摘要：空腹环形型钢混凝土组合梁施工技术利用半圆形钢管内焊接Y型腹板形成钢梁，利用同等截面积下Y形组合惯性矩较大的几何特性，使结构具有更好的抗弯性能和抗扭刚度；同时在钢梁上部设置压型钢板，可取代传统支模方式，直接在压型钢板上浇筑混凝土，节省了部分支模工序。
关键词：空腹环形型钢；组合梁；施工技术
1 前言
常见的钢-混组合梁就是T形组合梁（使用工字型钢梁）和侧锚组合梁（使用T形钢梁），继而衍生开发出箱形钢梁、桁架梁和蜂窝形钢梁。该类型结构具有承载力高、刚度大、抗震性能好、自重轻、结构高度小、施工简易，工厂化生产程度高。但上述组合梁在受力过程中常存在两个受力薄弱面：一是钢筋与填充混凝土的交界面；二是钢筋混凝土翼缘板与梁的接触面，这两处的滑移过大，容易导致梁发生粘结滑移破坏和纵向剪切滑移破坏。为克服钢-混凝土组合梁在施工时可能出现的上述不足，对钢-混凝土组合梁结构进行技术创新，研发出了“空腹环形型钢混凝土组合梁施工技术”。
2 工艺原理
空腹环形型钢混凝土组合梁是由底部钢梁和上部混凝土翼缘板组合而成的，属于钢-混凝土组合梁结构。底部钢梁由半圆形钢管内焊接Y型腹板组成，Y型腹板为倒“Y”形放置，将下部的两支脚对称焊接于半圆形钢管的内壁上[1]，未焊接的另一支脚与闭合环形半圆形钢板顶面的矩形钢板之间用高强度结构胶结剂粘结；底部钢梁吊装至柱两端进行焊接固定；半圆形钢管上部铺设有压型钢板，通过栓钉穿透焊连接；压型钢板与半圆形钢管、Y型腹板组合成底部钢梁；压型钢板取代传统支模方式，压型钢板铺设完成后在梁端进行打孔，便于混凝土流入空腹式钢梁中，随后在压型钢板上进行梁钢筋绑扎[2]；钢筋绑扎完成后进行梁混凝土浇筑，并振捣、养护，最终形成空腹环形型钢混凝土组合梁。
图1-1 空腹环形型钢混凝土组合梁跨中截面图
图1-2 空腹环形型钢混凝土组合梁梁端截面图
3 施工工艺流程
空腹环形型钢混凝土组合梁施工工艺流程如图2所示：
图2 空腹环形型钢混凝土组合梁施工工艺流程图
4 操作要点
4.1 空腹环形型钢梁制作
空腹环形型钢混凝土组合梁截面采用半圆形钢截面，半圆形钢采用Q345钢板冷弯成型；半圆形钢截面内焊接Y型腹板，Y型腹板呈倒Y型放置[3]；Y型腹板由三块大小和规格相同的钢板采用CO2气体保护焊焊接而成，焊接时应注意对称施焊，控制变形，每块钢板间夹角为120°，长度与组合梁长度相等；Y型腹板制作完成后，将Y型腹板倒置，并使其下部的两支脚对称焊接于半圆形钢板的内壁上；半圆形钢内焊接Y型腹板完成后，在其顶部采用CO2气体保护焊焊接钢梁顶板，钢梁顶板采用Q345钢板冷弯成U型。
4.2 空腹环形型钢梁吊装
将制作好的空腹环形型钢梁利用平板车运输至现场，用汽车吊吊至地面。安装钢梁时，需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，方可将钢梁与钢筋混凝土柱预埋连接件进行对接焊，焊接方法采用手工电弧焊，避免焊缝组织粗大[4]。
4.3 型钢梁顶板制作
型钢梁顶板可采用压型钢板焊接铺设而成，压型钢板型号为热镀锌钢板，镀锌层含量为120g/m2，板材厚度1.5mm~2.0mm。
压型钢板在地面配料后，吊入钢梁顶部施工，为保护压型钢板在吊运时不变形，应使用软吊索，钢板底部放置垫木[5]；每次吊运前对吊索进行检查，吊点之间的最大间距不应大于5m。压型钢板铺设完成后，在钢梁所受负弯矩部分进行打孔，便于混凝土流入空腹式钢梁中的空腹部分，提高钢梁抗拉、抗扭性能。
相邻两块压型钢板之间连接采用专用咬合钳咬合压孔连接，铆点均匀有效，使铺设面形成稳固整体，并用铝拉铆钉按照0.5m间距加强连接；压型钢板铺设完成后，将两端对称点焊于半圆型钢梁上，并用栓钉焊接，栓钉是固定压型钢板和剪力连接件的关键部件，必须严格按照栓钉安装位置、间距进行安装固定；压型钢板与半圆型钢梁连接，压型钢板端头、压型钢板中间与半圆型钢梁焊接采用栓钉焊接固定，在容易焊漏的部位增加垫片点焊。
4.4 混凝土翼缘板钢筋绑扎
混凝土翼缘板的主筋钢筋在型钢梁的上部进行绑扎，不需要穿过型钢梁截面。在钢梁顶板上画出箍筋间距，摆放好箍筋[6]；先穿梁下部纵向钢筋和弯起钢筋并套好箍筋，安放架立筋，间隔一定距离将架立筋与钢筋绑扎牢固。
4.5 浇筑混凝土
水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，细骨料选用中粗砂，粗骨料选用5mm~20mm级配碎石，混凝土搅拌时间最短不小于2min，坍落度控制在140mm~160mm；浇筑由梁两端向中间一次浇筑完成；采用插入式振动棒对混凝土进行振捣，由于压型钢板属于薄壁钢板，厚度为1.5mm~2.0mm，钢材本身刚度、强度较低，主要是通过压制后的波纹来增强其强度和刚度，因此在振捣密实过程中，严禁使插入式振动棒直接接触压型钢板，避免对压型钢板造成破坏，振捣时不可在钢筋上平拖。
5 效益分析
5.1 技术效益
空腹环形型钢混凝土组合梁属于一种新型的钢-混凝土组合梁结构，通过利用半圆形钢管内焊接Y型腹板形成钢梁，利用同等截面积下Y形组合的惯性矩大于矩形、工字形、T形、X形的几何特性，使结构具有更好的抗弯性能和抗扭刚度；同时在钢梁上部设置压型钢板，可取代传统支模方式，直接在压型钢板上浇筑混凝土，节省了部分支模工序。该技术经过在实际工程建设中应用，体现出了即节省资金，同时保证了梁结构作用，具有良好的技术效益。
5.2 经济社会效益
空腹环形型钢混凝土组合梁施工技术采用的部分构件为工厂预制件，材料质量能够得到保证，且施工方便，操作简捷，施工过程中运用压型钢板代替传统支模方式，节省了部分支模施工工序，从而降低了施工所需费用。经过实际工程验证，与传统钢-混凝土组合梁施工相比能节约造价20%左右。整个施工过程中的垃圾、弃渣、排水等做无害化处理，能够很好的保证施工周围的环境，做到环保无污染。
6 结论
经过实际工程应用，空腹环形型钢混凝土组合梁施工技术具有以下特点：
1 自重轻，构件尺寸小。本技术所使用的空腹环形型钢混凝土组合梁，与传统混凝土梁相比构件尺寸大幅减小，增加梁下净空，腹板位置设计成空腹式钢梁，极大的降低了结构梁自重。
2 组合梁承载力提高。空腹环形型钢混凝土组合梁的下部钢梁位置，在梁端焊接异形隔板，并对由异形隔板隔出的部分空腹式钢梁内部灌注混凝土，增加组合梁的截面刚度，提高了组合梁的承载力。
3 本技术所使用的空腹环形型钢混凝土组合梁，在其腹板位置采用闭合半圆形钢管内焊接Y型截面钢板，充分利用同等面积下，Y型组合惯性矩大的几何特征，提高组合梁的抗拉、抗扭性能。
4 施工简单、速度快。本技术所使用的空腹环形型钢为工厂预制件，在钢梁顶部焊接有压型钢板，可以取消传统支模方式，减少模板施工量，加快施工进度。
参考文献：
[1] 陈丽华，李爱群，鲁风勇，et al.外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点试验研究[J].东南大学学报（自然科学版），2007，37（4）：656-660.
[2] 丁洪斌，车锋，赵辉.自密实混凝土在型钢混凝土组合梁施工中的应用[J].青岛理工大学学报，2007，28（1）：121-123.
[3] 李赞，李龙龙.型钢与混凝土组合梁柱结构的应用与深化设计技术研究[J].冶金丛刊，2017（3）.
[4] 唐锦蜀，韩文涛，张堃，et al.偏心受拉型钢-混凝土组合梁的受力性能试验研究[J].工业建筑，2015，45（8）：170-174.
[5] 徐威涛.型钢混凝土组合梁施工技术要点浅析[J].河南建材，2014（2）：95-97.
[6] 梁炜超.预应力型钢混凝土连续组合梁非线性有限元受力分析[D].2013.
论文作者:吴立军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
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