逆作法鋼管柱環(huán)梁節(jié)點施工工藝的研究與應(yīng)用

孫 紅 瑞

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

逆作法鋼管柱環(huán)梁節(jié)點施工工藝的研究與應(yīng)用

孫 紅 瑞

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

以太原紅星美凱龍項目地下結(jié)構(gòu)局部逆作法施工為例，針對該工程特殊節(jié)點的構(gòu)造及功用，運用并總結(jié)了逆作法鋼管柱環(huán)梁節(jié)點施工工藝，通過運用該技術(shù)獲得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益，可為北方地區(qū)類似工程提供參考。

逆作法，鋼管柱，環(huán)梁節(jié)點，一段式插筋

1 提出問題的背景

現(xiàn)代建筑正向著超高層、大體量、大規(guī)模的方向發(fā)展，隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，項目建設(shè)用地逐漸減少，施工現(xiàn)場可利用的場地越來越少，逆作法施工必將成為未來建筑施工的趨勢，尤其是一些處在繁華市區(qū)及用地緊張的地區(qū)。由于逆作法施工不同于常規(guī)的施工方法，先施工豎向結(jié)構(gòu)，后施工水平結(jié)構(gòu)，其梁柱節(jié)點處的節(jié)點形式一般為環(huán)梁形式。該環(huán)梁節(jié)點施工質(zhì)量對整個逆作法施工起到關(guān)鍵性的作用，且該節(jié)點處構(gòu)造與一般節(jié)點不同。針對該特殊節(jié)點的構(gòu)造及功用，運用并總結(jié)了逆作法鋼管柱環(huán)梁節(jié)點施工工藝。

傳統(tǒng)的施工工藝較為簡單、單一，鋼管柱受力不均勻，梁鋼筋錨固全部靠焊接，對焊接質(zhì)量要求高，滿足逆作法梁柱節(jié)點施工要求難度大。本工藝明確的闡述了逆作法環(huán)梁節(jié)點的施工方法，以及在實際施工過程中需注意的關(guān)鍵施工節(jié)點，既保證了逆作法梁柱節(jié)點的施工質(zhì)量，又能夠合理的安排各工序施工，為工人降低了操作的難度，也為工程的進度節(jié)約了時間。傳統(tǒng)做法“牛腿連接”見圖1，環(huán)梁節(jié)點連接見圖2。

2 工藝原理

根據(jù)逆作法施工的特點：豎向臨時支撐結(jié)構(gòu)在打樁階段已經(jīng)施工完畢，在分層土方開挖后，水平結(jié)構(gòu)施工階段時，梁柱節(jié)點必須先行施工，保證豎向結(jié)構(gòu)與水平結(jié)構(gòu)合理銜接，通過環(huán)梁鋼筋與鋼管柱連接施工，形成穩(wěn)定的節(jié)點，在施工完環(huán)梁鋼筋后，進行水平結(jié)構(gòu)及環(huán)梁底模的支設(shè)，再進行水平結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎，完成后進行環(huán)梁及水平結(jié)構(gòu)側(cè)模的施工，最后進行水平結(jié)構(gòu)混凝土澆筑，形成完整的水平結(jié)構(gòu)受力體系。

3 工藝的操作要點

3.1 環(huán)梁鋼筋的制作與安裝

環(huán)梁鋼筋由于造型與普通鋼筋不同，因此環(huán)梁鋼筋的制作要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行現(xiàn)場放樣、制作模具(見圖3)，下料制作，以保證環(huán)梁鋼筋的成型質(zhì)量。

環(huán)梁鋼筋安裝時，首先在鋼管柱上焊接臨時支撐鋼筋，將環(huán)梁鋼筋臨時固定，再進行固定箍筋焊接安裝(見圖4)，最后，待環(huán)梁鋼筋就位后，進行環(huán)梁主筋與箍筋的綁扎連接，綁扎完畢后將臨時固定鋼筋拆除(見圖5)。

3.2 環(huán)梁模板的支設(shè)與加固

由于環(huán)梁造型與一般結(jié)構(gòu)形式不同，其圓形造型在施工配模時，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況量取之后進行配料。在支設(shè)模板時，要采用有效加固措施，保證模板支設(shè)的穩(wěn)定性。

在前期施工過程中采用8 mm厚竹膠板，在竹膠板背面均拉開3 mm～4 mm豎向切縫間距50 mm，模板加固采用2道直徑為8 mm的圓鋼加固。此法加固需用電焊對鋼筋進行搭接焊，同時還需配合20多個木楔才能將鋼筋繃緊。加固過程需配備專業(yè)焊工，并且2個木工需耗時一個多小時才能加固完成。而且在環(huán)梁和框架梁交接處鋼筋直接澆筑到了混凝土里，加固鋼筋無法實現(xiàn)周轉(zhuǎn)利用，后續(xù)還需割除。且電焊工能耗大，形不成標準化生產(chǎn)，不利于加快施工進度(見圖6)。

經(jīng)過研究和學(xué)習，設(shè)計出環(huán)梁模板加固采用2道直徑為6 mm的鋼絲繩。配合φ48鋼管，繩卡，φ14全絲螺桿，“3”型卡，蝴蝶卡，通過六棱螺母緊固拉動鋼絲繩，配合3個～4個木楔達到緊固效果。大大提高了工人的勞動生產(chǎn)效率，加快了施工進度。同時在框梁與環(huán)梁交接處預(yù)埋柔性PVC管，使鋼絲繩可以周轉(zhuǎn)利用，避免了工人重復(fù)投工加工加固材料。材料力學(xué)方面分析：由于鋼絲繩是柔性材料，與用鋼筋加固比較，圓周效果更好，與背楞木方接觸比較，鋼筋接觸更有效，對保證混凝土成品效果更好。

20 mm PVC管見圖7，鋼管螺母收繩體系見圖8，環(huán)梁成形效果見圖9。

工人操作方面：

1)現(xiàn)在的加固體系單個工人20 min左右即可完成。較鋼筋加固節(jié)約40 min時間；

2)在能耗方面：不用投入電焊。而且所有的材料可以周轉(zhuǎn)使用，大大降低了能耗。

3.3 柱鋼筋的定位插筋

逆作法施工中，豎向結(jié)構(gòu)的插筋留置及連接是逆作法施工的技術(shù)難點之一。

傳統(tǒng)的逆作法豎向結(jié)構(gòu)插筋工藝往往是：在施工首層結(jié)構(gòu)板時先預(yù)留一段向下的柱鋼筋，在施工第2層結(jié)構(gòu)板時預(yù)留一段向上的柱鋼筋，同時預(yù)留一段向下的柱鋼筋；在隨后的豎向結(jié)構(gòu)順作施工時，再利用一根鋼筋與上部及下部的預(yù)留鋼筋焊接或搭接連接，從而完成豎向結(jié)構(gòu)的鋼筋綁扎。

而本工藝施工是采用一種全新的“一段式”插筋方式：在施工首層結(jié)構(gòu)板時，先預(yù)留一段向下的柱鋼筋，施工第2層結(jié)構(gòu)板時，設(shè)置一根通長鋼筋，向上用接駁器連接首層板的預(yù)留柱鋼筋，同時向下預(yù)留下層柱鋼筋(見圖10～圖12)。

由于環(huán)梁鋼筋較密，環(huán)梁節(jié)點插筋時通過CAD放樣、3D軟件模擬確保柱鋼筋位置準確。

4 結(jié)語

本工藝在太原紅星美凱龍家居生活廣場進行應(yīng)用，涉及99個鋼管柱臨時支撐。在逆作區(qū)-5.8 m，-10.1 m處分別設(shè)置環(huán)梁，環(huán)梁總計200個，環(huán)梁施工個數(shù)多、操作難度大，單個環(huán)梁直徑1 430 mm，周長4.49 m，高800 mm，結(jié)構(gòu)為內(nèi)部直徑530 mm鋼管臨時支撐柱，外澆筑混凝土框架柱，模板支設(shè)屬典型的單面弧形模板。通過本工藝的應(yīng)用，有效地縮短了施工工期，降低了費用，并且在操作過程中比較簡單，達到了一次性成功的目的，同時也為社會提供了一個良好的版本，推行此方法將極好的解決工程中類似的工程情況，有著較好的社會效益及經(jīng)濟效益。

[1] 王衛(wèi)東，翁其平，胡玉銀.新型逆作法結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計與應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報，2006，28(S1)：1546-1551.

[2] 曹少衛(wèi).高層建筑逆作法施工技術(shù)研究[D].西安：西南交通大學(xué)，2007.

[3] 劉傳平，黃 斌.基坑逆作施工的若干技術(shù)問題探討[J].建筑結(jié)構(gòu)，2008，38(9)：78-81.

[4] 鄧文龍,朱家平,唐 軍，等.超深基坑逆作法工程勁性鋼柱分段預(yù)埋結(jié)構(gòu)研究[Z].

[5] 孫 昊,朱金勇,仲 鑫，等.逆作法施工鋼立柱垂直度控制技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014(23):2095-2104.

Research on construction craft of ring beam joints of steel columns with top-down method and its application

Sun Hongrui

(ShanxiSijianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Taking the partial top-down method in underground structure of Red Star Macalline in Taiyuan as the example, the paper sums up the construction craft of the ring beam joints of steel columns according to the components and functions of the special joints, and indicates the technique achieves better economic and social benefits, so as to provide some reference for similar projects in North of China.

top-down method, steel column, ring beam joint, one-section joint bar

2015-06-22

孫紅瑞(1978- )，男，工程師

1009-6825(2015)25-0116-02

TU761

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