型钢混凝土施工工法

型钢混凝土组合结构

施工工法

江西建工第二建筑有限责任公司

技术管理部

1、 前言

型钢混凝土组合结构又称为劲性混凝土结构或包钢混凝土结构，是在型钢结构外面包 裹与曾钢筋混凝土外壳形成的型钢混凝土组合结构。 型钢混凝土可以做成多种构件， 更能组 成多种结构， 他可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁中。 型钢混凝土组合 结构的外包混凝土可防止钢构件的局部屈曲并能提高钢结构的整体刚度 , 显着改善钢结构的 平面扭转屈曲性能， 使钢材的轻度得到充分的发挥， 此外混凝土增加了结构的耐久性和耐火 性。

另外为了满足建筑功能有高大空间的公用建筑向小空间的住宅建筑转换，为了满足建 筑功能转变导致内部空间结构转换的需要， 设计上采用型钢混凝土转换桁架结构。 在钢筋混 凝土中增加型钢， 既可以满足高层建筑高压力高延性的前提下， 减小截面， 又改变其脆性破 坏的性质。 型钢柱与型钢梁的连接、 型钢柱与钢筋混凝土柱的连接、 型钢梁与钢筋混凝土梁 的连接、 型钢梁与剪力墙之间的连接、 型钢梁腹板翼缘开孔补强以及节点箍筋做法上技术要 求高，各工种的协作要求高， 施工难度大， 是型钢混凝土组合结构施工中需解决的技术要点。

2、 工法特点

2.1 通过对型钢混凝土组合结构中型钢柱与型钢梁连接，型钢柱与钢筋混凝土柱的连接、型 钢梁与钢筋混凝土梁的连接， 型钢梁与钢筋混凝土梁连接、 型钢柱腹板翼缘开孔补强及节点 箍筋做法等工艺的研究， 解决了型钢混凝土结构施工难题、 使型钢梁柱翼缘板开孔补强、 型 钢梁柱与混凝土结构的连接、梁柱节点箍筋做法等达到设计要求，保证结构受力的传递

2.2 通过对型钢混凝土组合结构的每一个连接点绘制钢筋穿过型钢翼缘或腹板穿孔及补强 的节点大样， 预先计划型钢混凝土结构梁柱节点纵向钢筋弯折和锚固及穿孔补强情况。 型钢 柱、梁构件实行工厂化制作，保证构件尺寸、 精度及开孔位置的准确， 保证了梁柱纵向受力 钢筋能准确、顺利的穿过型钢梁、柱。避免了现场纠偏、补开孔的工作量，保证了质量和施 工进度。

3、适用范围

型钢混凝土组合结构是钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构体

系。适用于框架结构、框架剪力墙结构、 底层大空间剪力墙结构、 框架核心筒结构等结构体 系，可以应用于全部构件，也可以用于部分结构加强构件。

4、 工艺原理

型钢混凝土组合结构构件是由型钢、 主筋、箍筋及混凝土结构组合而成。即核心部分有 型钢结构构件，其外部则为以箍筋约束并配置适当纵向受力主筋的混凝土结构。 型钢混凝土

结构是在型钢混凝土内配置型钢提高结构的抗剪能力，从而减小梁柱截面尺寸。

型钢混凝土结构的施工由型钢梁、柱构件制造与安装、钢筋安装、 模板安装、混凝土浇

筑等环节组成。

4.1根据国家标准《钢结构工程施工及验收规范》 （GB50205-95）、《钢结构工程质量验收评

定标准》（GB50211-95）来指导整个型钢柱、梁的安装全过程。采用的施工工艺是在依据规 范、设计图纸要求的基础上形成的切实可行的工艺。

4.2采用合理的吊装方法把型钢柱、梁起吊到图纸设计的轴线位置或标高。

4.3钢梁与钢柱对接焊前，校验柱轴线位置、钢柱翼缘的垂直度、平整度以及钢柱牛腿顶面 的标高。

4.4用设置在型钢柱上的风绳来调整柱的垂直度； 并用水平及竖向的调节丝杆来调节钢梁在

安装过程中的垂直度和标高，把偏差严格控制在规范要求内。

4.5选用科学、合理的吊运安装工艺和焊接方法来控制现场钢梁的焊接变形。

4.6合理设置抗剪连接件的位置，抗剪连接件与钢梁翼缘要焊接牢固可靠。

4.7型钢柱、梁受气温影响有一定的热胀冷缩，应制定合理的测量方法和选择适当的测量时

间，来保证测量的精确度。

5、 工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

型钢柱：深化设计各节点图T型钢柱加工制作、 运输T钢柱测量定位T地脚螺栓与预埋

底板埋设T底板下混凝土浇筑T底板无收缩混凝土灌缝T起吊T就位T临时固定T型钢安

装与较正（轴线及垂直度）T预埋底板与钢柱焊接连接（必须对称施焊）T焊缝处理T焊接

外观检验T超声波探伤检验T合格后外围柱子钢筋绑扎T柱子模板安装T柱子混凝土浇筑

（只能浇筑到梁底）。 型钢梁：深化设计各节点图T型钢梁加工制作、 运输T起吊T就位T临时固定T调节水 平、竖向调节丝杆T校正轴线垂直度、 标高T焊接固定点T焊接腹板侧边T焊接翼缘抗剪连 接件T焊缝处理T焊接外观检验T超声波探伤检验T合格后外围梁钢筋绑扎T梁模板安装

T梁混凝土浇筑。

5.2操作要点

5.2.1型钢梁柱深化设计

1 、绘制每一个梁纵向钢筋穿过型钢柱翼缘或腹板穿孔及补强的节点大样。

2 、绘制每一个根钢柱、钢梁内肢箍需穿孔的大样图。

5.2.1 型钢构件的制作与安装

1、型钢构件及其制作与补强均由工厂集中制作。 型钢构件应根据设计图纸及深化设计,

按1:1的比例翻样后下料。翻样是，应更加工艺要求预留制作与安装所需的焊接收缩量及切 割、刨边和铳平等加工余量参考值如下表 1和表2

表1 :

截面形式 焊缝收缩量

截面咼度在

钢板厚度在 1000mm以 内

25mm以内 纵长焊缝一-

接口焊缝一-

加劲板焊缝 -每条焊缝每米为

-每一个接口为

-—每对焊缝为 0.5mm

1mm

1mm

截面咼度在 1000mm以上 纵长焊缝一- -每条焊缝每米为 0.2mm

钢板厚度在 25mm以上 接口焊缝一- -每一个接口为 1mm

加劲板焊缝 -—每对焊缝为 1mm

注：本表中焊缝收缩量仅用于实腹式型钢

表2 :

切割方法

加工余量 锯切 剪切 手工切割 自动切割 精密切割

切焊缝 10 1 4-5 3-4 2-3

边缘加工 2-3 2-3 3-4 2-3 2-3

铳平 3-4 2-3 4-5 2-3 2-3

5.2.2型钢柱的安装

1、型钢柱脚埋置 非埋入式两种方法的结合，在桩基础混凝土浇筑前埋入地脚螺栓，地脚螺栓位于承台底部，

型钢柱下部有钢底板， 利用地脚螺栓将钢底板锚固， 后浇筑承台混凝土使得该节点被混凝土 埋住，这样处理更能有效地保证型钢柱基础的受力。

2、型钢柱施工时，必须注意以下几点： 型钢混凝土柱脚有埋入式和非埋入式两种处理方法。 文化中心工程所使用的为埋入式及 （1）型钢柱加工时，必须根据施工图及深化设计，画出准确的钢筋排列图即钢筋穿孔 定位图，钢筋孔位图必须准确无误， 同时在排图时还需考虑到 X、Y 两个方向的钢筋走向， 两 个方向的钢筋间必须让开

5~8mm同时按照设计间距排列时有可能出现钢筋与型钢柱腹板在 同一位置上或钢筋孔位于焊缝上，此时必须让出腹板和焊缝，距焊缝距离不小于 12mm。

（2） 在型钢柱脚混凝土浇筑前， 应对柱脚底钢板进行再次定位复核和钢柱的定位， 钢柱 具体方法与通常的测量定位一样处理， 但必须对型钢柱的垂直度进行控制， 定位安装必须控 制在规范允许偏差内。每次加节时都应对型钢柱的垂直度进行控制。

（ 3）文化中心工程型钢柱每节连接采用焊接及连接板连接。焊接处需打 45 度坡口。

钢柱连接示意图

5.2.3 型钢梁安装要点

将制作好的钢梁用平板运输车至现场， 用汽车吊吊至地面， 钢梁吊装前应先在钢梁腹板 侧边焊吊耳，

用人字扒杆及卷扬机将钢梁移至塔吊回转半径范围内。 用塔吊将钢梁吊运至钢 柱的牛腿上，做临时连接，并找正位置， 割掉钢梁腹板吊耳。 钢梁翼缘中心线应对正牛腿中 心线， 以保证钢梁轴线位置， 在安装钢梁过程中， 利用钢梁腹板两侧安装设备上的水平调节 丝杆来调节钢梁的垂直度，利用自行设计在钢柱牛腿上的竖向调节丝杆来调整钢梁的标高。

高速安装钢梁时，需要反复观测并纠正其轴线、标高、垂直度偏差值， 直至符合规范要

求后，方可进行对接焊，型钢梁翼缘与型钢柱翼缘采用坡口全熔透焊连接（如图示） 。钢梁

焊接完毕后，割掉钢梁翼缘上的吊耳，并对钢梁的垂直度、标高进行复验。 在焊接好的钢梁

上下翼缘确定抗剪连接件的轴线位置， 做到焊接牢固可靠。 为防止组合钢梁垂直度、 标高轴 线偏差值积累超过允许值。 要求每次组合钢梁安装时严格校验钢柱垂直度以及钢柱上牛腿的 轴线位置、标高。

钢梁与钢柱连接节点大样图

1—型钢柱； 2 型钢梁

现场型钢梁、柱节点焊接的方法与措施：

1选用低氢型的焊接材料，考虑到焊接接头与母材等强的原则选用 E5015型电焊条。底氢

型焊条在常温下超过 4h应重新烘熔，烘熔温度为 350 C -400 C,时间为1.2h 。

2、焊接方法及参数：采用手工电弧焊。焊接电流，为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性 下降必须采用以下措施：选用小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺。焊道的 宽度不大于焊条的 3倍，焊层厚度不大于 5mm第一层至第三层采用① 3.2的电焊条，焊接 电流110-130A ;第四层至第六层采用① 4.0的电焊条，焊接电流 130-180A。

5.2.3 梁、柱节点的钢筋的处理

柱、梁钢筋穿过型钢柱、 梁是相互交错的， 在施工中应全面考虑各种钢筋穿插先后顺序， 以便更好快速施工。

文化中心工程在施工中，常常会遇到型钢混凝土柱、梁节点内的钢筋如何布置的问题， 由于型钢混凝土结构中钢筋也是较密的， 如处理不好， 即满足不了规范要求， 还很可能影响 到结构安全，所以， 钢筋在型钢柱、 梁中的节点处理是很重要的， 在以上介绍的处理及下面 所总结的处理方法， 都必须遵循下表所规定的内容， 但在施工中要尽可能减少对型钢柱、 梁 截面的影响， 影响较大时必须进行补强措施， 当梁、柱中钢筋避开不了型钢时， 应采取措施。 1 、 型钢柱钢筋的绑扎。

由于本工程柱箍筋采用的是 HRB3352 12、C 10的箍筋，钢筋绑扎的过程中内肢箍施工

难度较大，故本工程采用将内肢箍制作成为 U型或L型。穿过钢柱腹板后焊接。

型钢混凝土柱主筋连接的方式一般为电渣压力焊，如柱钢筋直径超过 25mm宜采用直螺

纹连接。

文化中心工程型钢柱布置示意图

型钢柱柱箍筋开口示意图

1— 搭接焊焊缝长度 10d

2、 型钢梁的钢筋绑扎

德兴铜矿文化中心工程型钢梁的主筋钢筋分别从型钢上部及型钢底部穿过，不需要穿过 型钢梁的截面，

而箍筋内箍需从型钢梁截面穿过当开孔的削弱面积大于截面积的 25%时需做

补强处理。型钢梁的箍筋通常采用的做法如下图示：

3、 柱与梁节点

(1) 当型钢柱腹板方向的钢筋，满足伸入支座长度》 0.4Lae时可直接弯锚。当伸入支 座长度w 0.4Lae时，必须穿过腹板。这时需对腹板进行补强处理。

型钢柱与混凝土梁节点图

(2) 当钢筋必须穿过翼缘板时，文化中心工程通常采用使用连接钢板采用是钢筋塞焊 方式处理或采用钻孔补强的方法。