馮 輝，陸超豪，殷帥杰，李書信,劉亞松（中國建筑第八工程局有限公司,上海 201206）

隨著上海市這座國際大都市的社會經(jīng)濟快速發(fā)展，為在有限占地面積內創(chuàng)造更多的使用空間，如今高層建筑的建造和使用已經(jīng)愈發(fā)頻繁。由于純鋼筋混凝土結構存在結構自重大、構件尺寸大、抗拉抗剪性能差等先天不足，而鋼結構在截面尺寸以及受力性能方面的優(yōu)異表現(xiàn)正好彌補了混凝土結構的不足，故采用組合梁柱以及桁架板等的鋼結構和混凝土組合結構形式日漸成為高層建筑設計與施工的主流趨勢。

1 工程概況

1.1 項目基本情況

在該項目中，酒店地上 21 F，層高 3.6 m，結構類型為型鋼柱—鋼梁—剪力墻結構，樓層平面不規(guī)則。結構形式較為復雜，構件形式有勁性柱、鋼梁、混凝土梁、勁性梁、剪力墻、鋼筋桁架板、鋼筋混凝土板、鋼樓梯等。

1.2 問題歸納

根據(jù)現(xiàn)場反饋實際施工問題進行歸納總結，本工程所遇到的問題主要集中在鋼結構自身體系搭建，以及鋼結構與土建混凝土結構之間相互銜接。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）鋼結構自身穩(wěn)定性差。鋼結構自身無法形成完整受力結構，而是通過在混凝土結構中預設埋件待混凝土澆筑完成達到強度后，鋼構件與埋件之間通過螺栓或焊接進行連接，進而將鋼結構和混凝土結構組合形成一個完整的受力體系。由于鋼結構施工受到混凝土結構施工進度以及混凝土強度上漲達到相應強度所需時間的限制，進一步牽制了整體施工進度。尤其是樓梯、懸挑梁等構件無法與主體鋼結構同步安裝，嚴重影響現(xiàn)場進度和安全。

（2）含鋼骨的梁柱節(jié)點鋼筋綁扎困難。多功能廳存在鋼骨柱鋼柱截面占比過大導致混凝土梁中鋼筋無法錨固的情況，因此酒店存在鋼結構梁柱節(jié)點部位鋼筋安裝困難的問題。

（3）桁架板未發(fā)揮對應作用。多功能廳兩側附屬用房樓板采用鋼筋桁架板，但未設置鋼梁，桁架板直接擔承，因此在混凝土梁上施工時安全性差，從而未能充分發(fā)揮桁架板應有的結構穩(wěn)定強度高的優(yōu)勢。

2 施工問題處理

2.1 鋼結構自身穩(wěn)定性差

2.1.1 原有設計

依據(jù)原有設計圖紙，鋼框架并非是一個完整的結構體系，而是借由埋件等形式與混凝土結構相互咬合，因此受制于混凝土結構施工無法單獨施工。由于鋼框架無法一次成型，故而以鋼框架為受力構件的樓承板也無法一次性鋪設到位，需分為多次鋪設。尤其是鋼樓梯、懸挑鋼梁等構件嚴重制約了施工進度且存在較大安全隱患；同時還存在樓承板通過埋件與剪力墻連接的形式，進一步限制了樓承板施工效率。

2.1.2 施工難點

（1）鋼結構框架由于存在大量鋼梁與混凝土結構采用埋件形式連接，在混凝土結構澆筑完畢并達到相應強度前該根鋼梁無法安裝，進而導致鋼結構無法一次性單獨施工。此外，部分區(qū)域存在樓承板支承在剪力墻上的情況，樓承板自重及施工荷載直接作用在模板結構上而存在較大安全隱患。此外，鋼結構樓承板與混凝土剪力墻之間無法焊接栓釘，握裹力減弱，不同材料結構之間連接強度較差易出現(xiàn)質量問題。

鋼梁、樓承板與混凝土結構連接示意如圖 1 所示。

圖1 鋼梁、樓承板與混凝土結構連接示意圖

（2）鋼樓梯采用埋件形式與剪力墻相連，在混凝土未達到強度之前，鋼樓梯無法安裝，造成鋼樓梯安裝與主體結構施工進度之間存在時間差，上下層之間無法連接，成為互無聯(lián)系的獨立單元。鋼樓梯埋件截面較小，安裝定位精度要求高。

預制鋼樓梯與剪力墻連接方式示意如圖 2、圖 3 所示。

圖2 預制鋼樓梯與剪力墻連接平面示意圖

圖3 預制鋼樓梯與剪力墻連接剖面示意圖

上下樓層之間無可靠通道連接，為保證工人上下安全，需另行設置安全通道。鋼樓梯吊裝前樓梯間內無任何構件，相當于一個大面積臨時洞口，需要單獨設置安全防護措施，存在安全隱患。此外，鋼樓梯吊裝時，樓梯間兩側結構已全部完成，僅剩樓梯梯段空間，施工空間狹小，且吊裝時塔吊吊鉤需深入施工完成的樓梯井道內，存在一定的安全風險。

2.1.3 解決途徑

由于針對上述問題通過與鋼結構專業(yè)單位的溝通以及與設計單位的互動，綜合各方意見后提出解決方案如下。

（1）對于鋼梁與混凝土結構相互咬合的問題，在原有鋼結構柱梁結構體系中局部增設小截面構造鋼柱、鋼梁并在局部搭設鋼結構支撐架。采取相應措施后，能夠保證鋼結構柱梁成為穩(wěn)定的結構體系，進而擺脫下部澆筑混凝土層的束縛單獨施工。采用此方法鋼結構可超過混凝土結構 2～3 F，保證了現(xiàn)場施工進度。

（2）對于樓承板無法直接與混凝土構件相互連接的問題，在原有剪力墻鋼筋中按照樓承板對應位置埋設角鐵，剪力墻封模時將角鐵露出，樓承板焊接鋪設于其上。同時，由于角鐵不受力，在其下部按照普通模板支撐結構要求搭設臨時支撐架，確?；炷翝仓r期施工安全。

預埋角鐵及支撐架搭設范圍示意圖如圖 4、圖 5 所示。

圖4 預埋角鐵示意圖

圖5 預埋角鐵及支撐架搭設范圍示意圖

在鋼樓梯與剪力墻交接部位增設構造鋼梁用以固定樓梯梯段。增設鋼梁后，鋼樓梯與主體鋼框架能夠同步安裝，且能夠根據(jù)鋼樓梯位置進行微調，避免了埋件澆筑混凝土時的偏位風險。與此同時，同步安裝鋼樓梯，為現(xiàn)場施工提供了上下通道，無須再設置其他通道，減少了現(xiàn)場防護投入。此外，同步安裝在技術上避免了原先工人在澆筑樓層混凝土時出現(xiàn)的臨時洞口以及后期吊裝可能出現(xiàn)的施工空間狹小人員操作不便以及塔吊大鉤伸入樓梯井中所產(chǎn)生的安全隱患。鋼樓梯增設鋼梁具體位置示意圖如圖 6 所示。

圖6 鋼樓梯增設鋼梁具體位置示意圖

2.1.4 設計優(yōu)化

在后期結構設計過程中可在滿足使用功能的前提下，盡量將樓梯間或電梯井布置于中央位置，并以其為中心布設核心筒。外圍房間可采用鋼框架形式，鋼結構與核心筒直接的連接可采用在核心筒外側剪力墻上埋設埋件的形式進行連接。采用此種優(yōu)化現(xiàn)場施工時可采用鋼結構隊伍滯后土建施工進場的方式使得鋼結構與土建單獨施工，互不干擾。

2.2 含鋼骨的梁柱節(jié)點鋼筋綁扎困難

2.2.1 原有設計

（1）多功能廳部分。原有設計圖紙中鋼骨柱至混凝土柱邊緣距離僅有 20 ～ 30 cm。此外，在兩側空余間隙內仍有柱縱筋穿過且設有 2 ～ 3 排箍筋，鋼筋間隙較小。根據(jù)梁配筋圖顯示梁筋規(guī)格均為超過 22 mm 的大直徑鋼筋且根數(shù)較多，均在 10～14 根之間，需分為 2～3 排綁扎。為保證施工質量與安全，梁筋錨固應滿足 16 G 101—1《現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、梁、板》（實行日期：2016 年 9 月 1日）圖集有關梁鋼筋錨固長度的有關規(guī)定。① 錨固于端頭柱的梁筋錨固段平直段長度 ≥ 0.4 LabE（LabE為抗震設計時受拉鋼筋基本錨固長度），且應設有 90° 彎鉤，彎鉤長度為 15d。② 錨固于中間柱的梁下部鋼筋錨固長度 ≥ LaE（LaE為受拉鋼筋抗震錨固長度） 及 0.5hc（柱寬）+ 5d兩者的較大值。③ 如柱段錨固長度足夠也可使用直錨的形式。錨固長度應 ≥ LaE與 0.5hc+ 5 d 兩者的較大值。其中，LaE及 LabE應滿足圖集相關要求。根據(jù) 16 G 101—1 規(guī)范圖集計算，預留空隙根本無法滿足梁筋錨固長度，即便采用彎錨形式也無法滿足直錨段長度要求。此外，鋼骨柱中設有六邊形箍筋，加工難度較大。且由于現(xiàn)場施工時柱縱筋排布相較圖紙難以實現(xiàn)百分之百對應，局部偏位在所難免，難以實現(xiàn)恰好套入多邊形箍筋。（2）酒店部分。酒店結構中靜性鋼梁柱局部截面占比過大，導致梁柱外圍鋼筋較密時易出現(xiàn)鋼筋與鋼構件相互沖突的情況。由于鋼結構整體穩(wěn)定性與受力性能要求，故縮小鋼構件規(guī)格顯然不現(xiàn)實。此外，加大混凝土截面會導致管線標高下降，凈空縮減，不能滿足業(yè)主要求，進而導致現(xiàn)場鋼筋綁扎安裝困難。

2.2.2 施工難點

多功能廳按照 12 SG 904—1《型鋼混凝土結構施工鋼筋排布規(guī)則與構造詳圖》（實行日期：2012 年 11 月 1 日）深化方式穿孔、設置端板或是套筒進行深化時發(fā)現(xiàn)如下問題。

（1）如若穿孔，鋼骨柱內側鋼柱采用厚度厚達 5 cm 的鋼板焊接而成，穿孔質量難以控制，且熔融時鋼板中應力在短時間難以消除，進而被鋼結構專業(yè)單位否決。

（2）如若設置端板，按照梁筋排布，梁底與梁面各需設置 2～3 排端板，現(xiàn)場進行梁筋焊接時梁筋排布過密且上下層間間距較小施焊較為困難。且如采用焊接，需焊接近 40根梁，梁筋總數(shù)接近 800 根，焊接量巨大，現(xiàn)場工期難以滿足。此外，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸，由于內排箍筋以及栓釘?shù)拇嬖冢摴侵锌晒┒税宸胖脜^(qū)域無法滿足端板單面焊 10d、雙面焊 5d的長度要求。

（3）如若設置套筒，根據(jù)梁筋排布與鋼柱之間的關系進行排布發(fā)現(xiàn)梁筋大部正對鋼柱，部分梁筋 100% 采用套筒連接，存在較大的結構安全質量風險。

酒店部分梁筋綁扎困難主要存在如下情況。

（1）柱縱筋受到鋼梁及其放大牛腿的影響，導致插筋無法下插，錨固長度不滿足規(guī)范要求。但根據(jù)強節(jié)點弱構件的設計原則，應加強節(jié)點域內構件，設計院對在鋼梁上穿孔持保留意見。

（2）由于靜性梁中鋼梁的存在且本身鋼筋排布較密，導致梁筋安裝較困難。由于鋼結構先行安裝，梁底多排鋼筋在安裝時彎錨難以伸入兩側柱中，拐角部位旋轉操作較困難。

2.2.3 解決途徑

由于常規(guī)途徑無法解決現(xiàn)場問題，經(jīng)過與設計院溝通，分析確定如下調整原則。

（1）多功能廳區(qū)域。① 增加梁筋排數(shù)，同時減少每排根數(shù)進而使得每排有更多鋼筋能夠從鋼柱兩側空隙內穿過。②在梁柱節(jié)點部位設置加腋，增大梁柱交接部位梁筋能夠操作與伸入面積，方便現(xiàn)場施工。同時在加腋部位設置加筋，對調整后的梁筋進行加強，為結構安全增添保障。③ 將六邊形箍筋調整為 2 個凸字形開口箍，現(xiàn)場安裝時可根據(jù)柱縱筋位置手動調整開口大小。

（2）酒店區(qū)域。① 柱筋采用鋼筋等面積代換原則將柱縱筋規(guī)格擴大并將根數(shù)減少，同時根據(jù) 12 SG 904—1 要求在縱筋間距較大部位采用套筒加設 1 根直徑為 14 mm 的構造鋼筋。② 梁筋采用局部擴大截面與增大規(guī)格兩種手段雙管齊下。一方面在不影響凈高以及管線調整可接受前提下將混凝土梁加高，另一方面將其內部縱筋加大規(guī)格以減少排數(shù)及根數(shù)，方便現(xiàn)場施工。

2.2.4 設計優(yōu)化

后期結構設計過程中，在滿足使用功能的前提下，可將鋼骨柱與混凝土梁連接部位尺寸盡量放大，方便后期梁筋穿插。同時，在確定配筋時，應充分考慮現(xiàn)場安裝綁扎時的誤差，尤其是在節(jié)點部位應特別考慮鋼結構節(jié)點部位的加腋牛腿或放大牛腳對實際施工的影響，盡量采用大截面小根數(shù)的排布方式以避免出現(xiàn)非常規(guī)的多邊形冗余量較小的構件，給予現(xiàn)場一定的靈活調整空間。

2.3 桁架板未發(fā)揮應有優(yōu)勢

2.3.1 原有設計

依據(jù)原有設計圖紙，多功能廳兩側附屬用房樓面采用鋼筋桁架板，但并未設置鋼柱鋼梁而是直接擱置在混凝土梁上。采用此種擱置方式雖滿足建筑裝配率的要求，但樓承板在混凝土澆筑前并無有效措施與結構相連，僅靠附加筋與梁筋相連作用有限。樓承板自重及上部鋼筋及人員施工荷載全部傳遞至與之搭接的梁模板上，安全隱患較大。

2.3.2 施工難點

（1）由于樓承板無鋼梁約束，僅靠梁邊附加筋無法有效約束樓承板平面運動，導致混凝土澆筑時樓承板收到泵管沖擊易變形移位，進而使得結構變形。

（2）由于樓承板無鋼梁約束，樓承板自重及施工荷載全部擔承在梁模板上，故單靠梁模板無法承擔如此多的荷載。

（3）由于樓承板支承在梁側面模板之上，相當于普通模板仍無法形成整體自我約束體系，并未起到應有的施工無須特別固定的作用與優(yōu)勢的方便，且成本相對較高。

2.3.3 解決途徑

（1）對于樓承板無法固定的問題，經(jīng)過與鋼結構專業(yè)單位溝通，擬定采用在梁筋中焊接角鐵并在梁下設置約束支架的方式限制樓承板在平面上的運動。

（2）對于樓承板荷載支承在梁模板上的問題，經(jīng)過與鋼結構專業(yè)單位以及業(yè)主協(xié)商，擬定采用與普通模板支架相同的支撐架作為受力體系，確保施工安全。

2.3.4 設計優(yōu)化

后期結構設計過程中，在滿足使用功能的前提下，如需使用樓承板，則應與鋼柱鋼梁配套形成一個有機整體，用以充分發(fā)揮樓承板自身強度剛度較普通模板大的優(yōu)勢，避免出現(xiàn)與普通模板效果一致但投入增加的問題。

3 實際施工效果

經(jīng)過對現(xiàn)場問題的實地勘察，聯(lián)合鋼結構及土建單位共同協(xié)商解決處理對策，各項解決方案獲得了設計院同意以及業(yè)主認可。現(xiàn)場施工時，依據(jù)勞務隊實際反饋，基本能夠解決其在現(xiàn)場施工過程中所遇到的大部分問題?，F(xiàn)場主樓自2019 年 4 月完成地下室頂板施工出至 2019 年 10 月結構封頂共計 6 月有余，現(xiàn)場施工質量一直處于可控范圍之內，獲得了監(jiān)理、項管公司以及第三方評比的一致好評。

4 結 語

隨著高層建筑越來越普遍，鋼結構與混凝土組合結構形式必將成為今后結構與建筑設計的主流趨勢。通過本文所論述的問題，能夠為后期鋼混組合結構在設計、審核、施工階段提供更多的現(xiàn)場實例與解決思路，避免相同類型問題的出現(xiàn)。通過對鋼結構與土建混凝土結構件問題的總結，對技術成果作了完善加強。通過問題分析解決，增強后期相同類型條件下結構設計與施工安全系數(shù)，降低施工過程中發(fā)生安全事故的風險，從而減少安全事故帶來的工期損失和經(jīng)濟損失。