勁性混凝土勁性混凝土結(jié)構(gòu)的特殊問題

首先，鋼骨的含鋼率。關(guān)于勁性混凝土構(gòu)件的最小和最大含鋼率，沒有統(tǒng)一的認(rèn)識，但當(dāng)鋼骨含鋼率小于2%時(shí)，可以采用鋼筋混凝土構(gòu)件，而沒有必要采用勁性混凝土構(gòu)件。當(dāng)鋼骨含鋼率太高時(shí)，鋼骨與混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全發(fā)揮，且混凝土澆筑施工有困難。一般說來，較為合理的含鋼率為5%~8%。

其次，鋼骨的寬厚比。鋼板的厚度不宜小于6mm，一般為翼緣板20mm以上，腹板16mm以上，但不宜過厚，因?yàn)楹穸容^大的鋼板在軋制過程中存在各向異性，在焊縫附近常形成約束，焊接時(shí)容易引起層狀撕裂，焊接質(zhì)量不易保證。鋼骨的寬厚比應(yīng)滿足規(guī)范的要求

再次，鋼骨的混凝土保護(hù)層厚度，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對鋼骨柱，混凝土最小保護(hù)層厚度不宜小于120mm，對鋼骨梁不宜小于100mm。

最后，要重視勁性混凝土柱與鋼筋混凝土梁在構(gòu)造連接上的配合協(xié)調(diào)問題。

勁性混凝土（又稱型鋼混凝土或勁鋼混凝土）組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件由混凝土、型鋼、縱向鋼筋和箍筋組成，基本構(gòu)件為梁和柱。勁性混凝土組成結(jié)構(gòu)分為全部結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用勁性混凝土的結(jié)構(gòu)和部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用勁性混凝土的結(jié)構(gòu)。勁性混凝土具有強(qiáng)度高、構(gòu)件截面尺寸小、與混凝土握裹力強(qiáng)、節(jié)約混凝土、增加使用空間、降低工程造價(jià)、提高工程質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合馬鋼生產(chǎn)指揮中心工程施工經(jīng)驗(yàn)，介紹其主要施工技術(shù)要點(diǎn)。

1、混凝土構(gòu)件型鋼的加工：

制作工藝順序：材料檢驗(yàn)→材料矯直→放樣→號料→切割→加工（矯正、成型、制孔）→對接（焊接）→焊縫檢驗(yàn)→校正→組裝→焊接→校正→劃線→制孔→栓釘焊接→摩擦面噴砂→試裝→裝配→質(zhì)量檢驗(yàn)→編號、標(biāo)識→成品檢驗(yàn)→存放→發(fā)送

2、預(yù)埋螺栓安裝施工：

在基礎(chǔ)混凝土施工時(shí)，施工時(shí)，采用定型模具將勁性混凝土柱位置固定，在模具上定位型鋼柱地腳螺栓的位置，確定標(biāo)高和垂直度后進(jìn)行螺栓加固，采用鋼筋井架固定地腳螺栓，每組螺栓采用3組井架，井架的位置盡量與結(jié)構(gòu)鋼筋的位置接近，以便連接。施工人員在筏板上下兩層鋼筋網(wǎng)之間加固和支撐，防止地腳螺栓移位和下沉。最后利用經(jīng)緯儀，水準(zhǔn)儀進(jìn)行螺栓位置及標(biāo)高的檢查驗(yàn)收，合格后進(jìn)行混凝土澆筑。待基礎(chǔ)筏板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)即可進(jìn)行安裝作業(yè)。

3勁性混凝土構(gòu)件型鋼安裝

3.1柱內(nèi)型鋼的安裝與固定

為確保勁性混凝土柱和柱內(nèi)型鋼位置準(zhǔn)確，并保證型鋼生根牢固，在型鋼下部用鋼板支墊，通過鋼絲繩上的花籃螺栓調(diào)整型鋼柱的垂直度，灌筑早強(qiáng)微膨脹二次灌漿料，對于“工”字一次至頂，對于“十”型柱因柱較重，分段施工。安裝上柱，焊接及檢測。

①使用全站儀對勁性混凝土柱進(jìn)行精確定位（偏差不超過±1mm），預(yù)埋固定型鋼的地腳螺栓，混凝土施工完畢后，及時(shí)清理并鑿毛。

②按勁性柱編號吊裝就位。利用型鋼上的加寬翼緣作型鋼的起吊點(diǎn)，局部利用塔吊配合，使型鋼底部的螺栓孔對準(zhǔn)預(yù)埋螺栓，并用小塊鋼板沿型鋼四周4個(gè)角墊起約30mm。吊裝大致就位后即在勁性柱的中部及上部四個(gè)方向，用鋼絲繩一頭拴在型鋼的加寬翼緣上，一頭拴在地錨上，移開吊車臂。

③通過調(diào)節(jié)鋼絲繩上的花籃螺栓調(diào)整型鋼的垂直度（使用線墜檢查）。

④在保證型鋼垂直度的同時(shí)，勁性柱內(nèi)兩根型鋼的相對位置關(guān)系尤為重要。為此于兩型鋼柱的負(fù)二層及負(fù)一層之間及時(shí)安裝型鋼梁，以校正兩型鋼的位置，保證整體性。

⑤通過結(jié)構(gòu)50cm線返出勁性柱下口標(biāo)高。使用薄鋼板楔塊支墊在型鋼下部，使型鋼的垂直度和標(biāo)高符合要求后，擰緊地腳螺栓的螺母。用測量儀器全面檢查型鋼的標(biāo)高、位置和垂直度，確認(rèn)無誤后重新加固，最后在勁性柱底部灌筑早強(qiáng)微膨脹二次灌漿料。

⑥型鋼底部灌漿：早強(qiáng)微膨脹二次灌漿料能自流澆筑，具有不收縮，早強(qiáng)，高強(qiáng)，密實(shí)性好，使用方便等特點(diǎn)，為防止浪費(fèi)并保證連續(xù)施工，事先根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際縫隙大小和數(shù)量進(jìn)行精確計(jì)算，以1根勁性柱的用量進(jìn)行攪拌。在灌漿之前，各工種和工序要做好工序交接和檢查，確保萬無一失。

⑦待勁性混凝土施工至一定高度時(shí)，用鋼管在第一節(jié)勁性混凝土柱的周圍搭設(shè)施工平臺，其高度低于第一節(jié)型鋼頂部50cm左右。平臺寬1.2m，外側(cè)為1.5m高的護(hù)身欄桿，平臺上鋪有腳手板，作為安裝及焊接第二節(jié)型鋼的操作平臺，遇大風(fēng)和寒冷天氣則在護(hù)身欄桿外側(cè)圍擋塑料布或停止施工。

⑧用塔吊或汽車吊將第二節(jié)勁性柱型鋼吊裝就位后，在四周用鋼絲繩及花籃螺栓與樓層埋件環(huán)連接，用線墜控制勁性柱內(nèi)型鋼的垂直度。

⑨勁性柱內(nèi)型鋼的標(biāo)高、位置和垂直度調(diào)整完畢，在型鋼的加寬翼緣兩邊加鋼夾板，用螺栓連接固定上下兩節(jié)型鋼，在四個(gè)角處點(diǎn)焊，再校核一遍垂直度，確認(rèn)無誤后正式焊接。

⑩豎向連接采用手工一級焊接。焊完后用氧氣割去加寬翼緣板，打磨焊縫。焊縫采用小型超聲波檢定儀現(xiàn)場檢定，合格后進(jìn)行下道工序施工。

3.2型鋼梁的安裝和固定焊接

為確保型鋼柱的整體穩(wěn)定，及時(shí)安裝負(fù)二層及負(fù)一層之間型鋼梁，型鋼梁與型鋼柱的牛腿相焊接和高強(qiáng)螺栓連接。

①安裝柱的型鋼柱時(shí)，先在型鋼柱連接處進(jìn)行臨時(shí)連接，糾正垂直偏差后安裝型鋼梁。

②用汽車吊或塔吊將鋼梁運(yùn)至安裝處，做臨時(shí)連接，并找正位置。

③鋼梁翼緣中心線應(yīng)對正鋼柱中心線，以保證鋼梁軸線位置。

④在安裝鋼梁過程中，利用鋼腹板兩側(cè)安裝設(shè)備上的水平調(diào)節(jié)絲桿來調(diào)節(jié)鋼梁的垂直度。

⑤安裝鋼梁時(shí)，需要反復(fù)觀測并糾正其軸線、標(biāo)高、垂直度偏差值，直至符合規(guī)范要求后，方可進(jìn)行對接焊。

⑥連接采用手工一級焊接。鋼梁焊接完畢后，并對鋼梁的垂直度標(biāo)高進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

⑦在梁的型鋼安裝后，要再次觀測和糾正因荷載增加、焊接收縮或螺栓松緊不一而產(chǎn)生的垂直偏差，進(jìn)行焊接外觀檢查。

⑧標(biāo)高和軸線尺寸無誤后，按照設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求進(jìn)行高強(qiáng)螺栓施擰和終擰作業(yè)。

⑨焊完后，打磨焊縫。焊縫采用小型超聲波檢定儀現(xiàn)場檢定，合格后進(jìn)行下道工序施工。

4、勁性混凝土構(gòu)件的鋼筋工程

勁性混凝土中因型鋼柱和型鋼梁的存在，鋼筋工程在勁性混凝土節(jié)點(diǎn)施工尤為繁瑣，鋼筋制作和綁扎不如普通框架剪力墻結(jié)構(gòu)簡單和通俗易懂，存在施工難點(diǎn)，技術(shù)人員和施工人員要多加現(xiàn)場指導(dǎo)和交底，并及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通，采取相應(yīng)措施解決實(shí)際問題。解決時(shí)必須在型鋼制作加工和鋼筋制作時(shí)提前提出方法和方案，并通過以下方式加以控制和實(shí)施：

①對于柱主筋與型鋼梁上下翼緣交叉、梁主筋與型鋼柱腹板交叉及柱箍筋與型鋼梁的腹板交叉的問題，可在二次設(shè)計(jì)及型鋼梁柱加工制作時(shí)解決。

②對于柱箍筋與型鋼柱的抗剪拴釘交叉的問題，可在鋼筋加工制作時(shí)解決。

③對于柱箍筋與型鋼梁腹板交叉而在二次設(shè)計(jì)時(shí)不能解決的問題，可在現(xiàn)場于設(shè)計(jì)人員共同協(xié)調(diào)決。

勁性混凝土施工前，必須進(jìn)行型鋼的二次詳細(xì)精心設(shè)計(jì)，繪出施工圖紙，以便解決型鋼下料和鋼筋穿過型鋼的問題。設(shè)計(jì)時(shí)主要解決梁柱節(jié)點(diǎn)部位，對一次設(shè)計(jì)圖紙?jiān)敿?xì)閱讀，逐一進(jìn)行混凝土梁柱編號。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到鋼筋數(shù)量、規(guī)格、位置和主次梁鋼筋標(biāo)高，梁上下排鋼筋間距等等，以便型鋼開孔和設(shè)置鋼墊塊等等。

4.5勁性混凝土構(gòu)件的模板工程

采用竹膠合板模板組拼，使用對拉螺栓進(jìn)行加固。柱身四周下部加斜向頂撐，防止柱身漲模及側(cè)移，柱子根部留置清掃口，混凝土澆筑前清除殘余垃圾。梁模板的支撐采用鋼管扣件，經(jīng)計(jì)算后確定支撐方案。

這里尤為提到的是使用對拉螺栓時(shí)，遇到型鋼的腹板和翼緣如何處理，施工方法有兩種，一種采用周轉(zhuǎn)形式的對拉螺桿，在型鋼邊緣設(shè)置，如柱截面為1000*1000，型鋼截面為700*700，橫向設(shè)置2道對拉螺桿，此法對大截面型鋼柱不適合，柱截面不易保證，但能節(jié)約材料，加快施工進(jìn)度；一種采用不周轉(zhuǎn)的對拉螺桿，直接把對拉螺桿焊接在型鋼翼緣上，待拆模后割除。

4.6勁性混凝土構(gòu)件的混凝土工程

勁性混凝土施工與普通框架結(jié)構(gòu)基本一致，存在不同的是型鋼影響混凝土澆筑，在施工時(shí)尤為注意。由于高強(qiáng)混凝土質(zhì)量易受各種微小因素的影響，故從原材料選用，攪拌、振搗、養(yǎng)護(hù)等各環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制。型鋼結(jié)構(gòu)混凝土的澆搗，應(yīng)嚴(yán)格遵守混凝土的施工規(guī)范和規(guī)程，在梁柱接頭處和梁型鋼翼緣下部等混凝土不易充分填滿處，需要仔細(xì)澆搗。

總之，勁性混凝土工程可解決高層建筑的特殊問題，可減少梁柱截面，調(diào)節(jié)軸壓比，提高結(jié)構(gòu)的承載力，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

很多城市皆以本地的建筑而出名，比如巴黎、悉尼。北京蘭華國際大廈地處奧運(yùn)商圈，屬5A級智能寫字樓工程，以其獨(dú)特的建筑造型、復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)榮獲2004中國10大新地標(biāo)建筑，其施工更是得到了業(yè)內(nèi)人士和同行們的普遍關(guān)注。該工程有14根超長斜柱，該斜柱獨(dú)立段長度達(dá)26米，斜向傾角69°，柱斷面達(dá)1000毫米×2200毫米，如此長度斜向勁性混凝土柱屬中國國內(nèi)首次施工。河南藝術(shù)中心由五個(gè)不規(guī)則橢球體組成，五個(gè)單體建筑均采用下部現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系，上部鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。下部鋼筋混凝土外邊緣柱沿橢球體面斜向設(shè)置。五個(gè)單體建筑外圍一圈均為梯形截面的斜柱子。

《現(xiàn)澆混凝土斜柱施工工法》探索了一般混凝土斜柱、異形混凝土斜柱及超長斜向勁性混凝土柱施工工藝，解決了斜向柱體難于支撐及澆筑的難點(diǎn)，并將斜柱視為柱及梁的綜合因素，即：斜柱下方支撐視之為梁，斜柱側(cè)支撐視之為柱，其概念性的界定解決了支撐方式及拆模的技術(shù)要點(diǎn)。

高振鋒主編的《虹橋綜合交通樞紐施工管理叢書：混凝土工程施工技術(shù)與創(chuàng)新》是上海虹橋綜合交通樞紐混凝土工程施工技術(shù)與創(chuàng)新的總結(jié)成果。全書以虹橋綜合交通樞紐混凝土工程為線索，系統(tǒng)地對混凝土工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)、技術(shù)路線及措施、具體實(shí)施等進(jìn)行敘述，涵蓋超大面積大體積混凝土施工、清水混凝土施工、大面積地坪混凝土施工、復(fù)雜勁性混凝土施工和特種混凝土等方面?！逗鐦蚓C合交通樞紐施工管理叢書：混凝土工程施工技術(shù)與創(chuàng)新》對混凝土工程的設(shè)計(jì)及施工有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值，適用于設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、施工單位、高校師生及相關(guān)專業(yè)人員作為參考用書。