型钢混凝土柱与框架梁钢筋复杂节点施工技术应用

型钢混凝土柱与框架梁钢筋复杂节点施工技术应用

苏策,张越,裴晓勇,刘晋晋,陈智浩

山西建设投资集团有限公司  山西太原  030032

摘要：随着社会经济发展的进程，各城市商业及商务中心的不断兴建与发展。高层框剪结构随处可见，近些年兴建的高层商务写字楼多为核心筒—框架结构。为提高混凝土结构的强度和延展性，通常在高层核心筒—框架结构中设计型钢柱，型钢混凝土柱实际施工过程中具有一定的复杂性，尤其型钢柱与框架梁钢筋的节点连接尤为复杂。本文将对梁柱节点的施工做简要分析，相关工程可借鉴参考。

关键词：高层商务中心，核心筒—框架；型钢混凝土柱；框架梁；腹板预留孔；翼板托板

一、工程概况

太原荔园国际金融中心1#、4#楼为商业写字楼建筑，位于太原市长风商务区核心地段。项目总建筑面积111000.13m2，其中1#楼地上部分建筑面积26817.96m2,4#楼地上部分建筑面积27413.86m2。1#、4#楼地上22层，结构形式为核心筒—框架，设备层至三层核心筒剪力墙采用H型钢，外围框架柱采用十字型钢柱；二十层至二十二层核心筒外围框架柱采用箱型型钢柱。两楼之间在92m处采用钢结构连廊连接。通过对该工程的钢筋施工、型钢柱施工，对框架结构中型钢混凝土结构中型钢柱和框架梁钢筋复杂节点进行了深入的探讨和总结。

二、关键技术难点与特点分析

（1）型钢混凝土柱体与纯钢结构相比较而言，其中存在着一个重点难题，也就是纯钢结构柱与梁的连接点可以在工厂车间完成，而型钢柱与框架梁钢筋的连接节点有多个规定，翼板上按照相应的钢筋标高位置采用加焊牛腿或连接板；也可根据钢筋位置在上腹板上精确设置直螺纹套筒，腹板处应按照相应的钢筋位置在型钢柱的腹板位置精确预留钢筋孔；钢筋混凝土梁钢筋也可将一排梁钢筋调整为双排或多排钢筋，尽可能多的从型钢柱腹板处贯穿通过，当采用此做法时，柱内型钢翼缘宜为窄翼缘，本工程不适用。钢筋具体做法参照12SG904-1型钢混凝土钢筋排布及构造详图、晋14G06型钢混凝土组合结构构造

（2）钢筋混凝土梁与框架柱相交多为90°角，但核心筒四个阳角与型钢柱成135°斜角相交。造成型钢的柱头部分框架梁钢筋与型钢柱之间互相连接的部位较多，框架梁的钢筋与建筑结构中的十字型钢柱相交的角度以及连接变化的角度也繁多，其产生的连接节点数量较大。

（3）框架梁钢筋与钢柱进行连接的时，其连接的型极为复杂，通常情况下，施工现场都是对钢筋采取工字型牛腿或者贯通的方式来与型钢柱进行连接。当钢筋采用工字型牛腿进行连接的过程中，或者当梁钢筋的上铁与下铁之间呈现出上下两排时，必须要在施工现场分别将上下排的钢筋和连接板的上皮以及下皮进行焊接，如此一来就导致施工难度加大。

（4）柱头部位钢筋较密，且存在多根框架梁相交于同一柱头的现象，导致多层钢筋互相重叠，钢筋与十字型钢柱连接及钢筋标高的控制难度很大。

（5）型钢柱和混凝土框架梁箍筋受连接工字型牛腿限制需截断再焊接，焊接工作量尤其大。

三、型钢柱-钢筋混凝土框架梁结构施工技术

3. 1型钢柱加工

3.1.1预留钢筋孔的位置

在进行钢筋孔位置预留工作时，必须要保证其预留孔的高精度。预留孔在型钢柱之上预留的位置无论是任何一个位置都必须要保持高准确性，否则不仅无法正常施工，还可能会对钢筋带来极大的麻烦。此外，在实际进行施工的过程中对型钢施工负责的劳务班组与负责土建施工的劳务班组这两者之间通常都存在工程的不一致性，因此，双方在工程实施过程中必须要实时进行沟通。又由于型钢预留孔通常都是在工厂加工过程中利用机械的方式来进行开孔，其施工现场通常都禁止使用氧气来进行切割，因此，负责对型钢进行施工一方的自身必须要有着先进、成熟的加工技术，型钢翻样人员以及施工现场管理人员除了要了解钢结构以外，还必须又要了解土建施工，如此才能够有效的进行相互的协调。而负责对型钢进行翻样的人员还必须要学会对钢筋进行翻样，只有通过这样的方式，才能够使得型钢的孔位不会出现失误，从而保持高精度。同时，在进行型钢构件加工的过程中，相关的型钢构件人员在施工过程中必须要保持高度的负责态度，以及熟练的技术，以此来确保型钢构件最终完成的质量。

3.1.2 预留钢筋孔的大小

为了保证型钢的强度，型钢上的孔应尽量小。但孔太小又不便施工，根据12SG904-1图集和晋14G06图集规定对预留孔的大小有建议值，开孔直径=D+5mm。在实践中可基本满足要求，但要引起注意的是孔的大小要尽量准确。

3.1.3连接牛腿截面尺寸和标高

在翼缘板上工字型钢牛腿或托板的截面尺寸、标高和角度必需与连接的混凝土框架梁截面标高和角度相对应才能实施焊接。否则不对应时，需要现场重新焊接，但此时型钢柱已安装焊接完成，所以对工字型钢牛腿或托板需要竖焊和仰焊施工，质量就不易保证。因此在型钢柱安装以前必须对连接牛腿或托板的位置标高进行复核确认。

3.2型钢柱的柱柱竖向钢筋施工

型钢框架柱柱竖向自身的受力钢筋在完全避开了工字型牛腿或托板之后，并不需要进行截断，可以通过从上至下的方式，采取螺纹接头的方式来进行连接。这主要是因为型钢柱采用分段进行的吊装,也就是说，其外围箍筋安装的方式与普通钢筋框架柱一样从柱纵向钢筋接头处向下进行套入，或是通过掰开箍筋就位的方式进行。在箍筋完全就位之后，在通过变形箍筋恢复原貌的方式来进行绑扎。

3.3型钢柱与混凝土梁相交钢筋连接方法

根据框架梁与轴线的角度及型钢柱十字型钢的特点，框架梁钢筋与型钢柱连接方式主要采用两种:当梁纵向钢筋与十字型钢柱翼缘垂直相交时，采用牛腿与型钢柱连接;当梁纵向钢筋与十字型钢柱腹板垂直相交或与十字型钢柱斜向相交时，采用穿过腹板的方式与型钢柱连接或在腹板之间加焊加强板，将其框架梁钢筋直接焊在腹板之间水平加强板上。

3.4梁钢筋与型钢柱采用牛腿或托板的连接方法

采用牛腿或托板连接时，当梁钢筋上铁或下铁为上下两排时。上、下排钢筋需分别与连接板上皮及下皮焊接。上排钢筋可在型钢柱吊装就位后在作业面焊接;下排钢筋若在型钢柱吊装就位后焊接就必须仰焊施工，不易保证质量。

3.5两根框架梁和型钢柱在柱头相交时钢筋的连接方法

柱头部位框架梁纵向钢筋存在交叉现象，因设计单位不同意降低框架梁有效截面高度。因此当两根框架梁在柱头部位相交时，存在钢筋超高的现象。经与设计单位协调，柱根部1.0m范围内，梁、板混凝土标高可以高出设计值30mm,将来利用地面装修垫层找平。

3.6型钢柱小箍筋难以施工的解决办法

型钢柱小箍筋，无法从柱上口向下套入，且小箍筋本身直径较大而尺寸较小，无法掰开就位。为此与设计单位沟通，建议将小箍筋变为拉筋，设计单位重新进行受力核算后，同意修改方案。在型钢柱梁柱节点位置柱子箍筋分段施工穿过腹板后再焊接。

四、结语

综上所述，在对型钢混凝土结构节点施工工作进行优化之后，有效的降低工程整体的操作难度，并且极大的缩短了整个工程的工期。采用型钢柱与混凝土梁筋上述的两种连接方式，为后期工程的质量维护、检查、维修提供了方便，并且对建筑工程质量业提供了相应的保障。

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