高层建筑钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术

高层建筑钢结构-钢筋混凝土组合结构施工技术

樊刚锋,雷雄飞,吴凯锋

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摘要：随着信息技术的不断发展，人们生活水平的不断提高，促使高层建筑工程的不断扩大。因此，高层建筑结构体系也从传统的钢筋混凝土体系，逐渐转化为钢结构体系，其中常见的形式也同样包括：钢框架结构、钢框架-支撑结构、钢框架-剪力墙结构、钢框架-核心筒结构、筒中筒结构、束筒结构等。同时，钢结构的结构形式又有了全新的结构类型即钢结构-钢筋混凝土组合结构（以下简称为钢-混凝土结构）。这种新型的结构形式能将钢结构和钢筋混凝土的材料性能和优点最大限度地发挥到极致。钢-混凝土结构能极大的减少结构构件的截面尺寸和自重，并有效地改善和优化了高层建筑结构的抗震性能，从而完美实现了高层建筑使用功能、结构抗震性能和结构经济指标协调统一。因此，钢-混凝土结构以承载力高、耐火和抗震性能好、经济效益显著等优点，迅速地在高层建筑结构中得到广泛应用。

关键词：高层建筑钢结构；钢筋混凝土；施工技术

引言

近些年来我国城市化进程正在持续平稳推进，城市中人口的增加也产生了人和土地之间的矛盾，这使得现如今我国所开展的高层建筑工程开始朝着高层和超高层的方向发展，但结合当前建设的实际情况来看，其在钢结构施工方面依然面临着一定的局限性，基于此，有必要对其展开更为深入的探究。

1混凝土与钢结构应用优势

针对混凝土结构而言，其核心优势在于取材便捷性，实际施工过程中所使用的砂、石等取材便捷，同时可高效应用矿渣、粉煤灰等工业废料。（1）合理用材。钢筋混凝土结构最大限度发挥钢筋、混凝土材料自身性能，相较于钢结构而言，可进一步实现项目整体造价可控化。（2）耐久性。密实的混凝土自身强度较高，钢筋外层充分被混凝土充填，不易产生锈蚀，后续维护费用较低，所以钢筋混凝土实际持续性较佳。（3）耐火性。混凝土充分包裹在钢筋外层，若不慎发生火灾，其不会短周期内到达软化温度临界点破坏结构，相较于钢结构耐火性较佳。

2钢结构施工质量管理现状

在进行钢结构工程施工过程中，构件质量高低会直接影响最终工程的质量，因此需要严格遵循施工设计进行施工操作，对于结构质量达标的钢结构实物，需要做好安装工作，此环节也对工程施工质量有重要影响。与传统工程建设施工工艺相比，钢结构施工要求相对较高且难度相对较大，同时钢结构施工企业有待进一步发展均衡，在进行安装过程中，受人为因素或其他管理方面等因素影响较大，使得我国钢结构工程施工质量控制工作难度较大，并且难以对影响因素进行有效控制。因此在钢结构工程进行施工安装时，发生的质量问题占据工程项目整体质量问题的近三分之一。钢结构生产与安装企业相对较大，但是技术产品管理水平方面也存在较大的差异，当前一些大型的钢结构加工企业大部分实现了全自动化生产作业，而一些中小企业依旧处于半自动化或手工作业的阶段，在实际操作时也缺乏严谨性，没能完全遵循国家制定的相关规定与图纸要求，在设备技术方面也相对落后，造成钢结构工程在施工作业过程中留有质量隐患，甚至会导致工程建设出现安全事故。

3高层建筑工程中的钢结构和混凝土结构组合设计

3.1网架和管桁架设计

在对网架进行设计的过程中，设计者需要做好螺栓球的球孔定位工作，尽可能做好其误差控制，通过这样的方式，才可以让网架安装中的偏差得到良好控制。通过管桁架的形式对钢结构屋盖进行设计的过程中，设计者则需要对相贯线的切割工序加以严格把控，因为管桁架自身的安全储备更大，且比网架结构的防腐性能更好，所以在中级腐蚀条件下，钢结构屋盖最好应该通过管桁架的方式进行设计，而在腐蚀条件比较弱的情况下，则可以采用网架的形式来进行钢结构屋盖设计。经本次工程施工现场环境条件的分析、结合该工业厂房的实际应用判定，该工业厂房屋盖所处环境为弱腐蚀环境，因此在具体设计中，其钢结构屋盖选择的是网架结构。

3.2屋盖网架支座设计

在对钢结构屋盖网架进行设计的过程中，设计者需要对屋盖吸力方面的影响加以综合考虑，以此来对其支座的受压情况及其受拉情况作出科学判断，同时确定出其锚固长度。对于较大跨度的网架部分，需要将滑动支座和橡胶支座分别设置在网架的四角和中间位置，以此来达到良好的网架固定作用。在滑动支座的制作过程中，需要求网架生产制造单位在橡胶板上安装聚四氟乙烯划片，以此来实现温度应力的有效释放。

3.3屋面板和组合楼板设计

在对钢结构和混凝土结构结合形式的工业厂房屋面板以及组合楼板进行设计的过程中，设计者应该从挠度设计这一环节着手。因屋面板具有比较小的厚度，如果挠度设计太大，便会使其积水深度增加，从而增大屋面板受到的荷载，基于此，在屋面板设计中，设计者一定要对其挠度进行合理设计，使其与实际工程相符。对于夹芯板材料，主要可选择岩棉板和玻璃面板等，从而让屋面获得良好的保温隔热效果。根据防火隔热方面的实际需求对夹芯板厚度加以确定，为避免燃烧中的有毒气体释放，具体设计中，不可将苯板用作保温材料。在屋面板搭接设计中，考虑到防水环防渗要求，其主要的搭接方法可按照以下三种进行设计：（1）穿透式搭接，在屋面板上的雨水渗漏处用螺钉固定；（2）暗扣式搭接，通过高强板来抵御台风，该搭接方法在屋面坡度较小的情况下适用；（3）直立锁边式搭接，通过360°锁边形式的低强度钢板来进行防水防渗搭接。具体设计中，设计者还需要根据施工设计要求以及实际的工程特征对屋面板进行灵活设计，使其防水、防渗和抗台风等作用得到良好保障。在对组合楼板进行设计的过程中，需要借助于计算软件对其跨中抗弯强度进行计算。通过这样的方式，才可以实现组合楼板的合理设计。

3.4钢柱和混凝土结构设计

因工程的施工进度要求比较严格，所以在具体的设计中，为实现施工进度的良好保障，将部分的混凝土柱用H型钢柱焊接的形式来取代。在对此类结构进行设计的过程中，设计者一定要对钢柱所具有的水平侧刚度加以重点考虑，使其水平侧移量与工程的实际设计要求相符，同时应结合具体的抗震设计来计算钢柱的长细比。在对钢和混凝土组合形式的结构进行设计时，设计者需要将其中的刚性板厚度控制在6mm以上，使其稳定性与实际的工程设计相符，同时应将框架梁体的横截面宽度控制在30cm以上，这样才可以让框架对于节点具有更好的限制作用。对于混凝土强度，需将其控制在C30以上，以此来实现整体高层建筑结构性能的进一步强化。在此过程中，设计者也需要对混凝土中的骨料加以严格控制，粗骨料的直径不可超过钢外部混凝土厚度的1/3，且不可大于25mm。通过这样的方式，才可以为后续的混凝土施工奠定良好基础，从而实现整体高层建筑工程结构体系的合理优化，让钢结构和混凝土结构组合形式的高层建筑工程结构体系发挥出充分的应用优势。

结语

针对钢-混凝土组合结构体系在高层建筑工程设计和施工当中广泛有效地应用和未来发展趋势，我们工程建设的相关单位尤其是设计单位和施工单位的技术人员必须要加强对钢-混凝土组合结构体系施工技术的深入研究，不断提高施工技术水平，确保高层建筑工程性能优异，安全可靠。

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