华润大厦钢骨混凝土组合结构施工技术.pdf

第4 2卷第 1 2期 2 0 1 1 年 l 2月 Vo 1 4 2 No 1 2 De c 2 0 1 l 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o a w 1 0 9 5 华润大厦钢骨混凝土组合结构施工技术 李晶鑫， 余南雁 ( 华润建筑有限公司， 3 1 0 0 0 0 ， 杭 州) 摘 要 ： 华润大厦 工程主塔楼采用钢 骨混凝土组合结构 ， 体量大 、 结构形式复杂 ， 施工难度大 ， 质量 要求很 高 ， 施工 中解决了钢结构深化设计、 节点深化设计及安装施工的关键技术 问题 ， 形成了钢骨混凝土组合结构的施 工技术 。 关键词 ： 钢骨混凝土组合结构 ； 超 高层 ； 深化设计 中图分类号 ： T U 9 7 4 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 1 ) 1 2 - 1 0 9 5 0 4 CONSTRUCTI ON TECLNOLOGY OF S TEEL CoNCRETE COA d OSI TE STRUC r I RE I N CHI NA RES 0f I m CES M ANS I oN L I J i n g - x i n，S HE Na n - y a n ( C h i n a R e s o u r c e s C o n s t r u c t i o n C o L t d ，3 1 0 0 0 0，Ha n g z h o u ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ch i n a Re s o u r c e s Ma n s i o n i s a s t e e l c o n c r e t e c o mp o s i t e s t r u c t u r e ， wh i c h h a s h u g e v o l u me ， c o mp l i c a t e d s t r u c t u r e ，d i ffic u l t c o n s t ruc t i o n a n d h i 【g h q u a l i t y r e q u i r e me n t T h e p a p e r a n a l y s e s t h e c o n s t r u c t i o n d i ffic u l t i e s a n d i n t r o d u c e s t h e k e y t e c h n i c a l p r o b l e ms i n t h e c o n s t ruc t i o n p r o c e s s f r o m t h e s t e e l d e t a i l i n g ，n o d e d e s i g n a n d i n s t all a t i o n c o n s t r u c t i o nF i n a l l y ，t h e s t e e l - c o n c r e t e c o mp o s i t e s t ruc t u r e c o n s t ruc t i o n t e c h n o l o g y i s a c h i e v e d a n d s u c c e s s f u l l y a p p l i e d t o t h e p r o j e c t Ke y wo r d s ：s t e e l c o n c r e t e c o mp o s i t e s t ruc t u r e ；s u p e r - t all b u i l d i n g ；n o d e d e s i g n 成都华润大厦地下3 层 ， 地上3 9 层 ， 建筑物总高度 为1 7 3 7 m， 总建筑面积3 1 8 0 0 0 m 2 ， 为成都市都市综合 体地标性建筑。主塔楼采用框架一 核心筒结构体系， 外 围框架及 内筒均为钢骨混凝土组合结构。裙楼部分存 在大量型钢柱 、 型钢梁及圆钢管柱等 ， 型钢截面形式复 杂多样 ， 有工字形 、 H形及其他异型截面。总用钢量达 到5 0 0 0 t 。 钢骨混凝土组合结构从基础底板到顶层结构 均有设置 。 且每层分布不一致 ， 技术要求很高。 1 施工难点分析 超高层钢骨混凝土组合结构属于新技术 ，工程经 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 6 1 9 作者简介 ： 李晶鑫( 1 9 8 7 -) ， 男 ， 助理 工程师 ， e m a i l ： j x l i c r l a n d c o in c n 验较少 ， 但质量要求很高。 组合结构比传统混凝土结构 复杂， 主要施工难点如下 ： ( 1 )钢结构前期深化设计量很大 ， 其节点设计时 ， 若考虑不全面往往与现场施工差别较大 ； ( 2 )钢骨组合结构内部钢筋设置较多， 规格较大， 且钢骨上栓钉密集， 箍筋加工复杂 ， 绑扎不便 ； ( 3 )组合结构与其他构件相交的位置节点复杂， 局 部钢筋集中， 空间狭小 ， 难以处理 ； ( 4 )组合梁 、 柱是主要受力构件 ， 往往尺寸较大 ， 模板支设及混凝土浇筑较困难 ； ( 5 )钢结构分包与土建分包在交叉流水施工中易 忽视彼此利益 ， 施工冲突多 ； ( 6 )组合结构目前尚未形成相应的工艺标准和验 6 结语 ( 1 )发泡橡胶隔声垫层对隔声效果影响最大， 进 场时除应提供厂家生产证明、 检测报告和达标证明外， 还要按规定在施工现场见证取样送检，检测报告须由 具有资质的检测机构出具， 合格后方可使用。 ( 2 )楼面层混凝土应少掺 粉煤灰， 细石混凝土强 度等级不低于C 2 0 ，施工时要确保钢丝网片位于混凝 土中上部 ， 保证混凝土表面无裂缝 ， 不起砂。 ( 3 )隔声垫层 自重轻， 结构附加荷载小， 与现浇混 凝土相结合， 可显著降低楼板撞击传声量， 保证隔声效 果。施工中应规范细部构造及施工工艺， 以避免声桥形 成。 参考文献 【 1 GB J l l 8 1 9 8 8 ， 民用建筑 隔声设计规范t s 2 G B T 5 0 1 2 1 2 0 0 5， 建 筑隔声评价标准I s 3 D B J ， I O 1 2 6 2 0 0 3， 建 筑安装分项工程施工工艺规程 S 1 0 9 6 建筑技术 第 4 2卷第 1 2期 收规范 。 2 钢 结构深化设计 钢骨混凝土组合结构作为华润大厦的主要受力构 件 ， 设计单位为满足结构受力要求， 在设计时内部钢筋 较密集会造成施工受钢构件阻挡 ，因此在钢结构单位 进行深化设计时， 除进行钢结构 自身的主体深化设计 ， 还要考虑其与其他构件相连接时的节点处理方式 ， 并 根据此方式在钢结构上预留预焊。 钢结构深化设计前， 应与土建单位充分沟通 ， 确定预留预焊方案， 并准确体 现在深化设计图纸上。 2 1 预留穿筋孔 钢骨混凝土组合结构中梁和柱的纵筋按规范需满 足锚固长度要求 ， 故在钢筋遇钢柱腹板 、 柱脚底板 、 钢 梁腹板及钢骨非主要受力位置时 ，可按设计图纸在钢 结构上预留穿筋孔。 穿筋孔宜比钢筋直径稍大， 以便穿 过 ， 典型的钢柱平面见图1 。 ( ) L _ _ J 图 1典 型钢 柱 截 面 ( a ) 箍筋形式 ；( b ) 钢柱截面 2 2预 焊连 接板 钢骨混凝土组合结构中有大量的梁柱主筋会碰到 钢骨翼缘 ， 而作为钢结构的主要抗弯受力构件 ， 翼缘又 不允许开孔。所以在钢筋遇到钢骨翼缘或钢结构主要 受力位置时，应采用预焊连接板的方式连接钢筋与钢 结构。 连接板的选材及厚度根据设计要求确定 ， 连接板 下方需焊接加劲肋。 2 3 预 焊抗 剪托座 本工程溜冰场区域有圆钢管混凝土柱，圆钢管直 径8 0 0 m m 。施工图中与此圆钢管柱交叉连接钢筋多， 加焊连接板并不能解决问题， 对此采用增设抗剪托座、 设置环梁的做法 ， 以保证钢管柱周边钢筋有效锚 固。 2 4 标高及部位控制 钢结构深化设计时 ，钢结构单位与土建单位要密 切配合。对所预留的孔和预焊连接板的标高要控制准 确。 对需加焊的部位要做到不遗漏 ， 不需要的位置不误 焊。 标高误差控制在1 c m内， 防止因误差大而提高混凝 土结构面 ， 影响外观质量。 2 5 支模螺杆孔 由于钢 骨混凝土柱 尺寸最 大达 1 7 0 0 m m l 7 0 0 m m， 支设模板 时须加设对拉螺杆 ， 所 以在钢骨混凝柱 的腹板上需预留对拉螺杆孔 ， 间距为5 0 0 mm。型钢梁 不必开孔 ， 可将螺杆钢筋直接焊于腹板上进行拉结。 2 6 栓钉的设置 钢结构上的栓钉外包混凝土后 ，其与混凝土间的 握裹力可有效增强组合结构的整体刚度及受力性能 ， 但组合结构中栓钉往往是影响钢筋绑扎的重要因素 ， 所以在对施工图进行认真分析后 。可将无法绑扎部位 的栓钉改位 。 例如 由翼缘外侧改到内侧。 3 连接节点深化设计 由于结构设计情况不同，组合类型也不一样 ， 其 节点深化也存在差异 。 根据 型钢混凝土组合结构技术 规程 ( G J 1 3 8 2 0 0 1 )及 混凝土结构设计规范 ( G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ) 要求 。 本着梁柱连接节点“ 构造简单 ， 等强 受力 ， 便于施工” 的原则 ， 钢 结构单位需会同土建单位 对组合结构的相关节点进行深化设计 。 3 1 钢骨柱及暗柱节点深化设计 3 1 1 柱脚钢 筋 的处理 钢骨柱的型钢在底板或开始位置通过地脚螺栓将 柱脚底板与混凝土基础连接。 因柱脚底板的存在 ， 柱部 分二排纵筋被阻挡。深化设计时须在柱脚底板上预留 穿筋孔 ， 并在相应部位加焊钢板补强 。 对水平向板筋与 柱脚相交的情况 ， 可直接焊于柱脚底板之上 ， 满足焊接 长度要求 ， 如图2 所示。 焊于柱角底板上 审 I I 审 1 预留二排钢筋穿筋 J L 需补强 j I I 审 图 2柱 脚 钢 筋 处 理 不 意 3 1 2混 凝土 粱钢 筋与钢柱 处理 混凝土梁钢 筋与钢骨柱相交有 以下几种处理方 式 ： ( 1 )外侧钢筋可按1 ： 6 打弯以绕开钢柱 ， 在柱外侧 满足锚 固长度要求，柱截面按照1 ： 6 进行端部加腋 ( 图 3 ) ； ( 2 )钢筋遇钢柱翼缘 ， 如满足平直段锚 固长度要 2 0 1 1 年 1 2 月 李晶鑫 ， 等 ： 华润大厦钢骨混凝土组合结构施工技术 1 0 9 7 一 钢柱 誉接 对 挑 梁 等 j 预 留 穿 筋 孔 直 J i I U 打弯直锚 弯 图 3 钢柱与混凝土梁纵筋处理 图 4 栓钉改至腹板 求 ， 则可弯锚 ； 如不满足要求 ， 则在翼缘上预焊连接板 ， 钢筋焊于连接板上 ， 间距为1 5 a ( a 为钢筋直径) ， 见图3 ； ( 3 )钢筋遇钢柱腹板时满足直锚长度要求可直锚 ， 不满足要求可弯锚 。 但对悬挑梁、 框支梁及需主筋拉通 的连续梁等， 则需在钢柱腹板上预留穿筋孔 ， 使钢筋正 常贯通( 图3 ) ； ( 4 )若通常组合结构钢筋太多 ， 上述处理仍不具 可操作性时， 须进行钢筋等强代换 ， 以减少钢筋根数 。 3 1 3柱 箍筋 的处理 柱箍筋特别是内箍， 因栓钉影响 ， 采用传统从上往 下套绑的方式施工难度很大 ，可将原封闭箍筋改为开 口箍筋， 从侧面套绑以方便施工 ， 见图1 ( a ) 。 3 1 4 剪力墙钢筋与钢柱的处理 剪力墙中通常设置钢骨暗柱。 因栓钉影响， 可能导 致预留的剪力墙纵筋保护层过薄，甚至突出混凝土结 构面 ， 发生漏筋现象。为此针对重点部位 ， 将钢骨栓钉 改至翼缘或腹板上， 以确保混凝土外观质量。 剪力墙水 平筋通常直径较小 ， 其垂直遇钢骨时可直接弯锚 ， 或在 腹板上加焊连接板焊接， 以满足焊接长度要求( 图4 ) 。 3 2型钢梁与钢柱节点深化设计 3 2 1 型钢 梁与 混凝 土柱相 交 型钢梁与混凝土柱相交较简单。柱纵筋在遇型钢 梁翼缘时 ， 如为收头柱 ， 柱 内侧钢筋可不贯通 ， 向柱内 满足弯锚长度即可 ； 如柱纵筋需贯通 ， 则在型钢梁翼缘 上预留穿筋孔 ， 使钢筋正常贯通 。 型钢梁在柱核心区范 围内预留穿箍筋孔 ， 以保证柱箍筋正常绑扎。 3 2 2型钢 梁与型 钢柱相 交 型钢梁与型钢柱相交时 ， 钢筋交叉较复杂 ， 可采取 以下措施 ( 图5 ) ： ( 1 )进行梁钢筋等强代换 ， 以减少钢筋根数 ， 重新 调整排布方式。征得设计单位同意后，可增加钢筋排 数 ： ( 2 )梁外侧底筋可正常贯通 ， 梁底筋垂直与钢柱 翼缘相遇时， 按1 ：6 打弯绕过钢柱锚固， 若不能绕过则 上 。 粱 目 骨 -柱子铮 藿封 为鋈逝 一 1 交叉钢 万 1 年 f 棚 1 于 连接1 t 上 I ： 穿筋孑 L I ( a ) ( b ) 图 5 钢柱与钢梁钢筋处理 ( a ) 型钢梁与型钢柱相交示意 ； ( b ) 1 一 l 立 0 面 在钢柱上预焊连接板 ， 采用焊接连接 ， 焊缝长度应满足 规范要求 ： ( 3 )柱纵筋需贯通者要在型钢梁翼缘上预留穿筋 孔 ， 使内侧柱筋正常贯通 ， 预留穿筋孔时要考虑与梁纵 筋错开放置 ： ( 4 )梁底筋排数较多时 ， 可加大连接钢板厚度 ， 使 连接板上下表面均可焊接梁钢筋 ， 焊接净距须保证 1 5 d ( d 为钢筋直径) 。 3 2 - 3型钢 梁与 型钢 梁交叉 型钢梁交叉时， 两根梁底筋在交叉部位层数重叠 ， 设计单位考虑的空间和预留的保护层完全不能满足要 求 。 首先需对两根梁的钢筋进行放样 ， 然后通过等强代 换 、调整钢筋排数和适当增加钢梁底至底模 的距离等 方式， 使钢筋交叉后保护层厚度满足要求， 该做法绑扎 可操作性强。 3 2 4型钢 粱拉 筋 型钢梁拉筋间距按 混凝土结构施工图平面整体 表示法 ( 0 3 G1 0 1 1 ) 中的规定为非加密区箍筋间距的 2 倍， 本工程采用3 0 0 m m间距太小， 在钢梁腹板上开孔 很不现实。 对此采取拉筋断开和间距加密的方式 ， 将拉 筋直接焊 于钢梁腹板上 ， 间距改 为2 0 0 m m， 使焊缝长 度满足规范要求。 3 3圆钢管柱节点深化设计 本工程溜冰场区域设计有圆钢管混凝土柱 ，直径 7 5 0 m m。与其相交的梁钢筋直径均为2 8 mm， 且1 根钢 管柱 同一标高上有多达6 根梁与其相连 ， 采用上述方法 进行钢筋节点处理已不能满足要求，所以本工程采用 在钢管柱上增设抗剪托座、设钢筋混凝土环梁的方式 解决钢筋绑扎问题 ， 环梁高5 5 0 m m。 抗剪托座相应于梁的位置设置， 每根外挑 1 m。抗 剪钢托座采用型钢H M 4 0 0 x 2 0 0 x 1 0 x 1 6 与钢管焊接。 框 架梁钢筋可直接在环梁 内直锚或弯锚 ， 如图6 所示 ( 实 际情况有更多不规则梁交叉 ， 图6 为相对均匀的一种情 况 ) 。 1 0 9 8 建筑技术 第 4 2 卷第 l 2期 L环 梁 剪 托座 _一 l 钢管柱 一 r 。 框架粱 I 框架 l I l 于 匕 厘 环梁 ( a ) (b ) 图 6 钢管柱与钢筋处理 ( a ) 圆钢管柱节点 ； ( b ) 1 1 剖面示意 4 组合 结构 施工阶段 4 1 钢结构 预 留预埋 钢骨组合结构中的钢结构在首次设计时一般通过 预埋件与混凝土相连接 ， 包括地脚螺栓 、 钢柱抗剪键和 抗拔桩等。预埋件的埋设精度关系到后续钢结构的安 装精度 ， 所以预埋时应用全站仪等精密仪器进行定位， 埋设完成后要采取稳固拉结措施 ， 确保钢筋绑扎 、 人员 走动及混凝土施工时不受扰动 。混凝土浇筑完成后要 立即对预埋件位置进行复核 ，保证误差范 围满足规范 要求。 4 2 钢 筋绑 扎 ( 1 )在钢筋施工阶段 ， 放样人员要认真分析及深 化设计图 ， 对遇有组合结构的部位要按实际情况下料 ， 避免后期接长或切割 ，该做法既节约原材料也能保证 钢筋绑扎的准确性及施工进度。 ( 2 )由于混凝土浇筑完毕后要进行钢结构吊装 ， 因此在每层楼板竖向插筋施工时 ，确定墙柱甩筋长度 时需考虑钢结构梁底的标高。避免因钢筋过长而影响 钢结构 吊装及后续焊接施工。 ( 3 )对于有组合结构部位的梁上柱 ， 其柱插筋应 提前考虑 ，在梁钢筋绑扎固定前应先用短钢筋提前占 有柱插筋位置 ，以免钢梁上栓钉及梁纵筋过于密集而 无法插筋。 4 3 模板支设 钢骨混凝土柱截面较大。计算结果要求对拉螺栓 间距小于5 0 0 m m 时，可直接将钢筋焊接在钢柱腹板 上， 间距加密并对模板进行拉结。钢骨柱截面较小， 对 拉螺栓间距大于5 0 0 m m能满足计算要求时， 可在钢柱 上预留螺杆孔。 塔楼进入标准层后，钢柱腹板上预留的螺栓孔应 保持各孔位置标高一致 ， 与模板上的预留孔相对应 ， 以 提高模板周转使用效率。 4 4混凝 土浇 筑 钢骨混凝土组合结构外包混凝土内有密集的梁 、 柱钢筋及栓钉 ， 因此混凝土浇筑及振捣难度较大 ， 为此 混凝土骨料直径不宜大于2 0 m r l l ，坍落度控制在2 2 0 + 2 0 m m。 以方便混凝土下落。 选用0 3 0 振捣棒 ， 方便振捣 过程中的下插和上拔 ， 避免被钢筋网卡住。 混凝土分层 浇筑 每层 浇筑高度不大于3 0 0 m m， 同时辅以高频振 捣棒振捣 ， 垂直且缓慢拔棒 ， 逐点移动 ， 根据所配混凝 土 的性 能 ， 每点振动时间控 制在2 5 3 0 s ， 每层浇筑后 要及时振捣密实。 圆钢管柱内栓钉较多。 浇筑困难 ， 采用高抛 自密实 混凝土 。 通过其自身良好的和易性 、 扩展度和高流动性 填满模具 ， 自动达到密实效果。 4 5 工序统筹及专业协调 ( 1 )钢骨组合结构施工过程中土建单位与钢结构 单位交叉工作面多 ， 施工工序承 上启下 ， 制约因素多 ， 两个专业需密切沟通协调 。 以免出现扯皮及冲突。 组合 结构在钢筋绑扎阶段特别容易出现问题 ，需对过程中 的工序整体统筹， 找出最佳的施工方式 。 ( 2 )钢结构 吊装以一层为单位 ， 每次吊装费时较 长 ， 宜分片分段进行 ， 尽量选择在夜间吊装 ， 并及时校 正 、 焊接 ， 为土建单位提供绑扎钢筋工作面。 ( 3 )剪力墙钢柱截面较小， 在校正完成后绑扎剪 力墙钢筋易对钢柱的垂直度造成影响，所以土建单位 在绑扎过程中要及时对墙体放线纠正，以免出现过大 偏移 。 钢结构单位在绑扎完成后要进行二次复核 ， 确保 误差满足规范要求。 ( 4 )钢结构预埋件如地脚螺栓 、 抗剪键等一般埋 于柱或梁上 ， 但梁柱定位由土建单位完成 ， 钢结构预埋 由钢结构单位完成 ， 土建施工时误差相对较大 ， 往往导 致最后埋件不能顺利埋设 。对预埋件涉及的土建构件 应由两单位联合定位 ， 确保测量结果一致。 华润大厦钢结构施工中，提出了在钢结构深化设 计 、 节点处理、 施工安装全过程的施工技术方法及应注 意的问题 ， 保证了现场组合结构施工的顺利进行 ， 降低 了施工难度 对保证工期产生了积极的影响。 参考文献 1 燕 国强 ， 殷杰 ， 胡岩钢 骨混凝土斜 节点及试验研 究 J 建筑技 术 ， 2 0 0 2 ， 3 3 ( 1 2 ) 2 J G J 1 3 8 2 0 0 1 ， 型钢混凝土组合结构技术规程 S 3 夏再海 钢一 混凝土组合结构的特点和应用田福建建材， 2 0 0 7 ， ( 1 ) 4 成联广 ， 杨琴 S R C 混合结构 的结构体 系及 其发 展J 建 筑技术开 发 ， 2 0 0 4， ( 8 ) 5 周栋梁 ， 钱稼茹 R C 环梁连接 的钢骨混凝土柱一 R E 梁框架计算模型 研究f J 1 工程力学 ， 2 0 0 5 ， 2 2 ( 6 )