多向鋼筋混凝土梁相交于鋼管混凝土柱施工技術(shù)

王 旭，徐文龍，王志東，王聿萌，呂一品

（中建三局集團(tuán)有限公司，哈爾濱 150000）

多向鋼筋混凝土梁相交于鋼管混凝土柱施工技術(shù)

王 旭，徐文龍，王志東，王聿萌，呂一品

（中建三局集團(tuán)有限公司，哈爾濱 150000）

哈爾濱太平國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓擴(kuò)建工程（T2航站樓及高架橋項(xiàng)目），在航站樓主樓外側(cè)設(shè)計(jì)了鋼管混凝土柱，與之相交的梁為鋼筋混凝土梁，通過鋼管混凝土柱正交的梁穿鋼管柱，而對(duì)于多個(gè)方向的梁相交于鋼管柱的情況采用環(huán)板加環(huán)梁的方式連接。本文結(jié)合太平機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目的施工對(duì)多向鋼筋混凝土梁穿鋼管柱的施工進(jìn)行了總結(jié)和闡述。

鋼管混凝土柱；鋼筋混凝土梁；施工技術(shù)

0　引 言

鋼管混凝土柱就是把混凝土灌入鋼管中并搗實(shí)以提高鋼管的強(qiáng)度和剛度，鋼管混凝土柱能夠充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)，一般按照截面形式分為矩形鋼管混凝土柱和圓形鋼管混凝土柱。鋼管混凝土柱與混凝土梁相交的節(jié)點(diǎn)形式較多，梁鋼筋穿鋼管柱的形式較為常見。此種施工工藝對(duì)鋼管柱的預(yù)留鋼筋孔要求高，施工難度相對(duì)較大，本文結(jié)合實(shí)際情況對(duì)圓形鋼管混凝土柱與混凝土梁相交的施工進(jìn)行闡述。

1　哈爾濱太平國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓擴(kuò)建工程概況

哈爾濱太平機(jī)場(chǎng)T2航站樓擴(kuò)建工程位于哈爾濱市道里區(qū)太平機(jī)場(chǎng)內(nèi)，航站樓設(shè)計(jì)分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)，A區(qū)為既有的T1航站樓，B區(qū)為航站樓主樓區(qū)域，基本跨度為18 m，C區(qū)為指廊區(qū)域，基本跨度為12 m。

本工程的B區(qū)航站樓設(shè)計(jì)為鋼管混凝土柱，截面尺寸為直徑1.6 m，柱內(nèi)全高采用C40無收縮細(xì)石混凝土。鋼筋混凝土梁與之相交的節(jié)點(diǎn)形式分為兩種：一種是鋼筋穿過鋼管混凝土柱，需在柱內(nèi)錨固的進(jìn)行錨固，無需錨固的則需穿過整個(gè)鋼柱；另一種是在節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置環(huán)梁和環(huán)形牛腿，鋼筋焊接在環(huán)形牛腿上，達(dá)到梁與柱相接的目的。

2　施工難點(diǎn)分析

（1）本工程采用的鋼管柱作為鋼筋混凝土梁的制作，鋼筋需穿過鋼管柱，其施工精度及質(zhì)量是本工程控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（2）多向梁相交于同一根鋼管柱，鋼筋的錨固形式和其施工質(zhì)量也是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（3）多向梁相交于統(tǒng)一鋼管柱的節(jié)點(diǎn)位置，鋼筋密集復(fù)雜，且設(shè)置環(huán)形牛腿和環(huán)梁，節(jié)點(diǎn)情況復(fù)雜，混凝土的澆筑是其控制的重點(diǎn)。

3　節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)

本工程的鋼筋混凝土梁與鋼柱的連接節(jié)點(diǎn)形式多樣，設(shè)計(jì)上分為兩種，一種為鋼筋穿鋼管柱形式，如圖1-1、圖1-2所示，在正交的兩個(gè)方向的梁相交時(shí)使用；另一種是設(shè)置環(huán)形牛腿加環(huán)梁作為混凝土梁鋼筋的錨固支座，如圖1-3所示，針對(duì)多向梁相交時(shí)使用。

圖1-1　柱腳位置鋼筋穿鋼管柱模型

圖1-2　二層位置鋼筋穿鋼管柱模型

圖1-3　環(huán)板位置模型

設(shè)計(jì)提供的圖紙深度無法滿足鋼結(jié)構(gòu)的加工要求，因此需根據(jù)總的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)文件對(duì)其進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，尤其上述兩種節(jié)點(diǎn)形式均比較復(fù)雜，良好的深化設(shè)計(jì)工作，是保證施工順利進(jìn)行的前提條件，同時(shí)也是保證施工質(zhì)量一次成型的必要條件。

本工程基于BIM技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，將節(jié)點(diǎn)位置的深化設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)工作，基于BIM技術(shù)的各個(gè)軟件的對(duì)比，采用應(yīng)用程度高的TEKLA Structures軟件對(duì)其進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并利用其優(yōu)越的出圖性能和量表統(tǒng)計(jì)性能進(jìn)行出圖及工程量的統(tǒng)計(jì)。

對(duì)于節(jié)點(diǎn)位置的深化設(shè)計(jì)，由鋼筋翻樣人員采用CAD軟件對(duì)混凝土梁縱向鋼筋進(jìn)行排布。對(duì)于鋼筋穿鋼管柱的節(jié)點(diǎn)部位，因其鋼筋需穿過鋼管，且鋼管柱的開孔不能過大，開孔過大會(huì)削弱鋼管柱的截面。根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，對(duì)其每根鋼筋的水平位置和鋼筋的標(biāo)高進(jìn)行初步確定，同時(shí)有雙筋并筋的穿孔位置應(yīng)予以重點(diǎn)掌控，使其滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工要求，經(jīng)過排布的節(jié)點(diǎn)再增加到TEKLA模型中，通過TEKLA中三維可視化的優(yōu)勢(shì)，對(duì)鋼筋的排布進(jìn)行優(yōu)化，最大限度做到深化設(shè)計(jì)滿足施工的方便和可操作性。對(duì)于環(huán)形牛腿及鋼筋混凝土環(huán)梁的部位，主要是針對(duì)與其相交的每根混凝土梁內(nèi)的縱向鋼筋的標(biāo)高予以控制，為了盡量減少環(huán)板的設(shè)置，梁的每排縱向鋼筋的標(biāo)高宜設(shè)置在同一標(biāo)高，并根據(jù)梁鋼筋的標(biāo)高確定每層環(huán)形牛腿的環(huán)板標(biāo)高。

對(duì)于需開孔的鋼管柱，根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖在工廠內(nèi)加工期間完成開孔，其開孔工藝為銑孔，對(duì)于環(huán)形牛腿的節(jié)點(diǎn)，因每一排鋼筋均需與環(huán)板進(jìn)行焊接，環(huán)板的密度較大，考慮其可操作性，選擇在現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝。

4　節(jié)點(diǎn)部位的施工

4.1鋼筋穿鋼管柱節(jié)點(diǎn)施工

此位置相對(duì)較為復(fù)雜，采用三維模型將此部位對(duì)工人進(jìn)行交底，如圖2-1到圖2-6所示，主要從各個(gè)構(gòu)件施工的先后順序以及過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行交底。

圖2-1　吊裝下一節(jié)鋼柱

圖2-2　焊接鋼柱 并拆除連接耳板

圖2-3　搭設(shè)腳手架并支模板

鋼筋穿鋼管柱節(jié)點(diǎn)的施工，主要是控制鋼結(jié)構(gòu)的安裝方向和安裝精度，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在工廠加工后進(jìn)行編號(hào)，根據(jù)其編號(hào)進(jìn)行吊裝，吊裝的方向需按照?qǐng)D紙標(biāo)注進(jìn)行，吊裝過程需有專業(yè)的測(cè)量工程師對(duì)其標(biāo)高和柱子的垂直度進(jìn)行核對(duì)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的偏差及時(shí)糾正。

圖2-4　穿鋼筋

圖2-5　澆筑鋼柱內(nèi)混凝土

圖2-6　澆筑樓板混凝土

按照梁的配筋信息，將梁底筋插入鋼管柱內(nèi)，宜優(yōu)先施工節(jié)點(diǎn)部位，按照規(guī)范和圖集要求在圖集允許范圍內(nèi)進(jìn)行鋼筋的連接，其連接形式采用直螺紋套筒連接。

4.2環(huán)形牛腿及環(huán)梁的施工

環(huán)形牛腿及環(huán)梁的節(jié)點(diǎn)施工相比鋼筋穿鋼管柱的形式復(fù)雜，多根多向梁同鋼管混凝土相交，若仍采用鋼筋穿鋼管的做法，一方面會(huì)對(duì)鋼管柱的截面削弱過大，另一方面在此位置相交的混凝土梁數(shù)目較多，且梁的方向各異，梁頂標(biāo)高相同，將導(dǎo)致鋼筋層數(shù)過密，無法滿足鋼筋保護(hù)層厚度要求，鋼筋的標(biāo)高控制難以保證，因此設(shè)計(jì)上采用環(huán)形牛腿加環(huán)梁的形式對(duì)此位置進(jìn)行處理。

多個(gè)方向的梁都要與鋼管柱相交，梁的底筋與面筋每排鋼筋都需與鋼環(huán)板焊接，環(huán)板的層數(shù)需根據(jù)與其相交的梁中，鋼筋的排數(shù)和梁的高度確定，每層環(huán)板的具體位置需充分考慮鋼筋混凝土梁的截面尺寸及鋼筋保護(hù)層厚度，以及相鄰兩排鋼筋之間的距離確定。

施工順序?yàn)椋含F(xiàn)將環(huán)形牛腿的豎向加勁肋焊接完成，再從下部向上部焊接鋼制環(huán)板，且每焊接完成一層環(huán)板需焊接與本層環(huán)板相連接的梁縱向鋼筋，再焊接第二層環(huán)板，再焊接與第二層環(huán)板相連接的鋼筋，按照此順序直至最上面一層環(huán)板和鋼筋焊接完成，焊接的焊縫長(zhǎng)度為雙面焊5D，梁主筋伸至鋼管柱邊，保證足夠長(zhǎng)度的錨固，如圖3-1到圖3-6所示。

圖3-1　焊接環(huán)梁加勁肋

圖3-2　焊接底層環(huán)板

圖3-3　焊接底層鋼筋

圖3-4　全部底筋及環(huán)板完成

圖3-5　環(huán)板及梁筋完成

圖3-6　環(huán)梁鋼筋完成

4.3混凝土環(huán)梁的施工

為包裹住鋼環(huán)板做成的環(huán)形牛腿，在環(huán)形牛腿外側(cè)設(shè)計(jì)混凝土環(huán)梁，并配置構(gòu)造鋼筋，防止環(huán)梁內(nèi)混凝土開裂，同時(shí)兼顧混凝土與鋼結(jié)構(gòu)及混凝土梁的連接作用，如圖4所示。

圖4　環(huán)梁的鋼筋設(shè)置

4.4混凝土澆筑

對(duì)于鋼筋穿鋼管柱的混凝土澆筑，在澆筑鋼管柱內(nèi)的混凝土?xí)r，當(dāng)澆注到梁的標(biāo)高時(shí)，需尤其注意鋼筋位置的混凝土振搗，避免鋼筋交叉導(dǎo)致骨料無法下落。

環(huán)形牛腿及環(huán)梁的寬度較大，相鄰兩層鋼環(huán)板的間距較小，為方便環(huán)板之間的混凝土澆筑，保證混凝土的密實(shí)度，在每層環(huán)板上設(shè)置混凝土澆注孔，如圖5所示，且此部位選用細(xì)石混凝土澆筑。對(duì)于環(huán)梁的混凝土澆筑需注意控制混凝土的澆筑速度和混凝土的控制，確?；炷脸錆M整個(gè)環(huán)梁，保證環(huán)梁混凝土的密實(shí)度。

圖5　混凝土澆注孔

5　結(jié) 語

哈爾濱太平國(guó)際機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目采用鋼筋穿鋼管的形式解決了正交梁相交于鋼管柱的施工，并利用BIM技術(shù)對(duì)鋼管柱進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，從根源上促進(jìn)了施工質(zhì)量，采用鋼環(huán)板作為鋼牛腿，同時(shí)增加混凝土環(huán)梁，解決了多個(gè)方向的梁相交于同一根鋼管柱的施工難題，尤其是每個(gè)方向的混凝土梁的截面及配筋信息不盡相同，可通過采用多層環(huán)板，成功解決這一難題，且施工完成后效果良好。

主要參考文獻(xiàn)

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.16.058

TU398.9；TU375.1

A

1673-0194（2016）16-0089-02

2016-07-20