魯春曉

華東建筑設(shè)計研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230088

1 型鋼混凝土施工的技術(shù)

1.1 在材料上選擇最為合適的型鋼材料

建筑的施工質(zhì)量主要取決于施工的技術(shù)以及施工的材料，因此在型鋼混凝土施工的過程中，對原材料的選擇時，需要選擇強度和基本材料差不多的材料進行施工，首先需要確定施工材料的拉伸性，對拉伸性的要求需要保證在480MPa，其中的型鋼含量需要控制在0.46%～1.96%之間，在長度和寬度之間也有所限制，既不能過長也不能太短，需要根據(jù)施工場地的實際要求進行型鋼材料的選擇，另外，在型鋼材料進行攪拌之前，先確定好需要的質(zhì)量長度，保證能夠很好地進行材料上的選擇，選擇質(zhì)量性能最好的材料纖維，以此來保證型鋼的分散性特點。

1.2 嚴格對材料進行分配和分散裝置

型鋼混凝土的分配比例需要經(jīng)過嚴格的設(shè)計，其混合的比例應(yīng)當嚴格遵循原先的設(shè)計方案進行混合，但也需要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體狀況進行分配試驗，選擇最為合適的分配比例?；炷僚c型鋼的均勻混合分配，在實際的施工之中有著重要的作用，也是需要嚴格遵循的施工環(huán)節(jié)。為了能夠有效地保障型鋼與混凝土在攪拌混合之前的均勻分散，在型鋼進入分散器之前需要分類堆放。此外機械設(shè)備需要保持功率在0.75～1.0kW，分散率最好的時速為20～60kg/min。

1.3 在攪拌的過程中需要對時間進行嚴格控制

混凝土與型鋼的攪拌時間要進行嚴格控制，在機械設(shè)備攪拌的過程中對混合的材料進行干燥的攪拌需要保持在1min以內(nèi)，如果加入適當?shù)墓潭▌┗蛘邷p水劑的濕攪拌需要達到2min以上，以此來改善混合的材料，提升攪拌的質(zhì)量，攪拌質(zhì)量的提升對施工質(zhì)量也有著明顯的影響，因此在攪拌的過程之中需要嚴格的控制攪拌的時間，在攪拌的過程之中要逐漸減少水泥的使用劑量，從而使施工質(zhì)量得到全面提升。

1.4 根據(jù)施工場地進行施工設(shè)備的選擇

型鋼混凝土的攪拌設(shè)備主要分為兩種，一種是雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機，另外一種是強制性攪拌機。在通常的施工情況中，低攪拌功能有利于增加攪拌機的使用時長，當纖維含量過高或者坍塌幅度較小的時候，可以適當選擇低能耗的攪拌功率進行混合攪拌，以避免攪拌機在混合過程中運載過量造成的機械消耗，以此來延長機械的使用壽命。

1.5 需要對運輸進行嚴格的把控

在型鋼混凝土的運輸過程中，需要考慮坍塌幅度、材料中含氣量以及混合物的飽和程度，以此來進行運輸上的選擇。在不同的環(huán)境因素、材料因素的影響下進行運輸方式上的選擇，在保證使用的條件下盡可能減少運輸?shù)木嚯x，以此來增加材料的出口量，以此防止運輸過程中出現(xiàn)重力的下沉，導(dǎo)致型鋼混凝土在攪拌中出現(xiàn)分布不均的情況，造成材料的特性和質(zhì)量大幅度下降。選擇最為合適的運輸方式，一定程度上還能夠減少成本資金的投入[1]。

2 鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系

2.1 體系構(gòu)成

①鋼管混凝土束組合結(jié)構(gòu)剪力墻：鋼管束內(nèi)部結(jié)構(gòu)美觀，排列有序，施工方便，標準化、模塊化鋼管連接在一起，形成鋼管束，內(nèi)部澆筑混凝土，如圖1所示。②H型鋼梁：高頻焊接H型鋼，普通焊接H型鋼或熱軋H型鋼。③裝配式鋼筋桁架樓承板：現(xiàn)場不需要支模，運輸方便，易安裝及拆卸。④輕質(zhì)隔墻：輕質(zhì)條板、加氣混凝土塊，以及其他輕質(zhì)墻體。⑤建筑外裝飾面：輕質(zhì)防火保溫板、輕質(zhì)防火板、防腐層、防火保溫隔熱層、CCA板外墻裝飾面、外墻涂料等功能性綠色環(huán)保裝飾。

圖1 鋼管束剪力墻結(jié)構(gòu)體系

2.2 主要功能

①優(yōu)良的抗震性能：鋼結(jié)構(gòu)在地震烈度的作用下可以吸收更多的地震能量，具有良好的延性。目前抗震6級是標準，抗震8級已經(jīng)在很多工程中應(yīng)用。②縮短建設(shè)周期：有些鋼構(gòu)件如汽車制造一樣，在工廠里是標準化和流線型加工的；在施工現(xiàn)場，可以同時建3層。建高樓層時，不會影響低樓層的施工，可以開始結(jié)構(gòu)維修和裝修，可以像積木一樣直接組裝。流水作業(yè)沒有沖突，可以大大縮短工期。③優(yōu)化工程質(zhì)量：鋼構(gòu)件采用現(xiàn)代設(shè)備生產(chǎn)，毫米計算誤差，質(zhì)量穩(wěn)定；施工時，鋼構(gòu)件外露，使施工構(gòu)件有形可見，隱蔽工程少。④節(jié)能：人工砌筑方式在施工現(xiàn)場消失，混凝土攪拌機和飛沙走石也在施工現(xiàn)場消失，減少了建筑垃圾和二氧化碳的排放；隔熱性能優(yōu)異（夏季涼爽）；結(jié)構(gòu)體系與保溫材料的完美結(jié)合（冬季保暖）。⑤綠色環(huán)保：鋼構(gòu)件可以實現(xiàn)從建造-拆除-回收-再加工-再建造的100%回收，低損耗循環(huán)利用；其中CCA板及整體灌漿墻的外墻體可作為變廢為寶的代表之一，通過將工業(yè)廢料尾礦砂等進行處理，使其作為原料進行澆灌，將原本該填埋的建筑垃圾變成建筑原材料，不含石棉，做到了真正的無毒無害；施工過程噪音小，不擾民；粉塵少，保護環(huán)境。⑥布局靈活：輕質(zhì)隔墻，讓非承重墻體可隨意改變結(jié)構(gòu)，“鋼管束”讓建筑結(jié)構(gòu)告別“肥梁環(huán)柱”，DIY空間格局，隨心所欲。

2.3 綜合優(yōu)勢

鋼管束剪力墻結(jié)構(gòu)體系相比于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢：延性好、抗震性能好；建筑垃圾少、粉塵少、噪音小；施工周期短，速度快，建設(shè)投資省；材料可回收利用，綠色環(huán)保，碳排放量小，施工安全、節(jié)水節(jié)電；工廠化制造、預(yù)制裝配標準化施工；承重結(jié)構(gòu)少，空間大，布局靈活，房間利用率高；基坑工程量小，自重輕；很少或沒有模板。

2.4 工程應(yīng)用實例

2.4.1 萬郡·大都城（內(nèi)蒙古首席鋼結(jié)構(gòu)住宅典范）總用地面積415.13畝（1畝=666.67平方米），26棟高層建筑，建筑面積近100萬m2。該項目采用鋼管束剪力墻組合結(jié)構(gòu)體系，發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)制作工業(yè)化程度高、施工速度快的特點，可以實現(xiàn)住宅產(chǎn)品的設(shè)計標準化、生產(chǎn)工廠化、建筑裝配化、室內(nèi)一體化和管理信息化。能夠滿足住宅建筑的各種使用性能要求，具有抗震性能好，得房率高，節(jié)能環(huán)保，空間布置靈活等優(yōu)勢。

2.4.2 中天杭蕭鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制建筑基地一期科研樓工程具有辦公、研發(fā)、住宿等配套功能。整棟樓11層，總建筑面積1.4萬m2。工程主體采用鋼框架和鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系，水平結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)外墻均采用拼裝技術(shù)施工。項目擁有66%的裝配率，相當于裝配式建筑A級標準。項目建設(shè)可按3天一層的速度推進，較傳統(tǒng)建筑方式工期縮短60%，基礎(chǔ)部分造價節(jié)省10%[2]。

3 PEC預(yù)制裝配式組合結(jié)構(gòu)體系

3.1 PEC結(jié)構(gòu)概述

PEC結(jié)構(gòu)是由部分外包鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的截面構(gòu)成?；炷撂畛湓陂_口截面鋼構(gòu)件的輪廓中，并且混凝土可按工程要求進行加固，如縱筋、箍筋、系桿、栓釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)構(gòu)件。

歐洲規(guī)范中的部分填充組合構(gòu)件為部分包裹組合（PEC）結(jié)構(gòu)，主要由工字鋼翼緣之間填充混凝土形成（包括熱軋工字鋼和焊接工字鋼截面），同時工字鋼腹板配有抗剪件（Eurocode4，Table5.2）；也有外包組合構(gòu)件作為梁，與鋼筋混凝土樓板、壓型鋼板混凝土組合樓板等形成復(fù)合型組合梁（Eurocode4，F(xiàn)igure6.1）。構(gòu)件中配以箍筋和縱筋（Eurocode4，6.3.3）。這類構(gòu)件可稱為“歐標截面”。20世紀90年代以后，出現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)形式：免除了抗剪件、采用直線型系桿連接翼緣，可以稱其為“非標截面”（“加標截面”）。

3.2 PEC結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)勢

組合作用（約束作用）：PEC結(jié)構(gòu)提高了鋼筋的局部穩(wěn)定性和抗壓強度，在一定程度上限制了混凝土的早期沉降?？深A(yù)制性、可裝配性。表面保護作用（防火防腐作用）。一定程度的輕量化：分別相對純鋼或純混凝土。

此外，建筑內(nèi)部裝修對鋼梁腹部的填充，為部分填充組合梁的利用提供了可能性。

3.3 工程應(yīng)用實例

3.3.1 紹興市行政中心配套住宅（國內(nèi)首棟PEC框架結(jié)構(gòu)），項目總建筑面積34.1萬m2。其中8個是由BIM、智能和現(xiàn)場組裝集成系統(tǒng)和組件組成的優(yōu)質(zhì)住宅建筑組件。該項目符合AA級裝配式建筑標準，裝配率為76%。鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅集成技術(shù)體系以PEC鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系為核心，通過在H型鋼的空腔內(nèi)澆筑混凝土形成高強度H型鋼復(fù)合材料，具有良好的抗震性能；因此，避免了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)所面臨的節(jié)點連接可靠性問題，解決了鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐問題，大大提高了鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

3.3.2 羅馬尼亞布加勒斯特中央國際大廈是一幢高層辦公樓，全樓共29層。此建筑采用PEC柱+鋼梁+支撐并于2007年竣工。對樓體進行了抗風、抗震和抗連續(xù)性倒塌設(shè)計。此樓結(jié)構(gòu)的全部構(gòu)件或主要受力構(gòu)件采用部分填充組合構(gòu)件，結(jié)構(gòu)中的某類構(gòu)件采用部分填充組合構(gòu)件。這類結(jié)構(gòu)已在歐洲得到一定程度的應(yīng)用，所建高層建筑可達30層左右[3]。

4 捷約預(yù)制裝配框架系統(tǒng)

4.1 體系構(gòu)成

①甲殼柱——鋼管和波紋板的組合構(gòu)造巧妙，填充混凝土。這種組合式鋼筋混凝土內(nèi)構(gòu)件取代了傳統(tǒng)的無模板、無鋼支撐的鋼柱，可節(jié)約50%以上的成本，滿足國內(nèi)大規(guī)模組裝的需要。②甲殼梁——傳統(tǒng)H型鋼的腹板，被“劈”成兩半，內(nèi)部空間可以放置預(yù)應(yīng)力鋼筋，澆筑混凝土。免高支模，減少防火涂料。③優(yōu)弦梁——下翼緣局部使用鋼管預(yù)應(yīng)力的簡支梁，節(jié)省用鋼。④優(yōu)肋板——底板和加勁肋，可以使用不同材質(zhì)、不同厚度進行組合，經(jīng)濟狀況良好，底部沒有缺口，這是優(yōu)肋板的優(yōu)點。⑤優(yōu)節(jié)點——優(yōu)節(jié)點把螺栓和連接板都省掉了，是最好的轉(zhuǎn)換件。

4.2 特點及優(yōu)勢

捷約預(yù)制裝配框架系統(tǒng)，擁有甲殼柱、甲殼梁、優(yōu)弦梁、優(yōu)肋板、優(yōu)節(jié)點等核心技術(shù)，可根據(jù)需要靈活組合，大大減少了傳統(tǒng)施工中的高支模作業(yè)，降低用鋼量，極大減少了人工和工期，是建筑裝配化的創(chuàng)新方向。免模板、免支撐、免配筋，就可以把一個房子蓋好。

4.3 工程應(yīng)用實例

同華冷庫——世界上第一個采用捷約預(yù)制裝配框架體系組裝殼柱殼梁的工程，是中國最大的單體冷庫。該項目位于上海市浦東新區(qū)洋山保稅區(qū)內(nèi)，總建筑面積50222.6m2，1號、2號冷庫鏡像對稱，每棟長70.4m、寬64.7m；3號冷庫長度為89.1m、寬64.7m。每個冷庫由冷藏庫和大廳兩部分組成，由抗震縫隔開。冷藏庫為地下1層地上3層，樓面層高12.5m，總高37m，柱網(wǎng)尺寸9.2m×8.8m。大廳有6層，每層高度從4.3～7.5m不等，整個建筑設(shè)有地下室，埋深不超過5m。整個裝配框架系統(tǒng)的柱梁板均為工廠預(yù)制，現(xiàn)場組裝，混凝土為現(xiàn)澆。捷約預(yù)制裝配框架系統(tǒng)最大限度提升建筑空間利用率。

5 結(jié)束語

近年來，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用與發(fā)展受到了建筑行業(yè)的高度認可，多種組合結(jié)構(gòu)體系在實際工程中得到應(yīng)用，本文介紹了裝配式鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系、PEC預(yù)制裝配的組合結(jié)構(gòu)體系以及捷約預(yù)制裝配式框架體系三種可用于裝配式建筑的組合結(jié)構(gòu)體系，重點介紹了三種組合結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)成、優(yōu)勢以及典型案例，可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。