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钢-混凝土组合构造施工技术
田宝吉
〔中建八局青岛公司，青岛 266071〕
［摘要］本文结合郑州蓝码大厦工程组合柱、墙的施工，介绍了型钢混凝土组合柱、墙施工工艺，对施工技术要点进展了分析，并对施工中应留意的问题进展了阐述。
［关键词］型钢砼；构件设计；工艺流程；施工工艺
型钢混凝土组合构件是将型钢埋入钢筋混凝土中的一种构造形式，即这种构件是由型 钢、钢筋和混凝土三种材料所构成，与单纯的钢构造和混凝土构造相比具有很多显著的特点。近年来，随着我国高层建筑的快速进展，型钢混凝土构造在工程中的应用渐渐广泛，并且显 示出了其对改善构造抗震性能、减小构件截面尺寸、提高建筑的综合技术经济指标等方面的 巨大潜力。本文依据郑州蓝码大厦工程的型钢混凝土施工为例，对型钢混凝土的施工阅历进 行总结，供大家参考。
工程概况
建筑设计概况
蓝码大厦工程位于郑州市郑东区CBD 外环 A-2 地块, 为超高层写字楼，属于一类建筑，总用地面积 公顷，总建筑面积 60130 平方米。地下三层，地上三十层，局部 25 层，主体檐口高度为 120 米，其中裙房三层〔局部六层〕，其地上裙房檐口高度为 米，局部 30 米。地下三层寻常为汽车库，战时为六级人防物资库；地下二层及地下一层为汽车库，地下三层至地下二层设消防水池及消防泵房。
构造设计概况
该工程主楼构造形式为外框架-内筒体构造。± 以下承受钢筋混凝土柱梁〔局部为型钢砼柱、型钢砼梁〕，±~ 承受型钢混凝土柱梁， 至屋面承受钢构造柱梁。在核心筒剪力墙内，从± 至屋面均设有钢构造暗柱、暗梁。平面布置见图 1。
图 1 型钢混凝土柱、墙平面布置
工程抗震设防烈度为 7 度，防火等级为一级。依据《郑州市郑东区蓝码大厦岩土工程勘察报告》，拟建场地区域地质构造较简单，地基土层主要由全统冲积成因的粉土、粉质粘土、含有机质的粉质粘土、粉细砂等组成。
型钢混凝土柱、墙设计
型钢砼柱截面设计及配筋特点
本工程型钢砼柱设计截面尺寸有 800 × 800 、 1000 × 1000 两种， 标高从± ~。型钢分别承受双工 400x200x16x20 和 600x300x16x20。角筋分别为 4Φ 25 和 4Φ 28，中部筋分别为20Φ 22 和 28Φ 25；箍筋分别为Φ ******@100 和
Φ ******@100。
图 2：柱截面
由于柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘 ,因此柱的纵向钢筋只能避开型钢梁设在柱截面的四角部位，柱纵向钢筋角部布置较密集。在梁柱节点部位, 柱的箍筋承受开口箍，依据节点形式不同分成 2~4 段， 穿过型钢梁腹板的预留孔后，承受焊接或搭接的方式将其封闭。
型钢砼柱截面形式及配筋形式如图 2 所示。
柱身抗剪栓钉设置
柱身栓钉为圆柱头焊钉，直径 19mm,高度 80mm。型钢砼柱内型钢在节点钢梁下 h〔=
截面宽度+200〕范围内栓钉间距不大于***@150mm,其它截面高度范围内间距为***@300mm。
柱脚、柱顶设计
柱脚节点：
型钢砼柱内型钢与根底混凝土连接承受非插入式柱脚，在根底混凝土内埋设地脚螺栓， 与型钢砼柱内型钢连接。柱脚形式如图3 所示。
图 3：柱脚构造
柱顶形式如图 4。
耳板
安装孔
耳板
安装孔
吊装孔 吊装孔
第柱2图顶页点4：构柱造示顶意构图造
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型钢砼墙截面设计及配筋特点
图 5：暗柱截面形式
剪力墙内暗柱纵筋为 44Ф22，箍筋为Ф******@100，型钢为300×300×10×15。暗柱的截面形式及配筋如图 5 所示。
本工程主楼砼剪力墙从首层楼面起， 墙厚>400mm 的暗梁和连梁内均设型钢, 钢构件主要承受焊接H 型钢和热轧H 型钢。型钢砼梁截面形式如图6 所示。
图 6：型钢砼梁截面形式
在梁柱节点部位，由于钢柱和钢梁占据大量位置， 且钢筋数量较多，给钢筋绑扎、混凝土下料等带来很 大的难度。设计中选用大直径钢筋，尽量削减钢筋根 数。不能贯穿或不能满足锚固长度要求的钢筋〔主要 为与型钢的翼缘板相交的钢筋〕，在型钢的翼缘板上设 置连接板，将钢筋焊接在连接板上。
钢构件接长设计
钢柱、钢梁在长度方向上的接长设计要求如下：
加工厂内：除设计注明外，拼接同一构件在加工厂内不得拼接；
施工现场拼接：在施工现场进展钢柱的拼接，均为等强连接，承受焊接的方式。在施工现场进展钢梁的拼接，每一跨内最多只允许一个拼接接头〔非节点连接〕，位置设在跨中 1/3 范围外，且应避开受力最大处，全部拼接均为等强连接，承受焊接方式。
柱的分段：每三层分为一段，。
原材料设计要求
钢材：框架柱、型钢砼柱和框架梁等为Q345B；其它钢构件为Q235B。
钢筋：纵向钢筋承受HRB335 级、HRB400 级热轧钢筋;箍筋承受HPB235 级。栓钉：圆柱头焊钉,技术要求应符合GB 10433-89 的规定。
高强螺栓：扭剪型高强螺栓， 级，抗滑移系数 ； 一般螺栓：除特别注明外，均承受C 级螺栓，材质Q235A；
混凝土设计
主楼混凝土设计如下：
部位
楼层
砼强度等级
地下三层～地上十一层
C50
核心筒
地上十二层～地上二十层
C40
地上二十一层～地上三十一层
C30
主楼框架柱
主楼梁板
地下三层～地上四层
地上五层～地上六层 根底底板～地上十一层
地上十二层～地上三十一层
C60 C50 C40
C50
水泥强度等级≥32．5MPa。要求选用低碱性水泥，并要求水泥各方面指标满足有关标准。
施工技术要点
工艺流程
型钢砼柱〔墙〕型钢详图设计→型钢加工→型钢进场→柱脚螺栓加工→柱脚螺栓预埋→ 型钢吊装→型钢柱脚二次灌浆浇筑→柱脚砼养护→型钢砼柱〔墙〕钢筋绑扎→模板支设→砼浇筑
型钢翻样设计
型钢砼柱〔墙〕的型钢必需依据与之相连的型钢梁界面尺寸、配筋及型钢砼柱主筋位置 状况进展二次翻样，确定型钢穿孔位置，牛腿高度、宽度、标高，牛腿打孔位置，以确保型钢装后，钢筋砼梁及型钢砼柱〔墙〕主筋能够顺当绑扎。翻样时要留意以下几个方面：
合理排布型钢砼柱中纵向主筋的位置，避开钢梁的翼缘板，并在施工过程中对钢筋和型钢进展精准的定位。
依据梁柱节点处柱箍筋的间距、直径，在钢梁腹板上留置节点箍筋穿筋孔。依据混凝土梁内纵筋排布，在型钢腹板上留置梁纵筋穿筋孔。
型钢牛腿高度按设计标准要求，h≥ 梁高。假设设计要求 h≥ 梁高，在梁高度较大时，将造成梁端截面高度不够，故二次设计时应依据梁上下主筋的问题来确定。可以参考以下公式：
牛腿上下翼缘高度总高度 h=梁高－次梁上铁保护层－次梁上铁直径－主梁上铁直径－ 牛腿下翼缘保护层
钢牛腿标高确定：钢牛腿底标高＝钢筋砼梁底标高＋牛腿下翼缘保护层厚
依据钢筋砼梁中每根钢筋的位置，确定型钢腹板打孔位置。《型钢砼组合构造技术规程》规定，当必需在柱内型钢腹板上预留贯穿孔时，型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的 25％。
型钢中穿钢筋的孔径一般比钢筋直径大2－3mm。
当有纵横两个方向穿钢筋孔时，钢筋孔的位置应至少错开一个孔径。
型钢加工质量要求
型钢的加工、制作要求格外严格，要求承受机械加工，由有资质的钢构造制作厂家担当， 经招标打算。型钢的切割、焊接、运输、吊装、检验应符合现行国家标准《钢构造工程施工及验收标准》GB50205、现行国家标准《建筑钢构造焊接技术规程》JGJ81、现行行业标准
《型钢砼组合构造技术规程》JGJ138、《高层民用建筑钢构造技术规程》JGJ99 的规定。型钢焊缝宜承受全熔透剖口焊接，到达二级焊缝要求。焊接前应将构件焊接面的油锈清
除，焊工应持证上岗。施工中应确保现场钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量。坡口形式尺寸应符合现行有关国家标准。
预埋螺栓
预埋螺栓主要是掌握好标高、位置。
依据设计图纸，在－ 标高处，每根钢柱的柱底预埋 4 根直径 36mm 的地脚螺栓， 将首节柱的柱底板与之连接生根。埋设地脚螺栓程序如下：
a、制作定位钢板，定位钢板尺寸同柱底板，厚度为 10mm，分别在柱底板螺栓孔位置开设直径为 38mm 的螺栓孔，每根钢柱需要两块定位钢板，定位钢板与地脚螺栓用螺栓固
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定，两块定位钢板之间间隙为50mm，以保证螺栓与定位钢板垂直、稳定。定位钢板中间开一个直径 100mm 的圆孔，便于浇筑混凝土，保证定为钢板下混凝土的密实度。浇筑混凝土前用保护套对地脚螺栓的外露局部进展保护，避开被混凝土污染。
b、要对地脚螺栓的埋设位置进展的准确的定位，误差不得超过2mm。定位完成后，立 马上定位钢板进展固定。浇筑混凝土时振捣棒要避开定位钢板，尽量削减对螺栓位移的影响。
c、在混凝土初凝之前再次对地脚螺栓位置进展校核，消灭位移，马上校正。
d、依据定位轴线对每个地脚螺栓的位置进展精准的测量，并标注在平面图上。依据数值的大小及其规律性，相应的实行措施，以充分保证第一节钢柱的安装精度。
型钢安装
首层钢柱安装工艺
根底面清理凿毛→调整预埋螺栓螺帽标高、螺栓位置→核对型钢标记基准线→吊装就位
→就位调整、临时固定→垂直度标高调整→柱脚二次浇筑
二层型钢柱安装工艺：核对钢柱→标记基准线→吊装钢柱→安装螺栓临时固定→ 调整垂直度→焊接翼缘→腹板等强螺栓连接
型钢安装
型钢安装前要核对型钢柱的定位轴线、标高、地脚螺栓直径和伸出长度，对型钢的编号、外形尺寸、螺孔位置口直径、牛腿方向，梁钢筋穿钢柱腰板的预留孔、栓钉等全面复核。并将调整螺帽的垫片上外表标高调整到柱脚下外表就位标高。安装前要对预埋螺栓处的破面进 行清理凿毛．否则安装钢柱后很难再清理干净，造成型钢与根底砼面夹渣分别，严峻影响型 钢柱质量。
在钢柱上下端部设置吊装耳板，作为钢柱的吊点。钢柱的起吊承受塔吊单机回转法，起 吊时在柱根部垫好枕木，以避开柱地段与地面接触。吊装前，要将校正用的垫板、钢楔子、连接板和高墙螺栓结实地绑扎在柱底连接耳板上，将安全爬梯固定在钢柱上面。钢柱吊装时， 用两台经纬仪从相互垂直的两个方向对钢柱进展垂直度检测，钢柱的标高掌握承受设计标高 法。标高掌握考虑 2mm 的焊接收缩量。钢柱就位后将安装用大六角头高强螺栓紧固，必要时将连接耳板与连接板进展点焊。
现场焊接承受手工电弧焊，应在完成焊接24h 以后，进展焊缝探伤检验。
对其首次承受的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进展焊接工艺评定，并依据评定报告确定焊接工艺。
需要留意的是，由于型钢柱混凝土浇筑的过程中，混凝土的冲击和振捣棒的作用，可能使型钢发生偏移、扭曲，从而使穿型钢柱牛腿的钢筋发生偏移．并使上节型钢柱安装校正困难，故在混凝土浇筑完毕后，要利用花篮螺栓、钢丝绳对型钢进展二次校正。
进展箱形截面柱上下节柱的连接结点焊接时，应承受两个焊工从两侧同时施焊，避开焊接引起钢柱倾斜。
柱脚灌浆
柱脚灌浆可以承受细石混凝土或成品灌浆料。浇筑前必需将柱脚清理干净，不得有垃圾、积水等杂物。灌浆料或混凝土必需填充密实。
型钢砼柱节点钢筋绑扎
由于型钢混凝土节点位置处钢梁和钢柱占用了较大的空间，梁柱的纵向钢筋稍一偏位就会遇到型钢；再者，假设钢筋定位不准确，上下层钢筋不在同一位置，支设模板时就需要重钻对拉螺栓孔〔主要是混凝土剪力墙〕，造成模板上孔洞过多，混凝土成型外观质量差。为了保证钢筋的定位准确性，我们设计了“E”形钢筋定位器。钢筋定位器可承受钢筋废料进展加工，取材便利，钢绑扎完后可以拆掉，重复利用，较承受梯子钢筋的本钱低。
由于钢筋数量较多，假设劲性钢梁纵筋全部在节点处进展锚固，那么，节点处的钢筋太
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过密集。一者，绑扎钢筋时很困难，再者，浇筑混凝土时，混凝土粗骨料不能进入墙或柱内， 简洁消灭蜂窝、麻面，甚至露筋等外观质量缺陷。所以在进展钢筋排布时就要实行如下措施： 1〕尽量使钢筋能够贯穿，避开搭接，以削减节点区内的钢筋数量；2〕在型钢柱的腹板上预留穿筋孔，穿筋孔的直径一般是钢筋直径加3mm，留设穿筋孔时要考虑主次梁钢筋的排布问 题；3〕可以适中选用大直径钢筋，削减钢筋根数；4〕局部钢筋承受机械锚固的方式，在梁纵向钢筋端头焊接与钢筋同直径的短钢筋〔该短钢筋长度不小于钢筋直径的５ｄ，与纵向钢 筋焊接结实〕，以削减钢筋锚固长度〔机械锚固长度为 〕，对于不能贯穿或不能满足锚固长度要求的钢筋〔主要为与型钢的翼缘板相交的钢筋〕，在型钢的翼缘板上设置连接板， 将钢筋焊接在连接板上。
模板
型钢砼柱模板承受竹胶板。由于混凝土柱内存在型钢，对拉螺栓不能穿过型钢，所以我们承受[10 槽钢对模板进展固定，取消了传统的对拉螺栓。如图7 所示。
该模板体系刚度较承受对拉螺栓的固定形式更大，所以混凝土外表平坦度更为光滑，并且，由于没有对拉螺栓对模板的影响，模板的周转次数较使用对拉螺栓多三至四次。
砼浇筑
由于模板内钢柱与柱筋、梁筋相穿插，空隙较小且分散，所以首次下料时，应在下料厚 度达 50cm 左右时，停顿下料。混凝土浇筑时应比钢筋砼构造多增加振捣点，依据钢柱分成的不同空格，承受 6 点振捣法，即钢柱翼缘一侧两点振捣，腹板两侧各振捣一次，如图8。对于钢筋过于密集处，可以承受小直径振捣棒，减小振捣间距。在充分振捣密实后，再逐步分层浇筑至顶。养护方法承受喷淋法，养护时间一般不少于7 天。
图 7：型钢砼柱模板支设图
图 8：混凝土振捣示意图
施工体会
郑州蓝码大厦工程为高层钢混凝土组合构造，构造独特颖、跨度大、构件形式多样， 具有施工流程简单、协作化程度高、穿插作业多、对垂直运输设备的依靠性大、技术难点多、 安全治理难度大等特点。通过蓝码大厦工程的实践，可以体会到，型钢混凝土组合构造的施 工工序较一般的混凝土构造或钢构造施工工序要简单的多。施工治理过程中要在充分深化设 计的根底上，选择科学合理的、适应工程特点的施工流程，加强各工序、各专业之间的协作 与协调。
另外，从我们施工的角度来讲，这种构造在施工技术上并不存在很大的难度。只要我们多总结施工中的阅历与教训，其施工技术必将更加成熟，应用也将越来越广泛。
参考文献：
-2025 型钢混凝土组合构造技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2025
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[M].济南：山东科学技术出版社，2025.
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