【摘 要】隨著建筑設(shè)計(jì)中對(duì)跨度及層高的要求越來越高，單一的使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)無法滿足建筑使用功能的需求，怎樣達(dá)到使構(gòu)件的截面尺寸相對(duì)較小和所占的有效建筑面積盡可能少是現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)待需解決的問題。這就使得鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)近十年來在我國有了一個(gè)很大的發(fā)展空間，這種結(jié)構(gòu)充分利用了型鋼、鋼筋、混凝土三位一體的工作使鋼-混凝土結(jié)構(gòu)具備了比單一使用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)承載力大、剛度大及抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，且有效減少了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸。現(xiàn)結(jié)合浙江廣廈學(xué)院文體中心工程實(shí)際，主要利用現(xiàn)場典型相關(guān)施工照片來說明在鋼-混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中如何保證施工質(zhì)量，使所施工完成的結(jié)構(gòu)符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，符合建筑使用功能的要求，且在此基礎(chǔ)上提高整個(gè)建筑物的品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】型鋼混凝土柱梁；型鋼柱節(jié)點(diǎn)；勁性鋼骨柱外包混凝土結(jié)構(gòu)

1.總體概況

浙江廣廈學(xué)院文體中心工程位于東陽市江北人民路西側(cè)，田徑場東側(cè)，由浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，與新建住宅區(qū)相鄰。它的建成將促進(jìn)東陽市體育文化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。浙江廣廈學(xué)院文體中心工程建成后為東陽市目前的一個(gè)最大型體育活動(dòng)場所，總建筑面積28743.4平方米，高約26.8米。浙江廣廈學(xué)院文體中心工程空間構(gòu)成主要為中庭空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。本建筑設(shè)計(jì)跨度大，層高較高，屋面為折板造型。集訓(xùn)練比賽等于一體的綜合性乙級(jí)中型體育建筑和丙級(jí)中型劇院的1005座報(bào)告廳組成，體育館觀眾席總座位數(shù)4935個(gè)。其中固定座位數(shù)4021個(gè)，活動(dòng)座位數(shù)904個(gè)，無障礙座位數(shù)10個(gè)。防火耐火等級(jí)二級(jí)，防水工程：本工程地下防水等級(jí)為一級(jí)屋面防水等級(jí)二級(jí)。防水使用年限15年。本工程主樓部分柱子為勁性鋼骨柱外包混凝土結(jié)構(gòu)，主樓屋蓋為雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，主樓部分屋頂層為鋼梁外包混凝土結(jié)構(gòu)、栓釘。主樓建筑物高度為20米，共有地下一層和地上三層。主樓以下類型的柱子：KZ6、KZ7、KZ8、KZ12、KZ15、KZ16、KZ23、KZ24、KZ25中設(shè)有勁性鋼骨柱。

KZ6、KZ12、KZ23中的勁性鋼骨柱為十字鋼柱，鋼柱截面尺寸為：400*250*16/16，其中KZ6鋼骨柱范圍為基礎(chǔ)頂～4.950米，KZ12鋼骨柱范圍為4.950米～11.950米，KZ23鋼骨柱范圍為11.950米～20.000米。

KZ7、KZ15、KZ24中的勁性鋼骨柱為十字鋼柱，鋼柱截面尺寸為：600*400*20/20，其中KZ7鋼骨柱范圍為基礎(chǔ)頂～4.950米，KZ15鋼骨柱范圍為4.950米～11.950米，KZ24鋼骨柱范圍為11.950米～20.000米。

KZ8、KZ16、KZ25中的勁性鋼骨柱為十字鋼柱，鋼柱截面尺寸為：600*400*20/20，其中KZ8鋼骨柱范圍為基礎(chǔ)頂～4.950米，KZ16鋼骨柱范圍為4.950米～11.950米，KZ25鋼骨柱范圍為11.950米～20.000米。

主樓屋蓋有三部分組成，分別體育館網(wǎng)架、訓(xùn)練館網(wǎng)架及報(bào)告廳網(wǎng)架，為雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，體育館網(wǎng)架長度為78.4米，寬度72米，結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)標(biāo)高為25.8米，網(wǎng)架最大懸挑6.4米，最大跨度72米，范圍7～16軸交R～Y3軸，由圓管制作而成。訓(xùn)練館網(wǎng)架長度為40米，寬度32.4米，結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)標(biāo)高為13.4米，最大跨度為32.4米，范圍1～5軸交T～Y1軸，由圓管制作而成。報(bào)告廳網(wǎng)架長度為51.75米，寬度32米，最高點(diǎn)標(biāo)高為19.059米，最大跨度為32米，范圍2～7軸交D～M軸，由圓管制作而成。主樓部分屋頂層為鋼梁外包混凝土結(jié)構(gòu)、栓釘，范圍16～1/18軸交2/Q～Y3軸。

2.施工前對(duì)本工程的重點(diǎn)問題所采取的相關(guān)措施

本工程鋼結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容主要為主樓柱子中的勁性鋼骨柱結(jié)構(gòu)和主樓屋蓋的雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中如何保證深化設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)滿足受力要求及設(shè)計(jì)要求，是本工程的重點(diǎn)。具體解決措施如下：

2.1配備足夠的設(shè)計(jì)人員

針對(duì)本工程，擬配備3人的深化設(shè)計(jì)隊(duì)伍。其中1人為細(xì)化翻樣負(fù)責(zé)人。2人對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)和翻樣，具備本科以上學(xué)歷，5年以上工作經(jīng)驗(yàn)，工程師以上職稱。

2.2主要設(shè)計(jì)軟件的投入

本工程節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)將主要采用通用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行分析，對(duì)整體結(jié)構(gòu)將主要采用IDAS通用結(jié)構(gòu)有限元分析設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2.3深化設(shè)計(jì)軟件

采用XSTEEL加工詳圖設(shè)計(jì)軟件，通過對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體建模，通過計(jì)算機(jī)一比一模擬設(shè)計(jì)，輸出指令，自動(dòng)拆分框架構(gòu)件，并對(duì)各構(gòu)件詳細(xì)編號(hào)，最終形成一整套供加工設(shè)計(jì)用的詳圖以及供安裝用的結(jié)構(gòu)布置圖。

MdiSystem加工詳圖設(shè)計(jì)軟件對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的數(shù)字化虛擬建模，通過計(jì)算機(jī)一比一模擬設(shè)計(jì)，輸出指令，實(shí)現(xiàn)無圖紙化加工。相貫線及坡口一次成形，桿件下料切割、坡口精度均由計(jì)算機(jī)控制一次完成，為高質(zhì)量的完成相貫面切割提供了充分必要的條件。

在CAD繪圖軟件的平臺(tái)上，針對(duì)本工程開發(fā)一些詳圖設(shè)計(jì)輔助軟件，譬如：構(gòu)件的自動(dòng)編號(hào)、自動(dòng)標(biāo)注尺寸、自動(dòng)列出詳細(xì)的材料表、統(tǒng)計(jì)出各零件尺寸及重量等。

3.施工中鋼結(jié)構(gòu)加工制作重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及解決措施

本工程型鋼結(jié)構(gòu)加工制作的內(nèi)容有焊接十字鋼骨柱和圓管網(wǎng)架。從鋼構(gòu)件制作難易角度分析，焊接圓管網(wǎng)架構(gòu)件為工程制作的難點(diǎn)，但十字型鋼柱數(shù)量多，結(jié)構(gòu)用量大，工廠加工制作階段也需重點(diǎn)控制；采取的措施為確保鋼構(gòu)件制作質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，鋼柱牛腿節(jié)點(diǎn)組裝采取“地樣放樣+全站儀精確定位技術(shù)”，有效控制組裝牛腿的空間角度。組裝焊接采取熱輸入量小的CO2氣體保護(hù)焊，先腹板后翼板；焊接時(shí)由雙人同時(shí)從趾部向根部施焊，確保焊接質(zhì)量。

4.施工中變形檢測是此工程施工的重點(diǎn)

測量定位是鋼結(jié)構(gòu)安裝的重點(diǎn)，本工程主樓鋼結(jié)構(gòu)安裝施工高度達(dá)到20m，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工測量要求高，圓管網(wǎng)架、鋼柱的測量定位要求尤其高，測量施工難度大。針對(duì)這些實(shí)際問題所采取的措施如下：

（1）采用全站儀及激光經(jīng)緯儀等高精度測量儀器，保證測量的準(zhǔn)確性。同時(shí)由于多道工序?qū)Y(jié)構(gòu)安裝精度的影響，在結(jié)構(gòu)施工過程中，對(duì)每道工序施工前均應(yīng)進(jìn)行測量復(fù)核和調(diào)整，在施工過程中要求跟蹤測量。施工完成后進(jìn)行復(fù)核，法線偏差及時(shí)采取措施糾正。

（2）現(xiàn)場檢測的內(nèi)容主要有主結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形監(jiān)測和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力監(jiān)測。

a.變形監(jiān)測主要采用全站儀。

測量精度：測程（一般大氣條件）：2500m圓棱鏡（GPR1）；角度測量精度：0.5\"；距離測量精度：1mm+1ppm/3.0秒。

監(jiān)測方法：外側(cè)測點(diǎn)可以在施工場地周圍建立的測量平面控制點(diǎn)，中間可在混凝土核心筒內(nèi)部建立測量平面控制點(diǎn)，直接利用測量儀器進(jìn)行監(jiān)測，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

b.應(yīng)力監(jiān)測主要采用無線三向應(yīng)變傳感器

無線三向應(yīng)變傳感器

技術(shù)指標(biāo)：測試參數(shù)x，y，z三向應(yīng)變；采樣頻率128HZ；量程±1500με；傳輸距離100米。監(jiān)測方法使用無線應(yīng)變傳感器直接監(jiān)測桿件應(yīng)力，通過地面接收基站可實(shí)時(shí)采集和分析數(shù)據(jù)。

此外，構(gòu)件吊裝精度的控制，由于本工程鋼結(jié)構(gòu)定位尺寸較為復(fù)雜，特別是外框鋼柱構(gòu)件，鋼柱數(shù)量多，吊裝時(shí)鋼柱為臨邊傾斜構(gòu)件安裝定位難度大，是鋼結(jié)構(gòu)安裝的難點(diǎn)。施工中采取的措施主要利用經(jīng)緯儀和全站儀對(duì)構(gòu)件進(jìn)行定位和復(fù)核，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高測量。每層首根鋼柱的定位和測量，采取纜風(fēng)繩配合千斤頂進(jìn)行調(diào)整定位的方法進(jìn)行安裝?，F(xiàn)場焊接工作量大、焊接難度大；鋼柱對(duì)接采用焊接連接，梁柱連接也采用焊接連接方式，整個(gè)工程現(xiàn)場焊接工作量相當(dāng)大，當(dāng)結(jié)構(gòu)安裝達(dá)到一定的高度后，焊接施工受風(fēng)力影響較大。針對(duì)這一實(shí)際情況采取的措施為在焊接接頭處設(shè)置防風(fēng)棚，保證施工環(huán)境要求。由于主體施工時(shí)正值冬季，因此冬季施工時(shí)對(duì)厚板焊接部位采取焊前預(yù)熱和焊后保溫措施；且增加焊機(jī)數(shù)量和焊接工人數(shù)量，保證焊接工期；派遣有資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工施焊。安全防護(hù)要求高，鋼柱施工為臨邊施工，安全防護(hù)難度大，施工中采取的措施為在結(jié)構(gòu)外圍設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)。在鋼柱連接接頭處設(shè)置安全防護(hù)棚；鋼柱吊裝時(shí)在柱頭處設(shè)置操作平臺(tái)和爬梯，保證人員操作安全和上下安全；連廊下部設(shè)置安全網(wǎng)，保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)有多道安全防護(hù)措施。為了保證整個(gè)工程的質(zhì)量，施工中對(duì)原材料的檢測工藝和方法如下：

（1）購入的鋼材應(yīng)詳細(xì)檢查鋼廠出具的質(zhì)量證明書或檢驗(yàn)報(bào)告，其化學(xué)成分、力學(xué)性能和其它質(zhì)量要求必須符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，且其質(zhì)量證明書上的爐批號(hào)應(yīng)與鋼材實(shí)物上的標(biāo)記一致，否則不得入庫。

（2）根據(jù)鋼材質(zhì)量證明書與尺寸規(guī)格表逐張檢驗(yàn)、核對(duì)，并檢查鋼材表面質(zhì)量、厚度、局部平面度，同時(shí)對(duì)每張鋼板進(jìn)行100%超聲波探傷復(fù)檢，合格后方可辦理入庫手續(xù)，對(duì)檢驗(yàn)不合格的材料要進(jìn)行處理，不得入庫。鋼板厚度公差的檢測方法：鋼板厚度按《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、垂直和允許偏差》（GB709）執(zhí)行，當(dāng)鋼板厚度小于等于20mm時(shí)，鋼板厚度公差不大于5.0%。用油標(biāo)卡尺進(jìn)行檢測。鋼板的局部平面度檢測：為滿足本工程加工精度，要求在1000mm范圍內(nèi)，允許誤差為1.0mm，檢測采用1米直尺進(jìn)行測量。鋼材的表面外觀質(zhì)量檢測：表面有銹蝕、麻點(diǎn)或劃痕等缺陷時(shí)，其深度不得大于該鋼材厚度負(fù)允許偏差的1/2；鋼材端邊或斷口處不應(yīng)有分層、夾渣等缺陷，采用目測檢測的方法檢驗(yàn)。

（3）對(duì)有厚度方向性能要求的鋼板，應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法按國家規(guī)范GB/T2970執(zhí)行，對(duì)Q345B按Ⅲ級(jí)。30mm以上厚度的焊接，為防止在厚度方向出現(xiàn)層狀撕裂，宜在下料和焊接前，對(duì)母材焊道中心線兩側(cè)各2倍板厚加30mm的區(qū)域。

（4）鋼管的直徑、構(gòu)件長度、管口圓度、管面對(duì)管軸的垂直度、彎曲矢高、對(duì)口錯(cuò)邊、管壁厚度等項(xiàng)目，應(yīng)該進(jìn)行檢驗(yàn)。原材料的檢測和復(fù)驗(yàn)方案按設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)理要求根據(jù)國家規(guī)范對(duì)本工程鋼材進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

5.工程的實(shí)施效果

在大跨度結(jié)構(gòu)中鋼-混凝土結(jié)構(gòu)展現(xiàn)了其特具魅力的一面以及相對(duì)較高的優(yōu)勢，在實(shí)際施工中可以通過合理的組織設(shè)計(jì)和合理的處理復(fù)雜的施工技術(shù)，一般能達(dá)到其良好的施工可行性。