钢骨混凝土十篇

钢骨混凝土篇1

关键词：钢骨混凝土 应用 计算

一、前言

随着城市建设的发展与建筑技术的进步，大跨度超高层建筑已经成为建筑结构发展的主要方向之一。而由混凝土包裹钢骨做成的钢骨混凝土结构（SRC），充分发挥了钢与混凝土两种材料的特点，与钢筋混凝土结构相比，具有刚 度大，延性好，节省钢材的优点。因此，钢骨混凝土结构在我国有着广阔的应用前景。

钢骨混凝土结构的研究和应用在国外开始较早，我国因国情的限制，起步较晚，工程应用就更少，直到1997年11月 才由冶金工业部正式了有关规程，并于1998年5月1日起施行。

深圳世贸中心大厦在关键部位应用了钢骨混凝土结构，解决了用普通钢筋混凝土结构不能解决的难题，收到了良好的效果。

二、工程概况

深圳世贸中心大厦于1996年设计，是一幢集金融、贸易、商业、办公于一体的综合性超高层建筑，总建筑面积12万平米。主楼地上52层，地下3层，标准层层高4m，总高230m，采用钢骨混凝土框架-筒体结构。裙房5层，层高5m，总高 25m，采用框架-剪力墙结构。主楼与裙房之间未设变形缝，施工时留有施工后浇带。基础采用大直径人工挖孔桩基础最大直径2.9m。

根据建筑功能及使用要求，裙房首层及二层由大厅组成，为大空间；三层为银行办公室，中间部分设一圆形天井；四层设有外汇交易大厅；五层为大会议室；

三、结构布置

为了满足建筑功能及使用要求，需要选择一个受力合理、安全可靠、施工方便的结构方案。由于裙房首层及二层共有 6根柱子不能落下，形成了长达25.8m跨的大空间，结构平面采用了井字梁的结构形式。但关键问题是25.8m跨框架大 梁采用何种结构型式，并且建筑要求三层框架梁截面高度不超过1m。

方案1：采用普通钢筋混凝土大梁，这种方案梁断面较大，框架梁截面高度需2m以上，不满足建筑功能及使用要求，此方案不可行。

方案2：采用无粘结预应力混凝土大梁，这种无粘结预应力梁本身截面及用钢量均不太大即可满足结构设计要求，但由于三层梁高1m的限制，梁高跨比达到1/25，此方案也不宜采用。

方案3：采用钢骨混凝土大梁，利用大梁中部抗拉柱，按变形协调计算。梁截面比普通钢筋混凝土减小很多，平面和空间利用率都相应提高，又采用由四、五层大梁吊三层梁的悬挂形式，三层框架梁高度为1m，可以满足 建筑使用要求。该方案克服了上述二个方案的不足之处，且施工方便，合理可行。经方案比较，优点较突出，虽然增加了用钢量，但因梁截面减小，增加了空间使用面积，抗震能力也大大提高。因此，本工程裙 房25.8m大梁采用钢骨混凝土方案。为了保证大梁与柱的固结，与之相接的柱也采用了钢骨混凝土结构形式。

四、钢骨混凝土梁的计算

结构整体计算采用中国建筑科学研究院软件TBSA4.2计算，再采用软件PK对框架梁进行复核。由于本工程在设计时， 国内尚未正式出版有关SRC组合结构构件设计规程，针对钢骨混凝土梁的计算，当时有二种计算模型，一种是强度叠加模型，另一种为变形协调模型。下面结合世贸大厦裙房25.8m大梁， 分别用两种模型进行计算。

⒈ 强度叠加模型

假定SRC构件的承载力是钢骨部分与钢筋混凝土部分的承载力之和，钢骨与钢筋混凝土部分的变形彼此独立。这种方法具有计算简单，应用灵活的特点，其设计是偏于安全的。日本的计算标准就采用了此模型，SRC计算方法也是基于这种模型。现SRC梁进行计算，公式如下：

钢骨混凝土梁受弯承载力： M≤Mc+Ms （1）

式中Mc---钢筋混凝土部分受弯承载力，按设计

Ms---钢骨部分的受弯承载力，Ms=γWn f （2）

γ---截面塑性发展系数， Mn---截面净截面抵抗矩， f---型钢材料强度设计值

钢骨混凝土梁受剪承载力： V≤Vc+Vs （3）

式中Vc---钢筋混凝土部分受剪承载力，按设计

Vs---钢骨部分的受剪承载力， Vs=2/3 Asw fv （4）

Asw---钢骨腹板部分净截面积，fv---钢材抗剪强度设计值

钢骨混凝土梁的刚度： B=0.65EcIc+EsIs （5）

式中EcIc---钢筋混凝土的刚度， EsIs---钢骨的刚度

由于该模型公式简化，计算简单，故在设计中可先按该模型公式，确定构件截面、钢骨截面及钢筋数量。世贸大厦裙房25.8m跨大梁混凝土及钢骨截面。

弯距设计值为M=19237kN-m，剪力设计值为V=2467kN，混凝土强度等级C40，钢骨为16Mn。

按公式（2）：Ms=γWn f=1x4.15x107x315=13100kN-m

按公式（1）：Mc≥M-Ms=19237-13100=6137kN-m

再按， Mu=fmc bx (h0-x/2) （矩形截面）

将已知条件代入， 得 x=170mm，xb=ξb h0=0.55x1765=970mm

选用12Φ36

按公式（4）：Vs=2/3Asw fv=2/3x55200x170=6256kN

故V=2467kN

按公式（5）：B=0.65EcIc+EsIs=1.88x1016N mm2

挠度： fmax=5ql4/384B+(5n4-4n2-1)Pl/384n3B

=72mm

SRC计算方法也是基于这种模型，且计算公式也基本相同，除钢骨部分受剪承载力Vs=Asw fv， 与有所差异外，其它部分均一致。

2．变形协调模型

沿用钢筋混凝土构件计算中常用的钢筋与混凝土变形协调一致的假定，即钢骨与混凝土之间始终没有相对滑移，构件截面始终保持为平面，钢骨与混凝土能够共同工作。其优点是从力学概念上保持了与钢筋混凝土构件的一致 性，主要问题是计算公式过于复杂。前苏联规范就采用了此模型，SRC结构计算也是基于这种模 型。由于计算公式较复杂，故在世贸大厦裙房钢骨混凝土大梁设计中，先按强度叠加模型计算截面及配筋，然后再用变形协调模型进行复核。

按第二种情况，中和轴经过钢骨腹板，其截面受压区高度按公式（6）计算：

x=[1.8fayνδw+fsyAs-fsy’As’+fcm(As’+Assf’- δw)]/[fcm(b-δw)+2.25fayδw] （6）

将ν=900mm，δw=40mm，fsy= fsy’=310N/mm2，Assf’=3x104 mm2，fay=315N/ mm2，fcm=23.5N/ mm2，

代入得：x=401mm，x< （适筋截面）>

正截面承载力按公式（7）计算：

M=fcmb x2/2+fsyAs(h-x-a)+(fsy’-fcm)As’(x-a’)+0.9fay[ +(ν-x)2δw]-fcm(x- )[ Assf’+(x- )δw/2] （7）

式中 ---为钢骨塑性抵抗距， =1.17ω=1.17x4.15x107=4.86x107mm3

将各数值代入（7）式得：M=24370kN m>19237kN m （满足）

抗剪承载力按公式（8）计算： V=0.056fcbh0+0.58fywδwhw+fyv Asv/s h0 （8）

抗剪承载力与变形经计算，均满足要求，过程不再赘述。

五、设计体会

现行规程中梁正截面受弯承载力及斜截面受剪承载力计算均采用强度叠加模型，公式及含义也基本相同。区别是规程中钢骨部分的受剪承载力是按纯钢构件腹板受纯剪情况计算的，不考虑局部压屈影响，要求放宽。故当计算满足时，也能满足现行规程。

钢骨混凝土构件中的钢骨另由含钢率控制，不受钢筋配筋率的影响，使得有与普通混凝土构件同样的外形尺寸，但其承载力提高很多。同样，在承载力相同的情况下，钢骨混凝土构件的外形尺寸可以相应减小，减轻了结构 自重，减小了混凝土用量，利用钢骨本身承载力大的优点，可以节约支模所设的支撑，节省材料。在大跨度，大荷载作用下，钢骨混凝土梁截面尺寸由变形控制。

中和轴通过钢骨腹板的钢骨混凝土构件，在其丧失最大承载力后，由于在其中和轴附近的钢骨腹板仍处于弹性工作状态，所以仍能保持较大承载力，使构件本身并不崩溃，显示出较好的变形能力和抗震性能。

与钢结构相比，节省钢材，降低造价，且耐火性、耐久性、耐腐蚀性均优于钢结构。

梁采用SRC梁，则柱也宜采用SRC柱，同时将梁与柱刚接。

钢骨混凝土篇2

关键词：钢骨混凝土结构；节点；柱脚；

中图分类号：TU375文献标识码：A

一、前言

近年来，我国高层建筑迅速发展，需要多种结构类型以满足建筑高度、功能、节约材料及降低造价等方面的要求，因此钢骨混凝土构件得到了广泛的应用。钢骨混凝土结构与钢结构相比，钢骨混凝土的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲，提高构件的整体刚度，显著改善钢结构构件出平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。外包混凝土又增加了结构的耐久性和耐火性。它比纯钢结构具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形和振动。钢骨混凝土结构与钢筋混凝土结构相比，由于配置了钢骨，使构件的承载力大大提高，加之钢骨混凝土截面减小、重量轻，且抗剪承载力提高和结构延性加大，可显著改善抗震性能。但是，钢骨混凝土结构的缺点是既要求钢构件制造安装又要求支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土，施工工序增加的同时给节点设计提出了更高的要求。本文以钢骨混凝土柱脚为例，如何使节点连接安全可靠、传力明确的同时又方便现场施工是本文讨论的重点。

二、工程概况

某调度中心地下两层，地上八层，钢筋混凝土框剪结构，标准柱网11000X13800。首层层高7.4米，局部44000X27600大开间，上部两榀跨度27600型钢转换桁架，44000方向为空间桁架支撑体系。用于支撑转换桁架的框架柱为钢骨混凝土柱，矩形柱截面1700X1700,其中十字型钢骨1200X900X35X40(Q345-B)。

三、埋入式柱脚

钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种【1】，在抗震区宜采用埋入式柱脚。钢骨埋深是根据钢骨埋入长度范围内基础对钢骨翼缘的承压力提供的抗弯和抗剪承载力与基础顶部钢骨的弯矩和剪力设计值的平衡条件得出的【2】。

我们提取一组柱底截面设计内力：

轴力 ；弯矩 ；剪力

钢骨截面面积：；

截面惯性矩：；截面模量：

钢骨部分承担的轴力：

其中：

钢骨部分承担的弯矩：

其中：

钢柱埋入部分的有效承压宽度：

混凝土承压强度设计值：

柱脚钢骨伸入基础的最大埋置深度：

埋置深度不应小于3倍型钢柱截面高度，

四、非埋入式柱脚

由于本工程柱下轴向荷载较大，故需要较大的埋深，但是本工程基础采用厚筏板基础，筏板中沿柱两个轴线方向上钢筋较多，施工单位提出施工上有困难，施工质量无法保证。考虑本工程有二层地下室，柱中钢骨延伸至基础顶面，同时柱脚剪力、弯矩不大，后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究采用非埋入式柱脚。

在设计时，将柱脚截面分为两部分，第一部分为钢骨柱脚锚栓和底板下混凝土组成的截面，另一部分为周边钢筋混凝土箱形截面。

(一)验算钢骨柱底混凝土局部承压

满足要求

(二)计算周边混凝土箱型截面配筋，按照沿截面腹部均匀配置纵向钢筋的工字形截面钢筋混凝土偏心受压构件，验算其正截面受压。

;

设计时可以把柱脚锚固螺栓按构造要求设置，则钢骨部分视为铰接Mb=0，弯矩全部由周边的钢筋混凝土箱型截面承担。由于弯矩与轴力数量级差较大，简化为轴心受压构件来确定周边钢筋混凝土箱型截面的配筋。

(三)受剪承载力验算，非埋入式主教的柱底剪力由底板摩擦力及四周钢筋混凝土截面抗剪承载力共同抵抗。由于本例剪力较小，仅底板摩擦力就足以抵抗剪力，故不赘述。

五、小结

钢骨混凝土能较好的改善结构的延性，但同时也存在节点处理困难，设计人员在充分理解规范设计理念的同时，应结合工程实际情况给出既受力合理又能方便施工的设计方案。本文抛砖引玉，愿与更多设计同仁交流设计经验。

参考文献：

钢骨混凝土篇3

【关键词】 钢结构住宅；抗震设计；高层建筑；钢骨混凝土核心筒

本工程小区是依靠9幢8户钢结构住宅构成的，每幢建筑地上12层、地下1层、局部13层。地下层1是4.2m的停车场；层1是3.9m高的商铺；层2、12是3.0m高的住宅层；层13是4.5m高的楼、电梯机房，建筑有37.35m高。单幢建筑有17m宽、54.6m长，其建筑面积为8769.2m2，小区总建筑面积为78930m2。

1 结构、节点及构件设计

1.1 结构体系的设计

我国大多数高层钢结构住宅的结构体系均选取钢框架-混凝土核心筒结构，相较于混凝土结构，其具备结构构件尺寸小、抗震性能佳、结构自重轻等优越性，钢框架-核心筒结构既可以比较好的实现住宅的所有功能要求，又能采用钢框架-混凝土核心筒结构，而地下室与底部楼层可以是停车场或大空间的商场。

1.2 立面与结构平面布置

反复优化立面设计与建筑平面方案，尽量在平面上纵向、横向上向柱网尽可能对齐，柱距尺寸相似，结构传力渠道简洁，核心筒对称居中；在立面上钢柱、剪力墙、支撑应连续安设；核心筒的高宽比与建筑结构的高宽比应适量的比规范限值小，从而使得核心筒钢筋配置与构造配置较为接近。

此工程平面布置规则、对称，其核心成对中布局，立面刚度变化均匀，刚度中心与结构质量基本上吻合。为了确保建筑的扭转效应能有效地被控制，在结构设计时应在1～轴11、层2～12各搭设一列单斜杆支撑；为了舒缓层1核心筒抗剪承载力不足的难题，层1对应上部斜杆支撑位置应搭设一道250mm厚剪力墙。核心筒的高宽比是4.85，建筑结构的高宽比是2.19。下图1为标准层结构平面图。

1.3 基础设计与地下室

对高层钢结构建筑而言，安设地下室是较为经济实惠的。本工程建设场地的地质条件比较好。为此本工程工程设一层地下室，而基础则采用静压预制管桩。

1.4 主要构件设计

1.4.1 钢管混凝土框架柱

钢框架-混凝土核心筒结构的框架柱应当优先选择钢管混凝土柱，而钢管混凝土柱为混凝土与钢材的完美结合体，钢管的约束让混凝土处在三向受压态势，混凝土抗压强度既能得以提升，又能让混凝土的破坏性显现出显著塑性特点，核心混凝土会给钢管的局部屈曲，使得钢材的强度得以充分发挥出来；钢管还能与框架柱箍筋、钢筋、混凝土模板等。钢管混凝土柱既避免了构件断面尺寸大、钢骨混凝土柱施工繁杂等劣势，又防止了局部稳定性差劲、纯钢柱总体刚度较低以及材料强度无法大力发挥出来等缺陷。

1.4.2 楼面体系

高层钢结构住宅楼板可选取普通钢筋混凝土楼盖或者压型钢板组合楼盖，其中，压型钢板组合楼盖由于天棚需吊顶以及造价比较高等因素通常用在施工缺少条件安设满堂脚手架或者建设工期紧张等特殊状况。而普通的高层钢结构住宅则应选取普通钢筋混凝土楼盖。

本屋面与工程楼选取的是厚度为100mm、120mm的钢筋混凝土楼板，其依靠抗剪栓钉和钢梁相连组合成楼盖。而地下室顶板则选取的是厚度为180mm的钢筋混凝土楼板。而屋面与楼选取轧制H型钢或者焊接的手段，地下室顶板框架梁则采取钢骨混凝土梁，次梁则选用钢筋混凝土梁。

1.4.3 钢骨混凝土剪力墙

本工程各幢层1～4纵横墙交接地带、核心筒和露面钢梁交接地带、钢筋混凝土核心筒四角均依据结构总体计算安设钢骨混凝土柱。层5～13核心筒和钢梁交接地带或者核心筒四角依据构造安设钢骨混凝土柱，构造安设的钢骨柱不加入到结构整体计算。

1.5 节点设计

1.5.1 柱节点、框架梁

为了防止柱节点、框架梁核心区过多的现场焊缝给节点领域当中的抗震性能造成影响。与此同时，还应当思量钢构件的运输与制作状况，本工程受力比较大的框架梁和框架柱节点选取带悬臂梁段的节点手段，且悬臂梁段长度为梁的两倍多。框架柱的外伸式隔板和未支承次梁的框架梁的翼缘实施现场熔透焊缝连接，柱节点核心区、框架梁与梁翼缘上下500mm区域当中的全部焊缝都选取全熔透对接焊缝手段。

1.5.2 主梁与次梁的节点设计

通常，主、次梁节点都是依靠铰接衔接起来的，而连续次梁和主梁的连接节点则采用的是刚接的手段，主梁翼缘用和次梁翼缘对接焊缝连接，且于次梁上翼缘加盖板传输其拉应力。

1.5.3 柱脚节点

选取外包式柱脚作为钢管混凝土柱的柱脚，而外包钢筋混凝土的高度应与地下室层高度相同。

钢管柱轴压力部分依靠抗剪栓钉传至外包钢筋混凝土处，而局部则经柱脚底板传至基础地面，柱脚弯矩则由外包的钢筋混凝土承担。

2 结构整体计算分析

2.1 选取结构计算参数

纵观钢城花园小区住宅楼结构形式，其选取的是钢框架-混凝土核心筒结构一级混凝土核心筒抗震，可确保在50年内使用无事故发生，其抗震设防烈度是8度，第二组建筑场地属于II类有着0.4s的特征周期，多遇地震影响系数的最高为0.16，而罕遇地震的影响系数则最高达0.9，基本风0.3kN/m2。

2.2 结构计算模型

结构整体分析选取的是SATWE（2008版）计算。

2.3 计算结果剖析

（1）结构计算振型数、y方向的有效质量系数以及x方向的有效质量系数均与规定相符。

（2）综合考虑各种因素，楼层竖向构件的y、x向最大水平位移与层间位移的比值分别是1.04与1.29，符合规定。

（3）不管有没有思量偶然偏心影响的地震作用，风荷载作用下的y向与x向结构最大层间位移均符合规定。

（4）无论是各楼层抗侧力构建的受剪承载力与相邻上部楼层受剪承载力的比重，还是各楼层侧向刚度和相邻上部楼层侧向刚度之间的比值，其均满足规定。

（5）所有楼层的水平剪力系数的最小值均与要求相符。

（6）结构y向刚重比与x向刚重比以及结构稳定性均符合要求。

3 抗震构造手段和结构抗震性能分析

3.1 钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能分析

一般来说，钢框架-混凝土核心筒结构有着较好的抗震性能，可达到与我国现行规范相符的抗震设防要求。然而，若是在罕见的地震作用之下，此结构依旧会出现底部剪力墙局部连梁、墙体开裂以及混凝土筒体延性不佳、框架柱、框架梁个别节点凯雷、框架二道防线作业不够明显等诸多问题。

3.2 框架柱-混凝土核心筒结构的抗震构造手段

3.2.1 大力提升混凝土核心筒的外延

本工程各幢层1～4纵横墙交接地带、钢筋混凝土筒体和楼面钢梁的交接地带依据多遇地震作用计算安设钢骨混凝土柱，而层5～13的混凝土筒体四角或者钢筋混凝土筒体和钢梁交接地带则依据构造安设钢骨柱。

依据高层钢-混规程，在钢筋混凝土核心筒的暗梁、钢骨混凝土暗梁当中的钢骨以及连梁按构造安设钢骨。其中，钢筋混凝土连梁内的钢骨是依据多遇地震作用进行求算确定下来的，从而开展以钢骨混凝土连梁为核心筒的塑性耗能构建设计工作。

3.2.2 大力提升钢框架的承载力

按JGJ3—2002中11.1.5条规定可知，钢框架-混凝土核心筒结构各层框架柱至少要担负底部总剪力的1/4与框架部分地震剪力最大值的1.8倍之间的较小值。

3.2.3 达到强节点弱杆件、强柱弱梁的目的

强节点弱杆件、强柱弱梁是我国抗震的基本规范，同时也是保证高层建筑抗震性能的前提。为此在设计本工程结构时，应严守高层钢-混规程要求促使高层结构达到抗震要求

钢骨混凝土篇4

Abstract: the steel structure and concrete structure because of its big rigidity, high bearing capacity, strong shock resistance and improve the structure function and other advantages, to meet the development of building construction, and has wide application. This paper combining with the traffic of Jiangsu Province branch of Bank of new business office building project, introduce steel tube and steel reinforced concrete structure in construction of the key construction technology and quality control

关键词：钢骨混凝土、钢管混凝土、钢柱安装、焊接、钢筋绑扎、混凝土浇筑

Key words: steel reinforced concrete, concrete filled steel tube, steel column installation, welding, assembling reinforcement, concrete pouring

中图分类号：TU37  文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1工程概况

交通银行江苏省分行新营业办公大楼位于南京市建邺区河西中央商务区内庐山路与白龙江大街交汇处，总建筑面积7.2万平方米，地下2层，主塔楼地上32层，建筑高度150.9m，裙楼和连廊3层，建筑高度22.2m。主塔楼核心筒部位剪力墙四周设有加强钢骨柱，外框架采用钢管混凝土柱、钢骨混凝土梁。建筑效果图见图1。

2工程施工重点及难点

2.1吊装定位难度大

高层钢结构垂直度、柱中心位置、标高等精度要求高，钢结构的安装精度控制是保证整个工程主体质量的一个重要环节。钢结构的吊装、就位、固定均在高空作业，受自然环境的影响较大，施工难度大。

2.2钢结构焊缝质量要求高

钢结构的焊接是高层钢结构质量关键点，焊缝质量直接影响结构构件的力学性能。该工程钢管焊缝采用全熔透自动焊，横向竖向均为一级焊缝，其中现场横向连接的焊缝均为现场施焊，且高空作业，受风、雨等环境影响较大，焊接工艺要求高。

2.3钢骨混凝土梁柱钢筋绑扎难度大

钢骨柱与钢筋的交叉点多，钢柱与柱周主筋、箍筋，钢柱与通过钢柱的水平梁钢筋关系较为复杂，绑扎难度相对较大。

2.4混凝土浇筑难度大

钢骨柱间钢筋及钢骨十分密集，空间狭小，混凝土流动性严重受限制，振捣棒插入困难，如何确保钢骨和钢筋之间的混凝土密实成为施工关键。

钢管柱浇筑高度随钢管柱每节高度达12.6m，混凝土的灌入、工人振捣操作都是施工难题。

3关键技术及质量控制

3.1钢结构吊装与校正

3.1.1 钢管柱吊装

钢管柱最大起吊重量为17.5吨，现场设置一台M50/75单机吊装，36-37m吊臂半径内能满足吊装要求。吊点采用柱上端连板上的吊装孔。起吊时钢管柱的根部要垫实，保证在根部不离地的情况下，通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转，逐步将钢管柱扶直，待钢管柱停止晃动后再继续垂直提升。为了使吊装平稳，在钢管柱下端拴两根白棕绳牵引，减小钢管柱在吊装过程中的摆动。

3.1.2 首节钢柱固定

钢柱吊装之前，在钢柱地脚螺栓群的每一个螺栓上拧进一个螺母和一个盖板，同时对称摆放四组调整垫铁，用于调节钢柱的安装标高，每组内标高误差控制在1.0mm以内；钢柱吊装就位以后，先对准钢柱中心线与基础中心线，确定钢柱的平面位置，由于地脚螺栓孔与地脚螺栓之间有6mm的调整余量，可以将钢柱中心线与基础中心线的误差控制在规范要求的范围以内，然后将地脚螺栓的螺母微微拧紧。钢柱的垂直度调整通过钢柱底板下的螺母和垫铁组调节，通过微微调节螺母的高低可以控制钢柱的垂直度。要求钢柱在自由状态下，两个正交方向的垂直度偏差校正到零，然后拧紧地脚螺栓。待首节钢柱的平面位置、标高和垂直度调整完毕，拧紧柱脚底板上下的地脚螺栓和调节螺栓，调整后每个柱脚板各用4组垫铁塞实、点焊固定，然后进行二次灌浆，安装示意图见图2。

3.1.3 钢管柱校正

钢管柱校正采用无缆风绳校正方法。标高调整时，利用塔吊吊钩的起落、撬棍拨动调节上柱与下柱间隙直至符合要求，后在上下耳板间隙中打入钢楔。垂直度通过千斤顶与钢楔进行调整，在钢柱偏斜的一侧锤击铁楔或微微顶升千斤顶，直至垂直度校正至符合要求，最后焊接固定。示意图见图3。

3.2 钢结构焊接工艺

3.2.1 焊接收缩变形控制

高层钢结构的焊接收缩变形，对于楼层标高的整体影响相当大。造成焊接收缩变形的因素有焊接母材的厚度、焊接环境温度、焊接工艺等。在超高层钢结构安装施工中，对建筑结构影响最大的是钢柱对接收缩，若不采取有效的控制措施，焊接收缩变形与钢柱因自重产生的弹性压缩累计起来，将对建筑设计标高影响巨大。该工程采取以下控制措施，有效地解决了因焊接收缩变形对建筑标高的影响。

（1）超高层钢结构的自重引起的压缩变形，设计单位可根据建筑的竖向荷载计算确定，设计钢构件时预留钢柱的自重压缩量，同时考虑焊接收缩量，尤其最初的几个柱节。同时要求控制加工偏差，尤其钢柱的负偏差；

（2）安装过程中，严格测量控制每节钢柱的柱顶标高。必要时，采取预留正偏差控制。

3.2.2 焊接顺序

合理的焊接顺序可减少焊接变形，减小焊接残余应力，在施工中遵循以下原则：

（1）先焊基准点处焊缝，再焊周边焊缝；

（2）先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；

（3）对称施焊；

（4）同一根梁的两端不得同时施焊。

3.3 钢骨混凝土梁柱钢筋绑扎

3.3.1 梁柱钢骨节点钢筋翻样

钢骨梁柱节点钢筋纵横交错，相互位置及尺寸如不事先控钢骨及钢管混凝土关键

施工技术及质量控制

王捷飞1，李昌驭2，吴克兵3

1南京市建筑安装工程质量监督站江苏南京 210017

2南京市建筑安装工程质量监督站 江苏 南京 210017

3南通新华建筑集团有限公司 江苏 南通 226300

钢骨混凝土篇5

Abstract： This paper studies steel reinforced concrete joint of ultrasonic testing by analyzing a project instance that was inspected the internal defect of reinforced concrete column and steel beam joint with various nondestructive testing methods， comparing of those results. As detection is shown， first， there are some defects in joints， including imperfect， empty， steel and concrete releasing. Second， when supplemented by other conditions， defects can be distinguished. In addition， for data is more close or less， depending on the acoustic parameters of ultrasonic testing with other testing means， set custom threshold distinguishing defects， reduce false negative cases.

关键词： 超声法；钢骨混凝土节点；声速

Key words： ultrasonic method；steel reinforced concrete joint；sound velocity

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）24-0106-02

0 引言

钢骨混凝土构件中钢骨和钢筋的布置较为复杂，从钢骨和钢筋的排布来看，钢筋十分密集，尤其在节点部位钢筋的间距已难以满足规范的最小间距要求，且所有钢骨柱、钢骨梁均布满栓钉，这种设计使其构件形式复杂、钢筋密集、混凝土浇注困难，对混凝土的流动性有一定的影响，往往造成混凝土下料被阻隔，未振捣就继续浇筑上层混凝土，或是混凝土离析，砂浆分离，石子成堆，严重跑浆，因此对于构件内混凝土的浇筑质量把握就存在一定的困难，一些工程事故的发生往往都是因为无法对浇筑质量的保证造成的。因此，伴随着钢骨高强混凝土结构的不断发展和应用，与之配套的检测方法必需得到相应发展。

目前，混凝土无损检测方法主要有回弹法、雷达法及超声波法等，回弹法是最常用的一种无损检测方法，但回弹法只能测得混凝土表面的质量状况，不适用于混凝土内外质量有较大差异的情况；雷达法对混凝土内部缺陷可以准确定位，但受钢筋低阻屏蔽的影响较大；超声波检测方法具有穿透能力强等优点，在众多的检测方法中，超声无损检测方法不仅对于结构本身不产生破坏，而且既经济又适用，是以后钢骨高强混凝土结构检测的发展趋势。本文以沈阳某钢骨混凝土结构为例，研究超声法在钢骨混凝土结构节点检测中的应用。

1 超声波法检测混凝土原理

超声波法的原理是当混凝土的原材料、配合比、内部质量及测试距离一定时，超声波在其中传播的速度、首波的幅度及接收信号的频率等声学参数的测量值应基本一致。如果结构混凝土局部区域内存在空洞、不密实区等缺陷，则所测得的声时值将偏大，波幅及频率值降低。根据这些声参量的变化，可判定混凝土的内部缺陷情况[1、2]。

2000年我国颁布了新修订的《超声波检测混凝土缺陷技术规程》，在规程中规定超声测缺数据分析方法概率法。概率法是将一测区各测点的波幅、频率或由声时计算的声速值由大至小按顺序排列，将排在后面明显小的数据视为可疑，再将这些可疑数据中最大的一个连同其前面的数据计算出平均值mx及标准差sx，并代入下式（1）计算出异常情况的判断值X0：

X0=mx-λ1·sx（1）

将判断值X0与可疑数据的最大值Xn相比较，如Xn小于或等于X0，则Xn及排列于其后的各数据均为异常值；当Xn大于X0时，应再将Xn+1放进去重新进行统计计算和判别。

当测区中某些测点的声速值、波幅值（或频率值）被判为异常值时，可结合异常测点的分布及波形状况确定混凝土内部存在不密实区或空洞的范围。

2 采用超声波法检测钢骨混凝土结构节点存在问题

规范中对概率法的使用有一定要求，包括同等条件下超声采集数据不得小于10个；缺陷点的数据不能参与mx和sx的计算。因为数据量过少或缺陷点的数据过多都会降低mx和sx，造成缺陷的漏判。因此，现有超声检测判缺方法，特别是规范中规定的混凝土缺陷判定方法，由于结构本身内部钢骨钢筋布置的复杂性，很难做到相同的检测条件。因此，对钢骨高强混凝土检测并不完全适用，很难得到较为准确的结果，往往造成缺陷的漏检、无法确定精确的缺陷尺寸。

此外，尽管很多工程项目为保证钢骨高混凝土质量，已经将超声检测技术应用于钢骨混凝土质量检测，但是目前国内超声检测规范，包括中国工程建设标准化协会批准的《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）、国标《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）不涉及钢骨高强混凝土结构检测。这种情况对于超声检测技术的应用以及钢骨高强混凝土结构质量安全的有效控制是非常不利的，与这一结构发展是不相匹配的。

3 工程实验

本项目针对沈阳某建筑钢骨混凝土柱与钢梁的节点进行检测，对节点部分采用超声法、雷达法以及钻孔等方法进行综合检测。

3.1 检测结果

比较20个钢骨混凝土柱与钢梁节点，将节点中存在缺陷形式归纳为不密实、空洞及钢骨与混凝土脱开。选取具有代表性的缺陷形式检测数据及未见异常部位数据进行比较，包括超声检测结果、钻芯结果、雷达结果。

3.1.1 未见异常节点

未见异常部位采集到的波形，见图1。声速保持在3.5km/s以上。雷达检测未见异常部位，雷达图见图2。

3.1.2 不密实、空洞部位

不密实、空洞部位采集到的波形，见图3。声速保持在3.5km/s以下，特别是空洞部位首波很难获得。雷达检测异常部位，雷达图见图4。

3.1.3 钢骨与混凝土脱开 钢骨与混凝土脱开部位采集到的波形，见图5。声速保持2.5～3.5km/s之间，首波可以获得。异常部位钻孔，混凝土与钢板脱开，缝隙很小。

3.2 结果分析 根据结果分析，缺陷部位的声学参数与未见异常部位的声学参数还是有较大区别的，当检测到缺陷部位时声速会明显降低，声速基本低于3.5km/s。但是从数据中可以看到，不密实、空洞部位和钢骨与混凝土脱开部位的声速都低与3.5km/s，对于区分缺陷的种类以便采取不同的加固措施是非常困难的。但是当结合到超声波形进行分析的时候，通过首波获得的难易程度基本可以区分缺陷的种类。此外，当某些节点检测数据较为接近，数据离散小的情况下，声速异常判断值会较小，造成漏判。

4 构建超声法判断钢骨混凝土结构内部缺陷方法

针对概率法在实际检测中判断缺陷存在的问题，将超声法判断钢骨混凝土结构内部缺陷的方法分为两步，第一步利用概率法初步判断缺陷的部位，结合钻孔或雷达法初步判断是否存在漏判的情况；第二步根据其他检测手段对比超声检测获得的声学参数，设定判别缺陷的自定义临界值。这样即便在第一步中未见异常的检测数据，按自定义临界值判断可视为异常，进行加测证明此处确有缺陷存在，这样可以减少漏判，提高效率。

5 结论

①钢骨混凝土节点中存在缺陷形式主要有不密实、空洞及钢骨与混凝土脱开。

②尽管从声速角度很难准确区分缺陷类型，但辅以首波获得的难易程度，及波形等其他条件，还是基本可以区分不密实、空洞与混凝土脱开这几种情况的。

③针对节点检测数据较为接近或数据较少这些情况，可根据其他检测手段对比超声检测获得的声学参数，设定判别缺陷的自定义临界值，减少漏判的情况。

参考文献：

[1]吴新璇.混凝土无损检测技术手册[M].北京：人民交通出版社，2003：10-20.

钢骨混凝土篇6

所谓超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅， 商场， 餐饮， 娱乐为一体的大型高层综合性建筑。包括三栋高层塔楼(A， B， C栋). 裙房五层， 地下二层。地下一、 二层为设备用房，汽车库，地下二层战时为六级人防。地上一~五层为商场。A、B栋塔楼为6~26层蝶形平面的高层住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在内，建筑总高度106.1米。C栋塔楼为6~28层大空间办公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在内，建筑总高度118.800米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积100010平方米。

因房屋总长度远超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55米的限值，为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个结构单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼；C栋为独立带裙房的框架剪力墙结构高层建筑；其余为框架结构。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为Ⅱ类。基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（办公部分），持力层为强风化砂岩，地基承载力标准值400Kpa，压缩模量Es=12~17Mpa.。本建筑的结构安全等级为一级，设计基准期为50年。本文以A、B栋为论及对象。

1、结构布置特点

A、B栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规则性要求（即住宅室内无柱角）及下部五层商场大空间的使用要求，采用五层大底盘双塔楼框支剪力墙结构，在五~六层中间利用设备层做转换层，采用梁式转换，转换层设置标高为23米。高宽比为3.22，长宽比为4.13，转换层上下剪切刚度比值γ=1.395。

1、房屋高度超限

A、B栋高层房屋高度为89.1米，超过了《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）中规定的框支剪力墙结构8度区适用高度80米的限值。

2、采用双塔楼联体结构，质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。

3、高位转换：

在五~六层之间利用设备层做转换层，标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层以下的限制。

4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次转换。

5、由于商场使用功能的限制，A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体结构与大底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比大于0.2。

6、6~26层住宅部分在剪力墙局部开设角窗。

2、构造措施

经我院多次分析论证，认为其主要不利因素为：框支剪力墙结构在转换层以下，支撑框架与落地剪力墙并存，形成了“支撑框架—剪力墙“体系。此中，支撑框架是一个薄弱环节。这种结构体系，在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层以下支撑框架柱的内力远大于计算分析结果。对此采取以下措施：

1、在塔楼范围内五层以下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合结构（钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。

2、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下，承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力，受力十分复杂。同时，由于建筑使用功能的要求，在裙楼中部开设大洞以便设置电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素，在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。

3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位出现了二次转换梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.10条的规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素，我们采取了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设置钢梁的措施。

4、在住宅部分开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，对其抗震性能带来了不利影响，改变了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素，我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强处理。

3、计算结果分析

3.1、总体计算结果

1、计算软件：

采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05

2、设计参数：

地震烈度 8度； 场地土类别 Ⅱ类；抗震等级框架、剪力墙均为一级； 楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在±0.000处。

3、结构基本周期：

SATWE结果：T1=1.3611

T2=1.3455

T3=1.2611

T4=1.1075

T5=1.0510

T6=1.0458

（仅列出前六个振型）

TAT结果： T1=1.5046

T2=1.4899

T3=1.3669

T4=1.2368

T5=1.1506

T6=1.0749

(仅列出前六个振型)

4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：

SATWE结果： Qox/G=4.44%

Qoy/G=4.35%

TAT结果：

Qox/G=4.08%

Qoy/G=4.08%

5、地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：

SATWE结果： Ux/h=1/2262

Uy/h=1/2187

TAT结果： Ux/h=1/1573

Uy/h=1/1583

6、地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：

SATWE结果： Ux/H=1/3021

Ux/H=1/2649

TAT结果： Ux/H=1/2428

Ux/H=1/2373

7、结构振型曲线及时程分析的部分图形

3.2、计算结果分析

根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：

1、自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。

2、振型曲线光滑符合规律。

3、 底层剪重比>3.2%，满足规范要求。

4、 最大层间位移和顶点位移

5、 分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。

3.3、局部计算及构造处理

1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。

2、 角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。

3、 钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。

4、钢骨混凝土结构设计前的准备工作

采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：

4.1、钢骨的含钢率：

关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%~15%。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。另在建设部行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001中定为4%~10%。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。

4.2、钢骨的宽厚比：

钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。

4.3、钢骨的混凝土保护层厚度：

根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。

4.4、要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。

转贴于 5、钢骨的制作与构造措施

5.1、钢骨的制作

钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《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，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈，焊工应持证上岗。施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔，应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔，在钢骨制作完成后，建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难。

5.2、钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求

钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的试验，大约只相当于光面钢筋粘结力的45%。因此，在钢筋混凝土结构中认为钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中，由于粘结滑移的存在，将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。通常可用两种方法解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉)，并按照计算确定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担，称为完全剪力连接。这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作。另一种方法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响，同时在型钢的一定部位：如（1）柱脚及柱脚向上一层范围内；（2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处；（3）结构过渡层范围内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造要求。构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《园柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径一般为Ø19，长度不宜小于4倍栓钉直径，间距不宜小于6倍栓钉直径，且不宜大于200mm。并采用特制的设钉枪进行焊接，焊接质量应满足规范要求。

5.3、钢骨的拼接

钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根，其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上1~3m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式：（1）全焊接连接；（2）全螺栓连接； （3）栓、焊混合连接。设计施工中多采用第三种形式，即钢骨柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接。中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式。

5.4、钢骨柱的柱脚构造

1、钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种，在抗震区宜采用埋入式柱脚，柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为：中间柱：不得小于180mm，边柱和角柱：不得小于250mm。

2、钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于3倍型钢柱截面高度，在注脚部位和柱脚向上一层的范围内，钢骨柱翼缘外侧设置栓钉，栓钉直径不小于Ø19，间距不大于200mm，且栓钉至翼缘板边缘的距离大于50mm。

3、在中广大厦的钢骨设计中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米处，为保证地下一层汽车库的使用功能，经多次反复研究、讨论，最终确定了底层框架梁水平、垂直加腋，钢骨伸入框架柱内长度为1.5m，下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接。在施工过程中，施工单位提出，钢骨注脚放在半层柱上施工有困难，施工质量无法保证。后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究，决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架，将支架一延伸至地下一层底板（支架必须保证拉力传递），比上述方法容易施工，加快了施工进度。经实践证明在今后的设计中若遇到同类问题，宜将钢骨直接伸入地下一层，这样即满足了埋入式柱脚的埋深问题，又取消了底层梁加腋的施工工序、支架的制作安装工序，节省了时间，施工质量较易保证。

5.5、钢骨柱的节点构造

框架梁、柱节点核心区是结构受力的关键部位，设计时应保证传力明确，安全可靠，施工方便，节点核心区不允许有过大的变形。

在钢骨混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种形式：（1）钢骨混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接；（2）钢梁—钢骨混凝土柱的连接；（3）钢筋混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接。在中广大厦设计中我们遇到的是第三种情况。

规范规定，节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接相一致，在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道，梁中主筋不应穿过钢骨翼缘，也不得与柱中钢骨直接焊接，钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不宜超过腹板面积的25%。

根据规范要求，在中广大厦钢骨设计中，我们采用的方法是：在钢筋混凝土梁与钢骨柱连接的梁端，设置一段工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高决定，一般为钢筋混凝土梁高的0.7倍以上，钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接，钢牛腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。因钢骨柱主筋穿过钢牛腿翼缘，钢牛腿强度有所削弱，因此梁内钢筋焊接或搭接长度应从牛腿根部起算。在实际施工中，由于钢牛腿长度较长，运输有困难，钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求。在钢牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为Ø19，间距200mm，从框架梁梁端至钢梁（牛腿）端部以外2倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区，梁内主筋保证有不少于1/3主筋面积穿过钢骨连续配置。

为方便钢骨的工厂化制作，钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土结构设计中不同且难度最大的是：

（1） 需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置；

（2） 根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度；

（3） 确定框架梁中每根钢筋的位置；

（4） 根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置；

（5） 钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定，一般比钢筋直径大4~6mm；

（6），钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径。

5.6、钢骨的柱顶构造

根据规范规定，但结构下部采用钢骨混凝土柱、上部采用钢筋混凝土柱时，其间应设置过渡层。在本次设计中，过渡层设置在转换层中，柱顶加设一块25厚柱顶锚固板。但在实际施工过程中，转换大梁配筋较多，柱顶锚固板直接影响转换大梁钢筋的锚固，经多方研究，取消了柱顶锚固板，为转换大梁的顺利施工创造了条件。

6、经济比较

未采用钢骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸为1300X1300mm，上部住宅为6~25层。采用钢骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸为1100X1100mm，上部住宅为6~26层，框支柱截面面积减少了30%左右，住宅面积增加了1860平方米。

在整个建筑中，共使用型钢650吨，型钢的材料、制作、安装综合预算价约为6500元/吨，减去缩小柱截面及减少钢筋面积的费用后，增加费用257.63万元，柱截面缩小后商场部分增加使用面积115.2平方米，按20000元/平方米计算，增加收益230.4万元。增加住宅面积增加收益372万元（1860平方米，按2000元/平方米计算），变更后增加净收益352.77万元。

由此可以看出，采用钢骨混凝土结构既可满足设计要求，又能为建设单位增加经济效益，为在高层建筑设计中解决超限问题提供了可靠途经。是一种值得推广的良好的结构体系。

7、结束语

钢骨混凝土篇7

关键字：地下室 游泳池 型钢混凝土

Abstract：This paper compare several structure layout of the roof for a swimming pool in the basement of five star hotel, and choose Steel-Reinforced Concrete beam for the primary structural member.

Key Words：Basement; Swimming pool; Steel-Reinforced Concrete

中图分类号：TU528文献标识码： A

一、工程概况：

本工程为一幢集商务、餐饮、娱乐、住宿于一体的五星级酒店，建筑面积37000平方米。

主体结构为五层框架结构，地下两层，局部地下室为游泳池，层高8.6米，短跨方向跨度19米，长跨方向56.2米，最大柱距为9米，三面衔接主体结构地下室，一面与土壤相接触。游泳池顶棚标高-0.090，与土壤直接接触，其上覆300mm厚覆土用于植被种植和广场，并顶棚局部开洞用于游泳池采光。游泳池顶棚布置详图1所圈出区域，剖面详图2。

图1，首层结构平面图

图2，地下室游泳池剖面

二，结构选型：

本工程主要难点在于19x9米跨游泳池顶棚，荷载较大，层高较高，外侧扶壁柱及内侧框架柱计算长度均较长，顶棚间作局部转换，承托上部两层高大型入口雨蓬的四根圆型框架柱。楼盖短跨方向19米属于大跨度框架，大于普通混凝土结构的框架梁跨度。

在初步设计阶段，游泳池顶棚拟采用：

A．普通混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系，

B．钢梁+压型钢板组合楼盖体系，

C．预应力混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系，

D．钢骨混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系，

E．管桁架+压型钢板组合楼盖体系

等多种方案。

三、结构方案对比：

本工程选用PKPM结构设计软件，对比普通混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系，钢梁+压型钢板体系，预应力混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系，钢骨混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板四种结构体系如下：

1、各方案设计内力

表1，各方案设计内力

2、各方案主跨梁截面及配筋情况：

a.钢筋混凝土梁： 700x2000，上部通长732，支座2432，下部2632，箍筋10@100（4），构造钢筋1814

b.钢骨混凝土梁： 700x1500，钢骨截面H1100x400x25x25,上部通长632，支座1632，下部1632，箍筋10@100/150（4），构造钢筋1414

c.钢梁： H1500x500x24x32

d.预应力混凝土梁：700x1500，23束15.2mm后张法预应力钢绞线，上部通长632，支座2432，下部2432，箍筋10@100（4），构造钢筋1814

3、经济性比较：

综合比较本工程局部楼盖布置本身材料用量的结果，发现由于面积较小，总造价较小，各个方案差异不大。采用普通混凝土梁和采用钢骨混凝土梁本身的材料费用基本持平，采用预应力和钢结构造价较高。

4、施工难易程度：

综合考虑施工成本、措施费和难易程度等因素综合分析得出。普通混凝土结构施工比较简单属于常规做法。钢骨梁施工较为复杂，主要是钢骨的施工，和钢筋绑扎存在一定困难。钢梁+压型钢板组合楼盖体施工快捷方便，在加密次梁的情况下可以省去支撑的架设。预应力结构施工相对比较困难，作为地下室顶棚一部分，张拉可能存在问题，不便于施工和控制张拉应力。

5、其他影响因素

参考建筑使用环境、使用要求及美观程度，游泳池在使用中湿度较大，温度相对较高，空气流通较差，容易造成对钢结构的腐蚀，不利于钢结构结构构件的耐久性设计，因此未选用钢梁体系和管桁架体系。

在初步设计计算中对比了其它三种混凝土结构。普通混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系，在跨度与荷载都很大情况下，截面抗弯及抗剪要求较高，截面相对较大，造成自重弯矩较大，并且违反强柱弱梁原则，不能满足经济要求，结构不合理。预应力混凝土结构，可以减小梁截面，减小自重，并且便于控制裂缝，不容易造成钢筋的腐蚀，可以满足耐久性要求，结构方案较合理。钢骨混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体系曾多用于转换结构，钢骨的加入大大提高了梁的刚度，减小了梁截面，在强度控制下混凝土部分多为构造配筋，结构合理、经济。

6、方案综合比选结果

对比预应力梁与钢骨梁两种方案及本工程的实际情况，综合选择采用了钢骨混凝土框架梁柱，普通混凝土次梁及现浇楼板体系作为本工程游泳池顶棚。理由如下：（1），预应力混凝土方案相对合理，但是施工难度高，两侧分别张拉相对较困难，锚固措施较复杂，由于一侧将与土壤接触，一旦腐蚀，不容易修复，容易造成安全隐患。（2），当框架柱也采用型钢混凝土时，钢骨柱与钢骨梁便于施工，外层混凝土能有效保护钢骨不受与泳池内部水气及外部地下水的腐蚀。（3），预应力混凝土梁也可能造成框架柱受力较大，需要加入钢骨，不如直接采用钢骨方案方便快捷。（4），对比结构方案的造价和建设安装成本，两者均不占有明显优势。

四、钢骨混凝土梁+钢筋混凝土现浇楼板体体系可能存在的问题：

1、裂缝控制：

由于使用环境要求，本工程要求严格控制裂缝宽度，控制钢筋与钢骨的腐蚀，保证耐久性。钢骨混凝土梁由于钢骨与混凝土协同抗弯抗剪，但是两者的弹性模量相差较大，变形性能相差较多，容易造成混凝土开裂，并且容易造成裂缝宽度较大，本工程严格演算了钢骨梁的裂缝宽度，按裂缝宽度进行配筋。

2、钢骨构造：

钢骨混凝土梁柱均存在特殊构造要求，包括钢骨保护层厚度，截面含钢量，钢筋与钢骨间距要求，柱脚构造要求，钢骨不能过大，要为配筋留出空隙。

3、钢筋构造：

钢骨梁柱钢筋的锚固构造措施相对较复杂，设计中应处理好构造措施和钢骨与钢筋的连接，要求便于施工，又能保证设计要求。

4、施工工艺：

钢骨混凝土在施工过程中容易造成钢骨的加工与焊接偏移，造成与设计有较大出入，结构性能达不到设计要求，要求严格施工，保证钢骨质量。

五、结束语：

综合考虑了各种因素的影响，在类似地下室游泳池的大跨度顶棚工程中，使用钢骨混凝土作为主要受力构件是比较合理和经济的。

参考文献：

建筑抗震设计规范GB50011-2010，北京，中国建筑工业出版社，2010.8。

钢骨混凝土结构技术规程YB9082-2006，北京，冶金工业出版社，2006。

混凝土结构技术规程GB50010-2010，北京，中国建筑工业出版社，2011.5。

高层建筑钢-混凝土混合结构技术规程CECS230：2008，北京，中国计划出版社，2008。

建筑结构荷载规范GB5009-2012，北京，中国建筑工业出版社，2012.9。

钢骨混凝土篇8

关键词：混合结构 结构设计 钢框架

一. 概 况

广州远洋公寓大厦是远洋宾馆新建的一栋兼汽车库、办公公寓为一体的高层建筑。地上30层，地下3层，建筑面积20000M2，总高度为103m，标准层层高3.20m，地上1~10层为可以停放200辆汽车的立体汽车库， 11层以上为公寓，顶部有餐饮及娱乐设施。建筑外形与二十年前建造的远洋宾馆互相呼应成为一体。

由于远洋公寓大厦建地窄小，地处交通要道，混凝土结构施工很不方便。同时，为了提高建筑面积的使用率，增强抗震性能，加快建造周期，由开始的混凝土结构方案改为钢框架——钢筋混凝土剪力墙方案。按照这个方案已于2000年底封顶，成为广州市第一栋高层钢结构，也是国内迄今最高的钢结构住宅建筑。

二. 结构方案的选取

1. 钢框架——钢筋混凝土剪力墙混合结构。由于原来是钢筋混凝土结构，保留了钢筋混凝土剪力墙，这种结构形式的优点是较全钢结构造价低，楼电梯的墙既是承载又是分割墙；缺点是施工复杂，尤其是由于本工程的建筑平面特点混凝土墙不能先于钢结构施工，影响钢结构的进度。本文第三节将说明解决途径。

在原混凝土结构的结构布局条件下，利用钢结构大柱网的特点，将1、3、4轴上的四排柱改为三排柱，1/4轴上仅保留G轴上一个柱，减少了柱子，减小了柱截面，发挥了钢结构的优势，为租售楼创造了有利的条件。

2. 钢框架——支撑体系的纯钢结构方案：这个方案也可以较好地满足建筑平面的要求。结构优点是自重轻、地震作用小、减小了钢——混凝土剪力墙结构平面的刚度偏心影响，有较好的延性。缺点是较钢——混凝土混合结构造价高。经过竣工后的实际比较，为了使钢——混凝土混合结构施工合理，采用本文第三节方案后，实际用钢量与纯钢结构已相差很少。

三. 钢骨混凝土剪力墙的采用：

1. 为什么本工程中采用钢骨混凝土剪力墙：

1) 合理的施工流水作业，加快工期。本工程建筑平面中剪力墙未形成独立的筒形结构，不可能先行施工，国内很多钢——混凝土混合结构是筒中筒结构，筒体可以先于钢结构6~10层浇注混凝土墙体，而后安装钢结构。如果本工程采用一般混凝土剪力墙，钢结构与墙各层需同步施工，必然影响钢结构的进度，失去了钢结构快的优势。因此，本工程在混凝土剪力墙中设置钢柱梁及斜撑，组成临时稳定的结构，与钢框架同时安装形成整体框架——支撑结构，安装之后逐层浇注钢筋混凝土墙。这样安装钢结构与混凝土作业分别进行，相互没有影响。

2) 钢——混凝土混合结构在施工中由于钢梁的安装误差与混凝土墙的施工误差相差近十倍，由于混凝土墙的偏斜经常发生钢梁很难就位的情况。在本工程中于墙内设置钢骨后，与钢梁连接的预埋件和墙内钢骨柱相连，可以控制钢结构误差之内使钢梁准确的就位，不会再发生钢梁难安装的问题。

3) 本工程十层以下为停车库，由于需满足200辆车位，面积很紧张，按照车辆布局要求，1轴剪力墙不可能上下贯通，需结构作局部转换，上部墙内的钢骨在下部形成钢骨混凝土柱作为支承构件之一，较好的满足上下转换结构的要求。

4） 钢骨的设置使钢骨混凝土剪力墙提高了承载能力及延性。经计算，增加钢骨柱可以减小混凝土截面及竖向钢筋，提高墙体抗压弯的承载能力。

2．钢骨混凝土剪力墙的构造及施工：

钢骨设置于墙端及转角处，在外接钢框架梁处挑出钢牛腿并连接预埋件，上边再焊接连接板与钢框架梁腹板用高强度螺栓相连。

由于墙内钢骨柱及梁较小，作为临时支撑结构，在该状态下按6层钢框架——支撑结构承受风及常规荷载计算，可以满足侧向位移限值要求。因此，在施工时要求安装钢结构与浇注灌混凝土相差不得超过6层。

实践证明，在施工中设钢骨混凝土墙做法达到了预期效果。由于墙内设置钢骨，用钢骨增加约15kg/M2 。

四．结构分析及钢结构设计：

1．结构分析：

本工程为一般钢——混凝土混合结构，设有很特殊之处，使用了SATWE及美国ETABS软件计算分析，风荷载取值：基本风压0.5km/M2，风载系数1.4，由于周边高层建筑较多，风荷按增大1.3倍计算，地震设防为7度，Ⅱ类场地上，地震作用各系数按混凝土结构取值。

经计算结构主要特征如下：

结构自振周期；Tx=2.95秒 Ty=3.13秒

风载作用下结构侧向位移：

2. 钢结构设计

1）钢构件：地下一层框架柱、梁为钢骨混凝土结构，其中钢骨与一层柱截面相同，钢框架柱为焊接箱型截面，梁为焊接H型截面，停车库夹层次结构均为焊接H型钢梁柱。最大钢柱为550Χ550Χ25，由于层荷载较大，最大梁截面为H600Χ250Χ12Χ25， 柱、梁采用的最厚钢板为25mm， 剪力墙厚度：地下三层至十一层为600mm，十二层至二十四层为500mm，二十四层以上为 400mm。混凝土标号分别为C40，C35，C30。楼板为压型钢板作模板上浇钢筋混凝土。

2）钢材全部采用国产钢材，框架柱梁用Q345B 级，次梁及次要构件可用Q235B级。

3）节点连接形式：考虑制作及现场施工简便，采用简易常用的连接方式。柱梁刚接时，翼缘剖口焊、腹板用高强螺栓连接；铰接时，腹板用高强螺栓与柱连接。墙内钢骨柱与主梁连接均为铰接。

4）设计用钢量：主框架为1480t ， 墙内钢骨为310t，平均用钢量：主框架结构70.5kg/M2墙内钢骨为14.7kg/M2

五. 小 议

1．工程为一般高层建筑结构，结构计算分析方面设有明显的特点。由于建筑平面决定，剪力墙较强，因此基本上是由剪力墙承受水平力。结构的变形性能有明显的剪力墙结构特点。钢框架主要承受垂直荷载。不起担负第二道防线的作用。因此，设计中保证剪力墙的较好抗震性能是非常重要。

2．建筑高宽比为6，正好为限值，层面积较小，剪力墙偏心，平面及竖向的形状对抗震不利，如果采用纯钢结构的钢框架——支撑体系对加强抗震性能更为有利。

3．本工程相对于结构计算分析来说，结构的构造、连接节点、焊接质量及材料的选取更为重要。是保证结构安全、施工质量进度的重要环节。本工程在设计中对这些方面给予了充分的重视，均采取了相应的措施。

4．钢框架部分采用大柱网，构件数量较少，标准层仅有9根柱。对于窄小的施工现场，减少构件吊次可以提高安装效率。

钢骨混凝土篇9

关键词： 型钢混凝土结构索塔 型钢骨架支撑 预应力

Discussion on construction technology of the large prestressed section steel concrete composite structure with cable tower

Song Chuanguang

( China railway 14 Bureau of water Conservancy and Hydropower Engineering Group Co., LtdJi NanPostcode: 250014)

Summary:with the development of science and technology, the excellent performance of section steel concrete structure, gradually for the widespread adoption of modern architecture. This article on Xintai Qinglong road large bridge to briefly explain the common types and characteristics of section steel concrete members, focus on the cable tower construction technology of large prestressed section steel concrete composite structure, processes, and representation on key issues during construction process, to further improve the large prestressed section steel concrete composite structure construction technology and quality control to provide references.

The key world: Section steel concrete structure, Cable tower,Skeleton steel skeleton, Support, Prestressed section

1、 前言

由混凝土包裹型钢做成的结构被称为型钢混凝土组合结构（也称劲性混凝土结构）。其特征是在型钢结构的外面有一层混凝土外壳；除采用轧制型钢外，还广泛采用焊接型钢，配合使用钢筋和箍筋。型钢混凝土可做成多种构件，能组成各种结构，常见的有梁和柱。它已越来越多的应用于工业、民用高层、超高层和桥梁的建筑结构中。尽管型钢混凝土结构在桥梁工程中的应用时间不是很长，但已得到了迅速发展。

2、 型钢混凝土组合结构的特点

2.1、型钢混凝土中型钢不受钢率的限制，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（和高耸）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。

2.2、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，可将模板悬挂在型钢上，模板不需设支撑，简化支模，加快施工速度。在高层建筑中型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层，可缩短工期。由于无临时支撑立柱，为进行设备安装提供了可能。

2.3、型钢混凝土结构受力合理，强度高，延性好。型钢混凝土构件充分利用混凝土的抗压性能；钢筋混凝土与型钢形成整体，共同受力，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，这在日本多次地震中已得到充分的验证。

2.4、型钢混凝土组合结构在耐久性、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节省钢材50%或者更多。

3、 工程概况

新泰市青龙路大桥位于新泰市青龙路东延伸段、清音公园南侧，横跨东周河（青云水库溢洪道）。设计安全等级：主桥为一级，引桥为二级；地震烈度：抗震设防烈度为7度。索塔采用异型索塔，顺桥向呈人字形，横桥向呈Y字形，见下图；索塔总高106.55m，其中桥面以上高95.08m，混凝土标号为C50。索塔分为上下两个部分，下塔柱为承台顶（202.5米）至第一节钢锚箱底（253.0m）处，是用槽钢、角钢等型钢制成骨架的型钢混凝土结构；上塔柱由九节钢锚箱组成（253.0m―292.35m），是用钢板焊接钢锚箱的预应力型钢混凝土组合结构；标高292.35m至309.05m为塔冠部分，钢筋混凝土结构。

4、 型钢混凝土组合结构施工工艺

加工制作型钢骨架测量放线吊装型钢骨架就位调整型钢骨架位置、角度绑扎钢筋支设模板浇筑混凝土吊装第二节型钢骨架调整型钢骨架位置、角度检查验收拆模、修整绑扎钢筋支设模板浇筑混凝土

5、 主要施工技术方案及技术措施

5.1、测量放线

本桥索塔线性控制复杂，钢索锚箱定位要求精度高，索塔垂直度允许误差小，必须制定严明有效地测量制度、措施，科学合理的测量方案或作业指导书，可引用GPS 精确定位系统定位，选择满足要求的测量仪器，组织专业能力强的测量小组是保证工程质量和工程顺利进行基本保障。

5.2、型钢骨架加工制作、型钢骨架节点处理

塔柱内型钢骨架的连接质量和钢锚箱的焊接质量要求高，是工程质量的控制点。型钢骨架、钢锚箱在制作加工中，必须确保拼接节点连接的焊接质量，所有结构焊缝、拼接节点的焊缝，其焊接质量应满足一级焊接质量等级要求，100%超声波探伤；对一般部位的焊接，除进行外观质量检查外，还应达到二级焊缝质量等级要求，每条焊缝长度的20%进行抽检，且不小于200mm进行超声波探伤。焊缝均为全焊透的焊缝，并不允许存在如表面气孔、夹渣、 弧坑裂纹、电弧檫伤等缺陷；上塔柱钢箱分九节钢箱，大小不一，主要用30mm和40mm的钢板焊接而成，为全焊结构，板件较厚，结构焊缝较多，允许偏差小，故宜由专业厂家加工制作，二氧化碳气体保护焊，超声波探伤。二氧化碳气体保护焊在焊接过程飞溅小、价格低廉、生产效率高；采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊缝，焊缝抗裂性能高；操作简便，明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接；焊缝低氢且含氮量也较少；焊后变形较小，角变形为千分之五，不平度只有千分之三。所有类型的焊缝在施焊前，均应作焊接工艺评定试验。

5.3、型钢骨架及钢箱安装就位

型钢骨架、钢箱安装顺序：运输工地预拼装吊装定位临时固定准确定位节段之间焊接连接。第一节型钢骨架植入基础1.8米，生根必须牢固，位置、角度必须准确，质量要求高。型钢骨架吊装就位，经调整确认无误后与固定。型钢骨架的接高安装可使用安装架法，以确保骨架安装精度符合要求。安装架用10号槽钢制作，为包容式安装架，平面为矩形，各边较型钢骨架平面尺寸大60cm，竖向高度与骨架分节高度相同。分别在底部和顶部安装螺栓定位装置，对骨架进行限位。型钢骨架吊装进入安装架，大致定位后临时固定；调节定位螺丝精确定位后施焊，连接面要求断续对称同步等速焊接，尽量减小焊接变形，随时观察垂直度有无变化。焊接完成冷却至工作环境温度后，进行超声波探伤检验，合格后再进行钢筋绑扎。塔柱对称施工，型钢骨架依次安装。型钢骨架安装与钢筋安装、混凝土浇注保持协调统一，骨架超过混凝土高度以6-9m为限，钢筋安装以超过混凝土3-6m为限。

第一节段钢箱重103吨，吊装高度42米，宜征得设计单位同意分段焊接，现场组装。钢箱在工厂加工完成，检验合格后运输至工地。吊装就位，使用预先安装的钢箱定位装置进行钢箱定位。钢箱定位是上塔柱施工的关键步骤，钢箱块段安装前，安装钢箱定位架，钢箱定位架具有限位、微调和定位作用，分别安装在两钢箱节段接触面的外侧四角点处，依靠定位底部各个角点的平面坐标和高程实现钢箱整体定位。定位方法是先在定位架顶面钢板上测量定出钢框架平面位置，再根据各定位点测量并微调高程，微调设备采用50 t手动螺旋千斤顶，使用不同厚度的薄钢板支垫。分块安装钢箱块段，先安装角点块并各自定位，再安装其他块段， 再次检查定位各角点。拼装焊接及钢箱连接焊接检查方法按要求进行。

5.4、型钢骨架钢筋工称施工

主塔钢筋在钢筋加工厂制作完成，制作好的钢筋按编号分类码放，根据需要运至塔上进行安装。竖向主筋分段高度不大于6米，接头按规定错开，大于25mm的主筋机械连接；当钢筋与预应力孔道或其他主要构件发生干扰时，可以适当移动普通钢筋的位置，以保证预应力孔道或其他主要构件位置的准确，不得随意切断钢筋。施工中如发生钢筋空间位置冲突，可适当调整其布置，但必须保证钢筋的保护层厚度。剪力钉是型钢混凝土组合构件中的关键元件，设计为D200*22，主要是设置在上塔柱的钢箱外面，用以增加与混凝土的接触面积，位置按照图纸要求应与钢筋孔位置错开100mm；剪力钉的端部应制作成镦头，这样能提高混凝土与型钢骨架的握裹力，增强组合结构的整体性。

5.5、型钢混凝土模板工程、支撑系统施工

根据工程特点，下塔柱截面、曲线变化不大，可采用滑膜施工，下塔柱桥面以下部分采用普通模板施工；上塔柱截面、曲线变化大，可采用爬模施工。 索塔施工滑模和爬架的操作平台兼作施工平台，塔柱中的人孔作为施工通道，大桥两侧塔柱同时对称施工。两下塔柱施工时，接高的型钢骨架和已浇筑成型的塔柱中间架设支撑，用以抵抗塔柱自重因倾斜产生的水平力。传统的索塔施工是在两柱之间搭设满堂支架，逐段设置被动力横撑的方法。如此设置在水平横撑解除后，塔柱根部外侧的残余应力仍然很大。为此，经过计算分析，得出三道横撑方案，每道横撑由四道相同的钢管水平设置；每两根并排为一组，钢管直径324mm，壁厚为8mm。事先设计横撑一端与塔柱固结，另一端施力。考虑减少水平横撑自重挠度和自由长度，增加横撑的整体刚度，方便横撑的架设和施工，在桥墩上架设4根竖向钢管柱，横撑分别支承在立柱牛腿上，中间断开，两端固结在塔柱上，待主动力施加完毕，再将横撑中间连接好。其间用型钢连接成桁架，有利于提高整体性抵抗外力作用（如图2）。

5.6、混凝土浇筑

本桥索塔是主要受力构件，构造复杂，必须确保施工质量是工程的关键。索塔为C50高强混凝土，选用混凝土输送泵一次输送到位。混凝土施工应注意以下几点：⑴、混凝土配合比设计。由于泵送高度达到106米，混凝土既要保持一定的流动性，又要求强度达到50Mpa以上，因此应根据不同的施工季节、天气和不同的泵送高度，试配不同的配合比和选用不同的外加剂；粗骨料粒径大、级配差的混凝土比骨料粒径小、级配好的混凝土的压力泌水率大，故粗骨料粒径不宜大于25mm；严格控制用水量和水灰比。⑵、为使混凝土颜色保持一致，水泥尽量选用同一厂家的同一牌号的水泥；粗细骨料选用强度高、级配好、含泥量小的石子和砂。⑶、合理布置泵管，尽量减少转弯，并应固定牢固。⑷、混凝土浇筑和养护。分层浇筑不宜超过50cm，严禁漏振、过振，选派经验丰富、责任心强的人员专门负责振捣。养护是影响混凝土质量的关键因素之一，应指派专人负责，养护不少于14天。

5.7、上塔柱预应力施工

上塔柱斜拉索锚固区混凝土成U字形结构，左右分离的塔柱间采用9道2米高的钢拉杆连接，抵抗斜拉索的拉力。钢拉杆左右两侧浇筑60cm厚的混凝土并张拉φ32的精轧螺纹钢筋，拉索锚固区塔柱内的精轧螺纹预应力钢筋横桥向布置，形成“#”字形布置。待上塔柱混凝土全部浇筑完成并达到设计规定的强度后，即可张拉精轧螺纹钢筋。精轧螺纹钢筋采用JL32，fpk=785Kpa,张拉控制应力σs=706.5Mpa,控制张拉力为F=568.2KN；精轧螺纹钢筋管道采用φ50*3圆钢管，锚固体系采用JLM―32锚具,详见锚具大样图。上塔柱预应力施工是索塔施工的关键工艺之一，须制定专项实施方案。上塔柱预应力型钢混凝土结构施工工艺顺序为： 吊装第一、二、三节钢箱就位浇筑第一节钢箱混凝土吊装第四节钢箱浇筑第二节钢箱混凝土…浇筑塔冠混凝土混凝土达到设计强度后自下而上依次张拉

施工注意事项主要有以下几点：⑴、检查验收、复检。对用于工程的原材必须严格检查和验收程序，各种供货资料、质量证明材料、送检报告完备齐全，归档保存；张拉所有的设备、表计等必须标定校验，并按规定复检。⑵、管道预留预埋。为确保预应力质量，孔道质量必须严格控制，定位必须准确可靠。定位钢筋直线段每0.6米、弯道每0.3米设一道，可靠焊接定位，定位后轴线偏差小于5mm，并切忌振捣棒碰撞孔道。⑶、精轧螺纹钢筋锚固时应施加扭矩以控制锚固应力损失。锚固扭矩大小应通过试验确定，实验需确定对于不同长度的精轧螺纹钢筋，各需要多少扭矩，扭多少转角，才能保证永存应力介于精轧螺纹钢筋抗拉强度标准值的70%~80%，一定要在实验时得到这些数据，取得可靠经验，方可进行预应力施工，并且实验过程应邀请设计、监理单位参加。⑷、必须在混凝土强度达到设计强度后，在进行张拉。张拉施工程序、预应力施加都应严格遵照有关规定和要求执行。

6、 结束语

预应力型钢混凝土索塔施工除了进行严密的劳动组织外，关键是要根据实际情况，在施工工艺上进行突破。随着型钢混凝土结构研究的深入及计算理论的逐步成熟，近年来，型钢混凝土的研究逐步由构件转向体系，由普通混凝土转向高性能混凝土，由单一型钢混凝土体系的研究转向型钢混凝土与混凝土、及与预应力技术相组合所产生的新结构体系的研究，预应力型钢混凝土技术也逐渐发展起来。

参考文献

1、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205―2001）

2、《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138―2001）2002北京

3、《建筑钢结构焊接技术规程》（JG81）

4、《公路桥涵施工技术规范》（JT041―2000）

钢骨混凝土篇10

关键词：建筑混凝土；型钢组合柱；施工

1 前言

钢与混凝土组合结构是由型钢和混凝土组合在一起，共同作用的一种结构形式，发挥了钢材抗拉强度高、延性好、混凝土抗压性能好、价格低廉的优点。自20世纪70年代起，随着理论研究和工程实践的深入，钢与混凝土组合结构得到了长足的发展。钢与混凝土组合结构形成的框架、梁和柱的形式多样。就柱而言，可以采用钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、核心型钢混凝土柱等；就梁而言，形式也非常多样，可以采用钢筋混凝土梁、型钢混凝土梁、型钢梁等。

建筑混凝土型钢组合柱是一种重要的钢与混凝土混合结构。混凝土型钢组合结构具有钢结构和混凝土结构的双重优点：型钢不受含钢率的限制，刚度大，承载能力高；构件截面积小，在结构承载力允许的条件下可以增加使用面积和层高，其经济效益可观；砼柱结构的延展性高并且耐久性和耐火性能优良，具有优良的抗震性能。下面以一高层建筑物中型钢混凝土结构的施工过程为例进行分析和研究。

2 建筑混凝土型钢组合柱的施工流程

建筑混凝土型钢组合柱的施工流程一般分为以下几步：绑扎底板钢筋、安装钢柱柱脚埋件浇筑底板混凝土安装型钢柱柱脚灌浆安装型钢梁浇筑柱芯混凝土安装墙、柱钢筋安装墙、柱模板浇筑竖向结构混凝土拆除竖向结构模板安装水平结构模板安装梁、板钢筋浇筑梁、板混凝土……安装型钢柱安装型钢梁。

（一）施工材料准备

1、柱脚无收缩灌浆料

第一节钢柱与底板间设计有缝隙，用无收缩灌浆料填充，要求此种灌浆料的流动性相当高。

2、高强自密实微膨胀低收缩混凝土

钢管混凝土及箱型钢骨内部需要浇筑自密实免振捣混凝土，要求水胶比0.26、水灰比0.33、砂率0.4%，严格控制混凝土扩展度≥500mm，坍落度为220-240mm。

3、型钢钢骨采用Q345b，钢柱截面：500×250×14×20mm、500×250×22×25mm；钢梁截面：200×250×14×20mm、250×250×14×20mm。钢筋采用HRB400。

（二）钢骨柱施工

1、安装钢柱柱脚埋件

（1)预埋件的定位安装

在地梁模板支设完毕后，校正加固并检查合格后，安装柱脚埋件，并在四个方向加固。浇筑混凝土时，拉通线控制，专人在纵横两个方向用经纬仪看护，以避免位移。同时安放调节螺母，用于调节钢柱埋件的标高。

（2)预埋件的保护

埋件调整验收后，在螺栓丝头部位上涂黄油并包上油纸保护。在浇筑地梁混凝土前再次复核，确认其位置及标高准确、固定牢固后方可进行浇灌工序。

2、安装第一节钢柱

第一节钢柱与柱脚埋件采用地脚螺栓进行连接。首先将底部的地脚螺栓调平并点焊牢固，然后安装钢骨柱，紧固上部垫板及地脚螺栓，从纵横两个方向用经纬仪校核钢柱垂直度，确保合格后，将上部垫板及地脚螺栓点焊牢固。

3、柱脚灌浆料的施工

钢柱锚板与混凝土底板上坪间预留50mm缝隙用无收缩灌浆料填充。灌浆料采用现场人工搅拌，严格按照产品说明的加水量进行计量。灌浆料无须振捣，且必须连续进行。灌浆完毕后，要覆盖塑料薄膜养护。

4、柱芯混凝土的施工

（1)钢结构焊接、钢柱下灌浆料浇筑完毕并经监理单位验收合格后劲性柱芯混凝土的浇筑施工。混凝土浇筑采用定型混凝土下料斗借助塔吊浇筑。免振混凝土的初凝时间为10h，终凝时间16h，扩展度≥500mm。

（2)将混凝土下料斗平稳的安放在所需浇筑钢柱上方预先开好的浇筑洞内，将混凝土浇筑布料斗的斗内装好混凝土，使混凝土流入下料斗后进入钢柱柱芯内，根据下料斗内混凝土流动速度和斗内混凝土高度，及时开放制动闸门。混凝土连续浇筑至钢柱柱芯上口处，且钢柱上方预留的排气孔有混凝土流出为止，并将柱顶混凝土抹平。

（3)浇筑同一钢柱柱芯混凝土时，覆盖下一层混凝土的时间不得超过混凝土初凝时间。当浇筑后的混凝土有坍落时，要在混凝土初凝时间内，及时将混凝土补浇至柱顶标高，确保钢柱柱芯内填充满混凝土。

5、钢筋施工

主筋的安装与普通钢筋工程基本相同，但在上部或下部遇有钢梁时，柱主筋尽可能躲开钢梁，躲不开的应从钢梁预留孔中穿过。

箍筋是劲性钢筋混凝土结构中对混凝土起约束作用的重要钢筋构件，必须保证其完全闭合，并与主筋牢固连接。

6、柱模板施工

本工程型钢混凝土柱全部配制木模板。在钢筋安装完毕，机电专业预留预埋完成，并经监理单位验收合格同意隐蔽后安装竖向结构模板，型钢混凝土结构模板施工与普通钢筋混凝土结构模板施工基本相同。

7、柱混凝土施工

（1)普通钢骨柱

首先将柱混凝土用混凝土输送泵浇筑，同时现场要设置洗泵沉淀池，收集试运行期间混凝土泵及混凝土浇筑完后洗泵管的水。由于地下二层、地下一层墙体和柱之间的高度分别为5.5米、5米，柱混凝土采用分层浇筑法施工，同时在混凝土浇注过程中，要加溜槽，保证混凝土在浇筑过程中不出现离析现象。振捣棒不得触及模板钢筋预埋管件；浇筑时，应设专人看护模板、钢筋有无变形位移。混凝土的标高控制以投测到墙体钢筋上的标高线准。

混凝土的振捣：振捣棒应快插慢拔，插点均匀排列，逐点移动，点间距在450mm为宜，独立柱应在柱四角进行插棒振捣；振捣棒插入混凝土的深度以进入下一层混凝土50mm为宜，做到快插慢拔，振捣密实。如图一：

图一

混凝土的浇筑高度大于2米时，下料处须加溜槽，保证混凝土在浇筑过程中不出现离析现象。

（2)箱型钢骨柱

从6层开始，局部梁为双钢骨，钢骨柱截面改为箱型500×500×20；箱型柱内浇筑免振微膨胀混凝土。过渡节处没设底封板，故整个6层箱型柱体内外均浇筑免振微膨胀混凝土。以后向上各层均在箱型柱内浇筑免振微膨胀混凝土，各部位混凝土强度等级均与原设计相同；柱外浇筑普通混凝土。

3 结论

混凝土型钢组合结构具有承载能力高、抗震性能好、施工方便等特点，因而在建筑、桥梁结构中得到越来越广泛的应用。型钢混凝土柱是组合结构的主要受力构件之一。型钢混凝土组合结构相对于钢筋混凝土结构和钢结构而言，具有明显的优势。型钢混凝土劲性钢柱结构由于在建筑使用功能方面具有的良好性能优势，在我国很多城市高层住宅建筑中得到广泛应用，是高层住宅建筑今后发展和推广应用的重要结构体系。

参考文献：

[1]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南(第二版)[M].中国建筑工业出版社.2004.

[2]中国建筑科学研究院.型钢混凝土组合结构技术规程(JGJ138―2001)[S].中国建筑工业出版社.2001.

[3]薛建阳,赵鸿铁,杨勇.型钢混凝土节点抗震性能及构造方法[J].世界地质工程.2002.