勁性鋼結(jié)構(gòu)柱穿筋、接駁器連接問(wèn)題研究

康 雷

(北京中鐵建建筑科技有限公司 北京 100040)

1 工程概況

北京某商業(yè)酒店、辦公綜合樓工程，建筑面積116 377m2，地下3 層(35 177m2)地上29 層(81 200m2)，裙房7層，建筑總高度130 m；-3層為人防物資庫(kù)，-2層為酒店管理用房，-1層為超市和設(shè)備用房，1～4層為商業(yè)空間，5～7層為酒店服務(wù)空間，8～18層為寫字樓，19層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層兼避難層，20～29層為酒店客房。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)。

2 工程特點(diǎn)分析

2.1 勁性柱分布情況

其中-2層至23層采用勁性鋼結(jié)構(gòu)十字柱設(shè)計(jì)，共計(jì)25層，分為13段，長(zhǎng)度在4～8 m之間。每層由18根勁性鋼結(jié)構(gòu)十字柱組成。鋼結(jié)構(gòu)柱部位的混凝土柱截面由-2層的1 500 mm×1 200 mm逐步收縮到23層的1 200 mm×1 000 mm，鋼結(jié)構(gòu)十字柱截面尺寸由-2層的950 mm×600 mm逐步收縮到23層的550 mm×550 mm，共變截面3次。

2.2 工程重難點(diǎn)情況

(1)本工程涉及18個(gè)勁性鋼結(jié)構(gòu)柱，共25層，點(diǎn)位眾多，需要設(shè)計(jì)5 400余個(gè)接駁器節(jié)點(diǎn)和6 400余個(gè)穿筋孔，設(shè)計(jì)深化點(diǎn)位多。

(2)本工程勁性鋼結(jié)構(gòu)十字柱共變截面三次，分別位于9層、12層、15層，且原設(shè)計(jì)變截面部位位于梁柱核心區(qū)部位，勁性鋼結(jié)構(gòu)十字柱設(shè)有加勁板，且鋼柱截面過(guò)渡，不便于鋼筋工程施工。

(3)與勁性鋼結(jié)構(gòu)十字柱交叉或接駁的鋼筋直徑最小為28 mm，最大為40 mm，且多數(shù)為36 mm、40 mm，如有偏差，鋼筋調(diào)整難度大。

(4)19層由于向東懸挑，7軸部位收縮，8軸南北向框架梁同核心筒斜交，斜交部位穿筋和接駁器可能會(huì)有一定的影響。

(5)框架柱鋼筋密集且直徑大，最多部位有32根直徑36 mm鋼筋，影響梁鋼筋和接駁器鋼筋安裝。

(6)首層至七層南側(cè)頂板部位設(shè)有懸挑梁，框架梁截面高度為750 mm、懸挑梁截面高度為950 mm，懸挑梁下鐵鋼筋需在柱內(nèi)部錨固，此部位穿筋孔和接駁需重點(diǎn)設(shè)計(jì)。

3 可能出現(xiàn)的問(wèn)題分析

3.1 穿筋孔放大

避免穿筋孔過(guò)小導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)穿筋問(wèn)題，保證鋼筋穿筋留有足夠的空隙，穿筋孔設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定直徑≤28 mm的鋼筋開35 mm圓孔，直徑>28 mm鋼筋開45 mm圓孔[1-2]。

3.2 穿筋孔偏位、鋼筋安裝偏差

工廠生產(chǎn)精度偏差、現(xiàn)場(chǎng)鋼筋安裝偏差、工人操作等綜合因素會(huì)導(dǎo)致累計(jì)偏差。

3.3 穿梁鋼筋雙向交叉

多數(shù)梁設(shè)計(jì)為雙排鋼筋構(gòu)造，雙向交叉穿梁鋼筋在安裝中可能存在梁筋標(biāo)高偏差、鋼筋彎折錨固等問(wèn)題導(dǎo)致可能出現(xiàn)鋼筋無(wú)法穿過(guò)穿筋孔和無(wú)法同接駁器對(duì)接等問(wèn)題。

3.4 接駁器漏焊、錯(cuò)裝、開孔錯(cuò)誤、漏開孔

工廠出廠前可能會(huì)有開孔錯(cuò)誤、漏開等現(xiàn)象，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)二次切割穿筋孔，影響鋼柱質(zhì)量。同時(shí)會(huì)存在接駁器漏焊、錯(cuò)裝現(xiàn)象，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)需對(duì)接駁器進(jìn)行附加處理[3]。

3.5 斜交梁部位安裝偏差

斜交部位受梁柱相交角度影響，接駁器垂直于翼緣板，會(huì)同梁主筋形成一定的夾角，現(xiàn)場(chǎng)施工可能會(huì)導(dǎo)致箍筋無(wú)法安裝。

3.6 變截面位置調(diào)整至樓面以上部位

避免變截面部位腹板和翼緣板收縮同梁主筋布設(shè)、鋼柱穿筋孔開設(shè)、接駁器設(shè)置等可能帶來(lái)的影響，將變截面部位調(diào)整到上層樓面標(biāo)高以上部位。

4 實(shí)際中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案

4.1 開孔過(guò)小、主次梁鋼筋交叉受影響

本工程主次梁高度均相同，最初設(shè)計(jì)中以滿足次梁上鐵和主梁下鐵最小保護(hù)層25 mm為基礎(chǔ)，則主梁鋼筋上鐵保護(hù)層為25 mm+次梁上鐵鋼筋直徑+主梁上鐵開孔直徑-主梁上鐵鋼筋直徑，次梁下鐵保護(hù)層為25 mm+主梁下鐵開孔直徑，有雙排鋼筋時(shí)，主次梁鋼筋依次按照相應(yīng)鋼筋開孔規(guī)則開孔。在安裝中，受鋼筋螺紋和開孔冗余因素影響，主次梁鋼筋穿插部位安裝困難，如圖1所示。

圖1 最初設(shè)計(jì)穿筋孔示意

從10層開始，將35mm、45mm圓孔改為70mm×35mm和70mm×45mm橢圓孔，開孔定位時(shí)需控制次梁上鐵保護(hù)層厚度和主梁下鐵保護(hù)層厚度[4-6]，雙排鋼筋交叉時(shí)，充分預(yù)留上下調(diào)整的空間，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的穿筋孔示意

4.2 鋼柱設(shè)計(jì)、加工、安裝問(wèn)題

4.2.1 設(shè)計(jì)深化

鋼柱在設(shè)計(jì)階段的問(wèn)題主要存在于孔位、接駁器標(biāo)高錯(cuò)誤；漏設(shè)計(jì)孔和接駁器；孔位、接駁器型號(hào)和大小設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)深化沒(méi)有充分考慮鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋在實(shí)際工況中可能出現(xiàn)的各類問(wèn)題，上述問(wèn)題主要是由于設(shè)計(jì)人員審圖不細(xì)、經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的[7]。在設(shè)計(jì)階段核對(duì)孔位、接駁器設(shè)計(jì)標(biāo)高、大小及型號(hào)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作定期進(jìn)行復(fù)核和改進(jìn)。

4.2.2 加工、安裝問(wèn)題

十字柱在進(jìn)場(chǎng)檢查中會(huì)存在開孔大小錯(cuò)誤、開孔錯(cuò)位、漏開孔等問(wèn)題，同樣接駁器在工廠焊接中也會(huì)存在接駁器型號(hào)焊接錯(cuò)誤、位置錯(cuò)誤、缺料漏焊、少焊等問(wèn)題。

在工廠加工期間加強(qiáng)工序檢查和操作人員交底?，F(xiàn)場(chǎng)施工中發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題主要采取以下幾點(diǎn)解決方案:開孔錯(cuò)誤時(shí)，采用原位擴(kuò)孔措施確保開孔滿足實(shí)際穿筋工況；接駁器焊接錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)型號(hào)錯(cuò)誤的接駁器進(jìn)行更換或在原接駁器旁邊附加新的接駁器?，F(xiàn)場(chǎng)施工中要及時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行整改和總結(jié)，避免問(wèn)題重復(fù)發(fā)生。

4.2.3 扭曲控制

鋼柱在焊接過(guò)程中受焊縫面積、焊接熱輸入?yún)^(qū)、工件預(yù)熱、焊接方法、焊縫位置、結(jié)構(gòu)剛性、裝配和焊接規(guī)范等因素影響下會(huì)發(fā)生一定的變形，現(xiàn)場(chǎng)安裝中沒(méi)有考慮預(yù)偏糾正，導(dǎo)致鋼柱在連續(xù)對(duì)接后扭曲現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)而影響到鋼筋穿插和接駁器鋼筋安裝[8-9]。

鋼柱變形控制在生產(chǎn)加工階段做好加工預(yù)控，在現(xiàn)場(chǎng)安裝階段做好現(xiàn)場(chǎng)層間焊接控制和扭曲糾偏，采用鋼絲繩加倒鏈的方式，在上層鋼柱焊接時(shí)，通過(guò)倒鏈的校正確保上下鋼柱截面統(tǒng)一。

圖3存在鋼柱扭曲接駁器無(wú)法正常安裝的現(xiàn)象，對(duì)該部位鋼筋做彎折處理；且存在接駁器鋼筋和柱主筋互相影響的問(wèn)題，無(wú)法保證箍筋安裝，圖3中所示，箍筋部位采用附加10號(hào)鋼筋的處理方式[10]。

圖3 鋼柱接駁器彎折處理示意

4.2.4 累計(jì)誤差控制

在第七層(四段鋼結(jié)構(gòu)柱安裝完)樓板鋼筋綁扎完畢后，發(fā)現(xiàn)框架梁箍筋部位存在漏筋隱患，如圖4所示，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)部分鋼柱累計(jì)標(biāo)高誤差范圍在±10 mm之間，間接導(dǎo)致樓面鋼筋標(biāo)高產(chǎn)生誤差[11-12]。

圖4 框架梁箍筋示意

在后續(xù)的鋼柱安裝中，確保鋼結(jié)構(gòu)柱焊接精度外，每?jī)蓪訉?duì)鋼柱標(biāo)高進(jìn)行抄測(cè)，并在下段鋼柱深化中及時(shí)對(duì)孔位和接駁器標(biāo)高進(jìn)行微調(diào)，確保穿筋孔和接駁器標(biāo)高偏差保持在±3 mm范圍。

4.3 鋼筋問(wèn)題

4.3.1 鋼筋放樣

鋼筋放樣中沒(méi)有充分考慮鋼筋錨固因素，對(duì)滿足錨固要求的部位仍采用開孔設(shè)計(jì)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝和設(shè)計(jì)不符，鋼柱多開孔如圖5所示。

圖5 沒(méi)考慮錨固問(wèn)題鋼柱多開孔

在鋼柱變截面后沒(méi)有考慮梁截面不變的情況下，梁主筋同鋼柱的相對(duì)關(guān)系，圖6所示中鋼柱變截面后，沒(méi)有對(duì)接駁器和鋼筋穿筋孔進(jìn)行調(diào)整，沒(méi)有對(duì)箍筋進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致箍筋偏大。針對(duì)箍筋偏大的情況，對(duì)已安裝完畢的箍筋進(jìn)行拆除，采用附加箍筋形式；對(duì)未安裝的部位及時(shí)根據(jù)截面情況調(diào)整箍筋的大小，確保箍筋滿足梁截面安裝要求。

圖6 框架梁箍筋未做優(yōu)化

4.3.2 鋼筋位移

柱鋼筋在施工中位移控制不到位，導(dǎo)致梁筋在安裝過(guò)程中影響，圖7所示中右側(cè)接駁器為鋼筋受柱主筋影響，在原接駁器旁邊附加接駁器處理。

圖7 接駁器附加處理

4.3.3 鋼筋銹蝕

受季節(jié)性施工影響，鋼筋和鋼柱接駁器保護(hù)不到位，導(dǎo)致鋼筋絲扣銹蝕，接駁器內(nèi)絲銹蝕，影響鋼筋安裝。在后續(xù)安裝中，鋼筋在安裝前必須套保護(hù)帽，接駁器在安裝前如發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，需做除銹處理，如圖8所示。

圖8 鋼筋銹蝕影響安裝

5 結(jié)束語(yǔ)

在本工程施工中，穿筋孔、接駁器合格率由最初的80%逐步提升到了95%以上，減少了二次返工的費(fèi)用，加快了工程進(jìn)度。通過(guò)對(duì)勁性鋼結(jié)構(gòu)十字柱施工全過(guò)程進(jìn)行研究，分析實(shí)際操作中可能存在的問(wèn)題，并對(duì)實(shí)際施工中發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行糾偏和改進(jìn)，不斷優(yōu)化，總結(jié)了該類工程的施工經(jīng)驗(yàn)。