摘要：在社会经济不断的发展下，建筑需求也得到了变化，而型钢混凝土结构在国内外的建筑工程中得到广泛的应用。在某工程的施工设计阶段，因为多功能厅的跨度较大，顶部作为庭院荷载重，且防火防水的要求高。所以，我们考虑采用型钢混凝土结构。下面就对其进行分析。
关键词：型钢混凝土结构；工程设计；应用分析
前言：型钢混凝土组合结构作为一种新兴的结构形式，在工程加固改造、高层、大跨结构中得到了广泛的使用。型钢混凝土组合结构是将其型钢埋入至钢筋混凝土中的独立结构形式。因为在钢筋混凝土中增加型钢，型钢以其固有的强度、延性，以及型钢、混凝土、钢筋融为了一体协同受力使得型钢混凝土的组合结构比传统钢筋混凝土结构具有更大的承载力、刚度、更加优越的抗震性能。和钢结构相比，有着防火性能好，结构局部、整体稳定性好，节省钢材的优点。
1 案例工程的概况分析
在武汉大学图书馆总馆扩建工程为改扩建项目，原有建筑为1985年建成完工的现武汉大学图书馆总馆，现改扩建主要在主体建筑东、南方向加建3-5层新建建筑，并设有半地下室。建设用地位于原有图书馆东侧和南侧，位于珞珈山西侧，珞珈广场东北侧，在武汉大学主校区的中心区域内。本项目建筑面积总计35548平方米（不含老图书馆建筑面积），A区为五层框架结构，B区、C区、D区为四层框架结构，局部有半地下室，采用现浇钢筋混凝土结构，主要柱网为8000x8000。在B区设计有多功能厅，跨度为24m×28m，顶部为庭院，覆土300mm，均布恒荷载标准值为14.6kN/m2，活荷载标准值为3.0kN/m2，设计时考虑到建筑的使用功能，对防水防火的要求，采用型钢混凝土组合结构。
2 型钢混凝土梁的设计
采用电算和手算两种方法。整体分析计算采用中国建筑科学研究院编制的《PKPM结构空间有限元分析软件SATWE-8》，24m跨采用600X1500型钢混凝土梁，型钢采用400X1300X35X20，6米宽度荷载。
均布恒载标准值：gk=14.6kN/m2
均布活载标准值：qk=3.0kN/m2
型钢混凝土梁自重：28.5*0.6*1.5=25.6kN/m
荷载标准值：qk=（14.6+3.0）*6.0+25.6=131.2kN/m
荷载设计值：
q=（1.35*14.6+1.4*0.7*3.0）*6.0+1.2*25.6=166.6kN/m
荷载准永久组合值：
ql=（14.6+0.5*3.0）*6.0+25.6=122.2kN/m
弯矩设计值（按简支梁计算）：
M=ql2/8=166.6*24^2/8=11995.2kN•m
按PKPM结果M=7800.0N•m，约为简支计算值的0.65倍。
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根据《型钢混凝土组合结构技术规程》计算承载力：
混凝土采用C40，fc=19.1N/mm2，ftk=2.39N/mm2
型钢采用Q345钢，
截面H*B*tw*t=1300*400*20*35，fa=300N/mm2
As=52600mm2，Ws=22009.04cm3，Is=1430587.83cm4
按照强度叠加计算受弯承载力
型钢承受弯矩：
Mbs=γsWsf=1.05*22009.04*1000*300*10-6=6932.85kN•m
则钢筋混凝土承受弯矩：Mbc=M-Mbs=7800.0-6932.9=866.1kN•m
型钢含钢率为ρs=As/A=52600/900000=5.84%
设钢筋为一排，合力点到外边缘40mm，则有效高度h0=1500-80/2-40=1420mm
αs=Mbc/fcbh02=524.2*106/19.1/600/14202=0.037
γs=0.981
As=Mbc/γs h0fy=2073mm2，配筋率ρ=0.0022
实配钢筋12Ф25，As=5890mm2，配筋率ρ=0.0065按《型钢混凝土组合结构技术规程》进行。
3主要施工工序工艺
受力主筋施工：加固基础施工前将原基础底部受力钢筋凿出，与加固基础受力钢筋进行搭接焊接。为增加新旧混凝土的粘结以保证基础协同受力，需将原有基础表面进行凿毛处理，并梅花布置@200进行植筋，增加新旧混凝土的粘结，植筋后需做后置锚固件拉拔试验，试验合格后方可进行混凝土浇筑施工。
根据施工蓝图进行钢筋下料、制作，由于改造工程中对结构性能的高要求，受力主筋采用滚扎直螺纹连接。将原基础顶部凿除500mm左右，把原有基础短柱钢筋暴露出，将柱纵向受力钢筋与原有基础钢筋进行搭接焊接。梁柱节点处柱纵向钢筋从梁翼缘板打孔穿过，并对该孔加腹板进行加强。
模板系统工程施工：加固成型后的型钢混凝土柱为清水混凝土结构，为达到成型后的混凝土柱内实外光，模板使用新塑光竹胶板，模板加固采用柱箍加固，避免出现对拉螺栓孔；柱角使用倒角条，竖向模板拼接使用“工”字行硬质PVC塑料条进行模板拼接，既能减少漏浆，保证结构质量，又能使成型后的混凝土柱美观。
混凝土工程施工：由于混凝土凝结硬化过程中会产生微收缩，与型钢表面之间形成微裂缝。预拌混凝土时在混凝土中掺入适量的膨胀剂，以补尝混凝土产生的收缩。混凝土浇筑时的注意事项：
（1）混凝土浇筑时混凝土自由倾落高度不应超过2m。
（2）混凝土浇筑应连续进行，在上一层混凝土初凝之前，将下一层混凝土浇筑并捣实完毕，确保上、下层混凝土紧密结合，避免出现冷缝，浇筑间歇时间不应超过2h。基础表面进行压光，以不翻浆为准。
（3）由于柱段与基础混凝土分两次浇筑，柱段混凝土浇筑前，首先应将柱底基础面松散石子及浮浆凿除，并用水冲洗干净，在柱底浇筑一层约5cm的水泥砂浆（采用与柱头混凝土同标号减石子水泥砂浆），以免在柱根部产生蜂窝烂根现象。
（4）上层混凝土浇筑应在下层混凝土初凝前进行，采用插入式振动棒振捣，振动棒使用方法可视具体情况采用垂直振捣或斜向振捣，但两者不能混用；插点移动次序可采用行列式或交错式，两者也不能混用。
（5）混凝土的振捣：采用4m～6m插入式振动棒，基础承台浇筑时基础操作人员不应脚踩钢筋，应铺以脚手板作为通道。混凝土浇筑后应及时振捣，振捣要密实、均匀，混凝土表面要求压光。在振捣底部混凝土时，应派专人仔细观察模板的变形情况，发现问题及时处理。混凝土振捣时，振动棒要快插慢拔，插点间距不应超过振动棒作用半径的1.5倍，即插点间距以30cm～40为宜，边点距模板保持在10cm～20cm。振动器在每一插点上的停留时间，以混凝土表面成水平状并出现水泥浆不再出现气泡、不显著下沉为准，振捣时间一般约20s～30s。第一层混凝土振捣时振动棒应插入到底，浇筑上层混凝土时，振动棒插入下层混凝土内深度不应小于50mm，以消除两层间的接缝，严禁过振或漏振。
（6）混凝土的养护：混凝土浇筑成型后，按规范要求及时进行养护，养护不得少于7天。当施工期处于冬季时，混凝土浇筑完成后，采取覆盖棉毡的方式进行保温，以利于混凝土强度的正常增长，模板拆除后涂刷薄膜养护液进行混凝土养护。混凝土养护应安排专人养护并及时做好养护记录。
结束语：
总而言之，在进行工程项目施工设计的时候，若是其结构承载力的不足，将严重的影响运行使用质量，因此加强型钢混凝土结构应用就显得十分重要。在不会影响运行情况下，经过型钢混凝土结构外包钢筋混凝土有效的提高结构承载力，满足新结构受力的要求。该工程项目在完成之后，荷载加载完成后对框架结构进行监测，未发现异常，系统运行稳定。型钢混凝土组合结构技术经济效益和社会效益显著，符合我国基本建设的实际情况，对以后加固技术的发展具有重要参考意义，值得推广。
参考文献：
[1]型钢混凝土组合结构构造（04SG523-2004）.北京：中华人民共和国建设部，2004.
[2]型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）.北京：中华人民共和国建设部，2002.
[3]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）.北京：中华人民共和国建设部，2010.
[4]聂建国. 钢-混凝土组合梁结构试验、理论与应用.北京：科学出版社，2005.
[5]郭红秋. 既有混凝土一砌体混合结构的抗震加固方法研究[D].中 国海洋大学，2012.
[6]张方. 大跨度预应力混凝土梁桥时变性能及分析方法研究[D].南交通大学2011.
[7]郑继光. 二次受力叠合式钢筋混凝土圆截面柱受压性能分析及承载力研究[D].吉林学，2011.
论文作者:万方贵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/25
标签：混凝土论文; 型钢论文; 结构论文; 组合论文; 钢筋论文; 荷载论文; 基础论文; 《基层建设》2017年第10期论文;