建筑施工手册3-19钢-混凝土组合结构工程

19钢-混凝土组合结构工程20世纪50年代，我国从前苏联引入了型钢混凝土结构，主要用于工业厂房。到20世纪80年代，型钢混凝土结构逐步开始使用于高层建筑，并得到了进一步发展，逐步发展成为今天的钢-混凝土组合结构。广义上来说，组合结构一般是指不同材质形成的构件，或者不同结构体系所组成的结构。在我国的建筑结构领域，一般把钢和混凝土共同受力的结构形式称作钢-混凝土组合结构。钢-混凝土组合结构的构件一般包括组合板、组合梁、钢管混凝土柱、型钢混凝土梁、型钢混凝土柱、型钢混凝土剪力墙等。钢-混凝土组合结构适用于高层、超高层、大跨度建（构）筑物和市政工程。在建筑工程中主要用于框架结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构等。目前国内采用钢-混凝土组合结构的典型工程有：上海环球金融中心、上海金茂大厦、深圳发展中心大厦、广州新电视塔、南京火车南站交通枢纽工程等。19.1钢-混凝土组合结构的分类与特点19.1.1钢-混凝土组合结构的分类钢-混凝土组合结构按照不同的分类方法可划分为多种类型，常用的分类方法有两种:按结构体系分类和按结构构件分类。(1)按结构体系分类，见表19-1。组合结构分类（一）表19-1结构体系类型组合结构分类框架-核心筒(剪力墙）结构型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙）体系型钢混凝土框架-型钢混凝土核心筒（剪力墙）体系钢框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙）体系钢框架-型钢混凝土核心筒（剪力墙）体系框架结构.型钢混凝土框架钢框架-组合楼板结构筒中筒结构钢外筒-型钢混凝土内筒结构钢外筒-混凝土内筒结构型钢混凝土筒中筒结构型钢混凝土外筒-混凝土内筒结构特殊结构体系带伸臂桁架的钢框架-混凝土内筒（剪力墙）体系(2)按结构构件分类，钢-混凝土组合结构可分为压型钢板与混凝土组合板、组合梁、钢管-混凝土柱、型钢混凝土梁、型钢混凝土柱、型钢混凝土剪力墙等，见表19-2。组合结构分类（二）表19-2压型钢板与混凝土组合板组合梁结构构件钢管-混凝土柱型钢（劲性）混凝土梁型钢（劲性）混凝土结构型钢（劲性）混凝土柱型钢（劲性）混凝土剪力墙67819钢-混凝土组合结构工程19.1.2钢-混凝土组合结构的特点组合结构改善了结构的强度和韧性，为设计师提供了更大的空间。与钢结构相比较，钢-混凝土组合结构具有耐久性和耐火性好、造价经济、结构刚度高、受力性能好等优点。与混凝土结构相比较，钢-混凝土组合结构具有承载力高、结构自重轻、抗震性能好、有利于环境保护等优点。19.2组合结构深化设计与加工制作组合结构的深化设计是指根据图纸和相关的规范标准，在不改变结构形式、结构布置、受力杆件、构件型号、材料种类、节点类型的前提下，为方便施工，对各节点（连接节点和支座节点）的细部尺寸、焊缝坡口尺寸、杆件分段、穿筋孔等进行的施工详图的深化设计。深化设计可参照第17章钢结构工程。钢构件加工成型参照第17章钢结构工程，钢筋加工成型参照第14章钢筋工程。19.3组合结构施工总体部署19.3.1钢-混凝土组合结构的施工流程19.3.1.1钢-混凝土组合结构的施工流程(1)钢-混凝土组合结构常见施工流程有三种，可以分别称之为“A型”钢-混凝土组合结构施工流程、“B型”钢-混凝土组合结构施工流程、“C型”钢-混凝土组合结构施工流程，分别见图19-1、图19-2、图19-3。(2)A型施工流程是先施工钢结构，后施工混凝土结构的框架结构建筑的典型施工流程。特点是施工速度快，简单易操作。适合于型钢混凝土框架结构、型钢混凝土框架-型钢混凝土核心筒（剪力墙）结构、钢框架组合楼板结构、钢框架-型钢混凝土核心筒(剪力墙）结构、型钢混凝土筒中筒结构、钢外筒-型钢混凝土内筒结构等结构形式的建筑施工。(3)B型施工流程是先施工核心筒结构，再施工外框架结构的框架-筒体结构建筑的典型施工流程。特点是技术成熟。适合于型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙)结构、钢框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙）结构、钢外筒-混凝土内筒结构、型钢外筒-混凝土内筒结构等结构形式的建筑施工。19.3组合结构施工总体部署679图19-2B型钢-混凝土组合结构施工流程图19-1A型钢-混凝土组合结构施工流程(4)C型施工流程是A型、B型施工流程的组合，是型钢混凝土结构建筑的典型施工流程。特点是作业层次复杂。适合于型钢混凝土框架-型钢混凝土核心筒（剪力墙）结构、钢框架-型钢混凝土核心筒（剪力墙）结构、型钢混凝土筒中筒结构等结构形式的建筑施工。19.3.1.2钢-混凝土组合结构的施工流程安排注意事项(1)采用B、C型施工流程施工时，要合理安排核心筒与外框架的施工顺序。当核心筒混凝土结构采用}陷模施工时，一般应在结构施工完4层后安装爬模，核心筒结构施工完成6层后开始外框钢结构安装。68019钢-混凝土组合结构工程图19-3C型钢-混凝土组合结构施工流程(2)采用A型施工流程施工时，钢结构超过混凝土结构高度不宜超过6层或18m。采取技术保证措施后，钢结构不宜超过混凝土结构9层或27m。(3)当建筑物采用组合楼板时，要安装、焊接完钢梁后，再铺设压型钢板，然后焊接抗剪件。当一个柱节为3层时，压型钢板铺设顺序是先铺设上层，再铺设下层，最后铺设中层。19.3.2施工段划分高层建筑组合结构的施工段应按照建筑物平面形状、结构形式、施工机械和劳动力配置数量等进行划分。施工流水段一般可分为竖向施工流水段和水平施工流水段。组合结构竖向施工流水段的划分与施工流程和结构形式有很大的关系。水平施工流水段的划分一般根据施工缝来确定。划分施工流水段时要保持工程量相当，尽量避免或减少划分施工流水段带来的不利因素。19.3.2.1竖向施工段划分组合结构竖向流水段划分要根据建筑物结构形式和施工流程来确定。钢结构部分一般以一个柱节为一个施工流水段，混凝土结构一般以层或构件单层高为施工流水段，外装饰一般以层或装饰层为施工流水段。组合结构，尤其是高层或超高层组合结构工程一般具有多个竖向施工流水段，如钢框架、核心筒、外框架、压型钢板等。19.3组合结构施工总体部署68119.3.2.2水平施工段划分1.钢结构安装流水段钢结构安装的平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体稳定性、对称性和方便性，安装顺序一般由中央向四周扩展。2.混凝土结构施工流水段混凝土结构的水平施工流水段划分要按照建筑物的形状确定，尽量减少施工缝。当不可避免形成施工缝时，其位置不应随意留置，应按设计要求和施工技术方案事先确定，留置部位应便于施工，满足结构安全要求。19.3.3主要大型施工设备的选择组合结构工程的施工所需要的大型施工设备主要有：起重机械、施工升降机、混凝土输送泵等。19.3.3.1起重机械的选择塔式起重机选择首要考虑设备性能，如吊装能力、设备高度、附着高度等。当选用多台塔式起重机，宜采用动臂式塔式起重机，可以有效避免群塔作业的降效问题。对于高层、超高层建筑，宜选用内爬升式塔式起重机，可以减少标准节的占用量。不同施工流程选用起重机械形式见表19-3。钢-混凝土组合结构起重设备形式选择表19-3施工流程类型起重机械类型A型钢-混凝土组合结构施工流程外附着式塔式起重机B型钢-混凝土组合结构施工流程内爬升式塔式起重机外附着式塔式起重机c型钢-混凝土组合结构施工流程内爬升式塔式起重机外附着式塔式起重机19.3.3.2施工升降机的选择选择施工升降机时要充分考虑建筑物的高度、垂直运输量、施工升降机安装、附着和拆除的方便性、经济性。对于超高层建筑，宜选用中高速施工电梯。当采用B、C型施工流程时，可以在核心筒内设置施工升條机或安装正式电梯作为临时施工人员运输机械，可以较好的减少人工降效。选用正式电梯作施工升降机使用时，宜选用无机庚大荷载电梯，使用过程中应做好保护。19.3.3.3混凝土输送泵的选择混凝土输送泵的选择主要考虑泵送高度、,泵送效率。超高层建筑用的混凝土输送泵与混凝土强度等级也应匹配。19.3.4模板与支撑体系的选择组合结构要尽量选择方便、简单、效率高的模板与支撑体系。竖向模板可选用爬模、提模等。水平模板尽量选用压型钢板作模板或悬挂式楼板等。为加快高层组合结构模板及支撑体系的周转，水平模板系统宜选用独立支撑模板体系和快拆体系。19.4组合结构的施工19.4.1一般规定68219钢-混凝土组合结构工程19.4.1.1材料组合结构用钢材、钢筋、混凝土等材料与钢结构、混凝土结构用材料要求一致。钢筋可参照第14章钢筋工程，混凝土可参照第15章混凝土工程，钢材、焊接材料、紧固件可参照第17章钢结构工程。19.4.1.2—般构造要求1.组合楼板的构造要求(1)对抗剪件的设置要求：1)抗剪件的设置位置：在组合楼板的端部（包括简支板端部及连续板的各跨端部)均应设置抗剪件。抗剪件应设置在端支座的压型钢板凹肋处。穿透压型钢板，固定在钢梁翼缘上。国内常见抗剪件多为圆柱头栓钉（组合楼板栓钉直径要求见表19-4)。2)栓钉的直径A见表19-4。组合楼板栓钉的直径要求表19-4板的跨度（m)栓钉直径（mm)313或163~616或19619①当栓钉焊于钢梁受拉翼缘时，②当栓钉焊于无拉应力部位时，^2.5iW为栓钉直径，Ζ为梁翼缘板厚度）。3)栓钉的间距5见表19-5。组合楼板栓钉的间距要求：一般应在压型钢板端部每一个凹肋处设置栓钉，栓钉间距应满足表19-5的要求。栓钉间距要求表19-5布置方向栓钉间距沿梁轴线方向布置^5^W为栓钉直径）垂直于轴线方向布置为栓钉直径）距钢梁翼缘边的边距^35mm4)栓钉顶面保护层厚度及栓钉高度：栓钉顶面的混凝土保护层厚度应不小于15mm;栓钉焊后髙度应大于压型钢板总高度加30mm。(2)压型钢板在钢梁上的支承长度应不小于50mm。(3)对压型钢板的厚度要求见表19-6。压型钢板的厚度要求表19-6压型钢板的作用钢板的净厚度(mm)用于组合楼板^0.75用于仅作模板0.50(4)组合楼板的总厚度及压型钢板上的混凝土厚度：组合楼板的总厚度不应小于90mm，压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于50mm,且应符合楼板防火层厚度的要求，以及电气线管等铺设要求。(5)组合楼板混凝土内的配筋要求：1)在下列情况之一时应配置钢筋：19.4组合结构的施工683①为组合楼板提供储备承载力设置附加抗拉钢筋；②在连续组合楼板或悬臂组合楼板的负弯矩区配置连续钢筋；③在集中荷载区段和孔洞周围配置分布钢筋；④为改善防火效果配置受拉钢筋；⑤在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋时，横向钢筋应配置在剪跨区段内，其间距宜为150〜300mm。2)钢筋直径、配筋率及配筋长度：①连续组合楼板的配筋长度：连续组合楼板中间支座负弯矩区的上部钢筋，应伸过板的反弯点，并应留出锚固长度和弯钩，下部纵向钢筋在支座处应连续配置；②连续组合楼板按简支板设计时的抗裂钢筋：此时的抗裂钢筋截面面积应大于相应混凝土截面的最小配筋率0.2%;③抗裂钢筋的@置长度从支承边缘算起不小于//6(/为板跨度），且应与不少于5根分布钢筋相交；④抗裂钢筋最小直径最大间距s=150mm，顺肋方向抗裂钢筋的保护层厚度宜为20mm;⑤与抗裂钢筋垂直的分布筋直径，不应小于抗裂钢筋直径的2/3，其间距不应大于抗裂钢筋间距的1.5倍；⑥集中荷载作用部位的配筋：在集中荷载作用部位应设置横向钢筋，其配筋率0.2%,其延伸宽度不应小于板的有效工作宽度。(6)压型钢板及钢梁的表面处理：压型钢板支承于钢梁上时，在其支承长度范围内应涂防镑漆，但其厚度不宜超过50μΐη。压型钢板板肋与钢梁平行时，钢梁上翼缘表面不应涂防镑漆，以使钢梁表面与混凝土间有良好的结合。压型钢板端部的栓钉部位宜进行适当的除锌处理，以提高栓钉的焊接质量。2.钢-混凝土组合梁构造要求(1)一般要求1)当楼板采用压型钢板组合板时，压型钢板板肋顶面以上的混凝土厚度不应小于50mmο2)当楼板采用普通混凝土楼板时，混凝土楼板厚度不应小于100mm。3)组合梁截面总高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍；混凝土板托高度不宜超过翼缘板厚度Μ的1.5倍；板托的顶面不宜小于1.5\2，且不宜小于钢梁上翼缘宽度。4)组合梁边缘翼板的构