型钢混凝土的优势及应用建议

梁冠华

【期刊名称】《《建材与装饰》》 【年(卷),期】2019(000)035 【总页数】2页(P57-58)

【关键词】型钢混凝土构件; 抗震性能; 专项施工方案 【作 者】梁冠华

【作者单位】山西筑城建筑设计有限公司 山西 太原 030006 【正文语种】中 文 【中图分类】TU973

型钢混凝土从材料的角度来定义属于一种复合材料，《钢骨混凝土结构技术规程》（YB9082-2006）中的定义为：配制钢骨，并按规定配置柔性钢筋的混凝土构件；有钢骨混凝土梁、钢骨混凝土柱……。当配置钢骨为型钢时，如H型钢、工字钢等，即为型钢混凝土构件。

《组合结构设计规范》（JGJ138-2016）中的相关定义为：

组合结构构件是指由型钢、钢管或钢板与钢筋混凝土组合能整体受力的结构构件。 组合结构是指由组合结构构件组成的结构，以及由组合结构构件与钢构件、钢筋混凝土构件组成的结构。

由于在内部增加了型钢，型钢混凝土构件与传统的钢筋混凝土构件相比，具有以下

优点：

（1）由于型钢混凝土中型钢规格不受含钢率的限制，因此其承载能力一般高于相同截面尺寸的钢筋混凝土构件，提高的幅度可以达到或超过100%。这一特点可以有效减小构件截面，也就意味着使用面积和层高的增加，由此带来的经济效益不可忽视。

（2）型钢混凝土中的型钢被混凝土包裹，其整体变形和局部变形均受到很强的约束，使得内部的型钢构件局部和整体稳定性得到很大程度的提高，钢材的强度得以充分发挥。除此之外，与纯钢结构相比它具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形。同时由于混凝土的包裹，构件内部的型钢在耐腐蚀及耐火性能上也大大优于钢结构。

（3）国内外试验表明，型钢混凝土组合结构在低周反复荷载作用下具有良好的滞回特性和耗能能力，尤其是配置实腹型钢的型钢混凝土组合结构构件的延性、承载力、刚度，更优于配置空腹型钢的型钢混凝土组合结构构件，因而此种结构有更强的抵抗地震破坏的能力，具备良好的抗震性能。

（4）型钢骨架自身具有一定的承载能力，施工过程中可以利用它承受临时荷载，例如可将模板悬挂在型钢骨架上，不须设置支撑，可以加快施工速度，缩短工期，降低成本。在多高层建筑施工过程中，利用骨架自身的承载力，不须待混凝土达到规定的强度就可以提前进行上层施工。

正是由于型钢混凝土构件具有以上优点，使得其在现在的建筑结构中有了广泛的应用。在实际工程中，笔者应用型钢混凝土解决了很多棘手的问题，但也遇到了一些困难，总结了一些经验，在此与大家分享一下。

1 型钢混凝土可以应用于整体结构也可以应用在个别构件中

型钢混凝土并不是只在高层建筑或超限项目中才能够使用，在工程实践中可根据需要灵活选择。

1.1 工程实例1：山西省某高校学术交流中心项目

该项目为三层钢筋混凝土框架结构，建筑专业需要一个平面异形的大空间，由于平面形状不规则，不宜使用井字梁，因此需要设置跨度分别为17m、16m、14m的三根单梁。若采用普通钢筋混凝土梁，按照经验梁高不宜小于1.2m，而且该梁的挠度和裂缝会很难控制。同时建设方坚持使用现浇钢筋混凝土屋面，又要求室内效果一致。鉴于此，选用了型钢混凝土梁解决此问题，梁截面高度取为1m，经验算，挠度、裂缝均能满足规范要求，配筋基本按构造设置。现该项目已建成并使用数年，未见问题。

1.2 工程实例2：山西省某保税区办公楼

该项目为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，建筑功能要求16.2m×24.2m大空间，且该层为转换层，跨度为16.2m的梁为托柱转换梁，上部柱高共十层。该梁荷载非常大，且根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第10.2.4条的规定，该梁应考虑竖向地震作用。经试算，该梁使用普通钢筋混凝土材料基本无法实现。综合比较后选用型钢混凝土梁，梁截面为1000mm×2000mm。经验算，挠度、裂缝均能满足规范要求，该项目已于2013年建成并投入使用。

型钢混凝土可以以结构和构件两种形式出现在建筑中，对于结构中的个别构件因荷载过大、跨度较大、要求较高（转换构件）等因素使用普通钢筋混凝土构件不易实现时，可考虑采用型钢混凝土。 2 型钢混凝土构件中型钢规格的选择

基于提高构件的承载能力的要求，从基本概念的角度考虑，在型钢混凝土构件中设置型钢时通常会要求型钢尽量靠近构件表面。见图1，理论上看B方案优于A方案，因为B方案中型钢翼缘更加靠近构件表面，钢材的强度发挥的更加彻底。而实际上B方案忽视了型钢上部应设置栓钉的构造要求，见图2。栓钉规格一般为直径19mm，长度为直径的4倍，若按照B方案设置型钢，会导致栓钉与梁中箍筋、

纵筋位置冲突，由于型钢混凝土构件中的钢筋一般较粗，梁顶可能还会有楼板负筋，钢筋密集，这种位置冲突会很难解决，如果存在钢筋接头等情况，冲突会更加严重。即便勉强将钢筋排布开，也会因为型钢尺寸过大导致混凝土浇筑、振捣的难度加大。 图1 梁内不同规格型钢比较 图2 型钢布置栓钉后比较

因此，在选用型钢规格时必须考虑周全，保证型钢与混凝土外表面之间有相对较为充裕的空间，同时还要兼顾型钢性能的发挥。虽然《组合结构设计规范》（JGJ138-2016）第5.1.3条中的要求是：……型钢的混凝土保护层最小厚度，不宜小于100mm，且梁内型钢翼缘离两侧距离b1、b2之和，不宜小于截面宽度的1/3；但在实际工程中建议各位置保护层厚度宜取为：梁顶≥200mm、梁侧≥100mm、梁底≥150mm。 3 重视对施工过程的控制

型钢混凝土构件简单说就是在普通的钢筋混凝土构件中设置型钢，但是实际施工时就会发现由于设置了型钢导致的很多问题。 3.1 构件钢筋受到型钢阻挡不能贯通

此类问题多数体现在梁内纵筋被柱内型钢阻挡、次梁内纵筋被主梁内型钢阻挡、梁柱节点处柱箍筋被梁内型钢阻挡。对应的解决方法及原则在国标图集《型钢混凝土组合结构构造》（04SG523）中已作出明确阐述，但该图集不足以指导施工，还应参照国标图集《型钢混凝土结构施工排布规则与构造详图》（12SG904-1）才能更好的解决现场型钢、钢筋加工和安装的问题。

因此，施工单位应针对型钢混凝土部分由项目技术负责人组织编写专项施工方案，并严格执行。尤其应注意型钢开孔及补强的问题，严格遵守“遇翼缘避让，遇腹板开孔补强”的原则。另外，梁内纵筋被柱内型钢翼缘阻挡的情况极为频繁，除了应照准上文提到的两本国标图集施工外，复杂节点在材料加工前应对钢筋作出详细排

布，型钢开洞位置、大小应准确标注。对于没有型钢混凝土施工经验的施工单位，最好能够使用竹胶板等制作同比例模型，模拟施工过程，确定材料安装位置及施工顺序，提前发现问题，及时与设计方沟通。坚决杜绝现场烧孔、私自调整钢筋位置、切断栓钉等做法。

3.2 混凝土浇筑、振捣施工难度较大

即便对于普通的钢筋混凝土结构来说，节点钢筋过于密集、混凝土浇筑振捣不到位的现象也无法全部避免，而对于型钢混凝土结构，本就密集的钢筋中又增加了一根型钢，混凝土的浇筑、振捣工作就更加困难了。相比较普通的钢筋混凝土结构，由于型钢的阻碍，混凝土入模后的的流动十分不顺畅，必须借助振捣棒才能够均匀密实的填满模板的边角及对型钢形成良好的包裹，而振捣工作也因为型钢的存在受到很大的制约。

针对此问题，应重视型钢混凝土专项施工方案中的混凝土浇筑振捣工作。应选用粗骨料最大粒径较小的混凝土（一般不宜超过35mm）或免振混凝土，控制混凝土坍落度（一般不宜小于170mm）。另外，采取各种技术组织措施保证混凝土浇筑振捣的质量，例如：更换振捣棒规格，便于振捣棒能够穿过钢筋间隙在混凝土深处完成振捣；调整振捣工作参数，加密振捣点、延长留振时间；加强施工期间的巡视管理工作，杜绝工人偷懒、漏振等现象。

随着建筑行业的不断发展和建筑科学的不断进步，性能优良的型钢混凝土结构必定会迎来更好的发展前景，但相对一些传统的结构材料来说，型钢混凝土的使用也存在着更多的不易把握的问题，设计和施工人员应本着准确、精细的工作态度才能保证其优势的发挥，更好的为我所用。 参考文献

【相关文献】

[1]型钢混凝土组合结构技术规程：JGJ138-2001.北京：中国建筑工业出版社. [2]钢骨混凝土结构技术规程：YB9082-2006.北京：冶金工业出版社. [3]型钢混凝土组合结构构造：04SG523.北京：中国建筑标准设计研究院.

[4]型钢混凝土结构施工排布规则与构造详图：12SG904-1.北京：中国计划出版社.