劲性混凝土

劲性混凝土（又称型钢混凝土或劲钢混凝土）组合结构构件由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成。简单点说就是在原有的钢筋混凝土梁、柱等构件里添加型钢，加入型钢后可以有效提高构件承载能力，减小构件轴压比。通常高层结构较多采用。

劲性混凝土优点：劲性混凝土（又称型钢混凝土或劲钢混凝土）组合结构构件由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成，基本构件为梁和柱。劲性混凝土组成结构分为全部结构构件采用劲性混凝土的结构和部分结构构件采用劲性混凝土的结构。劲性混凝土具有强度高、构件截面尺寸小、与混凝土握裹力强、节约混凝土、增加使用空间、降低工程造价、提高工程质量等优点。本文结合马钢生产指挥中心工程施工经验，介绍其主要施工技术要点。

施工要点1、混凝土构件型钢的加工：

制作工艺顺序：材料检验→材料矫直→放样→号料→切割→加工（矫正、成型、制孔）→对接（焊接）→焊缝检验→校正→组装→焊接→校正→划线→制孔→栓钉焊接→摩擦面喷砂→试装→装配→质量检验→编号、标识→成品检验→存放→发送

2、预埋螺栓安装施工：

在基础混凝土施工时，施工时，采用定型模具将劲性混凝土柱位置固定，在模具上定位型钢柱地脚螺栓的位置，确定标高和垂直度后进行螺栓加固，采用钢筋井架固定地脚螺栓，每组螺栓采用3组井架，井架的位置尽量与结构钢筋的位置接近，以便连接。施工人员在筏板上下两层钢筋网之间加固和支撑，防止地脚螺栓移位和下沉。最后利用经纬仪，水准仪进行螺栓位置及标高的检查验收，合格后进行混凝土浇筑。待基础筏板混凝土强度达到设计强度75%时即可进行安装作业。

3劲性混凝土构件型钢安装

3.1柱内型钢的安装与固定

为确保劲性混凝土柱和柱内型钢位置准确，并保证型钢生根牢固，在型钢下部用钢板支垫，通过钢丝绳上的花篮螺栓调整型钢柱的垂直度，灌筑早强微膨胀二次灌浆料，对于“工”字一次至顶，对于“十”型柱因柱较重，分段施工。安装上柱，焊接及检测。

①使用全站仪对劲性混凝土柱进行精确定位（偏差不超过±1mm），预埋固定型钢的地脚螺栓，混凝土施工完毕后，及时清理并凿毛。

②按劲性柱编号吊装就位。利用型钢上的加宽翼缘作型钢的起吊点，局部利用塔吊配合，使型钢底部的螺栓孔对准预埋螺栓，并用小块钢板沿型钢四周4个角垫起约30mm。吊装大致就位后即在劲性柱的中部及上部四个方向，用钢丝绳一头拴在型钢的加宽翼缘上，一头拴在地锚上，移开吊车臂。

③通过调节钢丝绳上的花篮螺栓调整型钢的垂直度（使用线坠检查）。

④在保证型钢垂直度的同时，劲性柱内两根型钢的相对位置关系尤为重要。为此于两型钢柱的负二层及负一层之间及时安装型钢梁，以校正两型钢的位置，保证整体性。

⑤通过结构50cm线返出劲性柱下口标高。使用薄钢板楔块支垫在型钢下部，使型钢的垂直度和标高符合要求后，拧紧地脚螺栓的螺母。用测量仪器全面检查型钢的标高、位置和垂直度，确认无误后重新加固，最后在劲性柱底部灌筑早强微膨胀二次灌浆料。

⑥型钢底部灌浆：早强微膨胀二次灌浆料能自流浇筑，具有不收缩，早强，高强，密实性好，使用方便等特点，为防止浪费并保证连续施工，事先根据现场实际缝隙大小和数量进行精确计算，以1根劲性柱的用量进行搅拌。在灌浆之前，各工种和工序要做好工序交接和检查，确保万无一失。

⑦待劲性混凝土施工至一定高度时，用钢管在第一节劲性混凝土柱的周围搭设施工平台，其高度低于第一节型钢顶部50cm左右。平台宽1.2m，外侧为1.5m高的护身栏杆，平台上铺有脚手板，作为安装及焊接第二节型钢的操作平台，遇大风和寒冷天气则在护身栏杆外侧围挡塑料布或停止施工。

⑧用塔吊或汽车吊将第二节劲性柱型钢吊装就位后，在四周用钢丝绳及花篮螺栓与楼层埋件环连接，用线坠控制劲性柱内型钢的垂直度。

⑨劲性柱内型钢的标高、位置和垂直度调整完毕，在型钢的加宽翼缘两边加钢夹板，用螺栓连接固定上下两节型钢，在四个角处点焊，再校核一遍垂直度，确认无误后正式焊接。

⑩竖向连接采用手工一级焊接。焊完后用氧气割去加宽翼缘板，打磨焊缝。焊缝采用小型超声波检定仪现场检定，合格后进行下道工序施工。

3.2型钢梁的安装和固定焊接

为确保型钢柱的整体稳定，及时安装负二层及负一层之间型钢梁，型钢梁与型钢柱的牛腿相焊接和高强螺栓连接。

①安装柱的型钢柱时，先在型钢柱连接处进行临时连接，纠正垂直偏差后安装型钢梁。

②用汽车吊或塔吊将钢梁运至安装处，做临时连接，并找正位置。

③钢梁翼缘中心线应对正钢柱中心线，以保证钢梁轴线位置。

④在安装钢梁过程中，利用钢腹板两侧安装设备上的水平调节丝杆来调节钢梁的垂直度。

⑤安装钢梁时，需要反复观测并纠正其轴线、标高、垂直度偏差值，直至符合规范要求后，方可进行对接焊。

⑥连接采用手工一级焊接。钢梁焊接完毕后，并对钢梁的垂直度标高进行复验。

⑦在梁的型钢安装后，要再次观测和纠正因荷载增加、焊接收缩或螺栓松紧不一而产生的垂直偏差，进行焊接外观检查。

⑧标高和轴线尺寸无误后，按照设计及施工规范要求进行高强螺栓施拧和终拧作业。

⑨焊完后，打磨焊缝。焊缝采用小型超声波检定仪现场检定，合格后进行下道工序施工。

4、劲性混凝土构件的钢筋工程

劲性混凝土中因型钢柱和型钢梁的存在，钢筋工程在劲性混凝土节点施工尤为繁琐，钢筋制作和绑扎不如普通框架剪力墙结构简单和通俗易懂，存在施工难点，技术人员和施工人员要多加现场指导和交底，并及时与设计人员沟通，采取相应措施解决实际问题。解决时必须在型钢制作加工和钢筋制作时提前提出方法和方案，并通过以下方式加以控制和实施：

①对于柱主筋与型钢梁上下翼缘交叉、梁主筋与型钢柱腹板交叉及柱箍筋与型钢梁的腹板交叉的问题，可在二次设计及型钢梁柱加工制作时解决。

②对于柱箍筋与型钢柱的抗剪拴钉交叉的问题，可在钢筋加工制作时解决。

③对于柱箍筋与型钢梁腹板交叉而在二次设计时不能解决的问题，可在现场于设计人员共同协调决。

劲性混凝土施工前，必须进行型钢的二次详细精心设计，绘出施工图纸，以便解决型钢下料和钢筋穿过型钢的问题。设计时主要解决梁柱节点部位，对一次设计图纸详细阅读，逐一进行混凝土梁柱编号。节点设计时必须考虑到钢筋数量、规格、位置和主次梁钢筋标高，梁上下排钢筋间距等等，以便型钢开孔和设置钢垫块等等。

4.5劲性混凝土构件的模板工程

采用竹胶合板模板组拼，使用对拉螺栓进行加固。柱身四周下部加斜向顶撑，防止柱身涨模及侧移，柱子根部留置清扫口，混凝土浇筑前清除残余垃圾。梁模板的支撑采用钢管扣件，经计算后确定支撑方案。

这里尤为提到的是使用对拉螺栓时，遇到型钢的腹板和翼缘如何处理，施工方法有两种，一种采用周转形式的对拉螺杆，在型钢边缘设置，如柱截面为1000*1000，型钢截面为700*700，横向设置2道对拉螺杆，此法对大截面型钢柱不适合，柱截面不易保证，但能节约材料，加快施工进度；一种采用不周转的对拉螺杆，直接把对拉螺杆焊接在型钢翼缘上，待拆模后割除。

4.6劲性混凝土构件的混凝土工程

劲性混凝土施工与普通框架结构基本一致，存在不同的是型钢影响混凝土浇筑，在施工时尤为注意。由于高强混凝土质量易受各种微小因素的影响，故从原材料选用，搅拌、振捣、养护等各环节严格控制。型钢结构混凝土的浇捣，应严格遵守混凝土的施工规范和规程，在梁柱接头处和梁型钢翼缘下部等混凝土不易充分填满处，需要仔细浇捣。

总之，劲性混凝土工程可解决高层建筑的特殊问题，可减少梁柱截面，调节轴压比，提高结构的承载力，具有广阔的应用和发展前景。

劲性混凝土结构的特殊问题首先，钢骨的含钢率。关于劲性混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用劲性混凝土构件。当钢骨含钢率太高时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇筑施工有困难。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。

其次，钢骨的宽厚比。钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但不宜过厚，因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求

再次，钢骨的混凝土保护层厚度，根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁不宜小于100mm。

最后，要重视劲性混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。1

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学