劲性混凝土梁柱节点施工技术.doc

劲性混凝土结构梁柱节点施工技术前言进入本世纪以来，劲性钢筋混凝土结构体系在高层建筑中发展迅速，成为高层建筑中使用较多的结构体系。劲性钢筋混凝土结构体系，是在钢骨周围配置钢筋，浇筑混凝土后使钢骨与混凝土成为一体共同工作的组合结构构件。钢骨的存在使得构件的延性得到很大改善，使其变形能力强，抗震性能好，承载力高，采用外包混凝土构造时，更具有良好的耐火和耐腐蚀性能。混凝土对钢骨的包裹解决了钢结构的防腐、防火问题。这种结构体系一般可降低用钢量1520%，劲性混凝土柱截面比普通混凝土柱缩小截面60，比钢结构节省钢材50。劲性钢筋混凝土结构体系具有结构性能好，大大节约建筑材料等优点的同时，劲性结构施工也给施工带来新的研究课题，主要体现在梁柱接头处的技术处理。（1）如何解决好钢柱栓钉与钢骨外钢筋之间的关系，使框架柱钢筋绑扎不受栓钉影响。（2）梁柱接头处框架柱箍筋遇钢骨如何处理，使框架柱梁柱结构处箍筋作用不受到削弱。（3）框架钢骨梁主筋遇钢骨柱后，框架梁主筋如何顺利通过钢骨柱，使框架梁在柱端部受剪不受影响。（4） 在梁柱节点部位，钢筋密集，如何保证此部位混凝土浇筑密实，选择合理的混凝土配合比尤为重要。（5）本工程梁柱节点钢筋复杂，如何利用计算机简化技术准备的工作量和提高工效，用最少的投入获得最大的收获。1 工程概况北京移动通信综合楼工程是典型劲性混凝土结构，工程位于北京市海运仓B5区，总建筑面积63474.67平方米，其中地下15931.99平方米，地上47542.68平方米。该建筑物地下3层，地上16层，由机房楼、办公楼和中庭组成。机房楼共设有32根劲性柱，办公楼共设有30根劲性柱。框架梁断面尺寸大部分为600（650）×650mm、内设HB430×250×10×18（20）钢骨；框架柱截面尺寸大部分为800（900）×800（900），内设矩形钢骨400×400×18（20）。劲性柱之间采用H型钢梁连接，连接方式分两种：H型钢梁与劲性柱上连接板采用腹板高强度螺栓连接、翼缘板与柱表面全熔透焊接;H型钢梁与劲性柱上全焊接的悬臂梁段采用腹板高强度螺栓连接、翼缘板全熔透焊接。2梁柱节点施工设计2.1箍筋加密区栓钉长度设计本工程框架柱各层箱形钢骨在柱上下端箍筋加密区1000mm范围内设置直径19mm，长150mm栓钉，间距250×250mm。因框架柱钢骨截面为400×400mm，钢骨面距框架柱混凝土面最大尺寸只有200mm（250mm），栓钉长度加上框架柱的主筋直径（框架柱主筋为32、28）、箍筋直径（箍筋为14）以及混凝土保护层厚度25mm，不难看出，栓钉位置与框架柱主筋位置冲突，直接影响框架柱钢筋绑扎质量。对于这种状况，根据01SG519多、高层民用建筑钢结构节点构造详图中节点做法，将栓钉长度调整为120mm，满足设计及规范要求。框架柱大样如图所示：2.2框架梁钢筋穿越钢骨设计由于本工程梁柱节点均设有钢骨，梁上下中间两根主筋在遇框架钢骨柱时需断开，断开的梁钢筋如果与竖向钢骨采用焊接连接，焊接量非常大，焊接速度跟不上，即影响了工期，又难以保证质量。在这种情况下,经设计许可,在钢结构深化设计中考虑在钢骨柱上开钢筋孔，开孔孔径大小考虑热轧带肋钢筋肋高影响，开孔直径比框架梁钢筋直径大8mm，保证框架梁主筋通过。这样即减少焊接量，又增强了工效，同时避免因钢骨开孔削弱钢骨受力。框架柱开孔图如下：2.3框架柱箍筋穿越钢骨设计框架柱箍筋为封闭的四肢箍，在梁柱接头部位，柱箍筋与钢梁腹板相碰，不能采用箍筋与钢梁焊接，经与设计许可，在钢梁腹板上开箍筋孔，考虑热轧带肋钢筋肋高影响，开孔直径比框架梁钢筋直径大8mm，箍筋竖向间距与箍筋设计间距相同，同时为使箍筋绑扎方便，在不影响受力的条件下，梁柱接头处的柱箍筋做成两个不对称U型，长短边相对穿过梁钢骨上预留孔，单面焊接10d。框架柱箍筋在钢梁上开孔图如下：2.4梁柱混凝土配合比设计本工程梁柱核心区混凝土强度等级为C60、C45。因钢骨和栓钉占整个柱截面5164，钢筋与钢筋、钢筋与钢骨之间间隙较小，梁钢骨翼缘边与梁混凝土边间距只有110mm，钢骨梁翼缘板底与框架梁底间隙只有100mm，同时钢骨外侧包裹钢筋，并且梁柱在此位置处钢筋更密集，对混凝土浇筑的密实带来很大难度。为此，项目技术部、试验室以及搅拌站共同进行混凝土试配，保证混凝土浇筑过程中具有较好的流动性和良好的可泵性、保塑性，不产生离析泌水；同时通过试配降低水化热，提高后期强度和耐久性，改善混凝土施工性能。2.4.1混凝土配合比确定本工程选用北京琉璃河生产的PO42.5硅酸盐水泥，该水泥标准稠度28%，初凝时间2h5min，终凝时间3h45min，28d抗压强度可满足C60混凝土要求。采用碎卵石，其最大粒径不大于25mm，级配连续，含泥量不超过0.5%，泥块含量不超过0.2%，针片状颗粒含量不超过5%；并满足泵送要求。细集料选用石英含量较高的圆形颗粒状优质天然河砂，细度模数为2.63.3，且含泥量不大于2%，泥块含量不大于0.5%，其他质量指标符合现行行业标准的有关规定。采用优质级粉煤灰，使用前按国家标准GB1596-91规定，进行细度、烧失量和含水率检验，合格后方可使用。所用高效减水剂符合设计及相应标准的技术要求，其掺量根据施工要求，通过试验室试配确定。北京中建北瑞搅拌站使用北京双盛生产的雍阳高效减水剂。坍落度要求：为便于施工并保证混凝土施工质量，要求运输到现场的混凝坍落度为180200mm。搅拌站应根据浇筑时间对混凝土坍落度作出适当调整。2.4.3经试验室试配，混凝土配合比确定如下：C60混凝土配合比：强度等级C60水胶比0.29水灰比0.29砂率39%材料名称项目水泥水砂石外加剂（NF）掺合料（粉煤灰）其他每m3用量(kg/m3)475160680107020.9075C45混凝土配合比：强度等级C45水胶比0.37水灰比0.38砂率44%材料名称项目水泥水砂石外加剂（QJB）掺合料（粉煤灰）其他每m3用量(kg/m3)39317274095512.730973梁柱节点钢筋混凝土施工钢结构施工完成每节柱安装后，混凝土结构开始施工，绑扎外包混凝土钢筋，支设模板，浇筑钢骨外混凝土。3.1钢筋混凝土施工工艺定位放线安装钢骨柱、H钢梁柱主筋机械连接绑扎柱箍筋柱模板安装浇筑钢管内混凝土浇筑钢管外混凝土支设梁（板）底模梁主筋的穿插、连接绑扎梁箍筋支设梁侧模及板底模绑扎板钢筋梁板混凝土浇筑3.2钢筋绑扎要点梁主筋从孔内穿过与柱另一侧的梁筋采用直螺纹连接，从而保证梁主筋的贯通。梁柱节点处框架箍筋采用U形对插钢筋，穿过钢梁腹板上开好的钢筋孔后焊接连接，焊接长度单面焊10d，搭接位置距箍筋转角处150mm。3.3模板支设要点独立柱模板采用18mm厚木胶合板自行设计与加工, 50×100mm和100×100mm木肋，柱箍采用14号槽钢、M20对拉螺栓紧固，槽钢柱箍现场组装。柱模板均为四片木制模板，根据柱具体尺寸加工，拼缝处采用企口缝。柱箍采用16号槽钢、M20对拉螺栓紧固和48×3.5钢管斜撑，槽钢柱箍现场组装。主、次梁底侧模均采用竹夹板加木肋。支撑采用48×3.5钢管、碗扣式钢管支架和多功能早拆托座，支撑立杆间距根据梁高确定，中庭首层部分梁较高，间距定为600mm，48×3.5双立杆钢管脚手架，立杆长度不合模数部分采用早拆头调整。梁的底模、侧模按设计断面和模板组装图确定的尺寸进行加工制作，按梁侧模包底模、顶板模板压梁模板的做法，上口使用木撑口1000mm。模板设通长50×100mm背肋，间距不大于200mm，纵向肋间距不大于500mm。梁模板侧向斜撑使用48×3.5钢管，每500mm架设一道，底部用木方撑紧。当梁高大于800mm时，按每600mm设一道16对拉螺栓。模板接缝采用硬拼缝，要求加工严密，表面接缝平整。3.4混凝土浇筑要点梁、柱接头处混凝土的控制：在离柱等于梁高的位置（从柱的外侧面计算），用钢板网片与四周梁板隔开，当梁、板混凝土浇筑到该位置时，用塔吊吊装与柱标号相同的混凝土，浇筑梁、柱接头处混凝土，振捣密实后，再浇筑、振捣与梁、柱接头处接壤的梁、板混凝土。钢骨梁混凝土浇筑采用立式手工浇筑法。即混凝土从钢骨单侧上口灌入，下料高度高于下翼缘高度，用插入式振捣器进行内部振捣，待混凝土从钢梁下翼缘另一侧溢出后方可从梁两侧同时下料浇筑，保证梁底混凝土浇筑密实。4成果与体会（1）本工程除办公楼7层至12层梁为纯钢梁（无钢筋）不需在钢柱上开孔外，其余框架梁和柱均需开孔，且开孔位置需准确无误，才能使钢筋顺利安装。根据施工图和配筋规定，对每层所有需穿孔的框架梁、柱逐一做出大样图，发给钢结构加工厂，在加工钢柱、钢梁时将孔打在梁柱上，从工程实践来看，在钢骨上开孔，很好的解决了劲性混凝土施工梁柱节点钢筋绑扎问题。钢骨开孔以及梁柱节点钢筋绑扎工程照片见下图。（2）在施工过程中，由于钢骨外包钢筋混凝土，梁柱节点钢筋深化设计工作显得尤为重要，在解决框架梁、连梁钢筋穿钢柱问题时，柱钢在箱形柱上开孔，以便钢筋穿过，但穿孔面积要有所控制，否则将削弱钢骨受力。（3）因钢柱加工以及现场安装等原因，钢柱钢梁高随着楼层的不断升高，水平标高以及竖向垂直误差慢慢积累，会使钢柱逐渐倾斜，发生偏位，这种情况下，应经常对钢骨柱进行纠偏校正，使其恢复垂直状态，标高准确，使穿筋孔位置不受影响。（4）本工程高强混凝土量1300m3,试块组数共计75组，其中36组为见证试件，试块经试压，混凝土强度达到设计强度110138，混凝土质量内实外美，同时完成工期目标，并在北京市结构长城杯验收中获得金奖称号。（5）经济效益1钢筋节约量（1）每根柱每侧各有4根直径为28mm（三级钢）的梁主筋需与钢柱焊接，每根钢筋焊接10d，改为开孔后减去钢柱宽400mm，每根柱每层节约量为：（280×2400）×81.028m机房楼32根柱15层、办公楼30根柱2层焊接量为：（32×1530×2）×1.028×4.842.69t（2）每根柱箍筋有3信箍筋需与钢梁焊接，焊接10d，改为开孔后减去钢梁厚20mm，每根柱每层节约量为：3×（4×2×1404×20）3.12m机房楼32根柱15层、办公楼30棵柱2层焊接量为：（32×1530×2）×3.12×1.212.04t本项目共节约钢筋量为：2.692.044.73t,每吨钢筋市场价为0.39万元，共计节约1.84万元。2人工费节约量：每根柱每层焊接需4个工日，每个工日价格为45元，机房楼32棵柱15层、办公楼30棵柱2层共计节约人工费为：（32×1530×2）×4×459.72万元节约合计：1.849.7211.56万元