摘要：型钢混凝土组合结构是在在构件层次上由钢材和混凝土两种不同性质的材料组合的一种新型结构形式。它充分发挥了混凝土抗压性能好，钢材抗拉强度高、塑性好的的优点，弥补了彼此各自的缺点，是一种合理的组合方式。此外，两种材料之间的相互贡献、协同互补和共同工作的优势，还使得其具有较好的耐火性能及火灾后可修复性。常用的钢-混凝土组合结构主要包括以下五大类：型钢混凝土组合梁、钢管混凝土结构、压型钢板与混凝土组合板、外包钢混凝土结构、钢骨混凝土结构。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对型钢混凝土组合结构施工图优化设计提出了一些建议，仅供参考。
关键词：型钢混凝土组合结构；组合结构施工图；施工优化
引言
型钢混凝土组合结构充分发挥了钢材和混凝土材料各自的优势，其力学性能、抗震和抗风性能与普通混凝土结构相比具有很大优势。随着对钢-混凝土组合结构研究的深入，新的组合结构形式将不断出现，其研究理论将进一步完善。
1、型钢混凝土的优势
由于在内部增加了型钢，型钢混凝土构件与传统的钢筋混凝土构件相比，具有以下优点：（1）由于型钢混凝土中型钢规格不受含钢率的限制，因此其承载能力一般高于相同截面尺寸的钢筋混凝土构件，提高的幅度可以达到或超过100%。这一特点可以有效减小构件截面，也就意味着使用面积和层高的增加，由此带来的经济效益不可忽视。（2）型钢混凝土中的型钢被混凝土包裹，其整体变形和局部变形均受到很强的约束，使得内部的型钢构件局部和整体稳定性得到很大程度的提高，钢材的强度得以充分发挥。除此之外，与纯钢结构相比它具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形。同时由于混凝土的包裹，构件内部的型钢在耐腐蚀及耐火性能上也大大优于钢结构。（3）国内外试验表明，型钢混凝土组合结构在低周反复荷载作用下具有良好的滞回特性和耗能能力，尤其是配置实腹型钢的型钢混凝土组合结构构件的延性、承载力、刚度，更优于配置空腹型钢的型钢混凝土组合结构构件，因而此种结构有更强的抵抗地震破坏的能力，具备良好的抗震性能。（4）型钢骨架自身具有一定的承载能力，施工过程中可以利用它承受临时荷载，例如可将模板悬挂在型钢骨架上，不须设置支撑，可以加快施工速度，缩短工期，降低成本。在多高层建筑施工过程中，利用骨架自身的承载力，不须待混凝土达到规定的强度就可以提前进行上层施工。
2、施工中遇到的问题及处理措施
（1）型钢腹板开孔包含对拉螺杆孔容易混淆。对型钢混合结构钢筋绑扎工序做好施工重点难点的交底工作，深入现场及时检查，杜绝现场孔洞错穿和钢筋的错用乱用。（2）梁底核心区箍筋存在搭接焊长度不满足要求的问题。因焊接工作量较大，现场质量控制应把焊接作为重点之一，核心区的钢筋验收应在梁侧模封闭前进行。（3）设计变更引起的节点区钢筋修改。钢结构入场以后，对于部分柱核心区箍筋规格调整的设计变更，由于开孔大小已经确定，箍筋如无法穿入需用铰刀现场扩孔，严禁用气割的方式扩孔。
3、型钢混凝土组合结构施工图优化设计
3.1梁柱节点优化
型钢柱、梁在满足设计受力要求下，根据吊装能力和运输能力，结合工厂制造加工能力，优化梁柱节点设计，优化型钢柱、梁拼接方式、拼接位置。首先需要先确定型钢框架的安装单元。应综合考虑加工、运输和现场起重设备能力，本着方便实施、减少现场作业量的原则进行。柱安装单元宜为三层一根，考虑现场吊装能力以及作业环境等因素也可为一层、两层或四层一根。梁的安装单元为每跨一根。其次确定拼接方式。框架柱与梁的连接宜采用柱贯通型，梁柱节点连接一般采用焊接或栓焊混合连接。梁的上、下翼缘用坡口全熔透焊缝与柱翼缘连接，腹板用摩擦型高强度螺栓与柱翼缘上的剪力板连接，在梁翼缘板对应的柱的位置，应设置水平加劲肋。柱在工地拼接时，宜采用全熔透焊缝连接。柱接头应位于框架节点塑性区以外，考虑焊接作业方便，一般宜在框架梁上方1.0m～1.3m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆梁接头应位于框架节点塑性区以外。
3.2型钢柱的钢筋设计优化
（1）根据钢框架的平面位置关系可以确定十字型钢柱牛腿的方向，牛腿影响型钢柱钢筋有ABD3边筋各1C16，C侧边筋1C16和1C28两根钢筋。C16规格钢筋在牛腿以下弯锚，牛腿顶面起插筋做200mm180°弯头焊接在牛腿顶面。1C28钢筋在牛腿的位置进行避让。2）根据型钢柱钢筋排布图计算可以获得内箍筋的翻样尺寸（按钢筋外包尺寸计算）。短边长度为：[（1200-2hc-2gd-d）/8]×6+d+2gd=[（1200-2×20-2×10-28）/8]×6+28+2×10=882mmhc—保护层厚度，取20mm。gd—箍筋直径；d—主筋直径；型钢尺寸为：30+220+300+220+30=800mm，栓钉长度按80mm计，800+80×2=960mm。经计算箍筋短边长度小于型钢的截面尺寸，柱内箍筋无法从柱顶顺利套下，通过与设计沟通，根据《型钢混凝土钢筋排布及构造详图》（12SG904-1）中对柱内箍筋型式优化为两个U形组合，分体箍筋采用单面焊的连接形式。
3.3优化注意点
合理排布型钢混凝土柱中纵向主筋的位置，避开钢梁的翼缘板，并在施工过程中对钢筋和型钢进行精准的定位。如无法避开型钢翼缘，则应对预留孔进行承载力验算，若不满足，则应补强。柱内竖向钢筋净距不宜小于50mm，且不宜大于200mm；竖向钢筋与型钢的最小净距不应小于30mm。
3.4节点细部尺寸与细节处理
平面位置及外形尺寸根据结构布置图确定，高度及细部零件板的尺寸则需综合考虑梁顶标高、梁高度、梁宽度、混凝土保护层要求、钢筋直径及施工误差等因素进行确定。在进行连接板高度确定时，为保证钢筋拥有足够的混凝土保护层厚度，可在保护层厚度与箍筋之间增加10mm的施工误差和。该项施工误差多数来自于箍筋加工偏差及箍筋与梁纵筋绑扎时产生的间隙偏差。通常在连接板位置处对应的型钢内部需设置水平连接板以增大节点横向刚度，但节点处设置上下双层连接板时，若内部设置4层连接板，则内部相邻板间间隙过小，将影响节点质量，连接板内部混凝土易产生空鼓。因此，可将内部4层连接板改为2层，板厚度根据验算结果增加，以满足横向受力要求。同时在有效透气面积不变的情况下，可将原水平连接板上的4个圆形透气孔等效替换成4个1/4圆形透气孔，每个孔兼作型钢制作的过焊孔。由于在型钢内部连接板组立时，板角部要预留过焊孔让柱身拼接焊缝穿过，所以在替换成1/4圆形透气孔后，仅需在连接板制作时将一个过焊孔尺寸扩大即可，无需再额外开圆孔，减少制作工序，降本增效。
结束语
型钢混凝土组合结构尤其重要，对施工图设计、施工顺序、施工造价甚至工程质量会产生较大影响，在实际工程中，应充分结合工程具体情况，合理调整设计图纸，优化钢筋排布及连接构造，只有这样才能解决施工问题，保证工程质量。
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论文作者:王月明
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/20
标签：型钢论文; 混凝土论文; 组合论文; 钢筋论文; 结构论文; 节点论文; 构件论文; 《基层建设》2020年第1期论文;