框架梁纵筋与劲性柱连接施工技术分析

韩春文，任 智

(北京城建集团有限责任公司，北京 100088)

1 工程概况

本研究以北京市CBD工程为例，该工程位于北京市朝阳区东三环路与建国路相交处，北起光华路，南至建国路，西起东三环路，东至针织路。该工程集交通、市政、景观以及综合防灾功能于一体，规划总用地面积29.72 hm2，总建筑面积约350万m2，如图1所示。核心区地下公共空间总建筑面积为224 880 m2，地下共5层。劲性柱区域面积为5 670 m2，劲性柱纵横向间距为9 000 mm，总根数为74根，东西向14跨、南北向5跨，框架梁与劲性柱腹板采用连接器、连接板连接，总接头数量为14 800个，如图2～图5所示。

图1 北京市CBD核心区地下公共空间平面图

图2 劲性柱现场平面布置图

图3 框架梁与劲性柱连接平面图

图4 框架梁与劲性柱连接剖面图

图5 劲性柱现场平面图及节点详图

2 劲性钢筋混凝土结构特点

劲性钢筋混凝土结构是指在型钢周围配置钢筋，并浇筑混凝土的结构，又称钢骨混凝土或型钢混凝土。其构件的内部型钢部分与外包钢筋混凝土部分形成整体，共同受力，其受力性能优于型钢部分和钢筋混凝土部分的简单叠加。与钢结构相比，型钢混凝土构件的外包混凝土部分可以防止钢构件的局部屈曲，并能提高钢构件的整体刚度，使钢材的强度得以充分发挥，采用型钢混凝土解耦股一般比纯钢结构节约钢材50%以上。同时，型钢混凝土比纯钢结构具有更大的刚度和阻尼，有利于结构变形控制。此外，型钢混凝土柱轴压比高，大大减小了立柱的截面尺寸，使其具有相当大的承载能力，并且具有良好的耐火性能。

但是，型钢混凝土的节点配筋构造复杂，工程施工难度较大，连接构造问题是组合结构中的关键技术，需要在施工过程中从技术及管理方面重点控制，以避免因技术及管理问题对工程进度、质量造成影响。

3 框架梁纵筋与劲性柱连接的重点、难点

劲性钢骨混凝土柱内部设置有劲性钢骨和框架柱纵筋、箍筋，框架梁纵筋与劲性柱采用的连接方式和连接质量成为控制的重点。

劲性钢骨和钢筋混凝土分别由钢结构不同专业作业队施工，存在钢结构作业队施工在前、钢筋作业队在后，且框架梁纵筋与劲性柱连接的连接板或者连接器在加工厂提前加工完成，要求钢结构作业队对连接板、连接器的数量、标高、尺寸、焊接质量进行严格控制，若存在问题，将直接影响钢筋作业队的钢筋安装工作。为提高混凝土成型效果和做好工程质量控制，柱与梁、板混凝土需要分2次浇筑，梁柱施工缝设置框柱伸入框梁10 mm处，因此劲性柱在浇筑完混凝土后，增加了框架梁纵筋下铁与劲性柱连接的难度，因此各个作业队间的工序交接及连接质量成为框架梁纵筋与劲性柱连接的难点。

4 框架梁纵筋与劲性柱连接的关键技术

4.1 工艺流程

工艺流程为：连接板、连接器与劲性柱焊接→工序交接→支设梁底模板→穿梁纵筋→框架梁纵筋与连接板(器)焊接→封梁侧模板→浇筑框架梁混凝土

4.2 连接板、连接器与劲性柱焊接

框架梁纵筋与劲性柱的连接形式主要有连接板连接、连接器连接、钢骨柱开孔连接三种。三种方式各有利弊，需要在设计时综合考虑。

4.2.1 连接板连接

(1)优点：①连接板与劲性柱焊接质量容易控制，并且纵筋与连接板焊接难度较小，施工时较为容易，施工质量也容易控制；②柱纵筋影响框架梁纵筋与连接板焊接时，柱纵筋可在连接板上可适当调整框架梁纵筋位置，从而不影响纵筋与连接板的焊接。

(2)缺点：由于柱与梁、板分2次浇筑，即框架柱混凝土浇筑完成后留设施工缝，再进行框架梁钢筋及混凝土施工，由于框架梁纵筋保护层设计为25 mm，造成连接板与已浇筑完成的框架柱顶部混凝土仅有10～20 mm的空隙，该处再浇筑框架梁混凝土时容易出现孔洞，日后该处连接板及框架梁纵筋易受到腐蚀。

4.2.2 连接器连接

(1)优点：柱与梁、板分2次浇筑时，连接器不影响框架梁混凝土浇筑质量，该处混凝土不会出现孔洞、麻面等施工质量问题。

(2)缺点：①连接器易受到浇筑框柱混凝土时混凝土水泥浆污染(水泥浆污染后无法整改清除)，造成框架梁纵筋无法与连接器连接，如图6所示。

图6 连接器受混凝土污染

②为保证连接器与劲性柱的连接质量和加工进度，钢柱上连接器焊接通常需要在加工厂完成加工，但是现场柱与梁、板混凝土分2次浇筑，柱子纵筋稍有偏差就会影响到框架梁纵筋与劲性柱的连接，即便有2 mm偏差，也会造成无法连接情况出现，因此连接器焊接位置必须精确控制，否则会造成框架梁纵筋与连接器无法连接，造成返工，如图7所示。

图7 柱纵筋影响

③连接器与劲性柱连接时，由于不稳定电流的影响易造成连接器变形，造成框架梁纵筋与连接器的丝扣外露较多(规范要求外露1～1.5个丝扣)的质量问题，如图8所示。

图8 连接器变形

④丝头加工需要与连接器匹配，这对丝头加工质量要求很高。

⑤连接器位置加工时需要精准控制，否则会造成纵筋与连接器无法连接，如图9所示。

图9 连接器缺失或标高误差

4.2.3 钢骨柱开孔连接

由于框架梁与框架梁在劲性柱处交汇，双向框架梁纵筋在同一标高，因此腹板外纵筋要穿过翼板，该处需要将一个方向框架梁角筋做1∶6打弯处理，如图10所示。

图10 穿孔连接对开孔位置及钢筋1∶6打弯加工要求精度很高

4.3 工序交接

要求在劲性柱安装前，对连接板、连接器的位置、标高、数量自检合格后，钢结构作业队同钢筋作业队做移交，确保连接器、连接板数量、位置100%符合设计要求。

该工作具体由钢筋技术负责人牵头，分包总工，钢筋工长参与并签字。连接器、连接板位置、标高、数量符合设计要求后做移交，钢筋工长拿到移交单复核无误后再进行框架梁钢筋绑扎工作。

4.4 支设梁底模板

在检查连接板、连接器标高位置符合设计要求后，同钢筋作业队做完移交时，同时穿插进行梁底模板支设工作，梁底标高及尺寸符合设计要求后再进行框梁钢筋绑扎工作。

4.5 穿梁纵筋

将框架梁箍筋按照设计要求穿入框架梁纵筋内，先将梁底铁纵筋与连接器进行可靠连接，再与连接板进行可靠连，然后再安装上铁，同样需要先将上铁纵筋与连接器连接好，再与连接板焊接，最终将箍筋按照设计要求安装到位。

4.6 封梁侧模板

再封梁侧模板时，需要对上道工序进行交接检查，钢筋作业队在完成框架梁钢筋绑扎后，重点检查纵筋与连接板、连接器的连接以及纵筋数量、箍筋数量等无质量问题后，同模板作业队进行工作交接，由模板作业队封梁侧模板。

4.7 浇筑框架梁混凝土

浇筑框架梁混凝土时，需要振捣密实，振捣采用插入式振捣器，振捣棒快插慢拔，插点均匀。板面宜采用平板振捣器，随振捣随抹平，抹好处禁止上人踩踏。

插入式振动器操作要求：

(1)插入式振动器的振捣方法有两种，一种是垂直振捣，即振捣棒与混凝土表面垂直；一种是斜向振捣，即振捣棒与混凝土表面成一定角度，一般为40°～45°。

(2)振动器的操作要做到“快插慢拔”。快插是为了防止先将表面混凝土振实而与下面混凝土发生分层、离析现象；慢拔是为了使混凝土能填满振动棒抽出时所造成的空洞。在振捣过程中，宜将振动棒上下略为抽动，以使上下振捣均匀。

(3)混凝土分层浇筑时，每层混凝土厚度应不超过振动棒的1.25倍；在振捣上一层时，应插入下层中5 cm左右，以消除两层之间的接缝，同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝之前进行，如图11所示。

图11 振捣器操作要求示意图1—新浇筑的混凝土；2—下层已振捣但尚未初凝的混凝土；R—振捣棒的有效作用半径；L—振捣棒的长度

5 结束语

由于超大型建筑工程及超高层工程如雨后春笋般的出现，促使劲性钢骨混凝土结构应用得越来越广泛，难度越来越高，对结构精度要求也越来越高，质量工作更是备受关注和重视，施工过程中应严格按照设计及施工方案进行施工，抓住重点工序及控制要点，对于容易出现的质量问题采取技术及管理措施重点控制，保证劲性结构的施工质量处于受控状态。