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1、超高层钢骨混凝土组合结构施工技术无锡恒隆钢骨混凝土组合构造施工技术无锡恒隆广场综合发展项目申士杰1、工程大概情况无锡恒隆广场综合发展项目总建筑面积37.3万m2，包括一个大型高级购物中心，两栋高层办公大楼。主塔楼地下4层，地上44层，建筑总高度为249.09m。主塔楼构造形式为型钢混凝土框架+钢筋混凝土筒体构造体系，在18层和31层设置有设备层和水平伸臂桁架,屋顶设有50米高钢桁架，总用钢量约15000吨。主塔楼型钢截面有十字形、H形及其他异性截面，钢骨组合柱、组合梁从基础底板到顶层均有设置，六层以上外框钢骨柱倾斜内收。框架柱、梁同为钢骨混凝土组合构造，相比钢骨混凝土柱+钢梁、混凝土柱+钢骨混
2、凝土梁、钢骨混凝土柱+混凝土梁等组合形式较复杂，具有更好的抗震性能和抗火性能，此种构造形式工程中比拟少见。2、施工难点分析钢骨混凝土SRC组合构造作为国家大力推广的建筑新技术，固然如今超高层建筑中越来越多，但从总体行业发展来看，钢骨混凝土组合构造还属于新兴技术，工程经历相对较少，质量要求较高。而框架柱、主梁同为钢骨混凝土组合构造，次梁为混凝土梁的构造形式见标准层构造平面图1在组合构造中更是少见，构造形式愈加复杂，其施工难度更高，主要施工难点如下：前期钢构造深化设计工作量大，对深化设计人员的经历和技术水平要求较高，要对节点的优化设计、施工、专业配合等考虑周全，否则会影响后续施工；组合梁、柱内及与
3、其他构造相交部位，钢筋设置较多，尤其是节点部位比拟复杂，空间狭小，钢筋加工复杂，绑扎不便；本工程主塔楼6层以上外框钢骨柱相对轴线双向倾斜内收，且组合梁、柱相交均存在夹角，为非正交，构件尺寸较大，钢构造测量定位及模板设计困难；土建分包和钢构造分包穿插施工严密，在穿插流水施工中，容易忽视对方工艺，施工冲突较多，协调配合困难；组合构造目前尚未构成相应国家级的施工工艺标准及验收规范。3、主要节点深化设计在进行深化设计前，要重点仔细审核构造图纸，充分理解设计意图，对不合理的节点和对有利于施工的修改意见提交业主和原设计综合考虑。在进行钢构造本身的深化设计时，应与土建、机电、幕墙等单位技术人员充分沟通，根据
4、工程合同要求和总体施工部署，充分考虑各专业施工工艺，合理选择连接节点，尤其重点要处理好钢骨梁柱钢筋和钢骨的连接节点。3.1柱脚锚栓和钢筋节点处理钢柱或组合钢柱生根的承台或者梁作为主受力构件，钢筋排布一般较密，尤其是当支座钢梁倾斜与钢柱相交或者钢柱坐落于梁梁相交节点或者梁柱相交节点部位时，钢构造深化时必需要考虑柱脚锚栓和钢筋排布关系，否则会给后续施工带来非常不利的影响。如发现锚栓和钢筋冲突后，则需对节点锚栓布置进行调整，知足锚栓和钢筋的合理排布，同时如柱脚板过大则需要设置二次灌浆层或开设灌浆孔等措施，确保柱脚板与混凝土接触密实。本工程总计约有3000多根柱脚锚栓，规格较大，布置相对较密，在深化阶
5、段对锚栓和钢筋位置关系做了逐一放样核对，避免了很多影响施工的问题。现以主塔楼屋顶50米高钢桁架柱脚节点为例讲明锚栓和钢筋的位置关系对施工的影响。见图2为构造图纸中给出的型钢混凝土梁与钢柱连接大样图，单从节点图中看不出存在的问题，但经过逐一放样核对，发现柱脚锚栓位置和钢筋的排布及型钢位置均存在冲突，会造成后续无法施工。必须对柱脚锚栓或者梁钢筋位置予以调整，经过研究，对柱脚锚栓排布形式进行了调整，同时设置了灌浆透气孔，有效的解决了冲突问题。调整后的柱脚节点平面示意图详见图4。图2型钢混凝土梁与钢柱连接大样图图3柱脚放样图图4调整后的柱脚节点平面示意图锚栓和钢筋、型钢冲突3.2核心筒不连续钢骨暗柱处
6、理本工程主塔楼在核心筒墙内每层楼板标高部位布置有30根不连续的钢骨暗柱，型钢截面为HW250*250*9*14/H200*400*8*13，型钢长度为钢骨梁截面上下各返1米/0.5米，长度为2.22.8米。其中有10根型钢暗柱与外框钢骨主梁连接见图5a，其余20根型钢暗柱间设置有钢板组合梁见图5b，多数与外框钢筋混凝土次梁相交。由于钢骨暗柱数量较多，型钢截面相对较小，且在核心筒墙内为不连续设置，结合土建和钢构造施工工艺，此种构造形式，非常不利于施工质量和进度的控制，施工难度非常大。通过了解设计意图，与设计师、业主充分沟通，最终把与外框钢骨梁连接的10根不连续的钢骨暗柱改为了竖向通常设置，其余2
7、0根型钢暗柱截短与钢板梁同高设置，使钢骨构造设置更趋于合理，便于施工，对工程质量和进度也起到了积极作用，同时也减少了工作量。a与外框钢骨梁连接暗柱节点b核心筒内钢板梁端部暗柱节点优化后改为了通长设置优化后型钢柱改为与钢板梁同高图5核心筒不连续钢骨暗柱节点3.3组合柱箍筋处理在钢骨混凝土组合构造中，由于组合柱箍筋较密，型钢柱腹板厚度较厚，不便于在型钢柱腹板大量开孔；且假如采用箍筋通过型钢柱腹板开孔穿过见图6a，开孔较多，绑扎钢筋时，不便于操作，降低效率。通过合理选择箍筋形式，能够使箍筋不穿过型钢柱腹板见图6b，尽可能的减少钢骨与钢筋的直接穿插。同时组合柱环形封闭箍筋可改为开口箍筋，从侧面套绑以方
8、便施工，提高钢筋绑扎的工作效率。纵筋44C36箍筋C16100纵筋44C36+8C16箍筋C16100a原箍筋穿腹板钢筋布置b优化后钢筋布置图6典型钢骨混凝土组合柱截面图3.4组合柱梁节点处理倾斜节点设计本工程钢骨混凝土组合柱、组合梁的连接节点主要处理方式及原则如下：钢骨混凝土组合柱的竖向钢筋要尽量避开钢骨梁中型钢位置，在型钢梁位置弯折后通过或完全避开型钢梁布置后在型钢梁翼缘板上下方位置设加立筋。钢骨混凝土梁主筋应尽可能避开型钢柱，钢筋可根据1:6打弯绕开钢柱，在柱外侧知足锚固长度要求；当钢筋无法通过型钢柱翼缘板的可通过钢筋连接器或者设置与钢板搭接后焊接到达锚固要求等形式与型钢柱连接，见图7A
9、-A，详细形式根据工程需要及工人操作方便等因素综合考虑确定；通过腹板的钢筋可在型钢柱腹板上预留穿筋孔，型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积25%，若超过需加焊钢板补强。钢骨柱宜设置牛腿与钢骨梁连接，在型钢牛腿腹板位置需开设柱箍筋孔或者箍筋焊接劲板来保证柱子在牛腿部位箍筋顺利绑扎，见图71-1、2-2。变截面倾斜节点的处理，随着楼层的增高钢骨混凝土组合柱截面会逐步缩小，组合柱内型钢截面高度宜逐步过渡，且在变截面上、下端应设置加劲肋；宜在变截面临界的楼层梁标高位置前完成变化，避免组合柱外形尺寸变小后，型钢尺寸不变造成钢筋空间变小或混凝土保护层缺乏等问题。钢柱倾斜节点设计时，需要考虑折点的位置，倾斜节点
10、宜和下节型钢柱设成一体，柱顶断面宜和倾斜钢柱垂直设置以方便型钢柱的安装，见图71-1、2-2。图7组合柱梁典型节点3.5与核心筒连接梁节点处理本工程为型钢混凝土框架+钢筋混凝土筒体构造体系，经过优化后核心筒有10根通长的型钢骨暗柱与外框钢骨梁连接。核心筒四周除连接10根外框钢骨梁外，还有26根钢筋混凝土梁连接核心筒。且所有钢骨梁和大部分钢筋混凝土梁与核心筒都存在一定的夹角，节点的处理较复杂。此部分节点的处理与整体构造施工工艺的选择互相制约影响，是采用核心筒爬模先行还是采用核心筒与外框同步施工，其节点的处理和选择不尽一样。如选择核心筒与外框同步施工的方案，钢骨梁或者钢筋混凝土梁遇型钢柱后可弯折绕
11、过，如图8a，如无法绕过则可在型钢翼缘板上焊接连接板，钢筋焊于连接板上，间距为1.5d，如图8b。如选择核心筒爬模先行则型钢与核心筒连接可通过常用的预埋埋件的方式予以解决，重点是钢筋节点的处理，由于本工程钢骨所有钢骨混凝土梁和大部分钢筋混凝土梁与核心筒都成一定夹角，且核心筒外围梁较多，如采用预留钢筋接头则角度不易保证且模板分块过多，对工程质量和进度非常不利。为了解决此问题，在钢筋位置预埋钢板埋件，钢筋连接器连接在转换钢板节点上，把转换钢板节点根据梁的倾斜角度制作后与预埋埋件焊接，最后钢筋与钢筋连接器连接见附图8c。由于与核心筒连接梁数量较多，钢筋连接器数量多，埋件预埋及焊接工作量大，进度和质量
12、不易保证。经过综合技术、进度、质量、造价等方面比照，本工程最终选择了核心筒和外框同步，划分施工段流水作业的方式组织施工。图a图b图c图8与核心筒连接梁钢筋节点3.6其他部位组合构造节点处理核心筒墙钢筋与暗柱的处理，墙水平筋遇型钢骨柱子时，可在钢柱腹板或者翼缘上开孔通过，截面损失超过25%时，开孔部位需贴板补强。组合梁主次梁相交节点及钢骨柱顶涉及多个梁相交时，其相交部位要通过两排或更多梁的纵向钢筋，其空间相对紧张，设计时即应该充分考虑，留足钢筋空间。当次梁为悬挑梁时，在相交节点部位，次梁纵向主筋宜布置在主梁纵筋内。钢骨混凝土折梁部位型钢弯折形式及与钢筋布置关系，需注意保证钢筋的顺利布设和混凝土保
13、护层厚度。钢筋混凝土梁和钢骨量相交节点，当混凝土梁截面尺寸较大时，钢筋能够从型钢梁上部或者下部绕开通过；当混凝土梁截面较小时，型钢梁上需开设穿筋孔或者预留节点板进行连接，可以以考虑使用钢筋连接器方式进行连接。组合梁中型钢梁上下翼缘板至混凝土边保护层厚度宜大于等于150mm，需充分考虑栓钉和梁纵筋及箍筋的绑扎空间。由于钢骨混凝土构造节点构造较为复杂，往往出现钢筋排布空难。当钢筋确实无法合理排布时，能够考虑进行钢筋代换，以减少钢筋根数，及时与设计单位协调重新调整钢筋排布方式。3.7模板对拉螺杆孔设计钢骨梁截面较大，经过计算支设模板时需设置对拉螺杆。因而在钢构造深化阶段就需要提早考虑在型钢梁腹板预留
14、对拉螺杆孔，在工厂完成加工，对拉螺杆孔需避开型钢梁连接栓焊节点及型钢组拼接头焊缝等位置。图9梁上对拉螺杆孔示意图4、组合构造施工阶段型钢混凝土构造施工经过中各工序工种穿插作业，互相制约。前期施工阶段准备缺乏，将对后续施工进度计划控制产生不利的影响。在施工整个经过中不断总结经历，划分施工段的流水施工，调整各工序之间的关系，并根据工程量确定劳动力数量。4.1钢构造预埋施工钢骨组合构造中柱脚或支座锚栓、与核心筒连接钢梁埋件、动臂塔埋件等都需要提早预埋。预埋件的埋设精度直接影响到后续钢构造安装的精度，所以预埋的施工质量必须严格控制，锚栓宜采用定位板控制整体尺寸精度，埋件需考虑与钢筋布置协调，埋设定位后
15、需采取措施予以加固，确保不被后续钢筋绑扎及混凝土浇筑等工序扰动。完成浇筑混凝土后需要对埋件定位进行复核，保证误差范围知足规范要求。图10柱脚锚栓预埋施工照片4.2钢构造测量定位钢骨组合构造中钢构造施工目前执行标准为（钢构造施工质量验收规范）GB50205-2001，其对钢构造的安装精度及质量要求均较高。钢构造安装测量定位的精度，不仅对钢构造后续安装有影响，也直接影响到后续钢筋的绑扎，模板的支设等工序，对工程整体质量也会产生影响。尤其是对倾斜钢柱测量需采用全站仪进行准确定位，确保安装误差范围知足规范要求。组合构造中土建和钢构造必须使用同一基准点开展测量工作，在施工经过中需定时定期进行互相校合轴线
16、定位，避免两个专业定位轴线存在偏差。4.3二次灌浆料施工组合构造中钢构造柱脚或者支座部位为了保证钢构造与混凝土充分的接触密实，一般会设置3070mm的二次灌浆层，使用高强度无收缩灌浆料填充。灌浆料配置必须由专人负责监督检查，要严格根据产品讲明书上的配置比例进行拌制，宜采用机械搅拌，搅拌均匀后方可使用。浇筑时需从一侧灌浆，从另一侧溢出并明显高于钢板下外表为止，严禁从两个方向以上轮流浇筑，浇筑经过须连续进行，一次完成浇筑。4.4钢筋绑扎钢筋下料之前，技术人员必须对工人做好深化设计图纸中组合构造节点和特殊部位钢筋排布和连接形式等部位具体的交底。组合构造中除埋件、锚栓等部位需钢筋先绑扎外，一般钢筋的绑
17、扎需在钢构造安装完成后进行。柱竖向钢筋绑扎时，需考虑钢柱吊装就位和对接焊缝，避免钢筋过长过密影响钢构造吊装及焊接。4.4模板支设本工程外框组合柱均采用大钢模，组合梁采用木模板。型钢梁腹板开设有对拉螺杆孔，模板支设后可进行对拉。柱模板配置知足层高要求即可，柱顶部与钢梁节点部位可单独配模板，提高模板的周转利用，同时避免柱顶部位与钢梁发生冲突。对于外框的倾斜组合柱需利用投影法控制柱模板斜率，在楼面放设模板定位线，根据图纸方向结果弹出倾斜柱模顶端和中线在楼板上的投影线。柱模板就位时，可用线垂分别测出柱顶及柱中的投影能否与投影线一致，进而到达控制其斜率。4.5混凝土钢骨混凝土柱子的浇筑：应在钢骨柱四周均
18、匀下料和振捣，钢骨混凝土浇筑必须连续作业，边浇筑混凝土边向上缓慢提升振动棒。钢骨混凝土梁的浇筑：为保证型钢梁下翼缘下的混凝土质量，混凝土必须先从钢梁一侧通过梁底驱逐到另一层，并从另一侧挤出高度超过下翼缘板后，再改为两侧两人对称进一步振捣。浇筑振捣时应十分注意梁底面，梁柱节点及加劲板等部位，可提早设置灌浆孔等措施，防止出现“死角，确保混凝土浇筑质量知足规范要求。4.6统筹施工及专业协调组合构造施工经过中，在做好技术、施工准备的前提下，需要重点做好专业的统筹安排及专业协调工作，尤其是土建与钢构造专业。组合构造施工中，一般钢构造先行，土建严密跟进。施工部署时需尽量拉开钢构造和土建的施工作业面。如无法
19、有效拉开作业面时，则需进行分区分段组织流水作业，最大的减少土建和钢构造互相穿插影响。组合构造施工中，塔吊的使用时间往往是土建和钢构造争抢的资源。应根据各自工序需求及进度要求，专人负责合理调配塔吊使用。塔吊吊次缺乏时，在保证夜间照明及做好安全防护的情况下，土建材料如钢筋等材料可安排夜间进行吊运。由于钢构造安装属于高空危险作业，应严禁夜间进行吊装作业。组合构造施工中，除特殊部位钢筋先于钢构造施工外，一般是先钢构造安装后绑扎钢筋。当钢构造和钢筋穿插施工十分严密时，由于钢构造焊缝检测需在焊后24小时后进行，故需提早安排好焊缝探伤检测。组合构造施工中，地脚锚栓及动臂塔埋件等预埋施工时，土建与钢构造应充分
20、做好配合协调，确保钢构造预埋施工精度。对于预埋件施工，往往土建负责施工时误差相对较大，如涉及后续钢构造施工，土建埋件施工时应安排钢构造介入定位验收，确保埋件安装精度。5结语型钢混凝土框架+钢筋或钢骨混凝土筒体组合构造较钢框架+钢筋或钢骨混凝土筒体组合构造相比，有更好的抗震性能和抗火性能，愈加适用于高烈度区域建筑高度大于150m的超高层建筑。尤其是全型钢混凝土组合构造，后续维护检修费用的将大大减少，在超高层建筑工程中使用越将广泛。本工程通过前期的深化设计，对钢骨混凝土组合构造节点的合理有效的处理，减少了施工难度，对保证工程质量起到了积极的作用；通过合理的组织工序安排，流水作业，保证了组合构造中钢
21、构造、钢筋和混凝土等顺利施工，对保证工期产生了积极的影响。通过本工程的实践，积累的相关经历，为后续同类工程提供借鉴参考。参考文献白国梁,李红星,张淑云.混合构造体系在超高层建筑中的应用及问题J.建筑构造,2006,36(8).JGJ138-2001,型钢混凝土组合构造技术规程S.梁威,王昊,我国型钢混凝土梁柱节点构造综述J.构造工程师,2007,23(4).牛志平,型钢混凝土组合构造梁柱节点深化设计研究J.建筑技术,2020,42.卜楠楠,国贸三期钢骨混凝土组合构造施工技术J,施工技术,2020,39(10).李晶鑫,佘南雁,华润大厦钢骨混凝土组合构造施工技术J,建筑技术,2020,42(12).