面的检测? 超声波探伤方面的检测? 合格后才能交给土建方面的施工来进行砼浇筑。
3、型钢混凝土柱与普通钢筋混凝土梁的节点连接技术的施工方案比选与实施：
3.1、方案一：针对套筒焊接在翼缘板间距仅有38mm的情况，项目部一致认为增大型钢混凝土柱与普通钢筋混凝土梁的连接节点的截面尺寸是解决提高焊接施工可操作性和保证焊缝质量的最佳方案，增大连接节点截面尺寸不仅能给焊接套筒提供更大的间距，提高焊接施工可操作性，还能使得焊条与焊缝的焊接更牢固，焊缝更饱满。通过对初步方案的分析，增大型钢混凝土柱与普通钢筋混凝土梁连接节点的截面尺寸，如图2所示，钢套筒间距为：（500mm-25mm×2边）/5个-25mm-14mm=50mm；但对于钢筋方面的直径为25mm的套筒方面的长度为65mm的型号来说，手工电弧焊的操作方面的要求是得不到满足的，施焊方面的角度与套筒之间呈45度角，由此可见不可行的是方案一。
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图2：方案一节点大样图
3.2、方案二： 不能满足相关的规范的要求的初步假设方面的方案，所以在方案1 的基础上要再次的进行深化，我们在增大截面的相关尺寸的相关基础上，将梁边缘纵筋通过梁水平加腋的方式，水平自然的弯折绕过钢骨的翼缘，梁腰筋沿加腋边缘方面进行自然的弯折，详见图3。
图3：方案二优化后节点大样图
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方案二分析研究：通过方案的深化，钢套筒间距为：（500mm-130mm-40mm）/3个-25mm-14mm=71mm；25mm钢套筒方面的长度为65mm，钢套筒间距大于钢套筒长度，满足规范要求；钢筋躲让的采用原则，将梁边缘的纵筋通过梁水平方面的加腋的方式，水平自然的弯折绕过钢骨的翼缘，自然的进行弯折的梁腰筋沿加腋边缘，保证了部分钢筋的通长整体性。在型钢方面的混凝土组合结构的相关施工中，一旦有外力来临时，结构节点的梁根部一般是受力最严重的，从梁根部开始就会变形，而钢套筒焊接是本工程连接采用的方式，相对于主筋贯通穿过节点处来说，会有所降低到整体方面的连接性、结构方面的安全性等，所以节点的结构的安全性不能得到保证；课题组在深化相关的方案的基础上增加了结构方面的相关的措施从而能得出了方案2，详见图4。
图4：方案二平面施工图
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3.3、现场具体实施：现场通过对主筋套筒焊接处附加横向厚度为24mm的加贯通劲板来弥补钢筋混凝土梁在节点处主筋断开后连接性弱的缺陷，附加纵向70mm×20mm厚度为24mm的加劲板来增强贯通加劲板的抗滑移，从而增强节点的结构稳定性。
4、针对型钢混凝土柱单边>1200mm的模板加固难点的方案比选与实施：
4.1、传统的支撑体系：周转次数少，材料消耗大，现场废旧材料多，混凝土成型质量差，施工成本高。
4.2、薄壁方钢龙骨加固技术：在传统柱子的模板方面的加固技术的基础上，研究针对型钢混凝土柱单边>1200mm的模板加固技术，首先从主要材料方面进行分析，用薄壁方钢龙骨替换传统的方木龙骨，可以有效减少木材的大量使用和消耗。方钢管采用30mm×50mm×1.6mm厚的Q235薄壁型钢，方木采用40×80mm的截面尺寸。
4.3、受力计算：对薄壁方钢龙骨的挠度及对拉螺栓所受的最大拉力值进行计算。（1）计算参数：30mm×50mm×1.6mm方钢管截面特征：截面抵抗矩W=3.18×103mm3，截面惯性矩I=7.96×104mm4，截面面积A=2.39cm2，重量G=1.88kg／m；40mm×80mm方木的截面特征：W=1/6 bh2=1 /6×40×802=42.67×103mm3,I=1/12×bh3=1/12×40×803=1.707×106mm3；
（2）材料强度及弹性模量：30×50×1.6mm厚的Q235薄壁型钢强度σ=205N/mm2，弹性模量E=2.06×105N/mm2；40mm×80mm方木强度σ=13N/mm2,E=9.5×103mm3；
（3）承载力对比：弯矩M=σ?W；
方钢管承载力M=205×3.18×103=651.9×103N?mm2,
方木承载力M=13×42.67×103=554.6×103N?mm2
而M钢/M木=1.17；
（4）挠度效应对比：
EI值方钢管=2.06×105×7.96×104=16.4×109 N?mm2
EI值方木=9.5×103×1.707×106=16.2×109N?mm2
而EI钢/EI木=1.01；
4.4方案比选结论：综上所述，在计算参数和承载力以及挠度方面，30mm×50mm×1.6mm方钢管完全代替40mm×80mm方木使用。根据对方木龙骨材料的代换，对专项的加固技术方面的方案进行了制定，详见图5所示，排布横向的支撑的圆形钢管要离地200mm再开始，每道横向的支撑的相关的杆件要设置3根圆形的钢管，间距600mm/道。
所以通过变更加固材料，制定出型钢混凝土柱单边>1200mm的模板加固技术，但由于每间距600mm设置三根圆形钢管作为一道横向支撑杆件，施工难度较大，工序太繁琐，钢管材料消耗大，不利于节省施工操作空间。经过对各方面的因素进行综合的分析，在型钢混凝土柱单边>1200mm的模板加固技术基础上，对圆形钢管方面的使用数量和布局进行了相关的重新的调整，采用在B和H截面增加对拉螺杆的方法，对每道横向的支撑杆件的钢管方面的使用数量进行了减少，详见图5。
对拉螺栓的计算公式：N<[N]=f；其中N-穿梁螺栓所受的拉力，A-穿梁螺栓有效面积（mm2），f-穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2，穿梁螺栓型号：M14，查表得：穿梁螺栓有效直径11.55mm，穿梁螺栓有效面积A=105mm2；穿梁螺栓所受的最大拉力[N]=17.02KN；穿梁螺栓最大容许拉力值[N]= 17.85KN,穿梁螺栓所受的最大拉力N=17.012KN小于最大允许拉力值[N]=17.85KN，满足要求。
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图5：型钢混凝土柱模板安装
4.5：现场具体实施：按最终确定措施后，通过施工班组在会议室进行技术交底。然后在实施期间，由项目总工对班组进行现场指导，并由现场管理人员督促工人完成了综合楼型钢梁模板的施工。
5、型钢混凝土梁狭小空间混凝土施工方案比选与实施：
5.1、施工方案比选：在型钢混凝土梁方面的狭小的空间所需混凝土的性能方面是我们需要分析的，自密实的混凝土方面是我们要综合考虑排除的，确定选用细石的混凝土。原设计采用C30P6混凝土进行浇筑，通过对C30P6细石混凝土的试配，发现C30P6细石方面的混凝土的和易性达不到设计效果。经项目技术团队集中讨论将C30P6细石混凝土提高至C40P6细石混凝土，混凝土方面的混凝强度不仅得到了提升，还确保其和易性。并由试验室在施工现场于准确期间进行型钢混凝土狭小空间结构试验。
5.2现场样品验证：在C40P6细石混凝土浇筑完成，待7天养护龄期完，在综合楼施工现场开始进行拆模这方面的工作，观察期要进行对外观方面的质量和混凝土的强度方面来进行检测，并选择抽查点进行回弹试验。
6：型钢砼组合结构技术应用综合效益分析：
6.1、对型钢方面的混凝土柱和普通钢筋方面的混凝土梁连接节点的相关分析，可发现，钢筋混凝土梁的上、下部主筋的外边缘钢筋均可通过水平加腋自然弯曲的绕过钢骨以及腹板可开孔的要求，共计节约套筒材料数量480个，每个节约成本35元（每个套筒25元，打剖口10元），共计节约成本16800元。
6.2、通过对型钢砼梁狭小空间混凝土浇筑的材料研究，证实可将自密实混凝土变更为细石混凝土，得到监理的批复，市场调查自密实混凝土约550元/m3，细石混凝土约450元/m3，每立方节约100元，数量总计900方，共计节约了成本90000元。
6.3、通过对综合楼型钢混凝土组合结构施工技术的研究，使施工企业、参建人员深入的熟悉、掌握了如何提高型钢混凝土组合结构的施工技术，为工程的顺利进行奠定了基础。
6.4、通过本项目的研究、实施，施工企业积累了大型综合建筑在型钢混凝土组合结构施工技术方面的施工经验，培养了一批具备型钢组合结构工程施工管理的专业人才。
6.5通过本项目的实施，施工企业不仅展示了自己的形象与实力，而且在施工进度、质量等方面得到业主方认可。
结束语：
随着社会经济与科学技术水和迅猛发展，高层建筑以及建筑方面的功能的多样化，钢筋混凝土这一单一的结构已不适应此类需要，为了建筑结构大跨度以及提高构件的承载力方面能够得到有效的解决，同时商业土地的使用方面的价值可以最大限度地进行提升，作为新的技术的型钢混凝土方面的组合方面的结构将会得到相关的推广和应用。
参考文献:
[1]《钢结构工程施工验收规范》(GB50205-2012)；
[2]《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)；
[3]《型钢混凝土组合技术规程》(JGJ138-2001)；
[4] 《新型钢-混凝土组合结构力学性能研究》—李刚201204.
[5]浅析型钢-混凝土组合结构柱的施工质量控制 [J]. 肖毅. 江西建材. 2020(05)
[6]超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制 [J]. 马云昌,杨仲坡. 工程建设与设计. 2020(11)