摘要：目前，土地作為一種不可再生的稀缺資源，隨著中國城市化進(jìn)程的加快，可用于人類居住的土地正逐步減少，一方面為了不斷滿足人民日益增長的物質(zhì)、文化需要，改善居住條件，需要占用大量的土地；另一方面，城市工業(yè)和公共用地的需求量也在與日俱增，土地的供需矛盾日益突出。如何解決未來土地的供需矛盾，最大限度地挖掘土地的使用價(jià)值，成為未來城市發(fā)展不得不面臨的課題，而高層建筑的誕生正是為了使土地的使用效率最大化，從一定程度上緩解了土地供需的矛盾。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢將在高層建筑中的應(yīng)用得到體現(xiàn)和加強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)、適用范圍；型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的工藝原理
引言：當(dāng)前，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用還處于探索階段，從設(shè)計(jì)到施工的經(jīng)驗(yàn)不足，造成設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)，許多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)僅僅考慮到結(jié)構(gòu)安全和使用功能上，很少全面考慮在施工時(shí)的可行性。由于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)屬于一種新型結(jié)構(gòu)，在我國的運(yùn)用還不是很廣泛，施工技術(shù)上還不是很成熟，可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)相對較少。目前國內(nèi)的型鋼結(jié)構(gòu)大多運(yùn)用于建筑物核心筒等主要受力區(qū)域，用相對較小。
1、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在型鋼結(jié)構(gòu)的外面包裹有一層鋼筋混凝土的外殼，這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于高層建筑和大跨度建筑工程轉(zhuǎn)換層中，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)將作為一種新型的結(jié)構(gòu)不斷得到推廣和應(yīng)用。
2、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)比較，優(yōu)點(diǎn)有:
由于在鋼筋混凝土中增加了型鋼骨架，使得這種結(jié)構(gòu)具有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)。
2.1型鋼混凝土設(shè)計(jì)上不受含鋼率限制，剛度，承載力高。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的承載能力可以高于同樣尺寸的鋼筋混凝土構(gòu)件的一倍以上，因此，對于高層建筑，可以減小構(gòu)件截面，即可以增加使用面積和層高，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。
2.2型鋼構(gòu)件截面積小，對于建筑物而言，可以增大跨度，增加使用面積和層高，其經(jīng)濟(jì)效益可觀。
2.3型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)的延展性遠(yuǎn)高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此，具有優(yōu)良的抗震性能，剛度加強(qiáng)，抗屈服能力增強(qiáng)。
2.4型鋼混凝土梁柱高層建筑不必等待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度就可繼續(xù)施工上層，有效地縮短了建設(shè)工程的工期，即節(jié)約了施工成本。
3、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)比較，優(yōu)點(diǎn)有：
3.1與鋼結(jié)構(gòu)比較，型鋼外包混凝土參與承受荷載，同型鋼結(jié)構(gòu)共同受力；同時(shí)由于型鋼包裹混凝土后，能夠抵抗有害物質(zhì)，從而防治鋼材銹蝕。
3.2受力性能好，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部的型鋼由于受到外部鋼筋混凝土的約束，克服了普通的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受壓失穩(wěn)的弱點(diǎn)，同時(shí)也克服了鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能差的弱點(diǎn)，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)耐火性和耐久性優(yōu)良。
3.3由于鋼筋混凝土和型鋼共同受荷載，使型鋼混凝土成為節(jié)約鋼材的一種有效手段。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)較鋼結(jié)構(gòu)可節(jié)省鋼材50%以上。
在我國，隨著鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量的不斷提高，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)已開始廣泛應(yīng)用于大跨、超高層建筑。中國著名的東方明珠電視塔、北京香格里拉飯店、國家大劇院等均采用了此種結(jié)構(gòu)。
4、適用范圍：
型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)適用于框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等。目前廣泛應(yīng)用于多層、高層建筑、橋梁等構(gòu)筑物中。
5、工藝原理：
由鋼筋混凝土包裹型鋼所形成的結(jié)構(gòu)被稱為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，它的核心部分為型鋼構(gòu)件，即在型鋼外側(cè)配置適當(dāng)?shù)目v向受力筋并配以合適的箍筋加以約束的混凝土結(jié)構(gòu)。在施工時(shí)，宜先在專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠根據(jù)設(shè)計(jì)要求事先將型鋼加工好，并專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)吊裝隊(duì)伍進(jìn)行吊裝，完成后再交由專業(yè)的土建施工隊(duì)伍進(jìn)行外包的鋼筋混凝土施工。
5.1根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)：《鋼結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205－2012）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81－2002）、《型鋼混凝土組合技術(shù)規(guī)程》（JGJ138-2001）來指導(dǎo)整個(gè)型鋼梁、柱的吊裝、安裝施工全過程。采用的施工工藝是依據(jù)國家現(xiàn)行，以及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的切實(shí)可行的施工工藝。
5.2采用可靠、合同的吊裝方法一次性將型鋼柱、梁起吊到設(shè)計(jì)的標(biāo)高和軸線位置。
5.3型鋼梁與柱對接焊接前，校核柱軸線位置、型鋼柱翼緣的垂直度、平整度以及鋼柱上臨時(shí)擱置型鋼梁用（類似牛腿）支撐鋼板頂面標(biāo)高。
5.4用設(shè)置在型鋼柱上的繩子配合吊車來調(diào)整柱子的垂直度，將誤差嚴(yán)格控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。
5.5選用科學(xué)、合理的運(yùn)輸和吊裝方法、安裝工藝和焊接方法來控制施工中型鋼梁的變形。
5.6型鋼梁、柱受氣溫影響有一定的熱脹冷縮，應(yīng)制定合理的測量方法和選擇適當(dāng)?shù)牡跹b和焊接時(shí)間，來保證型鋼梁、柱施工中的精確度。
5.7合理設(shè)置抗剪連接件的位置，抗剪連接件與型鋼梁翼緣要焊接牢固可靠。
6、施工工藝流程及制作要點(diǎn)：
6.1型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工工藝流程：
型鋼柱：型鋼柱加工制作、運(yùn)輸 型鋼柱測量定位 地腳螺栓與底板預(yù)埋 底板下細(xì)石混凝土澆筑 底板無收縮混凝土灌縫 吊裝 臨時(shí)固定 型鋼柱安裝、軸線及垂直度校正 預(yù)埋底板與型鋼鋼柱焊接連接（非對稱施焊） 焊縫處理 焊接外觀檢驗(yàn) 超聲波探傷檢測 合格后型鋼柱鋼筋綁扎 柱子支模、澆筑混凝土（只能澆筑到梁底）。
型鋼梁：起重吊裝 就位 臨時(shí)固定 調(diào)節(jié)水平、豎向位置 校正軸線垂直度、標(biāo)高 焊接外觀檢測 超聲波探傷檢測 合格后交給土建施工。
6.2型鋼梁、柱制作要點(diǎn)：
6.2.1型鋼加工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖及規(guī)范要求選材，所選材料質(zhì)量證明書應(yīng)與實(shí)物相符，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家有關(guān)規(guī)定，未經(jīng)設(shè)計(jì)許可嚴(yán)禁擅自代用。
6.2.2放樣和號料應(yīng)本著有效利用的原則進(jìn)行，先下大料，后下小料。應(yīng)先核對施工圖，熟悉工藝要求、鋼材規(guī)格、材質(zhì)、批號等，根據(jù)工藝要求預(yù)留焊接收縮余量及切割、刨邊和銑平等的加工余量。
6.2.3板材下料必須在專用的龍門割機(jī)下料平臺上進(jìn)行，柱、梁有腹板及翼緣板下料時(shí)，應(yīng)使其受力方向(即長度方向)一致。鋼板切割后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，對邊緣的棱邊、缺口及時(shí)補(bǔ)焊和打磨平整。
6.2.4為保證鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，板材對接焊縫處需用坡口焊接，坡口加工采用半自動(dòng)氣割機(jī)進(jìn)行。焊接坡口尺寸的允許偏差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，《手工電弧焊焊接接頭的基本形式與尺寸》（GB985－80）和《埋弧焊焊接接頭的基本形式與尺寸》（GB986－80）中的有關(guān)規(guī)定。
6.2.5翼緣板和腹板的拼接是在鋼平臺上進(jìn)行，部件可以翻轉(zhuǎn)組對和焊接；翼緣板允許橫向拼接一處，拼接焊接處距梁端大于200㎜；腹板允許縱向拼接一處，腹板拼接窄板寬度大于200㎜。
6.2.6型鋼加工一般在工廠內(nèi)制作，焊接采用埋弧自動(dòng)焊接，焊接前必須將各焊口清理干凈，焊劑要充分干燥，焊接電流要調(diào)整適當(dāng)，避免焊接咬邊，未焊接夾渣、氣孔等缺陷。焊接前應(yīng)作同類材料焊接工藝評定確定其焊接工藝參數(shù)。
6.2.7鋼梁、柱翼緣邊焊接后，若有變形現(xiàn)象時(shí)，須在鋼翼緣矯正機(jī)上進(jìn)行矯正，矯正后的鋼材表面不得有明顯的凹面損傷，表面劃痕深度不宜大于0.5㎜。普通碳素鋼和低合金鋼，因部分梁超高，現(xiàn)有設(shè)備無法對其鋼翼緣矯正，允許加熱矯正，加熱矯正后的低合金鋼必須緩慢冷卻。
6.2.8鋼梁、柱及連接板上制孔應(yīng)采用磁力鉆孔，加工后的孔周邊用砂輪打磨機(jī)打磨毛刺，嚴(yán)禁使用氧割割孔。制孔前考慮焊接收縮余量及焊接變形的因素，將焊接變形均勻分布在構(gòu)件上。
6.2.9構(gòu)件的運(yùn)輸應(yīng)根據(jù)構(gòu)件制作尺寸、重量，選擇相應(yīng)原平板拖車進(jìn)行運(yùn)輸，裝車高度應(yīng)作控制，運(yùn)輸過程中，須用手拉葫蘆固定好，確保運(yùn)輸路途中的安全。
結(jié)語：
隨著社會的科學(xué)技術(shù)水平的日新月異，我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高層建筑的大量涌現(xiàn)，以及建筑功能的多樣化，建筑樓層要求較大空間，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在截面尺寸過大，占據(jù)空間較多，已無法滿足建筑使用功能的充分發(fā)揮，單一的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已不適應(yīng)，為有效解決建筑結(jié)構(gòu)大跨度以及提高構(gòu)件的承載力，同時(shí)最大限度地提升土地的使用價(jià)值，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)將不斷得到推廣應(yīng)用。
參考：
[1] 《貴州建筑情報(bào)》2009年特刊
