框架梁縱筋與勁性柱連接施工技術(shù)分析

韓春文，任 智

(北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100088)

1 工程概況

本研究以北京市CBD工程為例，該工程位于北京市朝陽(yáng)區(qū)東三環(huán)路與建國(guó)路相交處，北起光華路，南至建國(guó)路，西起東三環(huán)路，東至針織路。該工程集交通、市政、景觀以及綜合防災(zāi)功能于一體，規(guī)劃總用地面積29.72 hm2，總建筑面積約350萬(wàn)m2，如圖1所示。核心區(qū)地下公共空間總建筑面積為224 880 m2，地下共5層。勁性柱區(qū)域面積為5 670 m2，勁性柱縱橫向間距為9 000 mm，總根數(shù)為74根，東西向14跨、南北向5跨，框架梁與勁性柱腹板采用連接器、連接板連接，總接頭數(shù)量為14 800個(gè)，如圖2～圖5所示。

圖1 北京市CBD核心區(qū)地下公共空間平面圖

圖2 勁性柱現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖

圖3 框架梁與勁性柱連接平面圖

圖4 框架梁與勁性柱連接剖面圖

圖5 勁性柱現(xiàn)場(chǎng)平面圖及節(jié)點(diǎn)詳圖

2 勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指在型鋼周?chē)渲娩摻?，并澆筑混凝土的結(jié)構(gòu)，又稱鋼骨混凝土或型鋼混凝土。其構(gòu)件的內(nèi)部型鋼部分與外包鋼筋混凝土部分形成整體，共同受力，其受力性能優(yōu)于型鋼部分和鋼筋混凝土部分的簡(jiǎn)單疊加。與鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土構(gòu)件的外包混凝土部分可以防止鋼構(gòu)件的局部屈曲，并能提高鋼構(gòu)件的整體剛度，使鋼材的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，采用型鋼混凝土解耦股一般比純鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材50%以上。同時(shí)，型鋼混凝土比純鋼結(jié)構(gòu)具有更大的剛度和阻尼，有利于結(jié)構(gòu)變形控制。此外，型鋼混凝土柱軸壓比高，大大減小了立柱的截面尺寸，使其具有相當(dāng)大的承載能力，并且具有良好的耐火性能。

但是，型鋼混凝土的節(jié)點(diǎn)配筋構(gòu)造復(fù)雜，工程施工難度較大，連接構(gòu)造問(wèn)題是組合結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)，需要在施工過(guò)程中從技術(shù)及管理方面重點(diǎn)控制，以避免因技術(shù)及管理問(wèn)題對(duì)工程進(jìn)度、質(zhì)量造成影響。

3 框架梁縱筋與勁性柱連接的重點(diǎn)、難點(diǎn)

勁性鋼骨混凝土柱內(nèi)部設(shè)置有勁性鋼骨和框架柱縱筋、箍筋，框架梁縱筋與勁性柱采用的連接方式和連接質(zhì)量成為控制的重點(diǎn)。

勁性鋼骨和鋼筋混凝土分別由鋼結(jié)構(gòu)不同專業(yè)作業(yè)隊(duì)施工，存在鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)隊(duì)施工在前、鋼筋作業(yè)隊(duì)在后，且框架梁縱筋與勁性柱連接的連接板或者連接器在加工廠提前加工完成，要求鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)隊(duì)對(duì)連接板、連接器的數(shù)量、標(biāo)高、尺寸、焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，若存在問(wèn)題，將直接影響鋼筋作業(yè)隊(duì)的鋼筋安裝工作。為提高混凝土成型效果和做好工程質(zhì)量控制，柱與梁、板混凝土需要分2次澆筑，梁柱施工縫設(shè)置框柱伸入框梁10 mm處，因此勁性柱在澆筑完混凝土后，增加了框架梁縱筋下鐵與勁性柱連接的難度，因此各個(gè)作業(yè)隊(duì)間的工序交接及連接質(zhì)量成為框架梁縱筋與勁性柱連接的難點(diǎn)。

4 框架梁縱筋與勁性柱連接的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 工藝流程

工藝流程為：連接板、連接器與勁性柱焊接→工序交接→支設(shè)梁底模板→穿梁縱筋→框架梁縱筋與連接板(器)焊接→封梁側(cè)模板→澆筑框架梁混凝土

4.2 連接板、連接器與勁性柱焊接

框架梁縱筋與勁性柱的連接形式主要有連接板連接、連接器連接、鋼骨柱開(kāi)孔連接三種。三種方式各有利弊，需要在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮。

4.2.1 連接板連接

(1)優(yōu)點(diǎn)：①連接板與勁性柱焊接質(zhì)量容易控制，并且縱筋與連接板焊接難度較小，施工時(shí)較為容易，施工質(zhì)量也容易控制；②柱縱筋影響框架梁縱筋與連接板焊接時(shí)，柱縱筋可在連接板上可適當(dāng)調(diào)整框架梁縱筋位置，從而不影響縱筋與連接板的焊接。

(2)缺點(diǎn)：由于柱與梁、板分2次澆筑，即框架柱混凝土澆筑完成后留設(shè)施工縫，再進(jìn)行框架梁鋼筋及混凝土施工，由于框架梁縱筋保護(hù)層設(shè)計(jì)為25 mm，造成連接板與已澆筑完成的框架柱頂部混凝土僅有10～20 mm的空隙，該處再澆筑框架梁混凝土?xí)r容易出現(xiàn)孔洞，日后該處連接板及框架梁縱筋易受到腐蝕。

4.2.2 連接器連接

(1)優(yōu)點(diǎn)：柱與梁、板分2次澆筑時(shí)，連接器不影響框架梁混凝土澆筑質(zhì)量，該處混凝土不會(huì)出現(xiàn)孔洞、麻面等施工質(zhì)量問(wèn)題。

(2)缺點(diǎn)：①連接器易受到澆筑框柱混凝土?xí)r混凝土水泥漿污染(水泥漿污染后無(wú)法整改清除)，造成框架梁縱筋無(wú)法與連接器連接，如圖6所示。

圖6 連接器受混凝土污染

②為保證連接器與勁性柱的連接質(zhì)量和加工進(jìn)度，鋼柱上連接器焊接通常需要在加工廠完成加工，但是現(xiàn)場(chǎng)柱與梁、板混凝土分2次澆筑，柱子縱筋稍有偏差就會(huì)影響到框架梁縱筋與勁性柱的連接，即便有2 mm偏差，也會(huì)造成無(wú)法連接情況出現(xiàn)，因此連接器焊接位置必須精確控制，否則會(huì)造成框架梁縱筋與連接器無(wú)法連接，造成返工，如圖7所示。

圖7 柱縱筋影響

③連接器與勁性柱連接時(shí)，由于不穩(wěn)定電流的影響易造成連接器變形，造成框架梁縱筋與連接器的絲扣外露較多(規(guī)范要求外露1～1.5個(gè)絲扣)的質(zhì)量問(wèn)題，如圖8所示。

圖8 連接器變形

④絲頭加工需要與連接器匹配，這對(duì)絲頭加工質(zhì)量要求很高。

⑤連接器位置加工時(shí)需要精準(zhǔn)控制，否則會(huì)造成縱筋與連接器無(wú)法連接，如圖9所示。

圖9 連接器缺失或標(biāo)高誤差

4.2.3 鋼骨柱開(kāi)孔連接

由于框架梁與框架梁在勁性柱處交匯，雙向框架梁縱筋在同一標(biāo)高，因此腹板外縱筋要穿過(guò)翼板，該處需要將一個(gè)方向框架梁角筋做1∶6打彎處理，如圖10所示。

圖10 穿孔連接對(duì)開(kāi)孔位置及鋼筋1∶6打彎加工要求精度很高

4.3 工序交接

要求在勁性柱安裝前，對(duì)連接板、連接器的位置、標(biāo)高、數(shù)量自檢合格后，鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)隊(duì)同鋼筋作業(yè)隊(duì)做移交，確保連接器、連接板數(shù)量、位置100%符合設(shè)計(jì)要求。

該工作具體由鋼筋技術(shù)負(fù)責(zé)人牽頭，分包總工，鋼筋工長(zhǎng)參與并簽字。連接器、連接板位置、標(biāo)高、數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求后做移交，鋼筋工長(zhǎng)拿到移交單復(fù)核無(wú)誤后再進(jìn)行框架梁鋼筋綁扎工作。

4.4 支設(shè)梁底模板

在檢查連接板、連接器標(biāo)高位置符合設(shè)計(jì)要求后，同鋼筋作業(yè)隊(duì)做完移交時(shí)，同時(shí)穿插進(jìn)行梁底模板支設(shè)工作，梁底標(biāo)高及尺寸符合設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行框梁鋼筋綁扎工作。

4.5 穿梁縱筋

將框架梁箍筋按照設(shè)計(jì)要求穿入框架梁縱筋內(nèi)，先將梁底鐵縱筋與連接器進(jìn)行可靠連接，再與連接板進(jìn)行可靠連，然后再安裝上鐵，同樣需要先將上鐵縱筋與連接器連接好，再與連接板焊接，最終將箍筋按照設(shè)計(jì)要求安裝到位。

4.6 封梁側(cè)模板

再封梁側(cè)模板時(shí)，需要對(duì)上道工序進(jìn)行交接檢查，鋼筋作業(yè)隊(duì)在完成框架梁鋼筋綁扎后，重點(diǎn)檢查縱筋與連接板、連接器的連接以及縱筋數(shù)量、箍筋數(shù)量等無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后，同模板作業(yè)隊(duì)進(jìn)行工作交接，由模板作業(yè)隊(duì)封梁側(cè)模板。

4.7 澆筑框架梁混凝土

澆筑框架梁混凝土?xí)r，需要振搗密實(shí)，振搗采用插入式振搗器，振搗棒快插慢拔，插點(diǎn)均勻。板面宜采用平板振搗器，隨振搗隨抹平，抹好處禁止上人踩踏。

插入式振動(dòng)器操作要求：

(1)插入式振動(dòng)器的振搗方法有兩種，一種是垂直振搗，即振搗棒與混凝土表面垂直；一種是斜向振搗，即振搗棒與混凝土表面成一定角度，一般為40°～45°。

(2)振動(dòng)器的操作要做到“快插慢拔”。快插是為了防止先將表面混凝土振實(shí)而與下面混凝土發(fā)生分層、離析現(xiàn)象；慢拔是為了使混凝土能填滿振動(dòng)棒抽出時(shí)所造成的空洞。在振搗過(guò)程中，宜將振動(dòng)棒上下略為抽動(dòng)，以使上下振搗均勻。

(3)混凝土分層澆筑時(shí)，每層混凝土厚度應(yīng)不超過(guò)振動(dòng)棒的1.25倍；在振搗上一層時(shí)，應(yīng)插入下層中5 cm左右，以消除兩層之間的接縫，同時(shí)在振搗上層混凝土?xí)r，要在下層混凝土初凝之前進(jìn)行，如圖11所示。

圖11 振搗器操作要求示意圖1—新澆筑的混凝土；2—下層已振搗但尚未初凝的混凝土；R—振搗棒的有效作用半徑；L—振搗棒的長(zhǎng)度

5 結(jié)束語(yǔ)

由于超大型建筑工程及超高層工程如雨后春筍般的出現(xiàn)，促使勁性鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，難度越來(lái)越高，對(duì)結(jié)構(gòu)精度要求也越來(lái)越高，質(zhì)量工作更是備受關(guān)注和重視，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及施工方案進(jìn)行施工，抓住重點(diǎn)工序及控制要點(diǎn)，對(duì)于容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題采取技術(shù)及管理措施重點(diǎn)控制，保證勁性結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量處于受控狀態(tài)。