型鋼混凝土梁柱節點鋼筋施工質量控制

朱甲學，李文元，李昕彥，陳碩

（中電建建筑集團有限公司，北京 100120）

1 引言

型鋼混凝土組合結構構件由混凝土、型鋼、縱向鋼筋和箍筋組成，基本構件為梁和柱。型鋼混凝土組合結構分為全部結構構件采用勁性混凝土的結構和部分結構構件采用勁性混凝土的結構。勁性混凝土具有強度高、構件截面尺寸小、混凝土握裹力強、節約混凝土、增加使用空間、降低工程造價、提高工程質量等優點[1]。

國內在此領域已經有豐富的案例和成功經驗，并發布了GB 50901—2013《鋼-混凝土組合結構施工規范》。規范第7.2.1條規定了梁與柱節點處鋼筋的錨固長度應滿足設計要求[2]，不能滿足設計要求時，應采用繞開法、穿孔法、連接件法處理[3]。但受結構體型、型鋼類型、加工安裝條件及工藝等限制，型鋼梁柱節點結構復雜，單根型鋼立柱與多根型鋼梁連接，節點處鋼筋排布困難，安裝難度大。同時，因施工水平參差不齊，梁柱節點部位的施工仍存在排布、連接、位置關系等不符合要求的質量問題。

2 工程概況

中電建科技創新產業園項目位于北京市海淀區，由地上商業寫字樓、人防及非人防地下組成，總建筑面積20.92 萬m2，其中，地上建筑面積12.94 萬m2；地下建筑面積7.98 萬m2，建筑高度60 m。地下4 層為框架-剪力墻結構，樓蓋為鋼筋混凝土梁板結構；地上15 層為鋼框架-屈曲約束支撐結構體系，樓蓋采用鋼筋桁架樓承板，玻璃幕墻外墻。地下主要為設備用房、辦公配套用房、車庫等。

A#、C#及E#樓主樓等部位（地下室4 個大角）鋼結構自地下2 層開始錨固，其他部位自地下1 層錨固。型鋼混凝土結構有H 形鋼梁組合結構、H 形及箱形柱組合結構。梁柱節點部位的鋼筋連接方式主要有套筒連接、連接件連接、穿孔貫通等方式。

3 梁柱節點施工工藝流程

型鋼梁柱主要為大跨度或轉換結構，為滿足混凝土高大模板支撐穩定性要求，工藝流程為：柱腳預埋→型鋼柱施工→型鋼梁及屋面板施工。

型鋼梁采用的工藝流程為：型鋼梁加工制作→型鋼梁安裝→鋼筋綁扎→模板支設→混凝土澆筑→混凝土養護。

普通截面型鋼混凝土柱采用的工藝流程為：鋼柱加工制作→鋼柱安裝→柱鋼筋綁扎→柱模板支設→柱混凝土澆筑→混凝土養護。

箱形或圓形截面型鋼混凝土柱采用的工藝流程為：鋼柱加工制作→鋼柱安裝→內灌混凝土澆筑→柱外側鋼筋綁扎→柱模板支設→柱混凝土澆筑→混凝土養護。

本工程采用盤扣式模板支撐體系，在支撐架上設置木跳板及防護網，作為梁柱節點的施工操作平臺。

4 梁柱節點鋼筋施工質量控制

4.1 節點鋼筋深化設計控制

梁柱節點鋼筋按設計圖紙要求可采取彎錨、與搭板焊接、套筒連接等方式處理?；炷亮汉托弯撝B接深化原則：

1）梁第一排縱筋遇到型鋼翼緣時采用鋼筋焊接板或套筒的形式連接；

2）梁縱筋不得隨意彎折；

3）梁鋼筋焊接于焊接板上時，不得采取仰焊；

4）因深化需要調整梁縱筋的排布時，需經原設計方認可方可調整；

5）梁縱筋在腹板上穿時，開孔面積超過腹板面積25%時，要補強；

6）梁縱筋彎錨時，需滿足規范上平直段不小于0.4Lae（Lae為受拉鋼筋抗震錨固長度）的要求；

7）梁鋼筋排布時要注意兩個方向上鐵相互間的上下關系；注意梁、柱縱筋直徑不同時，鋼筋的保護層厚度不一樣。

按上述深化原則，在滿足設計與規范要求的同時，項目技術人員、生產管理人員、鋼結構深化人員共同制定了型鋼部位鋼筋排布控制要點：

1）主次梁排布要求主梁在下，鋼筋東西向放在下，南北向在上方；

2）優先采取穿孔措施貫通，型鋼開孔面積不超過20%；

3）搭板寬度不應同型鋼同寬度，保證單根鋼筋占用寬度在60～80 mm；

4）兩側能采取搭板連接的均采用連接板，連接板寬度不小于5d+200 mm（d為鋼筋直徑）；

5）要充分考慮豎向立柱鋼筋及拉筋的排布，確保與梁鋼筋位置不發生沖突；

6）節點部位應考慮相同標高、不同方的鋼筋的層次關系，保證梁鋼筋在柱內外能錯開。

采用Tekla 軟件，對鋼結構及節點部位鋼筋進行了深化，并形成了BIM、CAD 詳圖（見圖1）。在深化設計階段項目團隊充分考慮了鋼筋安裝對操作空間的要求，部分梁底鋼筋由兩排調整為3 排，為后續施工創造有利條件。

圖1 型鋼梁柱典型節點圖

鋼結構深化圖經原設計確認符合要求后組織鋼筋加工。

4.2 節點鋼筋加工質量控制

加工前，制定鋼筋配料表，鋼筋接頭位置在符合規范的情況下，充分考慮安裝順序和安裝操作空間，經技術人員確認無誤后加工。鋼筋直螺紋加工長度見表1。

表1 鋼筋直螺紋套絲加工長度表

直螺紋絲扣的加工端頭應平齊，不能有毛刺；絲扣的有效長度為套筒長度/2+1 mm；直螺紋中間不應有斷絲扣現象；加工完的直螺紋應加塑料帽保護。

首批加工的鋼筋需在監理單位見證下組織工藝檢驗，搭板連接的每種型號鋼筋取一組試件，一組試件3 個，連接試件總長550～600 mm，焊接接頭區中，試件規格尺寸如圖2 所示。

圖2 鋼筋與鋼板連接試件圖（單位：mm）

套筒連接的每種鋼筋型號試件取一組，一組3 個，試件規格尺寸如圖3 所示。

圖3 鋼筋與鋼板連接試件圖（單位：mm）

工藝檢驗合格后方可組織大規模加工。繞筋法、穿孔法的鋼筋加工重點控制錨固長度要求。繞筋法部分梁因截面尺寸不足，按照設計要求采取了梁加腋做法。

圖4 梁加腋大樣圖（單位：mm）

針對搭板連接及套筒連接的鋼筋，嚴格控制下料長度，保證其在搭板的位置符合單面焊接10d或雙面焊接5d的要求，均采用二氧化碳氣體保護焊。

采用套筒連接的鋼筋，加工時嚴控套絲長度、絲頭精度、端部平整度等，運輸過程中采用塑料螺帽保護好絲扣。

梁柱節點焊接采用二氧化碳保護焊施工。樣板段施工后，將焊絲改用藥芯焊絲，焊槍采用小直徑噴嘴，對焊接參數進行了優化，確保了焊接質量。

4.3 節點鋼筋安裝質量控制

型鋼柱施工后，組織梁柱節點鋼筋安裝。安裝前，應檢查連接套筒、搭板數量是否符合設計，不得隨意在型鋼上開孔或施焊。梁鋼筋安裝時，按照3 排（如有）、2 排、1 排的順序安裝。每排鋼筋控制好安裝順序，先安裝套筒段，后施工搭板焊接段，自中間鋼筋向兩側鋼筋施工。

節點鋼筋安裝時，套筒連接控制絲扣外露長度、緊固力。搭板連接控制搭接長度、焊縫長度、焊縫高度等。

鋼筋、焊絲、套筒等原材料合格后，再組織施工?，F場加工的鋼筋絲扣驗收合格再運至作業面安裝。施工所用的測量計量器具均經校準合格，且在有效期內。

已出廠的型鋼構件主焊縫到現場后復測了一次，重點檢查了對接焊縫。所有鋼結構焊縫均按設計要求做探傷檢測，檢測時間應安排在焊接完成48 h 后。

連接板焊接鋼筋，局部因拼接偏差及安裝累計誤差，連接板不能滿足要求，部分連接板采用了現場調整的方式施工。嚴控連接板與型鋼柱連接部位的焊縫質量，特別是部分現場新增耳板及加勁板。

節點部位施工，避開了雨天、夜間等不利的環境條件。鋼筋焊接、搭接及套筒連接嚴格按相關規程規范要求，接頭位置錯開，焊前控制好搭接長度。

4.4 節點鋼筋驗收質量控制

節點部位鋼筋施工到位后，每個節點組織驗收，確認合格后組織下道工序施工。

驗收時，檢查接頭力學性能報告、套筒資料、鋼筋連接件與鋼結構焊接工藝報告等。一般允許偏差項目按設計與規范要求驗收，合格率應達到80%以上，且不應有嚴重缺陷。質量驗收記錄、質量證明文件等資料完整，施工記錄、照片等應符合歸檔要求，并同步形成。

5 梁柱節點鋼筋問題及處理

5.1 梁柱節點部位施工及檢查難度大

通過采用基于BIM 的可視化交底技術、手機端實時查閱節點、CAD 三維模型等技術，將梁柱節點直觀展示，降低了施工及管理難度，增強了管理人員和作業人員的質量意識。

每個節點施工前，現場按預排布順序，合理安排各鋼筋的安裝順序。自下而上組織安裝，每排自中部向兩側安裝，將交叉干擾降到最低。

鋼筋焊接、搭接及套筒連接嚴格按相關規程規范要求，接頭位置錯開，焊前控制好搭接長度。

節點鋼筋密集區，每完成一部分組織一次過程檢查，并留存好相關的影像資料，防止后續無法驗收或難以驗收。待節點部位鋼筋施工到位后，每個節點單獨組織過程檢查、驗收，確認合格后組織下道工序施工。

5.2 核心區及箍筋加密區鋼筋安裝

梁柱節點部位的核心箍及加密區箍筋安裝難度大，采用分段安裝與型鋼結構預留搭板焊接或直接將箍筋焊接。

梁柱節點的構造形式會造成縱筋施工的特殊性。例如，若節點處焊接了鋼牛腿，此時柱內縱筋的布置應盡量集中在邊角部，避免與牛腿的沖突。若框架柱中縱筋布置較密，宜采用直螺紋連接，且接頭應相互錯開[4]。在箍筋施工過程中，可采用箍筋先掰開就位，后恢復原狀綁扎的方法。柱鋼筋施工前，作業區周邊支模架搭設到位且經驗收合格，柱周邊1 m 范圍暫不搭設，為型鋼柱施工預留操作空間。因型鋼柱栓釘較密集、上部節點立柱帶有1 m 長鋼梁，型鋼柱吊裝前將2/3 數量的箍筋提前安裝到型鋼柱連接部位下方。

型鋼柱鋼筋先施工豎向主筋，下料、加工后人工安裝，采用套筒連接，連接合格后，組織箍筋安裝。提前安放的箍筋自下而上安裝到設計部位，剩余少量鋼筋采用人工安裝到位。

型鋼柱鋼筋驗收合格后，安裝型鋼柱模板、混凝土澆筑。

5.3 套筒連接部位鋼筋安裝難度大

套筒連接部位鋼筋長度控制難度大，稍長安裝不進去，稍短搭板部位無法滿足鋼筋搭接長度要求。為解決此問題，在加工階段嚴控加工精度，同時通過借用搭板部位端的貫通孔，將鋼筋先穿入貫通孔，待套筒安裝后，再將鋼筋調整正確位置。

5.4 個別連接件漏設

針對個別連接件漏設（套筒或搭板），與原設計商定采用現場增設搭板連接的方式解決。采用二氧化碳氣體保護焊方式增設搭板，焊工經考核合格，持證上崗，嚴控焊接質量，搭板與鋼結構采用坡口焊焊縫。

5.5 柱鋼筋與型鋼梁鋼筋沖突

首段發現個別節點有此問題后，對柱鋼筋進行了微調，確保貫通孔部位鋼筋能貫通，其他部位調整梁鋼筋，與原設計商定局部增設了搭板。

后續段施工時，提前調整立柱鋼筋位置，即重新增設了鋼筋錨入下層柱，確保上部鋼筋的位置與梁鋼筋不發生沖突。

5.6 箱型柱局部洞口部位不能加腋

因電梯井、預留風管孔等部位，加腋會影響后續安裝工程。針對此種情況，與原設計商定調整了鋼筋貫通數量。在滿足當轉換梁處于偏心受拉時，其支座上部縱向鋼筋應至少50%沿梁全長貫通的要求下[5]，適當減少了貫通鋼筋數量，增設了搭板。

5.7 柱混凝土澆筑期成品保護

由于型鋼柱間鋼筋十分密集，里面空間很狹小，混凝土流動性被嚴重限制，型鋼制作時，加勁肋中心預留半徑r=200 mm灌灰孔，澆筑混凝土時，施工的關鍵控制點是確保型鋼和鋼筋之間的混凝土的密實度。選擇合適的混凝土施工配合比，嚴格控制混凝土坍落度，在澆筑混凝土時，應加強鋼柱兩側對稱振搗，通過振動棒在有效半徑內的充分振搗，從而使型鋼空隙部分的混凝土擠密，確保鋼骨柱混凝土的澆筑質量。

梁柱節點部位鋼筋密集，均采用C50 自密實混凝土澆筑，確?；炷聊軡仓軐?。自密實混凝土摻入了膨脹劑、粉煤灰、礦粉、高效減水劑等，有效防止了混凝土的收縮。

柱混凝土澆筑時，梁鋼筋尚未安裝，對鋼筋套筒及貫通孔采取覆蓋防護（保護帽及塑料布），下料時盡量減少對搭板的影響，搭板部位及時清理。柱芯混凝土澆筑時，嚴格控制澆筑高度，確保貫通孔不被污染或覆蓋。

5.8 梁混凝土澆筑期的鋼筋位置維護

對于框架鋼梁、鋼柱節點處，鋼筋太密，混凝土澆筑有困難的地方，與設計協商改為澆筑自密實混凝土。一是在柱或梁的適當位置預留下料孔和振搗孔，保證下料順暢，待混凝土澆筑至該部位時再封堵相應的模板；二是在上部預留箍筋暫不綁扎，預留出下料振搗孔，澆筑至該部位再進行鋼筋綁扎、連接；三是在模板外側設置加強附著式振搗器或振搗點，預留排氣孔等措施；四是采用小直徑的振搗器，深入鋼筋密集區內振搗；五是在設計和規范允許的范圍內可采用分層分段施工的方法，通過預留施工縫降低施工難度。

6 結語

通過深化設計階段鋼筋預排布、施工過程中嚴控加工質量、安裝質量和驗收質量，發現問題后與設計單位洽商，個別部位增設了搭板，調整安裝順序，優化施工工藝，綜合采取了繞筋法、穿孔法和連接件（套筒及搭接板），改用自密實混凝土等過程控制措施保證了梁柱節點的鋼筋質量，確保了該節點一次驗收合格率達100%。