低位頂模施工條件下的鋼板剪力墻核心筒鋼筋工程施工技術(shù)

楊 鑫 馮 吉 雷延棟 羅 磊 簡(jiǎn)宏儒

中建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430074

近年來(lái)，隨著超高層建筑的高度不斷攀升，越來(lái)越多的超高層建筑使用核心筒＋外框鋼框架結(jié)構(gòu)。由于核心筒中大量鋼結(jié)構(gòu)的存在，使得鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)異常復(fù)雜，很多設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)難以實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)一步深化或者尋求現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)施的做法。特別是越來(lái)越多的項(xiàng)目采用頂升鋼平臺(tái)模架體系施工核心筒豎向結(jié)構(gòu)，其鋼筋施工與頂升鋼平臺(tái)模架體系的沖突尤其值得關(guān)注[1-3]。

質(zhì)量、精度、施工簡(jiǎn)便性是核心筒鋼筋工程施工的關(guān)鍵，如何又好又快地完成核心筒鋼筋施工，是每個(gè)項(xiàng)目關(guān)注的重點(diǎn)。為系統(tǒng)性解決超高層核心筒施工中遇到的鋼筋施工難題，本文結(jié)合施工實(shí)例，對(duì)頂升鋼平臺(tái)模架體系施工條件下超高層核心筒鋼筋工程施工中的常見(jiàn)問(wèn)題及其處理措施進(jìn)行了總結(jié)，供其他同類(lèi)型工程參考，以選擇最優(yōu)施工方案。

1 工程概況

重慶化龍橋超高層項(xiàng)目二期塔樓建筑高度458 m，結(jié)構(gòu)形式為外框柱核心筒＋腰桁架＋伸臂桁架，是重慶在建第一高樓。塔樓核心筒主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件為H型鋼柱、鋼板墻、鋼暗梁、連梁鋼骨，9層及以下樓層有鋼板墻。塔樓鋼結(jié)構(gòu)用量達(dá)72 000 t，鋼筋用量達(dá)到25 000 t。本工程在5層施工完成后穿插頂升鋼平臺(tái)模架體系安裝，安裝完成后，頂升鋼平臺(tái)模架體系鋼平臺(tái)位于9層，橫跨4個(gè)結(jié)構(gòu)層。

2 施工重、難點(diǎn)

本工程鋼筋連接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，過(guò)程中還要配合頂升鋼平臺(tái)模架體系安裝，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1）鋼板墻與暗柱箍筋沖突部位多，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)深化和鋼筋安裝精度有很高要求。

2）連梁、暗梁節(jié)點(diǎn)鋼筋錨固質(zhì)量要求比較高，安裝難度大。

3）設(shè)計(jì)圖紙中鋼筋主筋與鋼骨沖突較多，從施工質(zhì)量和施工進(jìn)度出發(fā)需要對(duì)配筋進(jìn)行優(yōu)化。

4）需考慮鋼筋定位對(duì)頂升鋼平臺(tái)模架體系大鋼模系統(tǒng)的影響，同時(shí)要對(duì)偏位鋼筋進(jìn)行糾正。

5）頂升鋼平臺(tái)模架體系支撐箱梁牛腿在暗柱上開(kāi)洞對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響較大，必須對(duì)暗柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)與鋼筋放樣

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)和鋼筋放樣應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋沖突，主筋、箍筋沖突時(shí)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求深化相應(yīng)鋼筋接駁器，常用連接方式有開(kāi)孔、焊接套筒、鋼筋搭筋板等。

2）鋼筋的錨固長(zhǎng)度，連梁主筋與鋼骨沖突而不能滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度要求，鋼結(jié)構(gòu)深化常常忽略此部位，這就要求土建專(zhuān)業(yè)審核深化圖時(shí)及時(shí)提出，鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)按照設(shè)計(jì)要求或經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可的深化準(zhǔn)則修改深化圖。

3）鋼筋放樣時(shí)，必須以鋼結(jié)構(gòu)深化圖為依據(jù)，對(duì)于鋼筋連接節(jié)點(diǎn)不清晰的應(yīng)及時(shí)反饋，聯(lián)系鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)、設(shè)計(jì)共同確定。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)孔

本工程9層及以下樓層有鋼板墻，暗梁在15層以下均設(shè)置有鋼骨，暗柱和剪力墻最外圍大箍必須封閉設(shè)置。深化設(shè)計(jì)時(shí)必須依據(jù)設(shè)計(jì)要求，在鋼板墻、H型鋼腹板、暗梁鋼骨、鋼結(jié)構(gòu)埋件上預(yù)留出箍筋孔或留設(shè)鋼筋接駁器，深化設(shè)計(jì)單位遺漏開(kāi)孔對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工將產(chǎn)生較大的影響，總承包單位對(duì)照深化圖全數(shù)檢查開(kāi)孔位置，從而保證現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)確、順利進(jìn)行。

通常情況下，鋼筋剪力墻/暗梁鋼骨開(kāi)洞原則為：暗柱大箍、剪力墻大箍100%穿孔，若遇到暗柱大箍和剪力墻大箍重疊時(shí)，則擴(kuò)大鋼筋孔孔徑，暗柱大箍隔一穿一（50%穿孔），剪力墻大箍100%穿孔。

3.3 連梁主筋錨固

針對(duì)連梁主筋與型鋼腹板、翼緣板連接的兩種情況，項(xiàng)目設(shè)計(jì)了相應(yīng)的連梁連接節(jié)點(diǎn)：

1）主筋與腹板連接時(shí)（圖1），剪力墻鋼筋先行施工，造成底筋與搭筋板焊接無(wú)操作空間，在滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度0.4LaE＋15d（d為鋼筋直徑）的條件下，經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意可不焊接底筋，最上部一排面筋雙面焊接于搭筋板上。連梁主筋安裝時(shí)由于鋼筋安裝空間非常狹小，主筋不能整根放入，需要在中部斷開(kāi)以保證左右兩側(cè)鋼筋有足夠的安裝空間，斷開(kāi)的鋼筋通過(guò)正反絲套筒連接。

圖1 連梁主筋與H型鋼腹板連接節(jié)點(diǎn)

2）主筋與翼緣板連接時(shí)（圖2），錨固長(zhǎng)度一般不能滿(mǎn)足要求，鋼結(jié)構(gòu)深化搭筋板和套筒，面筋采用搭筋板和套筒錯(cuò)開(kāi)布置的方式以滿(mǎn)足連接要求，底筋通過(guò)套筒與鋼結(jié)構(gòu)連接，底筋接頭留設(shè)在距跨端1/3跨位置，鋼筋與鋼筋采用搭接或焊接形式。

圖2 連梁主筋與H型翼緣板連接節(jié)點(diǎn)

若連梁主筋較少，在不改變鋼筋排數(shù)的情況下，可將與型鋼沖突的主筋往鋼結(jié)構(gòu)兩側(cè)移動(dòng)，采用φ16 mm構(gòu)造鋼筋填補(bǔ)連梁中部鋼筋間隙。此方法施工效率較高，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果良好。

3.4 鋼板剪力墻拉鉤設(shè)置

為增強(qiáng)鋼板剪力墻的受力整體性，鋼板墻兩側(cè)的鋼筋需要與鋼板墻形成拉結(jié)，本工程剪力墻兩側(cè)設(shè)計(jì)有φ18 mm構(gòu)造鋼筋，拉鉤與構(gòu)造鋼筋拉結(jié)而無(wú)需與鋼板墻拉結(jié)，大大簡(jiǎn)化了施工工序，構(gòu)造鋼筋與暗梁翼緣沖突時(shí)可做切斷處理，現(xiàn)場(chǎng)施工方便、高效。

當(dāng)工程未采用構(gòu)造筋拉結(jié)的方法，鋼板墻上設(shè)置拉筋套筒，拉筋直接與鋼板墻形成拉結(jié)，135°彎鉤一次加工到位時(shí)擰入套筒十分困難，必須使用直條擰緊后再?gòu)澱?35°，由于拉鉤數(shù)量極大，此節(jié)點(diǎn)施工非常費(fèi)時(shí)。

該設(shè)計(jì)可采用2種方法改進(jìn)：一是改為本工程做法，將拉筋套筒連接改為構(gòu)造筋拉結(jié)；二是在鋼板墻上焊接拉筋連接板，連接板上開(kāi)洞供拉筋穿過(guò)。

3.5 剪力墻配筋優(yōu)化

本項(xiàng)目核心筒剪力墻在樓層標(biāo)高位置均設(shè)置有暗梁且內(nèi)含鋼骨，造成剪力墻主筋與暗梁鋼骨沖突。原設(shè)計(jì)采用在鋼骨上下兩側(cè)分別設(shè)置搭筋板、套筒以便鋼筋穿過(guò)，但此做法不能保證現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、進(jìn)度。經(jīng)與設(shè)計(jì)單位協(xié)商后，采取等截面方式替換，將沖突鋼筋一分為二放至鋼骨兩側(cè)，保證現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量和進(jìn)度達(dá)到要求（圖3）。同時(shí)，暗梁鋼骨在15層取消后，可采用在鋼骨上焊接套筒恢復(fù)至原配筋做法。

圖3 剪力墻配筋調(diào)整應(yīng)用實(shí)例

3.6 箍筋優(yōu)化

由于鋼結(jié)構(gòu)栓釘存在，施工圖中的部分箍筋下放時(shí)會(huì)被栓釘阻擋而不能以封閉箍形式安裝，可采用“開(kāi)口箍＋焊接”形式安裝。同時(shí)，對(duì)于一些不允許開(kāi)孔的重要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，箍筋焊接在鋼結(jié)構(gòu)上。

4 鋼筋工程與頂升鋼平臺(tái)模架體系施工配合措施

4.1 暗柱開(kāi)洞

頂升鋼平臺(tái)模架體系施工不可避免地在剪力墻暗柱上開(kāi)洞，暗柱開(kāi)洞對(duì)結(jié)構(gòu)安全有較大影響，成為參建各方比較關(guān)注的問(wèn)題。本工程通過(guò)“補(bǔ)鋼筋＋補(bǔ)面積”的方式對(duì)暗柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，即切斷的主筋在暗柱相應(yīng)區(qū)域補(bǔ)充，同時(shí)再增設(shè)一段400 mm左右的“補(bǔ)面積區(qū)”，破壞暗柱原有箍筋后，重新設(shè)置2個(gè)封閉箍筋，從而抵消暗柱開(kāi)洞對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷，如圖4所示。

圖4 典型補(bǔ)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)大樣

4.2 核心筒內(nèi)梁板鋼筋預(yù)留

在頂升鋼平臺(tái)模架體系施工條件下，只施工豎向結(jié)構(gòu)，核心筒水平結(jié)構(gòu)待外框樓板一起施工。水平結(jié)構(gòu)梁板鋼筋通過(guò)預(yù)埋鋼筋＋套筒的方式，便于后期鋼筋接駁（圖5）。套筒用堵頭封堵，板筋則預(yù)埋L形鋼筋，后期掰直后搭接。梁板預(yù)埋后用擠塑板保護(hù)，以便于后期剔鑿。

圖5 梁板預(yù)留鋼筋

4.3 主筋定位控制

本工程安裝頂升鋼平臺(tái)模架體系時(shí)存在鋼板墻構(gòu)件，大鋼模加固絲桿一端采用套筒焊接于鋼板墻上。套筒定位在大鋼模深化階段已確定，現(xiàn)場(chǎng)安裝大鋼模前必須在鋼模安裝的前一層調(diào)整剪力墻主筋位置以避開(kāi)套筒位置。否則，大鋼模加固絲桿將因?yàn)樘淄才c主筋沖突而不能按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置，極易發(fā)生爆模，鋼模被壓變形后也難以更換，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工影響較大。提前發(fā)現(xiàn)鋼筋與套筒沖突后，則將主筋在沖突位置加工一個(gè)弧形彎頭，避開(kāi)套筒位置。

4.4 頂升鋼平臺(tái)模架體系平臺(tái)鋼筋傳遞孔

頂升鋼平臺(tái)模架體系設(shè)計(jì)階段，在剪力墻上方設(shè)計(jì)頂升鋼平臺(tái)模架體系多功能格柵式“天窗”。這種鋼篦蓋板＋鉸鏈的天窗式設(shè)計(jì)形式，既增加了掛架內(nèi)部采光率和通風(fēng)效果，又可傳遞鋼筋主筋，天窗打開(kāi)時(shí)亦可傳遞箍筋。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合重慶化龍橋超高層項(xiàng)目在鋼板墻、頂升鋼平臺(tái)模架體系安裝階段遇到的施工難點(diǎn)與解決措施，吸取其他超高層項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一般情況下的鋼筋節(jié)點(diǎn)做法，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。鋼板墻箍筋深化、鋼筋繞開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)、構(gòu)造筋、鋼板墻拉鉤等做法取得了很好的效果，可供其他項(xiàng)目借鑒。

本文是對(duì)既有鋼筋工程施工技術(shù)的拓展，但仍不是最優(yōu)的解決方案。超高層建筑常面臨結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、施工堆場(chǎng)狹小、工期緊張等難題，若能借助BIM技術(shù)，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工模擬，可最大程度提高設(shè)計(jì)的合理性和現(xiàn)場(chǎng)的可實(shí)施性。同時(shí)，利用BIM鋼筋放樣技術(shù)可實(shí)現(xiàn)鋼筋工廠化制作，充分保障現(xiàn)場(chǎng)成品鋼筋的供應(yīng)，減少場(chǎng)地堆碼和資源浪費(fèi)，從而大大提高工程的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。