超高层建筑中钢管混凝土柱-环梁节点施工技术

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2019年第34期   作者:唐小平
[导读] 摘要:钢筋混凝土(RC)环梁是一种钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱的连接构件,改变传统做法,采用环梁节点避免了钢管柱上开孔穿筋,不影响混凝土浇筑,施工效率高,整体受力好,质量可靠,且节省了成本,已被成功应用于部分超高层建筑中。
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        摘要:钢筋混凝土(RC)环梁是一种钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱的连接构件,改变传统做法,采用环梁节点避免了钢管柱上开孔穿筋,不影响混凝土浇筑,施工效率高,整体受力好,质量可靠,且节省了成本,已被成功应用于部分超高层建筑中。本人结合佛山市京华广场6座工程实践,详细介绍钢管混凝土柱-RC环梁节点的施工关键技术。实践证明,该施工工艺流程有效可行,且具有良好的社会与经济效益。
        关键词:超高层建筑;钢筋混凝土环梁;钢管混凝土柱;节点构造;施工技术
        钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)环梁是一种较为新型的钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱(steel tube confined concrete,STCC)的连接构件,具有传力路径较好(环梁节点通过钢管柱外围一圈钢筋混凝土环梁传递弯矩,在环梁与钢管接触面处紧贴钢管外表面焊接抗剪环箍,用以传递梁端剪力)、制作简单、安装方便和不影响其他施工等特点,在部分超高层钢管混凝土建筑中得到了运用。若按传统节点做法,框架梁钢筋穿过钢管柱时需在钢管柱上开孔,该做法不仅会削弱柱的承载力且施工难度大,且质量难以保证。佛山市京华广场6座工程采用环梁节点,无须在钢管壁上开孔穿筋,不影响混凝土浇筑,施工方便、质量可靠且可节省成本。本文结合京华广场6座工程对钢管混凝土柱-RC环梁节点的施工工法进行了探讨。
        1、工程概况
        佛山市京华广场项目位于佛山市南海区桂城街道金融B区B30地块、海八路北侧,中央大街以南,是集商业、办公为一体的大型综合项目。6座建设规模和主要设计情况:地上50层,地下3层,总建筑面积152657.35m2,建筑高度216m,结构体系为钢管混凝土柱+钢筋混凝土核心筒结构体系,主要采用的节点为RC环梁连接的钢管混凝土柱-RC梁框架(STCC-RC环梁节点)。
        2、环梁节点施工技术
        佛山市京华广场6座工程项目的结构体系为钢管混凝土柱+钢筋混凝土核心筒体结构体系,主要采用的节点为STCC-RC环梁节点,现场实例(图1)。
        2.1施工工艺流程
        RC环梁总体施工工艺流程为:环梁钢筋放样→环梁钢筋加工→环梁主筋焊接→环梁绑扎制作→成品转移存放→现场验收→环梁整体吊装。
        2.2施工操作要点
        2.2.1环梁钢筋放样
       
        图1钢管混凝土柱-环梁节点现场图
        以佛山市京华广场6座工程的环梁节点设计构造(图2)为例,节点处钢管柱外表面焊两道抗剪环(2φ25mm);环梁主筋配置2排面筋和2排底筋,不同节点采用的钢筋型号不一样,本工程环向主筋型号为φ25mm、φ28mm、φ32mm三种,每排主筋配4~6根不等,环向腰筋统一配置φ25mm@150mm,环向钢筋采用10d单面搭接焊;环梁箍筋有4种大小不同的规格,其中①②③号箍筋根据不同节点沿环梁均匀设置(φ12~16mm@ 150mm),④号箍筋仅在框架梁两侧分布(各为3φ14mm@150mm),所有箍筋弯勾均在环梁底部。
       
        图2钢管混凝土柱-环梁节点设计构造
        1)环梁主筋:环梁的环筋放样要按照不同的直径编好号,按照设计要求精确地画出每种环筋的摆放位置,用计算机计算出每种环筋所需下料钢筋的理论长度,再由技术人员根据理论长度计算下料长度,放样时需做好是按照环筋的内径还是外径或是钢筋的中间直径进行放样的注明工作,避免后期加工出现错误。
        2)环梁箍筋:由于钢筋弯曲时,外侧伸长,内侧缩短,轴线长度不变。弯曲处形成圆弧,而设计图中注明的量度尺寸一般是沿直线量度外包尺寸。外包尺寸和钢筋轴线长度(下料尺寸)之间存在一个差值,两者之间的差值叫弯曲调整值,因此计算下料长度时,必须从外包尺寸中扣除度量差值,这一工作是对外包量度长度的调整。
        3)工艺样板:本着“技术先行、样板引路”的方针,在工厂化批量加工环梁的同时,项目部制作环梁绑扎成型样板,以此检验钢筋翻样、加工、绑扎效果,后期工程按照此样板大批量加工施工所用环梁。
        2.2.2环梁钢筋加工
        1)弯弧机:环梁钢筋对弯弧机的加工精度要求较高,要求加工制作的环梁主筋椭圆度≤0.3%d。
        2)钢筋下料:环梁钢筋下料规格众多,长短不一,容易出现尾料难以再利用的现象,为避免造成钢筋浪费,应结合下料尺寸及市场定尺钢筋尺寸,采购长12m及9m定尺钢筋作为环梁钢筋下料使用,通过优化下料来减少钢筋的浪费。
        3)加工制作:环梁主筋由特定的2~3名工人进行加工,同直径的主筋在大量加工时先进行试弯试验,待其椭圆度及直径达到要求后方可按此尺寸进行批量加工;可以按楼层2~3层钢筋量进行提前加工,减少来回调整弯弧机弯曲半径的次数,提高钢筋的加工精度。环梁主筋焊接接头采用单面搭接焊,焊缝长度不小于10d,焊缝须饱满,焊后及时敲落焊渣。
        2.2.3环梁绑扎制作
        1)操作架:为提高环梁绑扎效率及方便工人绑扎,现场环梁绑扎制作采用专用环梁绑扎操作架,操作架主要由支撑杆和扁担梁组成(图3),支撑杆材料为钢筋、扁担梁材料为φ48mm钢管,扁担梁分层支于支撑杆上(从上至下分四层设置编号1~4道扁担梁),支点位置可以活动,根据现场不同尺寸的环梁,可组成大小不一的架体,用于绑扎不同直径的环梁。
        2)绑扎顺序:在现场实践中总结出了一套环梁钢筋绑扎的施工顺序,大大降低了环梁钢筋绑扎的难度,提高了环梁钢筋绑扎的效率与质量,加快了施工进度。
        ①具体操作顺序:按照环梁的大小摆放操作架,布置好操作架各部分的位置→放置第4道扁担梁→将环梁第一排底筋放在第4道扁担梁上→放置第3道扁担梁→将环梁第二排底筋及所有腰筋放在第3道扁担梁上→放置第2道扁担梁→将环梁第二排面筋放在第2道扁担梁上→放置第1道扁担梁→将环梁第一排面筋放在第1道扁担梁上→将箍筋从上往下穿,然后按照图纸间距画好刻度并摆放→第一排面筋与箍筋绑扎牢固→利用倒链提起第4道扁担梁,使扁担梁错开支撑点缓缓下落,将环梁第一排底筋放置在箍筋的底部,抽出扁担梁,第一排底筋与箍筋进行绑扎牢固→采用同样的方法将环梁第二排底筋及所有腰筋放置在第一排底筋上→按照图纸的设计要求,将第1道最外侧腰筋提起至规定位置并与③号箍筋绑扎牢固→依次将最外侧第2道(第3道……)腰筋提起并与③号箍筋绑扎牢固→第二排底筋与箍筋绑扎牢固→第二排面筋与箍筋绑扎牢固→按设计要求绑扎拉钩→环梁整体吊出至指定场地存放→验收。
        ②根据实践经验,环梁绑扎应由特定的2~3人完成,避免因人员变动而造成对环梁绑扎操作的生疏,降低绑扎质量及效率。
        2.2.4成品转移存放
        将绑扎成型的环梁按节点挂牌编号,通过塔吊吊出,并存放至指定地点,便于腾出操作架绑扎其他环梁,为节约场地(图4)。
        2.2.5现场验收
        环梁作为一个单独构件,在绑扎成型后,可提前组织业主、监理单位对其进行验收,减少后期施工时的验收工序,验收的主要内容包括:钢筋型号、数量及间距,环梁内外径尺寸、焊缝等。
       
        图3 RC环梁绑扎操作架         图4 RC环梁绑扎成型定点存放
        2.2.6环梁整体吊装
        现场环梁底模和侧模支设完毕后即可进行钢筋笼吊装,吊装时需使用4根钢丝绳对称穿在钢筋笼两侧并扣到面筋上,保证环梁吊运时平稳,环梁吊装时应注意不要碰到其他物体,以免环梁变形。环梁安装时应由指定的2~3名工人进行协助,避免环梁晃动,塔吊信号工需在旁及时指挥塔吊,确保环梁的顺利安装。
        3结语
        根据佛山市京华广场6座工程项目的施工实践,本文提出的环梁钢筋制作、安装施工简单、快捷、方便,可以为类似RC环梁结构的施工提供参考和借鉴。与传统的节点相比,钢管混凝土柱-RC环梁节点简化了施工过程中的多项复杂工序,提高了施工质量,为超高层建筑采用性能良好的钢管混凝土柱形式提供了新的突破点,具有较好的社会效益。
        参考文献
        [1]胡林,吕正林,周浩文,张瑜,童远志.钢管混凝土柱环梁节点施工技术[J]].建筑技术,2019,50(10):1211-1212.
        [2]陈万庆,王智,陆艺,杨迪.超高层建筑中钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁施工[J].结构施工,2017,39(10):1484-1487.
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