型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在大型商業(yè)綜合體中的應(yīng)用

盧金明

（廈門海投工程建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，將大型鋼埋入鋼筋混凝土內(nèi)發(fā)展起來的一種建筑結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)了鋼筋混凝土的強(qiáng)度和延展性，能夠?qū)崿F(xiàn)較強(qiáng)的承載力和抗震能力，因此得以在大型建筑項目中廣泛使用。

1 項目概況

漳州三寶廣場位于漳州市薌城區(qū)，總用地面積為44 070.89 m2,總建筑面積為14.016 萬m2，結(jié)構(gòu)層數(shù)地下一層、地上1～22 層，結(jié)構(gòu)形式框架、框筒結(jié)構(gòu)。項目由五星級酒店（框筒結(jié)構(gòu)、21 層、建面約35726 m2、高度約95 m）、甲級寫字樓（框筒結(jié)構(gòu)、22 層、建面約23 805 m2、高度約96 m）、街區(qū)商業(yè)（框架結(jié)構(gòu)2～3 層、建面約4 370 m2、高度約9～14 m）、商業(yè)mall（框架結(jié)構(gòu)、4 層、建面約37 449 m2、高度約23 m）、發(fā)電機(jī)房（框架結(jié)構(gòu)、1 層、建面約50 m2、高度約5 m）、地下室（地下一層38 860 m2、高度約3.85～5.2 m）等組成。

2 廣場型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式

本工程2#樓、3#樓主體結(jié)構(gòu)形式為混凝土構(gòu)件內(nèi)包裹工字柱、H 型鋼柱、H 型鋼梁、鋼板梁，3#樓東入口鋼結(jié)構(gòu)地下室部分結(jié)構(gòu)形式為圓管鋼柱內(nèi)澆筑混凝土。2#樓安裝高度標(biāo)高為-5.3～+86.2 m，其中包裹H 型鋼柱、鋼梁大部分分布在-5.3 m～+24.0 m，鋼板梁分布在標(biāo)高+24.0～86.2 m；3# 樓安裝高度從標(biāo)高-5.3 m～+26.3 m，3# 樓東入口鋼結(jié)構(gòu)地下室部分鋼柱安裝高度為標(biāo)高-5.3 m～+1.300 m。2#樓鋼梁最大跨度為25.8 m，3# 樓鋼梁最大跨度為24.5 m。鋼柱、鋼梁施工時根據(jù)塔吊位置及塔吊起重參數(shù)進(jìn)行分段安裝。

3 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

3.1 與土建專業(yè)穿插施工多

型鋼柱、型鋼梁包裹在混凝土中，施工工序需要鋼結(jié)構(gòu)與土建相互配合：基礎(chǔ)施工→鋼柱預(yù)埋螺桿預(yù)埋安裝→型鋼柱、鋼梁安裝→綁扎鋼筋→安裝模板→澆筑混凝土→成品保護(hù)。

3.2 施工機(jī)械選型需考慮全面

塔吊選型需兼顧鋼結(jié)構(gòu)和土建兩個專業(yè)的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)要求塔吊能夠滿足鋼骨暗柱、暗梁的起重能力，汽車吊滿足整榀桁架梁的起重能力，同時滿足土建對現(xiàn)場的無縫覆蓋，需要考慮塔吊、汽車吊的獨(dú)立高度和附著方式滿足施工高度的要求。

4 廣場型鋼施工應(yīng)用分析

4.1 十字形型鋼組合構(gòu)件焊接與組裝

十字形型鋼組合構(gòu)件焊接：先將鋼板矯平，處理好后再數(shù)控精密下料進(jìn)行切割，切割好的鋼板進(jìn)行二次矯平，并對腹板坡口加工，再對拼板進(jìn)行接長。按照設(shè)計要求對鋼板十字形組裝，再進(jìn)行十字形的焊接，焊接完成后進(jìn)行矯正和檢測，用端面機(jī)進(jìn)行加工，再進(jìn)行鉆孔，做好標(biāo)識。

十字形型鋼組合構(gòu)件組裝：先組裝H 形和T形構(gòu)件，在專用H 形鋼自動組裝機(jī)上組裝成H 形和T 形構(gòu)件，在專用H 形鋼生產(chǎn)線上的龍門式埋弧自動焊機(jī)上采用船形位置焊接。焊接按照工藝要求的焊接順序施焊，控制焊接變形。然后在鋼平臺上組裝胎架并抄平。在H 形鋼翼緣板和腹板上劃出定位中心線。與H 型鋼翼緣板連接的T 型鋼焊接完畢并通過UT 檢測合格后90°翻身繼續(xù)組焊與腹板鏈接的T 型鋼。全部焊接完成后，若變形超過規(guī)范要求，可進(jìn)行火焰矯正。在十字形組合柱翼緣上放線，標(biāo)出栓釘?shù)暮附游恢茫捎盟ㄡ敽附訖C(jī)按照栓釘焊接工藝進(jìn)行焊接。

4.2 型鋼結(jié)構(gòu)安裝

現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)梁吊裝分段安裝，利用模板腳手架作為支撐。現(xiàn)有的塔吊作為包裹型鋼柱梁鋼結(jié)構(gòu)安裝的機(jī)械，采用汽車起重機(jī)作為地下室部分鋼結(jié)構(gòu)安裝的機(jī)械。型鋼結(jié)構(gòu)安裝流程如圖1 所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)安裝流程

4.2.1 地腳螺栓預(yù)埋及首節(jié)鋼柱安裝

預(yù)埋錨栓安裝是錨栓預(yù)埋在土建底板結(jié)構(gòu)施工中穿插進(jìn)行。底板鋼筋及短柱鋼筋綁扎完成后移交工作面后測量放線，根據(jù)放線及首節(jié)鋼柱截面大小在底板面筋割洞，施工人員從洞口進(jìn)入上下層鋼筋進(jìn)行預(yù)埋。首先對模套進(jìn)行定位，對好軸線、標(biāo)高后，再安裝地腳螺栓，安裝后對地腳螺栓進(jìn)行加固，上、下焊接兩排加固鋼筋于底板、短柱鋼筋上。完成后，拆除模套。

首節(jié)鋼柱（插入承臺的鋼柱）的安裝，首先鋼柱柱腳標(biāo)高為-5.300 m，具體與承臺、地腳螺栓位置見圖2。

圖2 首節(jié)鋼柱、地腳螺栓、樁基示意

地腳螺栓完成后，對承臺面筋鋼筋網(wǎng)在鋼柱軸線3 m 范圍內(nèi)及短柱鋼筋進(jìn)行加固，再進(jìn)行鋼柱的吊裝。調(diào)整好垂直度，復(fù)核鋼柱的軸線與標(biāo)高。確保無誤后，再對鋼柱及柱腳對進(jìn)行加固。

4.2.2 承臺上或樓層上鋼柱安裝

先進(jìn)行柱腳安裝，在底板混凝土澆筑完成后，進(jìn)行首節(jié)鋼柱安裝，鋼柱安裝到位后進(jìn)行測量校正，經(jīng)過測量校正，鋼柱定位尺寸與圖紙吻合，此時對鋼柱采取固定措施，安裝過程中，采用全站儀對其進(jìn)行測量定位，澆筑混凝土后對鋼柱定位進(jìn)行復(fù)核。

再進(jìn)行鋼柱安裝，上節(jié)柱安裝時先進(jìn)行測量放線，計算吊裝鋼柱柱頂觀測點(diǎn)坐標(biāo)值，并查取上段柱柱頂焊后復(fù)測數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)吊裝鋼柱安裝就位。然后做好吊裝前準(zhǔn)備，清理柱底對接坡口處的雜物等，并將柱身測量標(biāo)示引測至柱頂，于柱底端標(biāo)示構(gòu)件就位的大致方向，以指導(dǎo)鋼柱就位；完成綁鉤工作，綁縛鋼爬梯、掛設(shè)防墜器，并準(zhǔn)備主梁的連接夾板、高強(qiáng)螺栓。鋼柱吊裝時，塔吊緩慢起鉤，并轉(zhuǎn)動塔吊大臂、移動小車將鋼柱調(diào)運(yùn)至安裝位置后，再緩慢降鉤至吊裝鋼柱靠近上段鋼柱；依據(jù)就位方向標(biāo)示，調(diào)整鋼柱靠近姿態(tài)，通過塔吊吊運(yùn)配合人工牽引的方式引導(dǎo)吊裝鋼柱與上節(jié)鋼柱完成對接就位；就位后，及時用連接夾板及高強(qiáng)螺栓將吊裝鋼柱與上節(jié)鋼柱臨時連接起來。

4.2.3 鋼梁安裝

鋼梁的吊點(diǎn)設(shè)置上，鋼梁吊裝采用二點(diǎn)吊，吊點(diǎn)位置距離梁端為梁長的1/4，吊點(diǎn)的構(gòu)造形式采用在梁上直接用綁扎兩圈千斤繩，繩頭用吊環(huán)捆扎鎖死。吊點(diǎn)位置見圖3。

圖3 吊點(diǎn)位置

為了防止鋼構(gòu)件邊緣的稅利棱角在吊裝時損傷吊繩，應(yīng)在鋼構(gòu)件吊索綁扎處墊以麻袋、橡皮或木塊防護(hù)。

鋼梁安裝的豎向順序是按同一節(jié)柱的安裝高度，先上層梁、再中層梁、最后下層梁。鋼梁就位前對應(yīng)的鋼柱必須校正完畢（包括標(biāo)高、位移、垂直度、扭轉(zhuǎn)）。鋼梁吊裝就位后，在每個節(jié)點(diǎn)上用兩只過鏜沖對齊節(jié)點(diǎn)板上的上、下螺孔。出現(xiàn)不能滿足沖孔要求的情況時，則采用調(diào)節(jié)方法：若間距小，用鋼榫榫大間距；若間距過大，用倒鏈拉小間距。調(diào)節(jié)的原則必須保證鋼柱的垂直度在允許偏差范圍內(nèi)，若無法保證，則進(jìn)行擴(kuò)孔（嚴(yán)禁氣割割孔，采用機(jī)械擴(kuò)孔）或更換連接板處理，擴(kuò)孔時，其最大容許擴(kuò)大范圍不得超過1.5 mm。若超過1.5 mm，則按照J(rèn)GJ82—91 《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計、施工及驗收規(guī)程》修補(bǔ)。節(jié)點(diǎn)滿足沖孔要求后，原則上直接安裝高強(qiáng)螺栓，如有部分高強(qiáng)螺栓不能自由穿孔時，進(jìn)行個別處理。

4.2.4 高強(qiáng)螺栓的安裝

扭剪型高強(qiáng)螺栓經(jīng)檢驗后，檢查摩擦面并進(jìn)行清理，將與高強(qiáng)螺栓配套的吊裝對正螺栓孔，再將高強(qiáng)螺栓放入孔內(nèi)，并對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行緊固。一般分兩次進(jìn)行，第一次為初擰，緊固至螺栓標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的60%～80%，第二次為終擰，緊固至螺栓標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力，偏差不大于±10%。初擰、終擰均采用電動板手。

4.2.5 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接

鋼框架的焊接包括箱型柱接頭焊接、H 型鋼柱的接頭焊接，柱與梁的焊接及梁與梁的焊接，由于節(jié)點(diǎn)很多，所以應(yīng)采用合理的焊接順序。一個標(biāo)準(zhǔn)框架柱結(jié)構(gòu)空間一般有鋼梁，一個吊裝節(jié)鋼框架單元的立體空間的總體焊接順序為：上層鋼梁平面的梁-柱、梁-梁及支撐焊接→中間層鋼梁平面的梁→下層鋼梁平面的梁-柱、梁-梁及支撐焊接→柱對接焊接。在每一層平面上的焊接順序為先焊鋼梁與箱形柱連接焊縫，再焊鋼梁與H 形柱連接焊縫。對于兩端都與柱焊接的主梁。應(yīng)先焊梁的一端焊縫，等其冷卻后再焊另一端。

5 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用實效分析

在型鋼安裝完成后，進(jìn)行混凝土施工。根據(jù)工作聘請的第三方專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)對項目型鋼混凝土進(jìn)行質(zhì)量檢測，主要是對多層及高層鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量、高強(qiáng)度螺栓緊固度、焊接質(zhì)量以及栓釘焊接點(diǎn)開展檢測，再選取受力較大的型鋼混凝土截面部位（柱底截面、柱頂截面）等進(jìn)行檢測。經(jīng)檢測后顯示型鋼的焊接安裝符合各項設(shè)計和質(zhì)量控制要求，未發(fā)生明顯質(zhì)量問題，型鋼混凝土內(nèi)密實、緊固，型鋼與混凝土有效結(jié)合，未發(fā)生脫落、松散、裂縫等情況，檢測結(jié)果質(zhì)量合格。

6 結(jié)語

本工程使用了大量的H 型鋼柱、鋼梁混凝土結(jié)構(gòu)，通過對型鋼的組合焊接、鋼結(jié)構(gòu)安裝等各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有效控制，項目型鋼混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用，解決了大型建筑結(jié)構(gòu)承載力和異形結(jié)構(gòu)件混凝土澆筑施工等難點(diǎn)，強(qiáng)化了項目整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，保證了項目的順利施工。