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转换层钢骨混凝土梁柱节点施工技术

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文结合锦州国际酒店的施工过程，分析和探讨解决完善转换层劲性构件节点的设计、制作、安装、钢筋绑扎、模板设计与施工、混凝土浇筑等一系列施工工艺，总结形成一套转换层劲性梁柱节点的施工技术，为类似工程施工提供借鉴。
    关键词：转换层 劲性梁柱节点 Xsteel建模

    一、工程概况：
    锦州国际酒店工程位于锦州市松山新区最显著的位置，建筑面积101451m2；地下二层，地上四十三层，建筑总高度184.7m；是辽西五市最高的建筑，结构形式为钢骨混凝土－剪力墙结构体系。该工程转换层位于6层（标高29.050m处），转换层钢柱形式为“十”字形柱，柱截面尺寸1600mm×1600mm，混凝土采用C50砼浇筑；钢梁采用“工”字形截面，尺寸最大为1100mm×1650mm，每延米重量1500kg；外包混凝土梁采用C35砼浇筑，最终成型尺寸1400mm×2000mm。


    二、此工程中转换层劲性梁柱节点施工特点
    1.节点钢筋锚固要求高
    由于劲性梁柱节点处不仅有钢柱和钢梁相交而且梁柱钢筋也在此交汇，此节点形式即不能削弱钢结构的强度，同时还要满足框架主梁的钢筋锚固要求。因此，对钢结构及钢筋锚固形式的要求非常高。
    2.钢筋绑扎施工难度大
    由于梁、柱部位有钢结构的存在，而且作为转换层结构配筋量也比普通层的配筋量大的多，因此钢筋、钢钢结构难免发生矛盾，导致钢筋的施工难度异常之大。
    3.模板施工复杂
    钢骨柱、钢骨梁模板支设无法按照常规模板支设安装对拉螺栓，特别在弧形梁、梁柱节点部位模板加固也是该工程的一个新课题。
    4.混凝土施工难度大
    因转换钢梁截面大，再加上转换梁的上部钢筋非常密集，致使转换梁的混凝土浇筑非常困难。

    三、施工流程

    四、施工要点
    1.钢结构施工
    1.1 节点设计考虑原则
    1.1.1 深化设计时要详细核对柱、梁钢筋的数量、间距、标高及箍筋的布置。
    1.1.2 如果转换梁的钢筋能绕过型钢柱或按1：6打弯后能绕过型钢柱，则钢筋不断开。
    1.1.3 不宜在型钢柱的翼缘上开孔，在腹板上预留贯穿孔时，也要严格控制型钢腹板截面损失率不大于25%。
    1.1.4 不宜在型钢柱翼缘上焊接钢筋，转换梁钢筋与型钢柱翼缘相交时焊接在用于连接钢筋的牛腿或拉筋板上。牛腿或拉筋板的设计不能影响模板工程，同时应保证钢柱纵筋和箍筋的通过。
    1.1.5 型钢柱上用于连接钢筋的牛腿或拉筋板应为一级全熔透焊缝，工厂焊接。穿筋孔工厂预留。
    1.1.6 钢筋与钢牛腿或拉筋板的焊接需要满足单面焊接10d，双面焊接5d（d为钢筋直径），焊角高度由下式计算确定。


    1.2 Xsteel建模
    Xsteel建模是转换层劲性梁柱节点顺利施工的前提，利用计算机对劲性节点进行模拟可以提前清晰的反映梁柱节点中钢结构及钢筋的交叉关系，对钢构件穿筋孔或牛腿的设置，及节点处钢筋的下料提供了直观的参考依据。设计原则上不允许在钢梁上开孔，采用在钢柱上增加连接板用于钢筋焊接或钢筋等截面代换使钢筋从柱两侧通过的方式。下图为利用计算机对梁柱节点进行模拟（如下图）

    1.3 钢构件的制作质量
    钢构件的制作质量是施工的前提，项目部派专人驻加工厂，加强构件加工的过程控制。加工前检查钢材的材质和规格，其应符合设计要求和有关国家标准，并附有质量证明书；同时在构件进场时由现场的监理和质检人员进行几何尺寸（包括截面高度、宽度、腹板中心偏移、翼缘板垂直度、弯曲矢高、腹板局部平整度）的检查，尤其检查钢筋孔位、连接板位置等是否符合图纸要求；其允许偏差应满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001），发现不合格的构件不得进入下一道工序。（如下图）。

    1.4 钢柱与钢梁节点焊接
    由于转换层钢柱及钢梁大多采用厚板（≥40mm），节点为全融透焊接，为保证节点的焊接质量，采用二氧化碳气体保护焊接，焊缝等级为一级。施工过程中，明确选用技术熟练的队伍，并完成现场考试，合格后才能上岗；由专业责任师对施工人员进行详细交底，强调过程控制。焊接时采用对称交叉分层的焊接方法，焊接过程中要及时交流监控数据，通过对称交叉分层的焊接方法及时找正、消除温差变形的影响，确保成型后构件的轴线位置、垂直度、上下段错边、标高符合要求。


    1.5 焊接质量控制
    1.5.1 焊接环境温度不宜低于5℃，环境湿度不易高于80%，焊接时采取防风措施。
    1.5.2 焊接前应将待焊区域及两侧50mm范围内的铁锈、油污、水分等杂质去除。
    1.5.3 焊缝超声波探伤检验应在焊缝焊完24小时后进行，对每一条焊缝都进行超声波探伤。发现不合格的焊缝用碳弧气刨清除焊接缺陷，并用砂轮打磨被焊部位，露出金属光泽，采用原焊接方法进行返修，确保施工质量。

    2.钢筋施工
    2.1转换层梁柱节点内的型钢与梁纵向钢筋容易发生矛盾，当发生该矛盾时解决的原则为：与设计方、构件加工厂协商，通过在牛腿上的开孔使钢筋穿过钢构件，保证钢筋的连续性。牛腿上的孔应在钢构件安装前完成，禁止现场开孔。
    2.2转换梁钢筋绑扎在梁柱节点处不能穿过的钢筋采用与钢柱牛腿焊接的方式，单面焊10d，双面焊5d。转换梁箍筋焊接在钢梁的腹板加劲板上。

    2.3控制箍筋大小，箍筋小了将无法包住柱纵筋及钢构件，箍筋大了将应影响保护层及可能出现漏筋现象。箍筋的翻样可以采用计算机制图，准确计算出大小，以提高钢筋绑扎的质量。
    3.模板施工
    3.1转换钢梁因中间有钢板贯穿全梁，模板加固无法采用原来的对拉螺栓方式加固，给模板加固和施工带来很大困难。因此，在模板施工前需要在转换梁腹板中间位置焊T16×4标准螺母，间距900mm，在模板合模后对照螺母位置安装对拉螺栓，拆模后将临时螺栓切除。
    4.砼施工
    4.1考虑到转换层梁柱中H型钢限制了混凝土的流动，并且节点处的箍筋和拉筋较密，同时由于转换层的梁高较高，在施工前我们与搅拌站探讨了一下混凝土的材料选择，对混凝土中的碎石粒径做了明确要求，采用5~16mm的小粒径碎石，同时将坍落度调至180mm。
    4.2施工过程中选用Φ30的振捣棒进行振捣，在间隙狭小处采用钢筋钎插捣和敲打模板方法辅助振捣，保证混凝土浇筑的密实度。
    4.3对局部振动棒不易插入的地方，采取在转换梁的侧模上预留振捣口的方式进行砼振捣。


    五、施工体会
    1.使用xsteel软件进行建模，满足钢结构设计规范的同时满足钢筋的锚固要求。
    2.充分发挥计算机在施工中的应用，以达到降低成本、控制质量的作用。
    3.本工程钢骨混凝土中钢筋混凝土施工标准按照《混凝土结构施工质量验收规范》（GB50204-2002）要求进行质量控制，在满足国家规范要求的同时，我们又进一步要求按照《辽宁省结构金奖评审标准》执行，增加了质量的控制力度。通过严格的质量控制，钢骨安装质量和焊缝要求达到国家有关规范标准和设计要求，同时混凝土的施工质量也取得了理想的效果。


    参考文献：
    1. 《中国大型建筑钢结构工程设计与施工》中国建筑工业出版社
    2. 《混凝土结构施工质量验收规范》（GB50204-2002）
    3. 《建筑施工手册》中国建筑工业出版社.2003.
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