鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)在超高層建筑施工中的應(yīng)用
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
李景文1，劉 洋2，申士杰2
（1．河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，天津300401；2．中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100102）
[摘要]雖然鋼骨混凝土( SRC)組合結(jié)構(gòu)在超高層建筑中的應(yīng)用越來越多，但是像框架柱、主梁同為鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)，次梁為鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)形式還比較少見，結(jié)構(gòu)形式更加復(fù)雜，對深化設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的要求更高，施工難度更大。結(jié)合無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目實(shí)例，詳細(xì)介紹了此類超高層組合結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)、施工工藝及施工組織中的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；鋼骨混凝土；組合結(jié)構(gòu)；施工；應(yīng)用
[中圖分類號]TU398+．7[文章編號]1002-8498(2016)08-0043-04
1工程概況
無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項(xiàng)目地處無錫市中心區(qū)域，包括1個(gè)大型高級購物中心，2棟高層辦公樓。主塔樓地上44層，建筑總高度為249. 09m，主要型鋼截面為H形、十字形及箱形，鋼結(jié)構(gòu)用量約1.5萬t，結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土簡體結(jié)構(gòu)體系�？蚣苤�、框架主梁同為鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)，次梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相比鋼骨混凝土組合柱+鋼梁、混凝土柱+鋼骨混凝土組合梁、鋼骨混凝土組合柱+混凝土梁等組合形式較復(fù)雜，此種結(jié)構(gòu)形式工程中比較少見。
2施工難點(diǎn)
雖然現(xiàn)在超高層建筑越來越多，但從總體行業(yè)發(fā)展來看，類似于本工程框架柱、框架主梁同為鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)，次梁為鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)形式在組合結(jié)構(gòu)中比較少見，結(jié)構(gòu)形式更加復(fù)雜，缺乏成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，對前期的深化設(shè)計(jì)準(zhǔn)備和施工過程中的質(zhì)量控制要求更高，總體施工難度更大。本工程的主要施工難點(diǎn)如下。
1)核心筒內(nèi)布置30根不連續(xù)鋼骨暗柱，“懸浮”于樓層板標(biāo)高，其自身及與外框鋼骨結(jié)構(gòu)不能形成有效的框架體系，安裝比較困難，質(zhì)量難以保證，與土建交叉施工非常緊密，對整體工期非常不利。
2)核心筒周圍連著25根鋼筋混凝土梁和10根鋼骨混凝土組合梁。核心筒與周圍梁連接節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)直接影響到核心筒模板體系及整個(gè)工程施工工序的組織。
3)本工程主塔樓6層以上外框鋼骨柱相對軸線雙向傾斜內(nèi)收，且組合梁、柱相交均存在夾角，為非正交，構(gòu)件尺寸較大，鋼筋設(shè)置較多，節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜，鋼筋綁扎不便。
4)土建作業(yè)與鋼結(jié)構(gòu)施工交叉更加緊密，在交叉流水施工中，施工沖突更多，協(xié)調(diào)配合困難。
3 主要節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)
在進(jìn)行深化設(shè)計(jì)前，要充分理解設(shè)計(jì)意圖，與土建、機(jī)電、幕墻等單位技術(shù)人員充分溝通，根據(jù)總體施工部署，充分考慮各專業(yè)施工工藝，合理選擇連接節(jié)點(diǎn)，尤其要重點(diǎn)處理好鋼骨混凝土組合梁、柱鋼筋和鋼骨相交部位的連接節(jié)點(diǎn)。
3.1 不連續(xù)鋼骨暗柱深化
核心筒內(nèi)30根不連續(xù)的鋼骨暗柱截面為HW250×250 x9 x14，HN400×200×8x13，布置在樓層梁截面上下各返1 m/0.5m范圍，長度為2.2~2. 8m。其中有10根型鋼暗柱與外框鋼骨梁連接（見圖1a），其余20根型鋼暗柱間設(shè)有鋼板組合梁（見圖1b），且大部分暗柱與外框混凝土次梁相交。
由于鋼骨柱在核心筒墻內(nèi)為不連續(xù)設(shè)置，與外框鋼骨結(jié)構(gòu)不能形成有效的框架體系。如每層核心筒豎向結(jié)構(gòu)混凝土按照常規(guī)一次性澆筑，則需要在綁扎核心筒豎向鋼筋的同時(shí)把每層的鋼骨柱固定。交叉作業(yè)非常緊密，且安裝困難，定位及垂直度難以控制。如核心筒豎向結(jié)構(gòu)混凝土分2次進(jìn)行澆筑，雖可解決鋼骨柱安裝問題，但會(huì)降低整體施工進(jìn)度．對工期影響非常大。
通過與設(shè)計(jì)、業(yè)主單位進(jìn)行溝通，經(jīng)原設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)核確認(rèn)，同意把與外框梁連接的10根不連續(xù)的鋼骨柱調(diào)整為通長設(shè)置，并在核心筒鋼骨柱間設(shè)置臨時(shí)鋼梁，方便鋼柱安裝定位及質(zhì)量控制。其余20根鋼骨柱截短與鋼板梁同高設(shè)置，使鋼骨結(jié)構(gòu)設(shè)置更趨于合理，便于施工，對工程質(zhì)量和進(jìn)度也起到了積極作用，同時(shí)也減少了工作量。
3.2核心筒周圍的梁節(jié)點(diǎn)處理
本工程核心筒四周連接有10根外框鋼骨混凝土組合梁及25根鋼筋混凝土梁，且所有組合梁和大部分混凝土梁與核心筒都存在一定的夾角。如按照常規(guī)的核心筒爬模施工，則需要處理的節(jié)點(diǎn)非常復(fù)雜，且質(zhì)量不易保證。經(jīng)過綜合對比，選擇了讓核心筒與外框結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行施工的方案。經(jīng)過原設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)核并同意，此部分節(jié)點(diǎn)的處理方案為：鋼骨梁或者鋼筋混凝土梁遇型鋼柱后在允許的情況下首先選擇繞過，如圖2a所示。如鋼筋無法繞過鋼柱時(shí)，則可在鋼柱上焊接鋼筋連接板，鋼筋與連接板焊接，如圖2b所示。
3.3 組合柱箍筋排布設(shè)計(jì)
在鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)中，由于鋼筋混凝土組合柱箍筋較密，型鋼柱腹板厚度較厚，不便于在型鋼柱腹板大量開孔；且如果采用箍筋通過型鋼骨柱腹板開孔穿過（見圖3a），由于開孔較多，綁扎鋼筋時(shí)，不便于操作，降低效率。通過合理選擇箍筋形式，可以使箍筋不穿過型鋼柱腹板（見圖3b），盡可能地減少鋼骨與鋼筋的直接交叉。經(jīng)過原設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)核并同意，一般可將組合柱封閉型箍筋調(diào)整為開口或者套箍，提高鋼筋施工效率。
3.4組合柱梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
1)鋼骨混凝土柱的豎向鋼筋在條件允許的情況下盡量避開型鋼梁位置，或完全避開型鋼梁布置后，在型鋼梁翼緣板上下設(shè)架立筋。
2)鋼骨混凝土梁主筋在條件允許的情況下也應(yīng)首先選擇避開型鋼柱，必要時(shí)鋼筋可按照1：6打彎繞開型鋼柱；本工程外框鋼骨柱翼緣板寬度為350mm，經(jīng)過與設(shè)計(jì)溝通確定所有外框梁鋼筋均可彎錨至鋼柱內(nèi)，避免了使用鋼筋連接器，降低了難度，方便施工，節(jié)點(diǎn)如圖4a所示。
3)在型鋼牛腿腹板位置需開設(shè)柱箍筋孔或者箍筋焊接勁板來保證箍筋在柱牛腿部位順利連接，如圖4b，4c所示。但在方便箍筋綁扎的情況下，應(yīng)盡量減少現(xiàn)場鋼筋焊接，方便施工。
4)傾斜鋼柱在變截面節(jié)點(diǎn)處的設(shè)計(jì)，宜在變截面臨界的樓層梁標(biāo)高位置前完成變化，避免組合柱外形尺寸變小后，造成鋼筋施工困難。
5)鋼柱傾斜節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，傾斜節(jié)點(diǎn)宜和下節(jié)型鋼柱設(shè)成一體，柱頂斷面宜和傾斜鋼柱垂直設(shè)置以方便型鋼柱的安裝。
3.5 鋼骨梁對拉螺桿孔設(shè)計(jì)
鋼骨混凝土組合梁截面較大時(shí)，為確保澆筑安全需設(shè)置模板對拉螺桿。因此在鋼結(jié)構(gòu)深化階段就需要提前考慮在型鋼梁腹板預(yù)留對拉螺桿孔，在工廠完成加工，對拉螺桿孔需避開型鋼梁連接栓焊節(jié)點(diǎn)及型鋼組拼接頭焊縫等位置，如圖5所示。
3.6其他注意事項(xiàng)
1)鋼骨混凝土梁相交節(jié)點(diǎn)或與鋼筋混凝土梁相交節(jié)點(diǎn)，如果相交部位要通過2排或更多梁的縱向鋼筋，那么空間相對緊張，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮，留足鋼筋空間。
2)鋼骨混凝土折梁型鋼彎折形式及與鋼筋布置關(guān)系，需注意保證鋼筋的順利布設(shè)和混凝土保護(hù)層厚度。
3)鋼骨混凝土梁中型鋼梁上下翼緣板至混凝土邊保護(hù)層厚度需滿足規(guī)范及施工要求。
4)由于鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造一般相對比較復(fù)雜，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋼筋排布困難。當(dāng)鋼筋確實(shí)無法合理排布時(shí)，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通調(diào)整鋼筋排布方式或進(jìn)行代換。
4 結(jié)構(gòu)施工階段
4.1 鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋施工
鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)中柱腳（或支座）錨栓、與核心筒連接鋼梁埋件、動(dòng)臂式塔式起重機(jī)埋件等都需要提前預(yù)埋。埋件需考慮與鋼筋布置協(xié)調(diào)，埋設(shè)定位后需采取措施予以加固。后續(xù)構(gòu)件安裝前，需對埋件定位進(jìn)行測量核對，對于不符合要求的埋件提前進(jìn)行處理。
4.2鋼結(jié)構(gòu)測量定位
鋼結(jié)構(gòu)安裝測量定位的精度不僅對鋼結(jié)構(gòu)后續(xù)安裝有影響，也直接影響到后續(xù)鋼筋的綁扎、模板的支設(shè)等工序，對工程整體質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生影響。尤其是對傾斜鋼骨柱測量需采用全站儀進(jìn)行精確定位，確保安裝誤差范圍滿足規(guī)范要求。組合結(jié)構(gòu)中土建和鋼結(jié)構(gòu)必須使用同一基準(zhǔn)點(diǎn)開展測量工作在施工過程中需定時(shí)定期進(jìn)行相互校核軸線定位，避免不同工序間定位軸線出現(xiàn)偏差。
4.3二次灌漿料施工
為了保證鋼結(jié)構(gòu)柱腳或者支座部位混凝土的密實(shí)，一般會(huì)設(shè)置30~ 70mm厚的二次灌漿層，使用高強(qiáng)度無收縮灌漿料填充。灌漿料配制必須由專人負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查，要嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書上的配制比例進(jìn)行拌制，宜采用機(jī)械攪拌，攪拌均勻后方可使用。
4.4鋼筋綁扎
鋼筋下料之前，技術(shù)人員必須對工人做好深化設(shè)計(jì)圖紙中組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)、特殊部位鋼筋排布和連接形式等詳細(xì)交底。
同時(shí)需要提前協(xié)調(diào)好鋼筋、預(yù)埋件和鋼構(gòu)件安裝的施工順序。柱豎向鋼筋接頭位置宜躲開鋼柱對接焊縫，以方便鋼構(gòu)件安裝及焊接。
4.5模板支設(shè)
本工程外框鋼骨混凝土組合柱均采用組拼式鋼模板，鋼骨混凝土組合梁采用常規(guī)的木模板。鋼骨混凝土組合梁中型鋼梁腹板開設(shè)對拉螺桿孑L，模板支設(shè)后可進(jìn)行對拉。柱模板配置滿足層高要求即可，柱頂部與鋼梁節(jié)點(diǎn)部位可單獨(dú)配模板，提高模板的周轉(zhuǎn)利用，同時(shí)避免柱頂部位與鋼梁發(fā)生沖突。
對于外框傾斜的鋼骨混凝土組合柱需利用投影法控制柱模板斜率，在樓面放設(shè)模板定位線，結(jié)合圖紙彈出傾斜柱模的相關(guān)投影線，然后進(jìn)行測量控制，以確保模板安裝精準(zhǔn)。
4.6混凝土
組合柱混凝土的澆筑應(yīng)在鋼骨柱四周均勻下料和振搗，混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè)，邊澆筑混凝土邊向上緩慢提升振動(dòng)棒。
組合梁混凝土的澆筑一般混凝土宜從鋼梁的一側(cè)開始澆筑，混凝土達(dá)到一定高度后，再從兩側(cè)同時(shí)澆筑，過程中做好振搗，保證澆筑質(zhì)量。
4.7 統(tǒng)籌施工及專業(yè)協(xié)調(diào)
組合結(jié)構(gòu)施工過程中，在做好技術(shù)、施工準(zhǔn)備的前提下，需要重點(diǎn)做好專業(yè)的統(tǒng)籌安排及專業(yè)協(xié)調(diào)工作，尤其是土建與鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)。
1)組合結(jié)構(gòu)施工中，一般鋼結(jié)構(gòu)先進(jìn)行施工，土建結(jié)構(gòu)后施工。土建和鋼結(jié)構(gòu)兩個(gè)專業(yè)之間，應(yīng)拉開適當(dāng)?shù)木嚯x。如無法有效拉開作業(yè)面時(shí)，則需進(jìn)行分區(qū)分段組織流水作業(yè)，最大程度地減少土建和鋼結(jié)構(gòu)相互交叉影響。
2)組合結(jié)構(gòu)施工中，塔式起重機(jī)的使用時(shí)間往往是土建和鋼結(jié)構(gòu)爭搶的資源。應(yīng)根據(jù)各自工序需求及進(jìn)度要求，專人負(fù)責(zé)合理調(diào)配塔式起重機(jī)的使用。塔式起重機(jī)吊次不足時(shí)，在保證夜間照明及做好安全防護(hù)的情況下，如鋼筋等土建材料可安排夜間進(jìn)行吊運(yùn)。
3)組合結(jié)構(gòu)施工中，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋交叉施工特別緊密時(shí)，由于鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測需在焊后24h后進(jìn)行，故需提前安排好焊縫探傷檢測。
4)組合結(jié)構(gòu)施工中，地腳錨栓及動(dòng)臂式塔式起重機(jī)埋件等預(yù)埋施工時(shí)，土建與鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)充分做好配合，確保鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的施工精度。
5 結(jié)語
本工程框架柱、梁同為鋼骨混凝土的組合結(jié)構(gòu)，具有更好的抗震性能和抗火性能，且將大大減少工程后續(xù)的維護(hù)檢修費(fèi)用。本工程通過前期的深化設(shè)計(jì)，對核心筒不連續(xù)鋼骨暗柱、與核心筒連接梁節(jié)點(diǎn)、鋼骨混凝土組合柱箍筋、鋼骨混凝土組合梁柱節(jié)點(diǎn)等部位進(jìn)行合理有效的處理，降低了施工難度；通過合理安排、工序間緊密銜接，過程中嚴(yán)格地對質(zhì)量進(jìn)行控制，使工程能夠順利完成。
