超高层建筑核心筒劲性钢构与框架梁筋穿孔连接施工探讨

文/黄健健 龙信建设集团有限公司 江苏南通 226100

1、案例工程概况

仁恒滨海中心A区（酒店办公商业）工程位于珠海市情侣南路1号，拱北口岸以北的沿海地段。项目为1栋46+1层的超高层酒店办公商业综合体。总建筑面积121806.7m2，其中地上建筑面积86445.5m2，地下（4+1层）建筑面积35361.2m2。主体结构为带加强层的框架——核心筒体系，标准层层高：办公为4.2m，酒店为3.4m。结构总高度194.6m，建筑总高度215.088m。

钢结构设有10根1400×1400方钢管柱，其中8根通到35层楼面（148.0m），1根到33层楼面，1根到25层楼面。核心筒四个1.0～1.2m端柱内设有十字形劲性钢柱，其余核心筒剪力墙内设有H型劲性柱。

4～8轴＊B～C轴为核心筒区域，轴线尺寸为：44.8m＊10.0m。四个翼缘端柱YDZ内设有“十字形”劲性柱，其余剪力墙内7层以下设有19个H型柱。框架梁与劲性钢柱连接方案为：以型钢开孔穿筋为主，牛腿搭接为辅。施工前需由钢构施工单位进行深化设计后交由原设计单位复核确认。根据深化图纸，每层框架梁筋需穿型钢孔洞的数量为66根，钢筋规格主要为φ25、φ28。因为HRB400级带肋钢筋螺纹高度有2～3mm，故型钢开孔直径为φ35、φ38，即钢筋周边外扩5mm。框架梁与钢构穿筋平面布置图详图1。

图1 框架梁与钢构穿筋平面布置图

2、技术难点与特点分析

1）混凝土框架梁与型钢劲性柱的连接不仅是垂直连接形式，还有弯折偏位穿筋的情况，钢筋定位困难。

2）框架柱钢筋密集，特别是翼缘端柱处，且一个框架柱需同时与X、Y向6～8根的框架梁穿筋连接，导致多层钢筋互相重叠，钢筋与型钢柱的连接及钢筋的标高、位置很难控制。

3）本案例工况的钢筋与型钢柱连接有两种形式，其一为穿孔连接，其二为牛腿连接板焊接连接，节点处工况复杂。

4）穿孔钢筋规格均为φ25、φ28，梁筋密集，翼缘端柱处梁面筋和底筋均为10根，且有牛腿，既要保证穿孔梁筋顺利锚入，又要确保节点区所有梁筋锚固满足要求，施工起来较困难。

3、型钢柱与框架梁穿孔连接技术

框架梁筋与劲性钢构穿孔施工程序为：钢构设计深化→穿筋图审核→梁筋下料→支设梁模板，梁头预留500mm给牛腿钢筋焊接空间后支模→梁筋穿孔、复核→绑扎箍筋→焊接牛腿处梁筋→封梁头模板。

3.1 型钢柱加工

钢筋孔的预留位置准确度要求较高，孔洞在型钢柱的上、下、左、右位置都要准确，且要考虑X、Y向的穿筋高低差、钢筋保护层厚度等要素，否则会给穿筋带来很大的麻烦。甚至造成无法穿过或者预留孔没用、穿出梁边无法封模的情况。

预留孔中心位置根据结构图梁筋布置、截面尺寸、钢筋数量、排布确定，同时还要优化梁的钢筋排数，进的设计同意后，将部分一排筋排布到二排筋的位置。一般情况下预留孔需按等间距布置，避开型钢柱加强板。

在《型钢混凝土组合结构构造（04SG523）》中对预留孔的尺寸大小建议值为：开孔直径是钢筋直径+5mm，即现场允许偏差值太精密。

考虑到对型钢柱腹板的强度削弱，孔边间距不小于15mm，型钢腹板上开孔直径不宜过大。但是综合考虑后，孔太小不便于施工，会导致现场工人用氧气切割扩孔。与其施工过程中扩孔，还不如直接开成椭圆孔，给现场多点穿筋空间，便于施工。

本案例工程在实际生产加工过程中，与设计院和钢构单位沟通后，确定对于钢筋密集处，开设椭圆孔，椭圆长度方向为上下。对于十字柱型钢纵横向开孔的构件，纵横向孔位高差需在30～35mm。

3.2 现场实际施工情况

(1)钢筋穿孔施工前认真学习钢构深化设计图纸，明确框架梁与进行钢构的关系及施工步骤；

(2)劲性钢构吊装过程中，塔吊信号指挥工需在楼面全程指挥，吊装作业的钢构人员需明确构件编号、构件部位，避免放错构件而导致的孔位对不上；

(3)进行钢构吊装就位完焊接前进行现场复核,复核内容包括钢构垂直度、标高、与轴线关系等，复核满足要求后再进行下道工序墙柱钢筋的绑扎；

(4)模板支设过程中，不得随意敲打劲性钢构，不得将钢构作为固定模板及脚手架的支顶点，防止钢构位移而导致的孔位偏位；

(5)梁筋绑扎过程中，先进行穿孔钢筋的安放，再绑扎其余梁筋，注意节点处的加筋，避免漏放钢筋。穿孔钢筋需满足入支座的锚固长度；

(6)穿孔钢筋就位后，摆放牛腿处的梁筋，并进行梁筋间距的调整，满足梁钢筋净距30mm，对于特别密集的节点区，采取两根钢筋一起摆放的并筋措施。

(7)控制好梁柱节点区的箍筋数量与间距，加密区长度为1.5h，h为梁高。

4、钢筋穿孔选用要求

对于穿孔技术，限于规范要求，孔洞的开设只能在工厂进行。现场的氧气切割扩孔会大大的削弱钢构强度，需要杜绝。

型钢柱开设孔洞后，构件的承载力难免有所下降，故需要设计验算其承载力，必要时需在工厂针对开孔位置进行焊接加强板的补强措施。

目前工人的施工工艺水平普遍偏低，对于劲性钢采用钢筋穿孔技术的，项目管理人员一定要严格把控好，不得现场切割。

结语：

本工程案例的框架梁与型钢柱连接节点区钢筋密集，需要穿孔的钢筋数量多。各条梁钢筋在梁柱节点位置纵横向发生冲突，造成钢筋与钢柱上预留的孔洞无法穿过，达不到结构设计的要求。为此，在施工过程中，需重点考虑纵横向主梁同时穿孔时，一个方向需降低50mm，来满足所有钢筋穿孔的分层布置。和设计确定好钢筋的总体布置原则，在钢梁工厂加工前与土建的钢筋翻样进行深化设计，必须保证加工好的钢柱运输到现场安装后，土建的钢筋绑扎能够与设计一致性。

通过对穿筋孔深化设计的完善，特别是十字柱纵横向梁孔洞满足高低差30mm后，以及钢筋密集处采取的长椭圆开孔后，穿筋一次成功率达100%。

穿孔连接被广泛应用于劲性混凝土结构施工中，在型钢深化设计阶段需与原结构设计师、土建钢筋翻样沟通，明确图纸要求，结合现场实际施工情况，使得深化设计趋于科学合理，提高方案的可操作性，保证现场实际施工过程中的质量。