深化設(shè)計(jì)在梁板鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋交叉施工中的應(yīng)用

謝文強(qiáng) 侯海林 張得鵬

中建八局軌道交通建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210000

近年來，隨著城市發(fā)展，地下空間工程建設(shè)快速發(fā)展，地鐵線路越來越多，每條地鐵線路都包含一座車輛檢修基地。而車輛檢修基地為滿足上蓋物業(yè)樓房的開發(fā)，通常采用勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)增加承重能力，較普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在增加承重能力的同時(shí)也帶來了節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋碰撞、預(yù)應(yīng)力筋與鋼筋沖突等情況。因鋼結(jié)構(gòu)施工一次成型的要求高，加工后不可在現(xiàn)場進(jìn)行切割更改，故需在施工前進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模分析，避免鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場加工及返廠。本文旨在運(yùn)用深化軟件Tekla及BIM建模進(jìn)行梁板復(fù)雜節(jié)點(diǎn)放樣，通過調(diào)整深化設(shè)計(jì)圖紙，解決復(fù)雜節(jié)點(diǎn)問題，降低現(xiàn)場施工難度。

1 工程概況

雄安新區(qū)至北京大興國際機(jī)場快線項(xiàng)目運(yùn)用庫位于場地東側(cè)，長462m，寬209m，總建筑面積61498.57m2。

運(yùn)用庫墻柱結(jié)構(gòu)概況：樓座下墻柱為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，勁性實(shí)腹鋼柱+勁性實(shí)腹鋼板墻+鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為9m×5.1m，墻體厚度1.5m及1m，高度10m，鋼板墻厚度主要由10mm、20mm、25mm三種。鋼柱主要有十字柱、H型柱、H+T型柱三種截面，腹板厚度25/35/50mm，翼緣厚度35/50/80mm。

圖1 雄安新區(qū)至北京大興國際機(jī)場快線項(xiàng)目運(yùn)用庫

梁板結(jié)構(gòu)概況：板厚度為2 5 0 m m，梁寬主要為900/1200mm，高度主要為1500/1800mm，包含預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋采用1x7直徑15.2mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件固定端采用擠壓錨具，張拉端采用夾片錨，板中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用自然曲線鋪設(shè)。

運(yùn)用庫主體結(jié)構(gòu)施工復(fù)雜，鋼筋密度大、與鋼結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)多、梁板包含預(yù)應(yīng)力，本文對(duì)梁板復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

2 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工難度分析

運(yùn)用庫采用勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁板鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋的交叉節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，較傳統(tǒng)房建施工安裝難度大。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜

鋼結(jié)構(gòu)體量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，型鋼柱存在H 型柱、十字型柱、以及“H+T”的異形柱，鋼板墻截面尺寸有10mm、16mm、20mm、25mm、30mm、35mm，鋼材尺寸多樣。

2.2 鋼筋密集，與鋼結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)多

梁板主要鋼筋型號(hào)為25mm、32mm、12mm，鋼筋直徑大、數(shù)量多，鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)碰撞節(jié)點(diǎn)多，形成多個(gè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)。

2.3 預(yù)應(yīng)力筋與鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)存在交叉節(jié)點(diǎn)

梁板內(nèi)均設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋束，由于本工程鋼筋排布密集、存在鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋與鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)處施工難度大。

3 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)在勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的應(yīng)用

3.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成深化技術(shù)

3.1.1 存在問題

本工程鋼筋混凝土梁與型鋼柱處深化設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，型鋼柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集，梁上下鐵與鋼結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)多，梁上下鐵應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)牢固連接。在對(duì)鋼筋的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)保證型鋼柱強(qiáng)度，并綜合考慮鋼筋與鋼構(gòu)件的空間交叉矛盾。套筒焊接過程中容易產(chǎn)生變形且現(xiàn)場鋼筋布設(shè)無法100%與模型放樣一致，在樣板施工中，現(xiàn)場可操作性差，無法滿足現(xiàn)場快速簡捷的施工要求。

3.1.2 解決方法

該節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)在理解原設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，對(duì)型鋼柱縱筋及梁縱筋進(jìn)行實(shí)際放樣，根據(jù)鋼筋的規(guī)格、根數(shù)、間距，確定鋼筋的位置，經(jīng)過深化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場多次試驗(yàn)，在不影響鋼結(jié)構(gòu)受力的情況下，綜合考慮采用雙排搭筋板以滿足現(xiàn)場施工需要，搭筋板的材質(zhì)同型鋼柱，寬度同型鋼柱的翼緣寬度，長度根據(jù)規(guī)范并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，滿足梁縱筋上下排鋼筋的焊接長度[1]。本工程鋼結(jié)構(gòu)深化遵循，鋼構(gòu)件加工圖深化、鋼筋布置圖深化→向原設(shè)計(jì)報(bào)審→鋼構(gòu)件加工、制作、檢驗(yàn)、運(yùn)輸→鋼構(gòu)件現(xiàn)場吊裝、焊接、檢測→鋼筋混凝土分項(xiàng)工程施工的程序。

圖2 型鋼柱搭筋板與梁鋼筋搭接深化示意圖

3.2 板鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋穿鋼板墻位置預(yù)留孔洞深化設(shè)計(jì)

3.2.1 存在問題

運(yùn)用庫一層梁板施工時(shí)預(yù)留二層鋼板墻，板筋和板預(yù)應(yīng)力筋需要穿過鋼板墻，傳統(tǒng)做法為在鋼板墻上現(xiàn)場開孔穿筋，但開孔數(shù)量較多且密集，且板設(shè)有附加鋼筋，使開孔間距更小，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)影響較大。

3.2.2 解決方法

本工程在該節(jié)點(diǎn)處，在鋼結(jié)構(gòu)加工前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，在板筋和預(yù)應(yīng)力筋位置預(yù)留孔洞，根據(jù)板筋的間距、標(biāo)高確定開孔位置，根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的間距、數(shù)量確定開孔的位置和開孔大小，最大程度減小對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響。深化設(shè)計(jì)完成后廠家根據(jù)開孔的定位圖對(duì)鋼板墻加工，運(yùn)送到現(xiàn)場進(jìn)行鋼板墻安裝，鋼板墻安裝時(shí)注意控制安裝的位置和標(biāo)高偏差要在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，避免影響節(jié)點(diǎn)位置板筋和預(yù)應(yīng)力筋穿孔。

圖3 板鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋束穿鋼板墻深化示意圖

3.3 梁預(yù)應(yīng)力筋與柱筋交叉節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

3.3.1 存在問題

型鋼柱腹板為梁預(yù)應(yīng)力筋束預(yù)留有孔洞，但由于型鋼柱周圍柱筋直徑大、數(shù)量多，鋼筋排布密集，因此會(huì)與預(yù)應(yīng)力筋束位置沖突，且型鋼柱混凝土澆筑后鋼筋間距難以調(diào)整，造成預(yù)應(yīng)力筋布設(shè)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋束無法穿過型鋼柱鋼筋。

3.3.2 解決方法

型鋼柱鋼筋施工前通過三維深化軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，根據(jù)鋼筋的直徑、數(shù)量以及預(yù)應(yīng)力筋束的位置、尺寸將節(jié)點(diǎn)部分的柱筋和預(yù)應(yīng)力筋束建立模型，直觀發(fā)現(xiàn)沖突位置，根據(jù)模型和計(jì)算對(duì)柱筋排列進(jìn)行調(diào)整，充分利用空間進(jìn)行合理排布，保證在圖紙和模型階段節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)。施工階段嚴(yán)格控制節(jié)點(diǎn)處的柱筋位置，保證后續(xù)預(yù)應(yīng)力施工順利進(jìn)行[2]。

圖4 預(yù)應(yīng)力筋束與柱筋交叉深化示意圖

3.4 柱筋穿型鋼梁位置預(yù)留孔洞深化設(shè)計(jì)

3.4.1 存在問題

本工程回型墻頂部為型鋼暗梁，暗梁兩端柱筋需要穿過型鋼梁，由于型鋼梁翼緣板較厚，現(xiàn)場制孔無法保證開孔精度和質(zhì)量，且對(duì)鋼結(jié)構(gòu)影響較大。

3.4.2 解決方法

柱筋與型鋼梁交叉節(jié)點(diǎn)處，對(duì)型鋼梁進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，在柱筋穿過位置的翼緣板上預(yù)留孔洞，根據(jù)柱筋的間距確定開孔位置，根據(jù)柱筋的直徑確定型鋼梁翼緣板上開孔的大小，深化及加工階段注意同一根柱筋在上下兩個(gè)翼緣板上的兩個(gè)開孔要垂直，避免施工階段柱筋無法穿過。型鋼梁安裝時(shí)注意控制安裝的位置和垂直度偏差要在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，避免影響節(jié)點(diǎn)位置柱筋穿孔[3]。

圖5 柱筋穿型鋼梁深化示意圖

4 結(jié)語

本工程在深化設(shè)計(jì)階段，以相關(guān)規(guī)范和原設(shè)計(jì)施工圖節(jié)點(diǎn)做法為依據(jù)，認(rèn)真研究梁板鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋的交叉節(jié)點(diǎn)做法，運(yùn)用Tekla、BIM等建模軟件的可視化優(yōu)點(diǎn)，通過優(yōu)化模型的方式在施工前對(duì)交叉節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，解決復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的安裝及碰撞問題，確保施工順利進(jìn)行，減小施工難度，提高作業(yè)效率，同時(shí)也積累了勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)的應(yīng)用提供了依據(jù)，可供相關(guān)工程參考。