環(huán)形牛腿梁柱連接節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

沈龍飛

中鐵建工集團(tuán)有限公司 北京 100070

1 工程概況

天津?yàn)I海國際會(huì)議中心非地下室±0 m樓板區(qū)域采用鋼管混凝土柱＋鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)形式。在對梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式進(jìn)行比選后，項(xiàng)目部決定采用在鋼管柱上增加環(huán)形鋼牛腿的節(jié)點(diǎn)形式。

2 施工工藝特點(diǎn)

2.1 施工質(zhì)量可靠

環(huán)形牛腿可以在鋼柱于工廠內(nèi)加工時(shí)進(jìn)行加工，環(huán)梁鋼筋可以先設(shè)計(jì)出鋼筋料表，通過專業(yè)的鋼筋公司定型生產(chǎn)，施工質(zhì)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(huán)形牛腿在現(xiàn)場僅進(jìn)行鋼筋綁扎，施工效率較高，施工工藝簡單，避免因施工質(zhì)量出現(xiàn)返工，能有效加快施工進(jìn)度。

2.3 施工成本低

環(huán)梁鋼筋在工廠大批量定型化加工并編號，比現(xiàn)場勞務(wù)分包人員加工的質(zhì)量要高，且現(xiàn)場加工還需購置專業(yè)設(shè)備和對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。環(huán)形鋼牛腿與鋼柱在工廠一起加工，精度和質(zhì)量均比現(xiàn)場高，且現(xiàn)場進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)不規(guī)則構(gòu)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(diǎn)

本工程共計(jì)81根鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接，鋼柱在鋼結(jié)構(gòu)工廠加工，鋼牛腿采用厚22 mm的鋼板焊接而成，現(xiàn)場在鋼牛腿上綁扎環(huán)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(jié)點(diǎn)方案確定→環(huán)形牛腿加工→環(huán)梁鋼筋加工→模板安裝→梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋綁扎→樓板混凝土澆筑→鋼管柱混凝土澆筑

3.2 梁柱節(jié)點(diǎn)方案確定

本工程非地下室1層樓板區(qū)域有81根鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接，設(shè)計(jì)單位未對梁柱連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。通過對鋼筋混凝土框架梁配筋的核算，優(yōu)化了框架梁的配筋，同時(shí)框架梁主筋采用等截面代換的方式減少主筋根數(shù)，但不降低框架梁主筋截面積，根據(jù)1層梁柱平面圖中框架梁的位置和標(biāo)高，在鋼柱上增加環(huán)形鋼牛腿，鋼牛腿上方直接綁扎環(huán)梁，普通框架梁采用縱筋錨入環(huán)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(huán)梁

環(huán)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(huán)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(yīng)滿足GB 50010—2011《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，普通框架梁主筋應(yīng)錨入環(huán)梁，懸挑框架梁上部主筋的50%應(yīng)貫穿鋼管柱，環(huán)梁上、下主筋截面積，分別不應(yīng)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(yōu)化

圖1 環(huán)形牛腿梁柱節(jié)點(diǎn)示意

根據(jù)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算要求，懸挑框架梁上部主筋應(yīng)貫穿環(huán)梁和鋼管混凝土柱，根據(jù)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(jì)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(huán)梁內(nèi)，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(huán)梁內(nèi)即可。根據(jù)框架梁平面位置和截面高度，需對每一個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)詳細(xì)的鋼柱加工圖紙，便于鋼柱開孔和環(huán)形鋼牛腿加工。

3.2.3 環(huán)形鋼牛腿

在梁柱節(jié)點(diǎn)上增加環(huán)形鋼牛腿能加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)的抗震性能，通過計(jì)算確定環(huán)形鋼牛腿采用厚22 mm的鋼板焊接而成，環(huán)形牛腿實(shí)際上是由2個(gè)圓環(huán)組成，圓環(huán)內(nèi)徑800 mm，外徑1 500 mm，圓環(huán)之間增加豎向加勁肋板，肋板厚22 mm，所有鋼板材質(zhì)均為Q345B，肋板間距為300 mm。

3.3 環(huán)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(jié)點(diǎn)比較復(fù)雜，鋼柱加工前均需對每個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)給出詳細(xì)的加工圖紙，區(qū)別鋼梁和混凝土梁，對環(huán)形鋼牛腿的標(biāo)高必須反復(fù)核對，鋼柱上開孔精度要求較高。開孔的數(shù)量為懸挑框架梁上部優(yōu)化后主筋根數(shù)的50%，駐場監(jiān)造人員必須100%檢查。

鋼柱運(yùn)至現(xiàn)場后，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)立即進(jìn)行核對，發(fā)現(xiàn)不合適的，應(yīng)組織專業(yè)人員現(xiàn)場進(jìn)行整改，整改完成后報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)查。

3.4 環(huán)梁鋼筋加工

環(huán)梁主筋采用φ25 mm的鋼筋，環(huán)梁截面寬度不宜小于梁柱節(jié)點(diǎn)中框架梁寬度最大值，所以環(huán)梁加工前需確定每一個(gè)環(huán)梁的截面尺寸，編制鋼筋料表?？紤]到環(huán)梁施工方便，將環(huán)梁設(shè)計(jì)為2個(gè)半圓，并用直螺紋套筒連接。根據(jù)環(huán)梁鋼筋精度要求，決定將加工任務(wù)委托給專業(yè)鋼筋加工公司，并利用特殊的模具，將現(xiàn)場下完料的鋼筋加工成圓形（圖2），并根據(jù)鋼筋料表編號，分批次運(yùn)至現(xiàn)場備用，環(huán)梁鋼筋運(yùn)至現(xiàn)場后應(yīng)立即安排試裝，培訓(xùn)熟練操作人員。

3.5 模板安裝

根據(jù)高支模施工方案，搭設(shè)滿堂腳手架支撐系統(tǒng)，安裝模板，考慮到環(huán)梁鋼筋數(shù)量較多，直徑較大，加工和安裝會(huì)有一定的誤差，模板安裝時(shí)適當(dāng)放大梁柱節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)尺寸。

3.6 梁柱節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度的砂漿嵌縫，綁扎環(huán)梁箍筋及梁板筋，其他專業(yè)的預(yù)留預(yù)埋工作穿插進(jìn)行（圖3）。

圖2 環(huán)梁鋼筋加工

圖3 梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋綁扎

3.7 樓板混凝土澆筑

樓層板混凝土澆筑前，設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位技術(shù)人員需現(xiàn)場進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后再澆筑混凝土，由于梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋較密，故應(yīng)采用坍落度大于180 mm的混凝土，并采用較細(xì)的振搗棒振搗密實(shí)。

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(jié)束后一次性澆筑，本工程為會(huì)議中心，絕大部分鋼柱柱頂標(biāo)高為－0.15 m，在非地下室區(qū)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(jìn)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(jié)語

通過對梁柱節(jié)點(diǎn)的提前設(shè)計(jì)，把比較困難的技術(shù)問題提前消化，分解各個(gè)工序，將精度和難度較大的工序安排在工廠加工，使施工質(zhì)量有了保證。大批量定型化加工也降低了施工造價(jià)，加快了主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。