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【摘要】 随着经济的高速发展，作为能提高城市形象和彰显城市内涵的高层建筑也随之兴起。钢—混凝土组合结构由于在钢筋混凝土中增加了型钢，型钢以其固有的强度和延性，以及型钢、钢筋、混凝土三为一体地工作使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点，与钢结构相比，具有防火性能好，结构局部和整体稳定性好，节省钢材的优点。因此，型钢混凝土组合结构正适应了高层建筑发展的需要，也对我国多、高层建筑的发展、优化和改善结构抗震性能具有极其重要的意义。本文结合某一工程实例，浅析型钢混凝土组合结构的质量控制要点。
【关键词】 型钢混凝土组合结构；柱脚灌浆；焊接变形；梁柱节点；混凝土浇筑
【中图分类号】 TU716 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727—5123（2012）04—070—02
1 工程概况
本工程属Ⅰ类建筑类别，总建筑面积为101473.86m2，结构设计年限为50年；建筑结构安全等级为二级；抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为丙类，框架—剪力墙结构。其中的1个高层塔楼结构高度为99.7m，地下2层，地上23层，在塔楼一角部，从筏板基础顶到屋面，设置有型钢混凝土结构柱，从五层开始，设有型钢混凝土梁。型钢及钢板采用Q345B级低合金高强度结构钢，连接钢柱均采用剖口等强焊接，焊缝等级为一级；型钢梁采用与主材等强的现场焊，焊缝等级为二级。型钢柱的规格：—10.05～19.8m为1450×900×32mm，以后每隔5层腹板高度和翼缘板宽度缩小50mm；型钢梁的规格为H1050×250×14×20。
2 施工前准备工作
预控在型钢混凝土组合结构的施工中显得非常重要，监理工程师必须在熟悉施工图纸，掌握设计意图的基础上，做好预控工作。
首先是对钢结构承包单位的选择。需要考察承包单位企业资质，是否有类似工程的施工经验，尤其是负责本工程设计和施工的人员是否有类似工程的经验；是否有满足加工高端设备（如三维数控机床，大型钢板焊接机械等），是否能使用现代的计算机软件系统（本工程使用的是X—STEEL详图设计软件，通过三维智能钢结构建模，可以迅速得到零件、安装、总体布置图及各构件参数）。
钢结构承包单位进场后，监理应在设计交底的基础上，组织一次针对型钢混凝土组合结构的图纸会审，承包单位需要针对施工难点（如钢筋排列、梁柱节点设计、钢筋穿钢构件等），以及一些矛盾的地方，向设计人员提出，由承包单位、监理单位和设计人员共同协商确定解决方法。之后，承包单位应对施工节点进行深化设计，深化设计后的施工图纸必须经过设计人员确认后方可作为施工依据。
做好施工方案审查和人员资质审查工作。监理在审查施工方案中，重点应审查钢结构制作工艺、安装工艺（吊装方案、型钢结构和混凝土结构的施工配合等）、钢混凝土组合结构的施工顺序。焊接人员必须持证上岗，并在证件许可的范围内进行焊接作业工作，要求施工单位及时完成焊接工艺评定工作。
做好材料进场验收工作。钢构件的加工是在施工现场以外的加工厂进行的，所以监理人员必须到加工现场进行材料验收和见证取样。检查钢板、栓钉和焊接材料的质量保证书，钢板质量必须符合《碳素结构钢》（GB 700）和《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）中的相关规定。
3 施工中重点与难点的控制
型钢混凝土结构施工中，各个环节都非常重要，从现场控制上看，难点和重点主要在以下几个方面：
3.1 地脚螺栓预埋和柱脚灌浆。非埋入式柱脚的地脚螺栓预埋必须固定牢固，位置准确。为了确保地脚螺栓牢牢固定在基础底板的钢筋骨架中，可以将地脚螺栓固定在一个型钢骨架中，然后将型钢骨架与钢筋骨架进行焊接固定，在焊接之前，必须要准确定位螺栓的轴线和标高。
对于非埋入式柱脚，基础顶面与柱脚底板之间必须二次浇灌，二次浇灌的材料可采用C40无收缩细石混凝土或者铁屑砂浆。柱脚底板与下部混凝土之间的摩擦力用以抵抗柱脚底部水平剪力，所以，二次浇灌的混凝土必须充分灌实到基础顶面与柱脚之间的间隙中。为了达到这样的要求，首先在柱脚底板上设置透气孔，在灌浆的时候，应从一个方向灌入，不可从多个方向灌入，让灌浆料自由流淌充实整个柱脚，期间可以用柔性大的材料（如竹片）引导灌浆料流动，灌浆料灌至高出柱脚钢板低1～2mm为宜。灌浆结束后，需要蓄水养护，养护时间参照所使用的材料说明书，养护初期，周围不得有强烈震动。对于整个灌浆过程，监理人员应进行旁站，以确认灌浆料是从一个方向自由流淌充满基础顶面与柱脚之间的间隙中的。
3.2 钢结构工程。型钢混凝土组合结构中的钢结构安装与纯钢结构安装没有什么明显的区别，只是需要注意与混凝土施工的协调作业，钢结构施工宜先于混凝土结构施工一定的层数，以便于组织流水施工。
钢筋混凝土的梁柱钢筋需要穿过钢梁或者钢柱，在进行钢结构深化设计的时候，就要根据需要设置好孔洞。设置孔洞时，必须控制孔洞的标高，尤其是有双排钢筋通过钢柱时，必须考虑上层钢筋与混凝土板面及下层钢筋之间的距离。孔洞面积超过25%的钢板面积时，必须进行加固。为了顺利施工，对于每一个梁柱节点处都应进行深化设计，并形成详图。
严格控制钢结构的焊接变形。钢柱的焊接收缩变形会影响到钢梁安装高度和钢筋绑扎，因此必须予以控制。控制焊接变形可以采取两个焊工对称焊接、使用焊接热输入较小的二氧化碳气体保护焊、在构件放样是留出焊接收缩余量等。这里强调一点，钢梁在钢混凝土组合梁内的相对位置，对钢混凝土组合梁的整体受力性能有一定的影响，这一点在《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138—2001）中有相关说明。例如作为钢梁正截面受弯承载力一部分的型钢腹板承受的轴向合力对型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点的力矩：
Maw=[1/2（δ21+δ22） —（δ1+δ2）+2.5ζ—（1.25ξ）2]twh20fa δδ1——型钢腹板上端至截面上边距离与的h0比值
δδ2——型钢腹板下端至截面上边距离与的h0比值
所以在施工中如果出现钢柱因焊接收缩而导致钢梁的标高偏低，则需要调整钢柱标高，以满足钢梁的设计标高。
钢结构安装完成后，应按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205）中的相关规定进行验收，对一级、二级焊缝应进行无损检验，对高强螺栓应进行扭矩检查。
3.3 梁柱节点处的钢筋安装。型钢混凝土结构关键技术是如何合理解决梁柱节点区钢筋的穿筋和焊接连接问题，以确保节点良好的受力性能与加快施工速度。要做好这一点，必须保证钢筋的下料精度，确定合理的施工顺序，进行细致的施工节点设计。
钢筋穿过钢结构构件情况。梁内纵向钢筋在钢柱外侧的，则直接贯通，如果钢柱内侧的，则需要在钢柱腹部上预先打好洞口，然后依序穿钢筋，多排钢筋穿过型钢柱时，上下层钢筋之间至少应保证有一个钢筋直径的间隙。柱内钢筋与钢梁相交的，一种做法是在钢梁翼缘板上预先打好洞口，或按照《型钢混凝土组合结构构造》（04SG523）的做法，用一根较短的钢筋穿过梁翼缘板，然后再将柱的竖向钢筋与之进行双面5d的搭接焊，或柱竖向钢筋从洞内直接穿过，然后根据洞口面积大小决定是否需要对洞口进行加固处理；另一种做法是将与梁相交的柱竖向钢筋直接截断，然后在梁两侧各增加被截断钢筋一半数量的竖向钢筋，后加钢筋锚入下柱内，同时在上一层中的原设计位置插入被截断钢筋，这种做法在施工之前，需要与设计人员进行沟通。
梁纵向钢筋与钢柱焊接连接情况。梁钢筋与柱牛腿上（下）翼缘板进行5d的双面焊接连接。对于梁底部有二排钢筋时，二排钢筋无法与翼缘板进行焊接连接，可以将钢筋与牛腿的腹板进行焊接，焊接时尽量将钢筋位置靠近与牛腿翼缘板。或者加设钢垫板，钢筋与钢垫板焊接连接，钢垫板与钢牛腿焊接连接。
3.4 混凝土的浇筑。由于型钢结构间钢筋及钢骨十分密集，里面空间很狭小，混凝土流动性被严重限制，所以必须严格控制混凝土的浇筑过程。首先在型钢制作时，加劲肋中心预留 r=150mm透气孔。选择合适的砼施工配合比，严格控制砼坍落度，确保型钢和钢筋之间的砼密实度。应加强钢柱两侧对称振捣，通过振动棒在有效半径内的充分振捣，从而使型钢空隙部分的砼挤密，确保钢骨柱砼的浇筑质量。
4 结束语
型钢混凝土组合结构以其自身的优越性，正在被广泛应用，其必将成为监理业务中一个常见的结构形式。所以监理人员应加强对型钢结构的学习，掌握这种结构形式的监理要点，在监理过程中，应重视事前控制，尤其是对施工承包单位的选择关要把控好，在施工过程中，应增加巡视次数，严格执行梁柱节点旁站制度，按照规范和设计图纸要求做好验收工作。
参考文献
1 JGJ138.型钢混凝土组合结构技术规程
2 04SG523.型钢混凝土组合结构构造
3 JGJ3.高层建筑混凝土结构技术规程
【关键词】 型钢混凝土组合结构；柱脚灌浆；焊接变形；梁柱节点；混凝土浇筑
【中图分类号】 TU716 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727—5123（2012）04—070—02
1 工程概况
本工程属Ⅰ类建筑类别，总建筑面积为101473.86m2，结构设计年限为50年；建筑结构安全等级为二级；抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为丙类，框架—剪力墙结构。其中的1个高层塔楼结构高度为99.7m，地下2层，地上23层，在塔楼一角部，从筏板基础顶到屋面，设置有型钢混凝土结构柱，从五层开始，设有型钢混凝土梁。型钢及钢板采用Q345B级低合金高强度结构钢，连接钢柱均采用剖口等强焊接，焊缝等级为一级；型钢梁采用与主材等强的现场焊，焊缝等级为二级。型钢柱的规格：—10.05～19.8m为1450×900×32mm，以后每隔5层腹板高度和翼缘板宽度缩小50mm；型钢梁的规格为H1050×250×14×20。
2 施工前准备工作
预控在型钢混凝土组合结构的施工中显得非常重要，监理工程师必须在熟悉施工图纸，掌握设计意图的基础上，做好预控工作。
首先是对钢结构承包单位的选择。需要考察承包单位企业资质，是否有类似工程的施工经验，尤其是负责本工程设计和施工的人员是否有类似工程的经验；是否有满足加工高端设备（如三维数控机床，大型钢板焊接机械等），是否能使用现代的计算机软件系统（本工程使用的是X—STEEL详图设计软件，通过三维智能钢结构建模，可以迅速得到零件、安装、总体布置图及各构件参数）。
钢结构承包单位进场后，监理应在设计交底的基础上，组织一次针对型钢混凝土组合结构的图纸会审，承包单位需要针对施工难点（如钢筋排列、梁柱节点设计、钢筋穿钢构件等），以及一些矛盾的地方，向设计人员提出，由承包单位、监理单位和设计人员共同协商确定解决方法。之后，承包单位应对施工节点进行深化设计，深化设计后的施工图纸必须经过设计人员确认后方可作为施工依据。
做好施工方案审查和人员资质审查工作。监理在审查施工方案中，重点应审查钢结构制作工艺、安装工艺（吊装方案、型钢结构和混凝土结构的施工配合等）、钢混凝土组合结构的施工顺序。焊接人员必须持证上岗，并在证件许可的范围内进行焊接作业工作，要求施工单位及时完成焊接工艺评定工作。
做好材料进场验收工作。钢构件的加工是在施工现场以外的加工厂进行的，所以监理人员必须到加工现场进行材料验收和见证取样。检查钢板、栓钉和焊接材料的质量保证书，钢板质量必须符合《碳素结构钢》（GB 700）和《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）中的相关规定。
3 施工中重点与难点的控制
型钢混凝土结构施工中，各个环节都非常重要，从现场控制上看，难点和重点主要在以下几个方面：
3.1 地脚螺栓预埋和柱脚灌浆。非埋入式柱脚的地脚螺栓预埋必须固定牢固，位置准确。为了确保地脚螺栓牢牢固定在基础底板的钢筋骨架中，可以将地脚螺栓固定在一个型钢骨架中，然后将型钢骨架与钢筋骨架进行焊接固定，在焊接之前，必须要准确定位螺栓的轴线和标高。
对于非埋入式柱脚，基础顶面与柱脚底板之间必须二次浇灌，二次浇灌的材料可采用C40无收缩细石混凝土或者铁屑砂浆。柱脚底板与下部混凝土之间的摩擦力用以抵抗柱脚底部水平剪力，所以，二次浇灌的混凝土必须充分灌实到基础顶面与柱脚之间的间隙中。为了达到这样的要求，首先在柱脚底板上设置透气孔，在灌浆的时候，应从一个方向灌入，不可从多个方向灌入，让灌浆料自由流淌充实整个柱脚，期间可以用柔性大的材料（如竹片）引导灌浆料流动，灌浆料灌至高出柱脚钢板低1～2mm为宜。灌浆结束后，需要蓄水养护，养护时间参照所使用的材料说明书，养护初期，周围不得有强烈震动。对于整个灌浆过程，监理人员应进行旁站，以确认灌浆料是从一个方向自由流淌充满基础顶面与柱脚之间的间隙中的。
3.2 钢结构工程。型钢混凝土组合结构中的钢结构安装与纯钢结构安装没有什么明显的区别，只是需要注意与混凝土施工的协调作业，钢结构施工宜先于混凝土结构施工一定的层数，以便于组织流水施工。
钢筋混凝土的梁柱钢筋需要穿过钢梁或者钢柱，在进行钢结构深化设计的时候，就要根据需要设置好孔洞。设置孔洞时，必须控制孔洞的标高，尤其是有双排钢筋通过钢柱时，必须考虑上层钢筋与混凝土板面及下层钢筋之间的距离。孔洞面积超过25%的钢板面积时，必须进行加固。为了顺利施工，对于每一个梁柱节点处都应进行深化设计，并形成详图。
严格控制钢结构的焊接变形。钢柱的焊接收缩变形会影响到钢梁安装高度和钢筋绑扎，因此必须予以控制。控制焊接变形可以采取两个焊工对称焊接、使用焊接热输入较小的二氧化碳气体保护焊、在构件放样是留出焊接收缩余量等。这里强调一点，钢梁在钢混凝土组合梁内的相对位置，对钢混凝土组合梁的整体受力性能有一定的影响，这一点在《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138—2001）中有相关说明。例如作为钢梁正截面受弯承载力一部分的型钢腹板承受的轴向合力对型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点的力矩：
Maw=[1/2（δ21+δ22） —（δ1+δ2）+2.5ζ—（1.25ξ）2]twh20fa δδ1——型钢腹板上端至截面上边距离与的h0比值
δδ2——型钢腹板下端至截面上边距离与的h0比值
所以在施工中如果出现钢柱因焊接收缩而导致钢梁的标高偏低，则需要调整钢柱标高，以满足钢梁的设计标高。
钢结构安装完成后，应按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205）中的相关规定进行验收，对一级、二级焊缝应进行无损检验，对高强螺栓应进行扭矩检查。
3.3 梁柱节点处的钢筋安装。型钢混凝土结构关键技术是如何合理解决梁柱节点区钢筋的穿筋和焊接连接问题，以确保节点良好的受力性能与加快施工速度。要做好这一点，必须保证钢筋的下料精度，确定合理的施工顺序，进行细致的施工节点设计。
钢筋穿过钢结构构件情况。梁内纵向钢筋在钢柱外侧的，则直接贯通，如果钢柱内侧的，则需要在钢柱腹部上预先打好洞口，然后依序穿钢筋，多排钢筋穿过型钢柱时，上下层钢筋之间至少应保证有一个钢筋直径的间隙。柱内钢筋与钢梁相交的，一种做法是在钢梁翼缘板上预先打好洞口，或按照《型钢混凝土组合结构构造》（04SG523）的做法，用一根较短的钢筋穿过梁翼缘板，然后再将柱的竖向钢筋与之进行双面5d的搭接焊，或柱竖向钢筋从洞内直接穿过，然后根据洞口面积大小决定是否需要对洞口进行加固处理；另一种做法是将与梁相交的柱竖向钢筋直接截断，然后在梁两侧各增加被截断钢筋一半数量的竖向钢筋，后加钢筋锚入下柱内，同时在上一层中的原设计位置插入被截断钢筋，这种做法在施工之前，需要与设计人员进行沟通。
梁纵向钢筋与钢柱焊接连接情况。梁钢筋与柱牛腿上（下）翼缘板进行5d的双面焊接连接。对于梁底部有二排钢筋时，二排钢筋无法与翼缘板进行焊接连接，可以将钢筋与牛腿的腹板进行焊接，焊接时尽量将钢筋位置靠近与牛腿翼缘板。或者加设钢垫板，钢筋与钢垫板焊接连接，钢垫板与钢牛腿焊接连接。
3.4 混凝土的浇筑。由于型钢结构间钢筋及钢骨十分密集，里面空间很狭小，混凝土流动性被严重限制，所以必须严格控制混凝土的浇筑过程。首先在型钢制作时，加劲肋中心预留 r=150mm透气孔。选择合适的砼施工配合比，严格控制砼坍落度，确保型钢和钢筋之间的砼密实度。应加强钢柱两侧对称振捣，通过振动棒在有效半径内的充分振捣，从而使型钢空隙部分的砼挤密，确保钢骨柱砼的浇筑质量。
4 结束语
型钢混凝土组合结构以其自身的优越性，正在被广泛应用，其必将成为监理业务中一个常见的结构形式。所以监理人员应加强对型钢结构的学习，掌握这种结构形式的监理要点，在监理过程中，应重视事前控制，尤其是对施工承包单位的选择关要把控好，在施工过程中，应增加巡视次数，严格执行梁柱节点旁站制度，按照规范和设计图纸要求做好验收工作。
参考文献
1 JGJ138.型钢混凝土组合结构技术规程
2 04SG523.型钢混凝土组合结构构造
3 JGJ3.高层建筑混凝土结构技术规程