钢与混凝土混合结构施工控制措施

2013-11-09侯湘东

山西建筑 2013年35期

侯湘东

(山西四建集团有限公司，山西太原 030006)

钢与混凝土组合结构是指钢与混凝土组成一个结构或构件而共同工作的结构。充分发挥混凝土受压强度高，而钢受拉强度大的优点，同时也解决了一般钢结构耐火性能差的难题，与传统的钢筋混凝土结构相比，可减小支座的截面尺寸50%，节约了材料，提高了施工效率，同时具有优良的抗震性能及耐火性能。但在钢与混凝土组合结构施工方面却存在着一些难点和问题，在这里针对工程中出现的一些问题及解决方法进行阐述。

1 工程概况

某工程建筑面积12 736 m2，为地下1层、地上3层钢结构工程，基础为筏板基础;地下层层高4.8 m，1层～2层层高6.0 m，3 层层高5.4 m，长约63.1 m，宽约 53.1 m。

地下室柱为型钢混凝土柱，地上部分为钢—混凝土组合板结构;型钢柱、梁在外侧包裹钢筋混凝土，作为竖向传力构件承受上部楼板全部荷载。工程钢梁、钢柱材质为Q345B，隅撑等非承重构件采用Q235B;和钢梁相连的锚板采用Q345B钢板，其余预埋件的锚板采用Q235B钢板。楼承板采用镀锌压型钢板高度75 mm，顶面以上浇筑100 mm厚C30混凝土。

采用型钢混凝土、压型钢板及混凝土组合结构有以下几点优势:

1)型钢混凝土其承受能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力1倍多，能减少截面，增加使用面积。2)型钢混凝土可缩短施工工期，减少了模板支撑架的施工时间。3)型钢混凝土结构抗震性能远高于钢筋混凝土。4)压型钢板可叠在一起，并可置于集装箱内，易于运输、存储、堆放与装卸。5)压型钢板的波纹间有预加工的槽，供电力、通信等工程之用。

2 施工中存在的一些问题

在钢结构与混凝土组合结构施工过程中，主要出现了以下几项比较棘手的难题:

1)钢结构预埋螺栓的定位固定的问题;2)钢结构与混凝土基座如何紧密连接;3)钢柱外包混凝土由于外包钢筋及交叉梁导致空隙小，混凝土无法浇筑的问题和工字梁梁侧混凝土填充的问题。

3 对施工中存在的问题采取的主要措施

3.1 钢结构预埋螺栓的定位固定的问题

施工先采用全站仪投点定位，确定出柱中心位置，使用经纬仪进行复核。施工时，在需要安装地脚螺栓处用胶合板裁出大小恰好能放入柱中的板，依据图纸在其上标注出螺栓的准确位置及轴线位置，与投测到该位置的轴线比对，即可确定每一个螺栓的准确位置，在该位置钻一个大小与螺栓外径相当的通孔，然后将螺栓插入孔中，调整好螺栓上螺母的位置，使螺丝牙的长度符合要求。下部将螺栓和三道环形钢筋与柱钢筋进行焊接固定。然后松下螺母，取出模板。浇筑混凝土时采用自密实混凝土，保证钢筋不位移，即可保证预埋螺栓定位准确。

3.2 钢结构与混凝土基座如何紧密连接问题

本工程在地下室型钢柱下与混凝土连接处存在有5 cm左右高的缝隙，灌填密实只能通过使用高强无收缩灌浆料。灌浆料具有早强、高强、自流性高、耐久性强和微膨胀的特性，可解决该问题。

灌浆料特性:

1)早强、高强:一天强度最高可达50 MPa以上。2)自流性能好:加水搅拌后材料的流动性好，可以通过自身的流动度和重力作用充满所需浇筑的模板空间。3)具有微膨胀性能:保证紧密接触，之间无收缩。4)防冻性:可在－10℃环境下施工。5)耐久性好:由于密实性好，故抗冻融循环能力大为提高，也提升了材料自身的耐久性。由于具有以上一些特点，可以选择其作为处理灌缝的材料。施工时要对表面清理，吹走缝隙内的碎石、浮灰等杂物。灌浆前24 h，表面应充分湿润。灌浆前1 h，清除积水。支设好外侧模，进行灌浆。灌浆开始后，必须连续进行，不能间断，并尽可能缩短灌浆时间。灌浆后3 h～6 h用抹刀将灌浆外侧表面压光。

3.3 钢柱外包混凝土由于外包钢筋及交叉梁导致空隙小，混凝土无法浇筑的问题

本工程会议中心地下室柱为1 000 mm×1 000 mm，中心为600×600带栓钉钢结构方柱，为保证钢结构与混凝土结构能够充分组合，在矩形钢结构柱四周设计有栓钉，外侧设16φ22竖向钢筋及箍筋，进行钢筋绑扎，同时层高6 m，设计中另有数道大跨钢结构，在梁柱节点处各种预埋件和加固钢筋错综交杂，使得钢筋之间以及型钢和钢筋组件的净空尺寸非常狭小，混凝土振捣棒无法插入，导致混凝土浇筑成为一个难题。

楼层边梁为工字钢结构梁，外侧需进行混凝土浇筑，每跨梁长度在7 m以上，只能采用留浇筑口浇筑，因而无法振捣。

其梁、柱配筋如图1所示。

图1 梁、柱配筋图

为保证能够充分振捣混凝土，绑扎钢筋时箍筋下料尺寸要准确，位置之间事先进行节点部位的放样和合理排布，必要时设成开口状，现场绑扎时进行处理。但即使采取这些措施，振捣棒插入还是存在很大困难。

由于存在以上诸多问题，但从调整钢筋的排放位置和次序方面来说，已经没有多大的余地，从模板的支设方法上来说可采取的措施也十分有限，所以，只能从混凝土材料本身来解决这个问题。

近年来出现的免振捣自密实混凝土，是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好的均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土是近几十年来，混凝土技术的一次大的革新，由于其具有的大流动度、抗离析性、免振捣自填充性等优越性能，针对于本工程中遇到的问题，采用自密实混凝土正好可以迎刃而解，而且经市场调查，本地市场也可以提供自密实混凝土供应，所以决定对于所有这些钢筋密集或截面狭小的部位的混凝土，均采用自密实混凝土进行浇筑。