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【摘要】 劲性混凝土组合结构构件由钢筋、混凝土和型钢组成，劲性混凝土结构凭借着承载力高、刚度大及抗震性能好等优点，被广泛应用于高层建筑中，但劲性混凝土结构施工工艺较为复杂，质量控制难度极大。本文结合工程实例，介绍了型钢混凝土结构的施工方法和质量控制要点。
【关键词】 劲性混凝土结构；质量控制
【中图分类号】 TU522.3+4【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2014）01-032-021工程概述
南通圆融广场商业工程位于南通市崇川区工农路，地处南通市区核心地段，总建筑面积31万平米，由2幢高层及6层商业裙楼组成。综合楼47层，建筑高度为204.9m；公寓楼26层，建筑高度为107m。工程设计使用年限为50年，主体采用框架——核心筒结构，劲性结构采用十字柱、箱型柱、H型柱、钢梁、钢板等。工程总投资额约15亿元人民币，是集时尚购物中心、超甲级写字楼、精品酒店于一体的超高层建筑。
2深化设计
2.1钢结构工程设计采用两个阶段设计法。第一阶段是由建筑工程设计单位进行结构设计，给出构件截面大小、一般典型构件节点、各种工况下结构内力。第二阶段就是由施工和钢结构制作单位根据设计单位提供的设计图进行深化设计，并编写深化设计图纸。并由原设计单位确认和批准后才开始正式实施。钢结构深化设计图是构件下料、加工和安装的依据，应详细标注构件的编号、定位尺寸、重量等信息。
2.2根据深化设计要求，本工程劲性结构梁柱节点处采用混搭法，框架梁上下角筋应贯通钢柱腹板，其余钢筋焊接翼缘处钢牛腿上，二排钢筋采用套筒连接，套筒在钢构加工厂与钢柱翼缘板焊接完成。当柱一侧无梁时，其角筋应穿过腹板并伸至柱对向纵筋的内边且应满足锚固长度，当柱两侧的梁错位无法拉通角筋时，柱两侧的梁上下角筋也应分别穿过腹板伸到对边并满足锚固长度。
3施工质量控制要点
南通圆融广场商业工程劲性结构总计用钢量6000余吨，钢板厚度20~60mm，钢材均为Q345B。钢骨柱截面尺寸主要有:1300×800mm、900×900mm、800×800mm、800×600mm、600×600mm。其中综合楼钢柱27根，裙楼钢柱56根。综合楼钢柱自基础承台至地上三十五层，裙楼钢柱自地下三层至地上6层。翼缘与腹板之间的连接采用全熔透焊缝，焊缝质量等级为二级，现场对接安装采用焊缝质量等级为一级的全熔透焊缝。钢结构构件制作的质量是关键，只有制作的精度高，才能顺利安装和保证质量。钢构件应在加工厂内制作，其质量易于保证，制作质量应符合国家现行有关标准的规定。
3.1钢构件加工、制作。
3.1.1工艺流程：①H型钢柱、梁制作工艺流程。翼缘板、腹板各自拼接→焊接→测量矫正→检测验收。
②十字型柱制作工艺流程。放样号料→工艺隔板铣端→制作H型钢、T型钢→矫正→组装十字柱及隔板→焊接十字柱→矫正→检测验收。
③箱型柱制作工艺流程。底板定位→隔板定位→安装左右面板→焊接→安装顶板→焊接→测量矫正→检测验收。
3.1.2钢构件加工、制作质量控制要点:①原材料。钢材、焊接材料的品种、规格、性能应符合现行国家产品标准和设计要求，材料质量合格证明文件、中文标志及检验报告应齐全。焊钉及焊接瓷环的规格、尺寸及偏差应符合现行国家产品标准和设计要求。
②放样和号料。放样是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，也是至关重要的一道工序。放样时，铣、刨的工件要考虑加工余量，所有加工边一般要预留加工余量5mm，对焊接构件要根据焊接工艺要求预留焊接收缩量。号料时，钢材应平整放置，以防划线产生误差，不同规格、材质的钢材应分开号料，以免产生混淆。
③切割。钢材的切割必须按其截面形状、厚度、材质及其切割质量和效率来确定切割方法。一般采用机械剪切、气体火焰切割和等离子切割。气割前应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。
④矫正和成型。钢材在下料前和拼接后的变形，超过技术规定范围时，均须进行矫正。矫正的形式有矫直、矫平、矫形。矫正工序分原材料矫正、成型矫正、焊后矫正。碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金钢在环境温度低于-12℃时，不应进行冷矫正和冷弯曲。碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时，加热温度不应超过900℃，低合金结构钢在加热矫正后应自然冷却，严禁水冷。钢材矫正后，表面不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许偏差的1/2。
⑤边缘加工。气割或机械剪切的零件，需要进行边缘加工时，其刨削量不应小于2.0mm，刨边的进刀量和刨削速度应根据工件的材质和厚度确定，每次进刀量基本控制在1~1.5mm左右。刨边加工时，加工零件须紧压在工作台上，刀刃与切线应正直。
⑥螺栓制孔。钢结构制孔，应采用机械制孔（冲、钻），并应严格遵守制孔机械技术安全操作规程。A、B级螺栓孔应具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5um,螺栓孔径、孔距偏差应符合规范要求。需制孔的零件，除须标十字交叉线确定其定位中心线外，尚应在以孔径为直径的圆周上，敲打不少于四点的控制样冲印。
⑦构件组装。组装是将制备完成的半成品和零部件按图纸规定装配成构件或部件，它是焊接的前道工序。构件组装前，应仔细核查零部件的编号，材质、尺寸和加工精度，其数量、规格、平直度、坡口角度、预留的焊接收缩量和加工余量等均应符合要求。H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm，翼缘板的拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。组装前，所用零部件连接接触面及焊缝边缘30~50mm范围毛刺、污垢必须清理干净，组装顺序应根据结构形式、焊接方法确定，组装时应采取有效措施减少和防止焊接变形。
⑧焊接。钢结构焊接工程专业性很强，要求焊工必须经考试合格取得合格证书，在其考试合格项目及其认可范围内施焊。焊前检查接头坡口角度、钝边、间隙及错口量，均应符合要求。焊前应进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊接工艺，按工艺文件要求进行焊前预热、焊后保温及消除应力处理。
3.2钢构件现场安装。
3.2.1构件进场验收：钢构件应在安装前进行全面检查，包括钢构件的编号、长度、截面尺寸，平面对角线、坡口角度、安装孔位置、孔距及直径、连接件的数量、焊缝、焊钉等外观质量等进行检查，确保准确无误，钢柱等主要构件的中心线及标高基准点等标记应齐全。钢构件出厂合格证、焊缝检测报告应齐全。
3.2.2现场安装质量控制要点：①地脚螺栓预埋。地脚螺栓的安装直接影响钢柱的安装精度，在基础混凝土施工前，采用定型模具将劲性混凝土柱位置固定，在模具上定位型钢柱地脚螺栓的位置，确定标高和垂直度后进行螺栓加固，并对螺栓丝头做好保护。浇筑混凝土时,应对地脚螺栓进行检查，发现偏差及时纠正。
②构件的吊装。钢柱单件较重，长度较大，在选择吊装设备时需要综合考虑构件的重量，位置以及周转半径以及对建筑物结构本身的影响。起吊时必须垂直，回转时必须具备有足够的高度，并保持钢柱平稳。吊装就位后，通过上下柱的标高控制线之间的距离与设计标高值进行对比，并考虑到焊缝收缩及压缩变形量。
③钢构件标高。钢结构安装过程中对柱中心位置、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。由于受钢材压缩变形，基础沉降等综合影响，因此柱顶设计标高不能作为钢柱标高控制的标准，此时需要有一个对整个建筑基础观测及结构变形验算的综合考虑。
④钢构件垂直度。钢柱垂直度的测量关系到工程主体施工质量与安装质量，柱身偏垂校正，应做到上下柱十字线重合，上下柱不出现错口。十字线偏差控制在3mm以内，避免产生过大的积累偏差。
⑤现场焊接质量。钢构件现场焊接质量控制，一方面是控制构件组对拼装质量，另一方面是控制焊接变形和消除焊接残余应力。钢构件组对时，应保证构件的轴线、形心线、安装几何尺寸符合设计和规范要求。现场焊接时，应通过成熟焊接工艺、选择合理的焊接顺序等措施来减少构件变形和消除焊接残余应力，同时还需要对风、雨、冬季等环境因素采取有效的应对措施。
4结语
综上所述，劲性混凝土结构施工环节较多，施工难度大、技术要求高。因此，为了保证劲性混凝土结构的施工质量，我们不仅要对各个工序的质量进行严格把关，还要在实践中不断提高劲性混凝土结构施工的技术水平。
【关键词】 劲性混凝土结构；质量控制
【中图分类号】 TU522.3+4【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2014）01-032-021工程概述
南通圆融广场商业工程位于南通市崇川区工农路，地处南通市区核心地段，总建筑面积31万平米，由2幢高层及6层商业裙楼组成。综合楼47层，建筑高度为204.9m；公寓楼26层，建筑高度为107m。工程设计使用年限为50年，主体采用框架——核心筒结构，劲性结构采用十字柱、箱型柱、H型柱、钢梁、钢板等。工程总投资额约15亿元人民币，是集时尚购物中心、超甲级写字楼、精品酒店于一体的超高层建筑。
2深化设计
2.1钢结构工程设计采用两个阶段设计法。第一阶段是由建筑工程设计单位进行结构设计，给出构件截面大小、一般典型构件节点、各种工况下结构内力。第二阶段就是由施工和钢结构制作单位根据设计单位提供的设计图进行深化设计，并编写深化设计图纸。并由原设计单位确认和批准后才开始正式实施。钢结构深化设计图是构件下料、加工和安装的依据，应详细标注构件的编号、定位尺寸、重量等信息。
2.2根据深化设计要求，本工程劲性结构梁柱节点处采用混搭法，框架梁上下角筋应贯通钢柱腹板，其余钢筋焊接翼缘处钢牛腿上，二排钢筋采用套筒连接，套筒在钢构加工厂与钢柱翼缘板焊接完成。当柱一侧无梁时，其角筋应穿过腹板并伸至柱对向纵筋的内边且应满足锚固长度，当柱两侧的梁错位无法拉通角筋时，柱两侧的梁上下角筋也应分别穿过腹板伸到对边并满足锚固长度。
3施工质量控制要点
南通圆融广场商业工程劲性结构总计用钢量6000余吨，钢板厚度20~60mm，钢材均为Q345B。钢骨柱截面尺寸主要有:1300×800mm、900×900mm、800×800mm、800×600mm、600×600mm。其中综合楼钢柱27根，裙楼钢柱56根。综合楼钢柱自基础承台至地上三十五层，裙楼钢柱自地下三层至地上6层。翼缘与腹板之间的连接采用全熔透焊缝，焊缝质量等级为二级，现场对接安装采用焊缝质量等级为一级的全熔透焊缝。钢结构构件制作的质量是关键，只有制作的精度高，才能顺利安装和保证质量。钢构件应在加工厂内制作，其质量易于保证，制作质量应符合国家现行有关标准的规定。
3.1钢构件加工、制作。
3.1.1工艺流程：①H型钢柱、梁制作工艺流程。翼缘板、腹板各自拼接→焊接→测量矫正→检测验收。
②十字型柱制作工艺流程。放样号料→工艺隔板铣端→制作H型钢、T型钢→矫正→组装十字柱及隔板→焊接十字柱→矫正→检测验收。
③箱型柱制作工艺流程。底板定位→隔板定位→安装左右面板→焊接→安装顶板→焊接→测量矫正→检测验收。
3.1.2钢构件加工、制作质量控制要点:①原材料。钢材、焊接材料的品种、规格、性能应符合现行国家产品标准和设计要求，材料质量合格证明文件、中文标志及检验报告应齐全。焊钉及焊接瓷环的规格、尺寸及偏差应符合现行国家产品标准和设计要求。
②放样和号料。放样是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，也是至关重要的一道工序。放样时，铣、刨的工件要考虑加工余量，所有加工边一般要预留加工余量5mm，对焊接构件要根据焊接工艺要求预留焊接收缩量。号料时，钢材应平整放置，以防划线产生误差，不同规格、材质的钢材应分开号料，以免产生混淆。
③切割。钢材的切割必须按其截面形状、厚度、材质及其切割质量和效率来确定切割方法。一般采用机械剪切、气体火焰切割和等离子切割。气割前应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。
④矫正和成型。钢材在下料前和拼接后的变形，超过技术规定范围时，均须进行矫正。矫正的形式有矫直、矫平、矫形。矫正工序分原材料矫正、成型矫正、焊后矫正。碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金钢在环境温度低于-12℃时，不应进行冷矫正和冷弯曲。碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时，加热温度不应超过900℃，低合金结构钢在加热矫正后应自然冷却，严禁水冷。钢材矫正后，表面不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许偏差的1/2。
⑤边缘加工。气割或机械剪切的零件，需要进行边缘加工时，其刨削量不应小于2.0mm，刨边的进刀量和刨削速度应根据工件的材质和厚度确定，每次进刀量基本控制在1~1.5mm左右。刨边加工时，加工零件须紧压在工作台上，刀刃与切线应正直。
⑥螺栓制孔。钢结构制孔，应采用机械制孔（冲、钻），并应严格遵守制孔机械技术安全操作规程。A、B级螺栓孔应具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5um,螺栓孔径、孔距偏差应符合规范要求。需制孔的零件，除须标十字交叉线确定其定位中心线外，尚应在以孔径为直径的圆周上，敲打不少于四点的控制样冲印。
⑦构件组装。组装是将制备完成的半成品和零部件按图纸规定装配成构件或部件，它是焊接的前道工序。构件组装前，应仔细核查零部件的编号，材质、尺寸和加工精度，其数量、规格、平直度、坡口角度、预留的焊接收缩量和加工余量等均应符合要求。H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm，翼缘板的拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。组装前，所用零部件连接接触面及焊缝边缘30~50mm范围毛刺、污垢必须清理干净，组装顺序应根据结构形式、焊接方法确定，组装时应采取有效措施减少和防止焊接变形。
⑧焊接。钢结构焊接工程专业性很强，要求焊工必须经考试合格取得合格证书，在其考试合格项目及其认可范围内施焊。焊前检查接头坡口角度、钝边、间隙及错口量，均应符合要求。焊前应进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊接工艺，按工艺文件要求进行焊前预热、焊后保温及消除应力处理。
3.2钢构件现场安装。
3.2.1构件进场验收：钢构件应在安装前进行全面检查，包括钢构件的编号、长度、截面尺寸，平面对角线、坡口角度、安装孔位置、孔距及直径、连接件的数量、焊缝、焊钉等外观质量等进行检查，确保准确无误，钢柱等主要构件的中心线及标高基准点等标记应齐全。钢构件出厂合格证、焊缝检测报告应齐全。
3.2.2现场安装质量控制要点：①地脚螺栓预埋。地脚螺栓的安装直接影响钢柱的安装精度，在基础混凝土施工前，采用定型模具将劲性混凝土柱位置固定，在模具上定位型钢柱地脚螺栓的位置，确定标高和垂直度后进行螺栓加固，并对螺栓丝头做好保护。浇筑混凝土时,应对地脚螺栓进行检查，发现偏差及时纠正。
②构件的吊装。钢柱单件较重，长度较大，在选择吊装设备时需要综合考虑构件的重量，位置以及周转半径以及对建筑物结构本身的影响。起吊时必须垂直，回转时必须具备有足够的高度，并保持钢柱平稳。吊装就位后，通过上下柱的标高控制线之间的距离与设计标高值进行对比，并考虑到焊缝收缩及压缩变形量。
③钢构件标高。钢结构安装过程中对柱中心位置、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。由于受钢材压缩变形，基础沉降等综合影响，因此柱顶设计标高不能作为钢柱标高控制的标准，此时需要有一个对整个建筑基础观测及结构变形验算的综合考虑。
④钢构件垂直度。钢柱垂直度的测量关系到工程主体施工质量与安装质量，柱身偏垂校正，应做到上下柱十字线重合，上下柱不出现错口。十字线偏差控制在3mm以内，避免产生过大的积累偏差。
⑤现场焊接质量。钢构件现场焊接质量控制，一方面是控制构件组对拼装质量，另一方面是控制焊接变形和消除焊接残余应力。钢构件组对时，应保证构件的轴线、形心线、安装几何尺寸符合设计和规范要求。现场焊接时，应通过成熟焊接工艺、选择合理的焊接顺序等措施来减少构件变形和消除焊接残余应力，同时还需要对风、雨、冬季等环境因素采取有效的应对措施。
4结语
综上所述，劲性混凝土结构施工环节较多，施工难度大、技术要求高。因此，为了保证劲性混凝土结构的施工质量，我们不仅要对各个工序的质量进行严格把关，还要在实践中不断提高劲性混凝土结构施工的技术水平。