劲性混凝土施工工法
一、前言
劲性钢筋混凝土结构，是指由劲性钢（S）和钢筋混凝土（RC）所组成的结构。型钢混凝土梁、柱是劲性混凝土结构的基本构件，在高层建筑中，劲性钢筋混凝土柱和钢梁、组合梁或钢筋混凝土梁一起，组成劲性钢筋混凝土框架，也可以与钢支撑或钢筋混凝土剪刀墙结合，组成更强的抗侧力空间体系，从而成为高层、超高层建筑主体结构。其中劲性混凝土在烟台市规划展览馆润利大厦工程应用中取得了良好的效果。
二、特点
劲性混凝土结构与普通单一性钢结构相比具有：耐久性耐火性好，节约钢材，受力性能好等优点。劲性混凝土与普通钢筋混凝土结构相比具有：承载力高，施工周期短，抗震性能好等优点。
三、适用范围
本工法适用于采用劲性混凝土柱、梁为全部或部分承重构件的框架结构、框架—剪力墙结构，底层大空间剪力墙结构等结构体系工程。但对于承受反复荷载作用的疲劳构件，应结合一定的试验数据谨慎采用。
四、劲性混凝土的工作原理
劲性混凝土结构是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种结构形式。该结构利用型钢固
有的强度和延性，以及型钢、钢筋、混凝土三位一体地工作使其具有更大的承载力、更强的刚度、更好的抗震性。
五、施工工艺流程
型钢加工→施工测量→型钢构件安装→钢筋绑扎→模板支设→混凝土施工
六、施工要点
（一）型钢加工
1、组焊
（1）材料：加工型钢所用原材料须有合格证、出场检验报告，材料进厂后要进行复检为防止板材重皮，采用超声波探伤。
（2）放样、号料及下料：采用微机精确放样，建议钢板切割采用数控火焰切割（丙烷），切割完毕及时清渣。
（3）组装：按工作图纸在点焊组立机上组装，采用与焊接所用相同的焊材进行点固，点固长度不应超过25mm，间距100mm-200mm。组装允许偏差满足规范要求。焊缝周围30mm-50mm范围内铁锈、毛刺、污垢应机械清除。构件的隐蔽部位焊接、涂装，经检验合格后方可封闭。
2、型钢焊接
（1）焊工持证上岗，焊条和焊剂严格按使用说明进行使用。
（2）焊接前焊缝两侧应清理干净再施焊。
（3）钢板拼接采用碳弧气刨开坡口并清渣，小车埋弧焊焊接，超声波探伤。
（4）构件焊接采用CO2气体保护焊，焊丝采用药芯焊丝。
（5）焊接时若发现焊接角变形，应及时利用型钢矫直机进行矫正，若旁弯则利用火焰矫正方法进行矫正（火焰矫正只能空冷，不能利用冷水进行冷却，否则影响钢材内部组织）。
3、构件预拼装
（1）机具选择：拼装时必须选择合适的平台、支撑凳、卷尺、拐尺、活扳手等。拼装平台应牢固稳定，拼装前应对平台进行测平。
（2）放样：根据图纸尺寸在平台上放出要拼装的型钢框架位置尺寸大样图，放样时必须先确定好基准，此基准将作为拼装基准。
（3）构件预拼装：放好大样后，将要拼装的构件吊运到拼装现场，根据放样基准按照平台上的大样位置顺序排放，确定正常无误后用螺栓连接紧固，紧固结束后按图纸和大样进行检查是否符合。同时将有关节点部位进行标识，以便安装时能正确就位。
（二）施工测量控制
1、定位：利用全站仪将图纸上型钢构件的坐标点位精确的放样到施工现场，做为整体
控制网。
2、水平距离测量：使用钢尺对位置点进行测量时，用水准仪协助控制尺子两端水平，拉尺用力均匀一致，距离测量均采用来回两次拉尺的方法。
3、标高、垂直度测量：利用周边构件如混凝土柱等，将标高引至其上，构件吊运时均由该点直接用钢卷尺向上量测，利用水准仪往返测量与基准标高校核。垂直度则利用经纬仪观测型钢棱角来进行控制。
（三）型钢构件安装
1、用墨线清楚示出轴线及标高位置。选择合适的吊装设备进行吊装。
2、分件吊装型钢梁、柱等构件，待安装就位后及时进行矫正、固定。当天安装的钢构件应形成稳定的空间体系。
3、在钢构件起吊及就位处采用垫木板等方法保护构件边角以免破坏。构件吊至就位位置上方200mm处，先使其稳定，对准螺栓孔缓慢下落，下落过程中应避免磕碰丝口，落实后及时调整其轴线位置、标高、垂直度。调整完毕后，用螺栓拧紧固定，同时安装临时固定的构件。
4、节点处高强度螺栓施工：高强度螺栓先进行初拧，初拧合格后做出标记，然后按从中间向两端的顺序依次紧固螺栓。若个别螺栓连接孔出现偏孔现象，应采用微型砂轮磨光机或人工挫销进行修正。
（四）钢筋绑扎
型钢梁、柱节点处钢筋密集，钢筋处理较为复杂，本工程结合工程实际情况提出了对梁柱节点处在框架抗展主方向梁钢筋穿过型钢柱；另一方向一部分梁钢筋与型钢柱连接板焊接，另一部分钢筋通过梁端作放大头绕过型钢柱的办法，从而减少了梁中钢筋与型钢柱焊接工作量，也减少了梁筋穿过型钢柱对型钢柱本身的削弱，保证了施工质量，加快了施工进度。
（五）模板支设
型钢梁截面尺寸一般比较大，模板支撑体系需经过计算，确定支撑架体的横纵向间距及梁侧对拉螺栓的排距和间距，按规范要求增加构造措施。由于梁内型钢的影响，对拉螺栓无法直接穿过型钢梁，在征得设计院同意的前提下可采用将对拉螺栓分成两部分对称焊接到型钢梁腹板上，从而对梁模板进行固定。
对于跨度较大的型钢梁，应按设计要求起拱，若设计无具体要求，起拱高度一般为跨度的1/1000——3/1000，其中考虑到型钢梁下支撑脚手架易产生挠度，型钢梁起拱高度还可以再增大一些。
（六）混凝土施工
1、混凝土在原材料的计量、搅拌时间上对混凝土进行严格按规范标准控制，确保混凝土及时连续进行浇筑。
2、由于劲性混凝土中钢筋一般过密，因此混凝土振捣时应尽量减少碰振钢筋、型钢、模板、吊环及预埋件等现象。振捣混凝土时不能漏振，也不得过振。混凝土的振捣随浇随振捣，振捣棒垂直插入混凝土中，插入到下层尚未初凝的混凝土中约50～100mm，以使
上下层混凝土互相结合紧密；操作时要做到快插慢拔，以免发生分层离析现象或空洞现象。振捣器的插点要均匀排列，排列方式采用行列式和交错式两种，由振捣手灵活掌握。插点间距不超过40cm，振捣器距模板应大于20cm。
3、为保证已浇筑好的混凝土在规定龄期内达到设计要求的强度和耐久性，防止产生收缩和温度裂缝，必须认真做好养护工作。
（1）劲性混凝土柱用塑料薄膜布全部严密地包裹起来，从而保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护。
（2）劲性混凝土梁板表面用适当的材料进行覆盖并浇水，使混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度。
4、由于劲性混凝土梁通常跨度较大，因此劲性混凝土应严格拆模强度，同时已拆除模板及支撑的结构，应在混凝土达到设计强度后方能承受全部设计荷载，施工中严禁超载使用。
七、施工用设备
主要有：超声波探伤仪、水准仪、经纬仪、全站议、数控火焰切割机、点焊组立机、焊接机械、吊装机械、平台、卷尺、拐尺、活扳手、振动棒等。
八、质量控制
本工法应遵循的国家现行技术规范、标准有：
《建筑工程施工质量验收统一标准》
《钢结构设计规范》
《建筑钢结构焊接规程》
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》
《建筑施工手册》
《建筑施工规范》
九、安全措施
1、各种机械、机具施工时应严格按操作规程作业，用电设备均单独设漏电保护器。
2、需搭设脚手架时，由专人执证按照专项方案搭设。
3、施工过程中应避免交叉作业。
十、环保措施
工程施工使应严格遵循《建筑施工现场环境与卫生标准》，施工现场全部采用化面层；每天派专人随时清扫现场内的主要施工道路和相关施工区域，使其达到环卫要求。每次模板拆模后设专人及时清理模板上的混凝土和灰土，模板清理过程中的垃圾及时清运到施工现场垃圾存放点，保证模板及堆放场地清洁。施工阶段，在建筑物四周采用密目式安全网
进行封闭围挡，以减少污染与噪声。混凝土浇筑采用低噪声振捣设备，塔吊指挥均对讲机。夜间施工时，严格控制避免产生过大声响。
十一、效益分析
劲性钢筋砼在本工程中的成功应用，使柱、梁截面与普通钢筋砼柱相比减少了60％，从而减少了构件截面尺寸，增加了使用面积和净高，节约了一次性投资，取得了良好的经济效益和社会效益。
十二、工程实例
烟台市文化中心工程地下两层，地上六层，大量采用了劲性混凝土结构，钢筋配置密集，节点处易造成钢柱梁的截面减弱，混凝土浇筑困难。通过优化设计，采用在节点钢筋密集处钢柱梁上预制孔、增加连接板、补强措施等，在不对钢柱梁截面减弱的同时，最大限度的保留了混凝土的振捣空间，保证了实体质量。
烟台市规划展览馆润利大厦工程地下一层，地上二十二层，整体采用钢筋混凝土结构，其中局部框架柱以及空中连廊部分采用劲性混凝土结构。本工程型钢结构总计330吨，其中钢骨柱200吨钢骨梁130吨，柱共分11节施工，柱底标高-7.7m。钢柱为钢板拼焊“十”形柱，并焊接栓钉。空中连廊部分为三层钢骨连廊，跨度26m。钢柱分段制作，现场对接安装，对接采用全熔透焊接。
