浅谈我国劲性混凝土框架中应注意的问题及要点

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【摘 要】本文介绍了劲性混凝土的组成与优点；介绍了劲性混凝土结构在国内外的应用与发展，并对劲性混凝土结构应注意的问题做简要阐述。

【关键词】劲性混凝土；构件制作；高层建筑

劲性混凝土结构又称型钢混凝土结构，是指在混凝土中配置型钢、并配有一定纵向钢筋和箍筋的结构。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，因此具有广阔的应用和发展前景。

一、劲性混凝土结构的优点

1、耐久性、耐火性均优于钢结构，劲性外包的混凝土，可取代刚结构所涂的防锈和防火涂料，混凝土蓄热能力强。 劲性钢筋混凝土结构中劲性可以大幅度提高构件的承载力，兼做摸板支架，在混凝土尚未浇注前已形成钢架，具有承载力，可用作摸板支架和操作平台。

2、节约钢材，可节省钢材50%甚至更多。

3、劲性混凝土组合结构施工进度快，工期短。

4、承载力高，截面小，钢筋混凝土构件受配筋率的限制，提高承载力的途径只能是加大截面尺寸，而组合结构可以设置较大的劲性，提高构件承载力，更能满足高层及超高层建筑设计的需要。

二、劲性混凝土的材料性能及一般构造

1、劲性

劲性混凝土钢材性能要求应满足抗拉强度、伸长率、屈服点、硫磷含量、冷弯实验、冲击韧性合格要求。若用于地震区，应具有良好的延性，钢材极限抗拉强度和屈服强度不能太接近，其强屈比不应小于1.2，且应有明显的区服台阶和良好的可焊性。

钢板不宜过薄，以利于焊接和满足局部稳定要求，厚度不宜小于6mm。当焊接劲性钢板的厚度大于或等于40mm时，并承受沿板厚放线的拉力（撕裂作用）时，应按《厚度方向性能钢板》的规定，考虑其附加厚度方向的断面收缩率，并不得小于该标准中Z15级规定的允许值。

2、钢筋和混凝土

劲性混凝土组合结构中的纵向钢筋和箍筋宜采用延性较好的热轧钢筋，其纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，纵筋与劲性间的净距，对梁不小于30mm，对柱不小于50mm，且不小于粗骨料最大粒径以及钢筋最大直径的1.5倍。其他构造要求应满足现行《混凝土结构设计规范》要求。

为了充分发挥劲性混凝土组合结构中劲性的作用，混凝土强度等级不宜小于C30。为便于混凝土的浇筑，规定混凝土最大骨料直径小于劲性外侧混凝土保护层厚度的1/3，且不宜大于25mm。

3、混凝土保护层厚度

劲性混凝土构件中对钢筋的混凝土保护层厚度要求与钢筋混凝土结构相同，对劲性也有一定的混凝土保护层厚度的要求，这是为了防止劲性发生局部压屈变形，保证劲性、钢筋混凝土相互粘结而整体工作，也是为了提高劲性混凝土结构的耐火性和耐久性。

4、螺栓

6、焊条和焊剂

手工焊接用焊条应符合《碳素焊条》或《低合金钢焊条》规定。选用的焊条型号应与主体钢构件母材的金属力学性能相适应。对直接承受动力荷载或振动荷载切要验算疲劳的结构，宜采用低氢焊条。自动焊半自动埋弧焊采用的焊丝和相应的焊剂，应与主体金属母材力学性能相适应，焊丝应符合《焊接用钢丝》现行标准。

三、劲性混凝土结构构造

1、劲性混凝土构件。此构件是采用劲性配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成，其基本构件有劲性混凝土组合梁，以及劲性混凝土组合柱。

2、劲性混凝土梁中的劲性宜采用工字型轧制劲性或工字型焊接劲性。截面宽度不宜小于300mm，截面的高宽比不宜大于4。

3、劲性混凝土柱中劲性截面可采用H形轧制劲性或H形、十字型、箱形焊接劲性。箱形焊接劲性用于劲性混凝土柱时，箱形截面尺寸不宜大雨劲性截面柱截面尺寸的一半。

4、梁柱节点构造梁柱节点处柱的主筋一般在柱角上，这样可以避免穿过劲性梁的翼缘。但柱的箍筋要穿过劲性梁的腹板，也可将柱的箍筋焊在劲性梁上。节点设计时，尽量避免在劲性翼缘穿孔，当必须在劲性腹板上预留贯穿孔时，劲性腹板截面损失率宜小于腹板面积的25%。梁主筋一般要穿过劲性柱腹板，如果穿孔削弱了劲性柱的强度，应采取补强措施。

5、柱脚节点构造。柱脚分为埋入式柱脚和非埋入式柱脚。抗震设防的结构宜有先采用埋入式柱脚。当有地下室时，抗震设防的结构在地下室底部可采用非埋入式柱脚。

6、保护层。劲性混凝土构件混凝土保护层厚度，取决于耐火极限、钢筋锈蚀、劲性压曲及钢筋与混凝土的粘结力等因素。

7、剪力连接件。劲性与混凝土之间的粘结应力只有圆钢与混凝土粘结应力的二分之一，因此为了保证混凝土与劲性共同工作，有时要设置剪力连接件，常用的为圆柱头焊钉。一般只在劲性截面有重大变化处才需要设置剪力连接件。

四、劲性混凝土结构施工

1、劲性混凝土结构节点的施工流程

劲性混凝土梁柱连接节点的施工流程为：构件进场验收焊接安全设施安装缆风绳劲性柱吊装安装周围钢柱、钢梁形成稳定框架测量校正（监理旁站）高强度螺栓初拧、终拧（监理旁站）梁柱节点焊接焊缝探伤检测（监理旁站）临时固定耳板割除柱纵筋对接套设柱箍筋梁纵筋穿孔、焊接套设梁箍筋梁柱钢筋骨架绑扎梁柱支模浇筑混凝土混凝土养护拆模。

2、劲性骨架的安装

安装劲性混凝土柱中的劲性骨架时，首先固定劲性柱上下连接处的临时连接螺栓，观测纠正其垂直偏差，进行焊接。梁的劲性骨架安装前再次对劲性骨架进行垂直度的观测和纠正，为防骨架垂直偏差随着层高的递增而出现积累超过允许范围的情况，除力求柱子劲性下部校正准确外，还应将上部安装垂直中心线进行校对。

3、钢筋骨架的安装

梁柱接头处交叉钢筋应尽可能贯通且互不干扰，加工柱的劲性骨架时，劲性腹板上预留穿筋孔洞，且相互错开。预留孔洞的孔径，既要便于穿钢筋，又不能过多削弱劲性腹板，一般预留孔洞的孔径较钢筋直径大4～6mm为宜。由于浇筑混凝土时有部分空气不易排出，或者因为梁的劲性翼缘过宽妨碍浇筑混凝土，需预留排气孔洞和混凝土浇筑孔。