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摘要：近二十年来，因钢结构工程具有强度高、重量轻、跨度大、抗震性能好、施工速度快等诸多优点，在我国取得了突飞猛进的发展，广泛的应用于各类建筑中。本文结合香港大学深圳医院行政信息楼中钢结构工程实例，分析钢骨柱、梁及钢管柱的安装定位及钢骨混凝土柱、梁之钢筋、模板、混凝土的施工，与大家共同分享。
关键：香港大学深圳医院行政信息楼；钢结构工程；钢骨柱；钢骨梁及钢管柱等
鋼结构有着建筑布局灵活、商品化程度高、质量容易保证、施工时间短、基础造价低、抗震性能好、轻质高强等一系列的优点。与传统的住宅建筑结构的形式相比，钢结构还具备绿色建筑以及环保功能等，受到广大建筑师、用户以及开发商的青睐。在欧美等发达国家钢结构的建筑已经有了几十年的发展历史。而且在欧洲的英、法、德、荷兰等一些国家在建筑别墅住宅时，也用钢结构的建筑方式逐渐代替的传统砖结构。而在我国，为了满足人民群众日渐增长的住房需要，同时也是为了推进我国建筑行业的现代化发展，国家建设部门已经将钢结构的建筑列入到重点推广的项目中。近年来，已经在许多城市中应用了钢结构建筑技术，特别是在公共建筑中的应用越来越广泛，越来越有优势。例如：杭州、武汉、新疆、上海、北京、深圳等地区。所以为了更有效发展我国的建筑施工行业，对多高层钢结构的研究势在必行。
一、钢骨混凝土柱、梁设计概况
香港大学深圳医院位于深圳市南山区红树林西北的深圳湾填海区16号地块，临侨城东路，南临滨海大道，占地面积19.2万m2，建筑面积约为35.2万m2，工程分四个标段建设，计划总投资25亿元。其中Ⅵ标建筑面积约52000m2，建筑总高36.45m，总造价为1.6278亿元。行政信息楼工程钢骨柱由H400×300×20×30和H500×300×20×30两种类型组成，钢梁为H型钢梁，钢梁的最大跨度29米，最大自重约7吨。 另外，有两根钢管柱直径为D=1200米，从一层直达4层，高度达18米。
二、钢骨混凝土柱基础施工
钢骨柱基座预埋件埋设位置要求相当准确，精度要求高，土建施工时以保证钢柱安装的精度为前提，在土建施工中保证一次成活、一次成优，确保钢柱的吊装精度。在混凝土浇捣前，对每一预埋件进行检查，对基座预埋件埋设采用上下定位措施，定位前，专人弹线，定好位置后将角铁支架放入，必要时与结构钢筋电焊连接，浇混凝土专人监护，有移动马上校正。
混凝土浇捣完成后，应及时对基座预埋件埋设的标高和位置进行复测，如有误差应及时纠正，确保误差值小于设计规定的要求。
三、钢骨柱、梁的定位
（一）钢柱安装定位
1、预埋件水平度和钢柱定位线经校正确认无误后可进行钢柱安装。
2、首节钢骨的安装：安装前在每根钢骨基础上设置 4 组垫块，矫正时用垫块调整钢骨垂直度、标高，在两个方向的控制轴线上均布设一台经纬仪控制垂直度，并用水准仪控制标高。
3、上节钢骨的安装：钢骨吊装就位后， 用塔吊缆绳牵拉临时固定，并用两台经纬仪观测，辅以撬棍在接头缝隙处用钢楔塞垫。在钢骨接头处架设小型千斤顶在两个方向上对钢骨的垂直度进行微调。
4、每节钢柱垂直度的校正：用两台经纬仪，站在两个轴线方向校正。通过钢柱上的十字线或柱边，用钢楔子调整柱底脚板，从而进行垂直偏差、位移的测控。
5、钢柱定位后，将钢柱与钢板焊接牢固。采用两人对称施焊，以减少焊接变形和因残余应力引起的钢柱垂直度偏差。
（二）钢梁安装定位
1、钢梁吊装前，在梁底模铺垫木，使垫木上皮标高等于钢梁下皮标高，垫木间距经计算确定。
2、校正钢梁的底标高、垂直度、轴线和跨度，使其满足设计要求。
四、钢骨混凝土柱、梁施工程序
钢柱、梁制作并运至现场→搭设钢柱稳固架子→安装钢柱，校正并焊接固定→搭设大梁排架及钢梁安装操作平台→支大梁底模→钢梁吊装就位、扶直、校正并焊接固定→绑扎柱钢筋→支柱模板→浇筑柱混凝土至梁下50mm→绑扎钢梁之上的梁面筋→绑扎钢梁之上的梁底筋→绑扎钢梁之下的梁面筋→绑扎钢梁之下的梁底筋→绑扎钢梁两侧腰筋→焊接箍筋→验收梁筋→支梁侧模安装其他模板→浇筑梁板混凝土→养护。
五、钢骨混凝土柱、梁施工工艺
（一）钢骨混凝土柱、梁钢筋施工
钢骨混凝土柱梁因其内有型钢，外包钢筋，因此与普通结构的钢筋混凝土结构施工有所不同。钢骨混凝土柱、梁之钢筋工程的施工重在梁、柱节点的穿筋构造，在钢骨混凝土柱梁施工前首先需要对钢骨柱梁节点进行深化设计，深化设计采用Xsteel与AutoCAD相结合的方式，将柱梁节点交汇处所有柱筋、梁筋与钢骨的相对位置准确施放在图纸上，以保证钢骨上制孔标高、轴线的准确性。
（二）钢骨混凝土柱、梁模板施工
为了增强混凝土的表面感观质量，钢骨柱模板面板采用定型模板，柱模采用18mm厚覆膜胶合板配制，竖龙骨为50×100的木枋，矩形柱模板设计成四块。在竖龙骨外侧用[5#槽钢加工成可调柱箍加固。
梁模采用18mm厚覆膜胶合板，背枋和托枋均采用50×100木枋。梁板模板支撑架采用型钢桁架支撑。
1、原材料及配合比
（1）对于钢骨混凝土结构，由于钢筋与钢骨之间间隙较小，对混凝土浇筑的密实带来较大难度，须对混凝土配合比进行优化设计，并在搅拌站进行混凝土试配，保证混凝土浇筑过程中具有较好的流动性、良好的可泵性和保塑性。同时由于500*1300大梁属于大体积混凝土范畴，为防止施工裂缝的出现，在配合比设计中须考虑降低水泥水化热，减少单位体积水泥用量，降低温度应力，并采用低水灰比，提高混凝土的极限抗拉强度，延长混凝土凝结时间。
（2）水泥选用水化热较低的42.5矿渣水泥，减少混凝土温度裂缝的出现。 （3）严格控制碎石级配，采用0.5～2.5cm连续级配，含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.2%，针片状颗粒含量≤5%；并满足泵送要求。
（4）细集料选用石英含量较高的圆形颗粒状优质天然河砂，细度模数为2.6～3.3，且含泥量≤2%，泥块含量≤0.5%，其他指标符合現行行业标准的有关规定。
（5）采用优质I级粉煤灰以改善混凝土的和易性，替代水泥用量降低水化热，减少收缩，提高抗裂性。使用前按国家标准规定，进行细度、烧失量和含水率检验，合格后方可使用。
（6）在混凝土中掺入适量UEA膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，防止混凝土收缩产生的裂缝。
（7）采用高效减水剂，增强混凝土的粘聚性与和易性，减小用水量，其掺量根据施工要求，通过试验室试配确定。
（8）坍落度要求：为便于施工并保证混凝土施工质量，要求运输到现场的混凝坍落度为180～200mm，并根据浇筑时间对混凝土坍落度作出适当调整。
2、浇筑、振捣
钢骨混凝土结构内有型钢，且四周钢筋围绕，混凝土浇筑及振捣时死角较多，易造成混凝土不密实，混凝土浇筑拟采取以下措施：
（1）钢骨柱混凝土浇筑
柱混凝土浇筑过程中从型钢柱四周均匀下料，每根柱采用4根振捣棒振捣至顶。
对钢骨柱混凝土浇注的分层厚度控制在500mm以内，同时用标尺杆严格控制。由于型钢砼柱内的钢筋多，使用Φ30高频振捣棒，每层必振，振捣时间不得超过20s，待表面泛浆自平，气泡溢出即可，严禁过振。当上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土50-100mm。
（2）钢骨梁混凝土浇筑
钢骨梁长度较长，最大跨度达25.2米，混凝土浇筑采用整体浇筑，由中部向两边扩展，确保模板支架施工过程中均衡受载。
对于高度大于1000mm的钢骨梁，混凝土浇筑采用斜向分层浇筑，振捣时间以混凝土面无气泡泛出为准，设专人监控。
钢骨梁混凝土先从钢梁一侧下料，用振动器在钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，直到混凝土高度超过钢梁下翼缘板，然后改为双侧对称下料，对称振捣，当混凝土浇筑到上翼缘板时，再将混凝土从跨中下料，混凝土由跨中向两端延伸振捣，将混凝土内气泡赶向两端排出为止。
鉴于钢骨梁为大体积混凝土，因此在混凝土浇筑过程中采用预埋测温探头对混凝土进行温度监测，并相应采用一些温差控制措施，防止了温差裂缝的出现。
3、两种不同强度等级混凝土施工界面处理。
柱、梁混凝强度等级≥10Mpa时，先施工柱混凝土至梁施工缝，接着施工梁板混凝土，在交界处用双层钢丝网固定于定位支架上。
（四）支撑加固及模板拆除与养护
1、支撑加固
由于钢骨梁自重较大，除本层支撑系统应满足各类荷载要求外，还应对其下楼层相应的梁采取逐层加固措施。该工程拟采用分层卸荷的方法，从首层起在钢骨梁下的模板支撑均不拆除，以保证楼面结构安全。
2、模板拆除及养护
由于钢骨梁跨度较大，截面较高，故对拆模时间作出严格限制：底模从浇筑完毕起28天且强度达100%后方可拆除；侧模浇筑后7d开始拆卸固定梁外侧的螺栓，然后用撬棍略加撬动以脱离混凝土，浇水养护14d，每天4次，外侧模板起保温保湿作用，防止混凝土因收缩温差而裂缝。
六、结束语
随着社会的不断进步，钢结构的应用越来越广泛。本工程钢骨柱梁的结构复杂，质量要求高，结合本工程的需要，通过组织技术攻关，最终钢骨与混凝土结构成套施工技术成为本工程取得几项技术创新成果之一，钢结构技术成为了本工程推广应用建筑业“十项新技术”之一。
参考文献：
（1）型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）中国建筑工业出版社，2001。
（2）大体积混凝土施工规范（GB50496-2009），2009
（3）建筑施工计算手册-（第二版） ，中国建筑工业出版社，2007
（4）《型钢混凝土组合结构构造》（04SG523）
关键：香港大学深圳医院行政信息楼；钢结构工程；钢骨柱；钢骨梁及钢管柱等
鋼结构有着建筑布局灵活、商品化程度高、质量容易保证、施工时间短、基础造价低、抗震性能好、轻质高强等一系列的优点。与传统的住宅建筑结构的形式相比，钢结构还具备绿色建筑以及环保功能等，受到广大建筑师、用户以及开发商的青睐。在欧美等发达国家钢结构的建筑已经有了几十年的发展历史。而且在欧洲的英、法、德、荷兰等一些国家在建筑别墅住宅时，也用钢结构的建筑方式逐渐代替的传统砖结构。而在我国，为了满足人民群众日渐增长的住房需要，同时也是为了推进我国建筑行业的现代化发展，国家建设部门已经将钢结构的建筑列入到重点推广的项目中。近年来，已经在许多城市中应用了钢结构建筑技术，特别是在公共建筑中的应用越来越广泛，越来越有优势。例如：杭州、武汉、新疆、上海、北京、深圳等地区。所以为了更有效发展我国的建筑施工行业，对多高层钢结构的研究势在必行。
一、钢骨混凝土柱、梁设计概况
香港大学深圳医院位于深圳市南山区红树林西北的深圳湾填海区16号地块，临侨城东路，南临滨海大道，占地面积19.2万m2，建筑面积约为35.2万m2，工程分四个标段建设，计划总投资25亿元。其中Ⅵ标建筑面积约52000m2，建筑总高36.45m，总造价为1.6278亿元。行政信息楼工程钢骨柱由H400×300×20×30和H500×300×20×30两种类型组成，钢梁为H型钢梁，钢梁的最大跨度29米，最大自重约7吨。 另外，有两根钢管柱直径为D=1200米，从一层直达4层，高度达18米。
二、钢骨混凝土柱基础施工
钢骨柱基座预埋件埋设位置要求相当准确，精度要求高，土建施工时以保证钢柱安装的精度为前提，在土建施工中保证一次成活、一次成优，确保钢柱的吊装精度。在混凝土浇捣前，对每一预埋件进行检查，对基座预埋件埋设采用上下定位措施，定位前，专人弹线，定好位置后将角铁支架放入，必要时与结构钢筋电焊连接，浇混凝土专人监护，有移动马上校正。
混凝土浇捣完成后，应及时对基座预埋件埋设的标高和位置进行复测，如有误差应及时纠正，确保误差值小于设计规定的要求。
三、钢骨柱、梁的定位
（一）钢柱安装定位
1、预埋件水平度和钢柱定位线经校正确认无误后可进行钢柱安装。
2、首节钢骨的安装：安装前在每根钢骨基础上设置 4 组垫块，矫正时用垫块调整钢骨垂直度、标高，在两个方向的控制轴线上均布设一台经纬仪控制垂直度，并用水准仪控制标高。
3、上节钢骨的安装：钢骨吊装就位后， 用塔吊缆绳牵拉临时固定，并用两台经纬仪观测，辅以撬棍在接头缝隙处用钢楔塞垫。在钢骨接头处架设小型千斤顶在两个方向上对钢骨的垂直度进行微调。
4、每节钢柱垂直度的校正：用两台经纬仪，站在两个轴线方向校正。通过钢柱上的十字线或柱边，用钢楔子调整柱底脚板，从而进行垂直偏差、位移的测控。
5、钢柱定位后，将钢柱与钢板焊接牢固。采用两人对称施焊，以减少焊接变形和因残余应力引起的钢柱垂直度偏差。
（二）钢梁安装定位
1、钢梁吊装前，在梁底模铺垫木，使垫木上皮标高等于钢梁下皮标高，垫木间距经计算确定。
2、校正钢梁的底标高、垂直度、轴线和跨度，使其满足设计要求。
四、钢骨混凝土柱、梁施工程序
钢柱、梁制作并运至现场→搭设钢柱稳固架子→安装钢柱，校正并焊接固定→搭设大梁排架及钢梁安装操作平台→支大梁底模→钢梁吊装就位、扶直、校正并焊接固定→绑扎柱钢筋→支柱模板→浇筑柱混凝土至梁下50mm→绑扎钢梁之上的梁面筋→绑扎钢梁之上的梁底筋→绑扎钢梁之下的梁面筋→绑扎钢梁之下的梁底筋→绑扎钢梁两侧腰筋→焊接箍筋→验收梁筋→支梁侧模安装其他模板→浇筑梁板混凝土→养护。
五、钢骨混凝土柱、梁施工工艺
（一）钢骨混凝土柱、梁钢筋施工
钢骨混凝土柱梁因其内有型钢，外包钢筋，因此与普通结构的钢筋混凝土结构施工有所不同。钢骨混凝土柱、梁之钢筋工程的施工重在梁、柱节点的穿筋构造，在钢骨混凝土柱梁施工前首先需要对钢骨柱梁节点进行深化设计，深化设计采用Xsteel与AutoCAD相结合的方式，将柱梁节点交汇处所有柱筋、梁筋与钢骨的相对位置准确施放在图纸上，以保证钢骨上制孔标高、轴线的准确性。
（二）钢骨混凝土柱、梁模板施工
为了增强混凝土的表面感观质量，钢骨柱模板面板采用定型模板，柱模采用18mm厚覆膜胶合板配制，竖龙骨为50×100的木枋，矩形柱模板设计成四块。在竖龙骨外侧用[5#槽钢加工成可调柱箍加固。
梁模采用18mm厚覆膜胶合板，背枋和托枋均采用50×100木枋。梁板模板支撑架采用型钢桁架支撑。
1、原材料及配合比
（1）对于钢骨混凝土结构，由于钢筋与钢骨之间间隙较小，对混凝土浇筑的密实带来较大难度，须对混凝土配合比进行优化设计，并在搅拌站进行混凝土试配，保证混凝土浇筑过程中具有较好的流动性、良好的可泵性和保塑性。同时由于500*1300大梁属于大体积混凝土范畴，为防止施工裂缝的出现，在配合比设计中须考虑降低水泥水化热，减少单位体积水泥用量，降低温度应力，并采用低水灰比，提高混凝土的极限抗拉强度，延长混凝土凝结时间。
（2）水泥选用水化热较低的42.5矿渣水泥，减少混凝土温度裂缝的出现。 （3）严格控制碎石级配，采用0.5～2.5cm连续级配，含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.2%，针片状颗粒含量≤5%；并满足泵送要求。
（4）细集料选用石英含量较高的圆形颗粒状优质天然河砂，细度模数为2.6～3.3，且含泥量≤2%，泥块含量≤0.5%，其他指标符合現行行业标准的有关规定。
（5）采用优质I级粉煤灰以改善混凝土的和易性，替代水泥用量降低水化热，减少收缩，提高抗裂性。使用前按国家标准规定，进行细度、烧失量和含水率检验，合格后方可使用。
（6）在混凝土中掺入适量UEA膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，防止混凝土收缩产生的裂缝。
（7）采用高效减水剂，增强混凝土的粘聚性与和易性，减小用水量，其掺量根据施工要求，通过试验室试配确定。
（8）坍落度要求：为便于施工并保证混凝土施工质量，要求运输到现场的混凝坍落度为180～200mm，并根据浇筑时间对混凝土坍落度作出适当调整。
2、浇筑、振捣
钢骨混凝土结构内有型钢，且四周钢筋围绕，混凝土浇筑及振捣时死角较多，易造成混凝土不密实，混凝土浇筑拟采取以下措施：
（1）钢骨柱混凝土浇筑
柱混凝土浇筑过程中从型钢柱四周均匀下料，每根柱采用4根振捣棒振捣至顶。
对钢骨柱混凝土浇注的分层厚度控制在500mm以内，同时用标尺杆严格控制。由于型钢砼柱内的钢筋多，使用Φ30高频振捣棒，每层必振，振捣时间不得超过20s，待表面泛浆自平，气泡溢出即可，严禁过振。当上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土50-100mm。
（2）钢骨梁混凝土浇筑
钢骨梁长度较长，最大跨度达25.2米，混凝土浇筑采用整体浇筑，由中部向两边扩展，确保模板支架施工过程中均衡受载。
对于高度大于1000mm的钢骨梁，混凝土浇筑采用斜向分层浇筑，振捣时间以混凝土面无气泡泛出为准，设专人监控。
钢骨梁混凝土先从钢梁一侧下料，用振动器在钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，直到混凝土高度超过钢梁下翼缘板，然后改为双侧对称下料，对称振捣，当混凝土浇筑到上翼缘板时，再将混凝土从跨中下料，混凝土由跨中向两端延伸振捣，将混凝土内气泡赶向两端排出为止。
鉴于钢骨梁为大体积混凝土，因此在混凝土浇筑过程中采用预埋测温探头对混凝土进行温度监测，并相应采用一些温差控制措施，防止了温差裂缝的出现。
3、两种不同强度等级混凝土施工界面处理。
柱、梁混凝强度等级≥10Mpa时，先施工柱混凝土至梁施工缝，接着施工梁板混凝土，在交界处用双层钢丝网固定于定位支架上。
（四）支撑加固及模板拆除与养护
1、支撑加固
由于钢骨梁自重较大，除本层支撑系统应满足各类荷载要求外，还应对其下楼层相应的梁采取逐层加固措施。该工程拟采用分层卸荷的方法，从首层起在钢骨梁下的模板支撑均不拆除，以保证楼面结构安全。
2、模板拆除及养护
由于钢骨梁跨度较大，截面较高，故对拆模时间作出严格限制：底模从浇筑完毕起28天且强度达100%后方可拆除；侧模浇筑后7d开始拆卸固定梁外侧的螺栓，然后用撬棍略加撬动以脱离混凝土，浇水养护14d，每天4次，外侧模板起保温保湿作用，防止混凝土因收缩温差而裂缝。
六、结束语
随着社会的不断进步，钢结构的应用越来越广泛。本工程钢骨柱梁的结构复杂，质量要求高，结合本工程的需要，通过组织技术攻关，最终钢骨与混凝土结构成套施工技术成为本工程取得几项技术创新成果之一，钢结构技术成为了本工程推广应用建筑业“十项新技术”之一。
参考文献：
（1）型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）中国建筑工业出版社，2001。
（2）大体积混凝土施工规范（GB50496-2009），2009
（3）建筑施工计算手册-（第二版） ，中国建筑工业出版社，2007
（4）《型钢混凝土组合结构构造》（04SG523）