環形牛腿梁柱連接節點施工技術

沈龍飛

中鐵建工集團有限公司 北京 100070

1 工程概況

天津濱海國際會議中心非地下室±0 m樓板區域采用鋼管混凝土柱＋鋼筋混凝土梁的結構形式。在對梁柱節點連接形式進行比選后，項目部決定采用在鋼管柱上增加環形鋼牛腿的節點形式。

2 施工工藝特點

2.1 施工質量可靠

環形牛腿可以在鋼柱于工廠內加工時進行加工，環梁鋼筋可以先設計出鋼筋料表，通過專業的鋼筋公司定型生產，施工質量可以得到很好的控制。

2.2 施工速度快

相對于在牛腿上焊接鋼筋和在鋼柱上焊接套筒2種連接方式，環形牛腿在現場僅進行鋼筋綁扎，施工效率較高，施工工藝簡單，避免因施工質量出現返工，能有效加快施工進度。

2.3 施工成本低

環梁鋼筋在工廠大批量定型化加工并編號，比現場勞務分包人員加工的質量要高，且現場加工還需購置專業設備和對操作人員進行培訓。環形鋼牛腿與鋼柱在工廠一起加工，精度和質量均比現場高，且現場進行鋼結構不規則構件切割施工難度較大。綜上所述施工成本能有效降低。

3 施工工藝流程及操作要點

本工程共計81根鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接，鋼柱在鋼結構工廠加工，鋼牛腿采用厚22 mm的鋼板焊接而成，現場在鋼牛腿上綁扎環形梁和框架梁，澆筑框架梁及樓板混凝土，最后采用高拋法澆筑鋼管柱混凝土。

3.1 工藝流程

梁柱節點方案確定→環形牛腿加工→環梁鋼筋加工→模板安裝→梁柱節點鋼筋綁扎→樓板混凝土澆筑→鋼管柱混凝土澆筑

3.2 梁柱節點方案確定

本工程非地下室1層樓板區域有81根鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接，設計單位未對梁柱連接節點進行深化設計。通過對鋼筋混凝土框架梁配筋的核算，優化了框架梁的配筋，同時框架梁主筋采用等截面代換的方式減少主筋根數，但不降低框架梁主筋截面積，根據1層梁柱平面圖中框架梁的位置和標高，在鋼柱上增加環形鋼牛腿，鋼牛腿上方直接綁扎環梁，普通框架梁采用縱筋錨入環梁，懸挑框架梁上部縱筋貫穿鋼管柱（圖1）。

3.2.1 鋼筋混凝土環梁

環梁截面高度宜比框架梁高度高50 mm，且宜不小于0.5倍鋼管混凝土外徑，環梁截面寬度宜不小于框架梁截面寬度，且滿足框架梁底部縱筋錨固長度，錨固長度應滿足GB 50010—2011《混凝土結構設計規范》的規定，普通框架梁主筋應錨入環梁，懸挑框架梁上部主筋的50%應貫穿鋼管柱，環梁上、下主筋截面積，分別不應小于框架梁上、下最大主筋截面積的0.7倍。

3.2.2 框架梁縱筋優化

圖1 環形牛腿梁柱節點示意

根據抗震設計計算要求，懸挑框架梁上部主筋應貫穿環梁和鋼管混凝土柱，根據原框架梁配筋，需要在鋼柱上開許多孔，對鋼柱承載力有影響，故通過計算，將主筋直徑加大，懸挑框架梁上部50%的主筋需貫穿鋼柱，其余主筋需錨入環梁內，懸挑框架梁下部主筋和普通框架梁主筋均不需要貫穿鋼柱，只需要錨入環梁內即可。根據框架梁平面位置和截面高度，需對每一個梁柱節點設計詳細的鋼柱加工圖紙，便于鋼柱開孔和環形鋼牛腿加工。

3.2.3 環形鋼牛腿

在梁柱節點上增加環形鋼牛腿能加強該節點的抗震性能，通過計算確定環形鋼牛腿采用厚22 mm的鋼板焊接而成，環形牛腿實際上是由2個圓環組成，圓環內徑800 mm，外徑1 500 mm，圓環之間增加豎向加勁肋板，肋板厚22 mm，所有鋼板材質均為Q345B，肋板間距為300 mm。

3.3 環形牛腿加工

由于本工程首層樓層板下有大部分鋼框梁和部分鋼筋混凝土梁，梁柱節點比較復雜，鋼柱加工前均需對每個梁柱節點給出詳細的加工圖紙，區別鋼梁和混凝土梁，對環形鋼牛腿的標高必須反復核對，鋼柱上開孔精度要求較高。開孔的數量為懸挑框架梁上部優化后主筋根數的50%，駐場監造人員必須100%檢查。

鋼柱運至現場后，現場技術人員應立即進行核對，發現不合適的，應組織專業人員現場進行整改，整改完成后報監理工程師復查。

3.4 環梁鋼筋加工

環梁主筋采用φ25 mm的鋼筋，環梁截面寬度不宜小于梁柱節點中框架梁寬度最大值，所以環梁加工前需確定每一個環梁的截面尺寸，編制鋼筋料表。考慮到環梁施工方便，將環梁設計為2個半圓，并用直螺紋套筒連接。根據環梁鋼筋精度要求，決定將加工任務委托給專業鋼筋加工公司，并利用特殊的模具，將現場下完料的鋼筋加工成圓形（圖2），并根據鋼筋料表編號，分批次運至現場備用，環梁鋼筋運至現場后應立即安排試裝，培訓熟練操作人員。

3.5 模板安裝

根據高支模施工方案，搭設滿堂腳手架支撐系統，安裝模板，考慮到環梁鋼筋數量較多，直徑較大，加工和安裝會有一定的誤差，模板安裝時適當放大梁柱節點處的內尺寸。

3.6 梁柱節點鋼筋綁扎

梁柱鋼筋綁扎最困難的就是懸挑框架梁上部貫穿鋼管柱的主筋，需先安裝框架梁上部貫穿筋，對貫穿筋和鋼柱接口部分的空隙需用高強度的砂漿嵌縫，綁扎環梁箍筋及梁板筋，其他專業的預留預埋工作穿插進行（圖3）。

圖2 環梁鋼筋加工

圖3 梁柱節點鋼筋綁扎

3.7 樓板混凝土澆筑

樓層板混凝土澆筑前，設計、監理及施工單位技術人員需現場進行檢查，確認無誤后再澆筑混凝土，由于梁柱節點處鋼筋較密，故應采用坍落度大于180 mm的混凝土，并采用較細的振搗棒振搗密實。

3.8 鋼管柱混凝土澆筑

由于本工程鋼柱是分3段安裝的，所以鋼管混凝土只能待鋼柱安裝結束后一次性澆筑，本工程為會議中心，絕大部分鋼柱柱頂標高為－0.15 m，在非地下室區域有3根鋼管柱柱頂與鋼筋混凝土梁連接，框架梁與鋼管柱采用插筋（鋼筋籠）的連接方式，在樓板混凝土澆筑前，需先用混凝土澆筑這3根鋼管柱，其余的鋼管柱混凝土的澆筑按工藝流程，在樓板混凝土澆筑后進行。所有鋼管柱混凝土的澆筑均采用C40高拋免振混凝土。

4 結語

通過對梁柱節點的提前設計，把比較困難的技術問題提前消化，分解各個工序，將精度和難度較大的工序安排在工廠加工，使施工質量有了保證。大批量定型化加工也降低了施工造價，加快了主體結構施工進度。