劲性结构与框架梁钢筋连接施工技术

劲性结构与框架梁钢筋连接施工技术

白龙

中铁建工集团有限公司上海

摘要：劲性混凝土结构中梁柱节点处钢筋与型钢柱连接较复杂，经深化设计后采用钢筋通过型钢开孔、直螺纹套筒、焊接的方式与型钢柱之间进行连接，既保证了施工质量也大大提高了施工效率。

关键词：劲性混凝土结构；型钢开孔；直螺纹套筒；焊接

1前言

劲性钢筋混凝土结构体系由于具有变形能力强，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、防火问题等一系列优点，因而被广泛的运用于具有大跨度结构的公共建筑中。

新建厦门站为满足外观造型需要，结构设计中大量采用了这种大跨度的劲性结构，但这也给劲性结构施工带来了新的施工难度，主要体现在框架梁主筋在型钢梁柱部位无法贯通，或因贯通在翼缘板上开孔过多对型钢梁柱强度造成影响。中铁建工集团在厦门站改扩建工程的建设中，根据设计要求，结合现场实际，总结出劲性混凝土型钢梁柱节点区钢筋采用直螺纹套筒连接、型钢柱局部开孔贯通连接、焊接连接的施工技术。

2适用范围

适用于大跨度劲性结构中劲性型钢柱与框架梁钢筋连接的施工。

3工艺原理

3.1在梁、柱的纵向受力钢筋与型钢结构连接位置处，按照深化后的施工图在工厂定位安装、焊接直螺纹套筒，待型钢结构吊装完毕后，框架梁钢筋通过直螺纹与型钢柱连接。

3.2由于框架梁部分纵向受力主筋要求贯通，利用型钢的可开孔性，按照深化后图纸，在型钢加工时直接定位开孔，待型钢吊装完毕后，框架梁钢筋可直接从开好的孔位通长穿过，从而达到设计要求。

3.3受型钢柱上牛腿位置限制，框架梁底排钢筋无法通过套筒与型钢连接，采用焊接可将底排钢筋直接焊接于型钢柱牛腿之上以达到设计要求。

4施工工艺流程及操作要点

4.1工艺流程

根据设计图纸深化钢梁、柱图纸→确定钢材并材料进场抽检→型钢柱通长钢筋处定位开孔→型钢梁柱的工厂加工→定位、焊接直螺纹套筒→型钢梁柱运至现场→型钢梁柱安装→钢筋连接、焊接→钢筋绑扎→模板安装→浇筑混凝土。

4.2施工准备

4.2.1根据设计图纸设计与工期进度要求，安排好相应的材料及机械设备、人工。

4.2.2保证施工现场场地平整，道路通畅，大型汽车吊、运货车辆等设备能够进出方便。

4.3操作要点

4.3.1型钢柱加工

由钢结构专业公司及专业工程师根据土建施工图要求及结合现场安装条件对钢梁、钢柱进行深化设计。原材料经现场抽样送检合格后使用，并对加工过程严格控制。

钢结构由专业钢结构生产厂家在工厂进行分段加工制作，型钢梁柱构件尺寸误差应控制在2.0mm以内，对焊缝质量进行100%探伤检测。对于贯穿型钢柱要开孔的地方，根据钢结构构件与结构钢筋连接的特点及要求，结合柱梁节点内各种钢筋的相对空间位置，运用CAD进行施工图深化设计，将柱梁节点交汇处所有柱筋、梁筋与钢骨的相对位置准确施放在图纸上，以保证钢骨上贯穿制孔标高、轴线的准确性（如图4.1）。

4.3.2直螺纹套筒定位、焊接

梁柱型钢构件制作、校正后，应按照深化设计图划设轴线、纵向钢筋设计位置。为梁柱安装用，梁轴线应引至梁端的梁底处，柱轴线应划设纵横轴线至两端，经检查验收后进行钢筋套筒定位划线；钢筋套筒应划设中心（同钢筋轴线）和外圆，套筒中心定位误差应≤1mm，经检查合格后先将将套筒与外圆线重合、定位后，进行点焊固定，再次检查套筒位置无误后，对称施焊（如图4.2）。

直螺纹套筒与型钢钢板焊接为角焊缝围焊，焊缝高度≥8mm且小于1.2倍的套筒壁厚，焊缝外观等级为Ⅲ级，外观质量应从焊缝高度、厚度、焊缝宽窄度等方面加以检查控制，外观检查不允许出现表面气孔、夹渣、裂缝等现象。

4.3.3钢筋与牛腿的焊接

受型钢柱上牛腿位置限制，框架梁底排钢筋无法通过套筒与型钢连接，在征求设计同意之后，利用钢筋与型钢牛腿之间的可焊接性，采用焊接的方式可将底排钢筋直接焊接于型钢柱牛腿之上以达到设计要求，焊缝外观等级为Ⅲ级，外观质量应从焊缝高度、厚度、焊缝宽窄度等方面加以检查控制，外观检查不允许出现表面气孔、夹渣、裂缝等现象。（图4.3）

4.3.4型钢梁柱的安装操作要点

构件进场和分区（分节）卸货，并检查构件出厂合格证、材料试验报告记录、焊缝无损检测报告记录、焊接工艺评定、各类材料质量证明等随车资料，并检查进场构件外观。

钢柱运到现场，单件重量不大，可采用现场部设的塔吊进行吊装。

型钢柱安装

采用全站仪（或经纬仪）按照型钢柱的设计将轴线（或辅助线）准确投测到混凝土结构楼面上，其误差不得大于2mm，检查验收后进行型钢柱安装就位、平面和垂直度校正，使柱上划设的轴线与地面平面轴线重合、垂直度≤2mm、并采用临时拉撑等措施保持型钢柱稳定时，对型钢柱点焊固定，再次检查垂直度≤2mm后，进行对称焊接。

型钢梁安装

安装前应将梁底模支设完毕，保证足够的工作面，检查柱顶轴线符合要求后、并在梁底模上定出钢梁位置（当梁底有通长钢筋越过型钢柱时，应将其先布放到位）。根据钢梁自重和现场安装条件决定钢梁拼装情况，确定吊装方案。

若现场条件允许采用大型吊车一次性吊装就位（若现场条件有限，需事先对钢梁进行设计分解，并保证接头焊缝在受力较小处。本着先两端后中间的原则进行吊装就位），按照柱上的轴线校正、安装完成。

4.3.5型钢梁连接钢筋与下部型钢柱钢筋连接

型钢柱内可焊型钢梁下直螺纹套筒连接方法

型钢梁下套筒连接的钢筋长度是决定型钢柱在梁宽范围内柱主筋与型钢连接的关键，需每根钢筋一一现场量尺寸，并调整柱主筋的间距，以保证与梁下套筒的有效连接，也保证套筒与型钢梁的焊接牢固。

端部型钢柱内有型钢柱时，采用钢筋搭（焊）接法

由于端部型钢柱内有型钢柱，焊接人员无法在柱内进行型梁下套筒的焊接，在征求设计院同意后，采用先将梁下套筒与型钢梁焊接，在吊装钢梁时将套筒连接钢筋与柱主筋按搭接的方式下锚，其搭接下锚长度为38d×1.6，绑扎后并加焊三处5d（当型钢梁下套筒无法后焊时也可采用此方法）。

4.3.6钢梁安装就位后，利用千斤顶、手拉葫芦等工具进行拼装、矫正并固定。调整、校正钢梁高度及平面位置后，将钢梁接头进行现场焊接。

4.3.7现场焊接后，对焊缝进行100%探伤检测，探伤合格后，将型钢梁钢筋绑扎到位。在此过程中通知监理单位、建设单位、设计单位以及质量监督部门等进行验收。

4.3.8在型钢梁主筋完全固定后，在梁上精确放出上部框架柱位置线，并复核型钢梁上部套筒位置，确认无误后进行上部框架柱插筋的施工

4.3.9在型钢梁、型钢柱及梁、板钢筋绑扎、模板支设完毕后，进行转换层混凝土的浇筑，浇筑混凝土前对转换层高支模支撑进行认真检查验收，并加强型钢梁混凝土浇筑过程中的振捣，确保型钢梁转换层施工的成功。

5应用实例及效果

劲性结构与框架梁钢筋连接施工技术在中铁建工集团公司承建的厦门站改扩建工程中得到了应用。劲性混凝土结构的应用增加了该工程的使用面积，提高了该工程的净高、跨度，为广大旅客提供了舒适的候车空间。

劲性混凝土组合结构中的劲钢骨架，在混凝土未达到一定强度之前就可承受上部传来的荷载，继续上一层结构的施工，大大缩短了施工工期。

新建厦门站平面呈矩形，南北长约206m，东西宽约145m。设南北站房并通过跨越线路的高架候车厅连接为一体。主站房建筑规模27581.5㎡，不含预留商业面积5168.6㎡以及站前平台4690.4m²，其中：南站房建筑面积8395.3㎡；高架站房建筑面积7404.8㎡；北站房建筑面积11781.4m²。该工程在施工过程中严格执行该技术，精心策划、道道程序严格把关，认真施工并得到了预期效果。

作者简介：

白龙（1988年8月），男，本科，助理工程师，中铁建工集团上海分公司厦门站改扩建工程技术员。