劲性混凝土组合结构典型节点深化设计

中建一局集团第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概况

办公商业楼（民源大厦）工程位于北京市朝阳区光华路，工程中劲性结构主要为劲性钢骨柱、劲性钢骨梁、4#塔楼北侧桁架结构及各个塔楼之间连廊钢结构部分。

2 典型节点深化设计

2.1 组合结构典型节点深化设计原则

1）柱纵筋遇H型钢梁翼缘时，纵筋与套筒连接，套筒与钢梁翼缘焊接；

2）柱箍筋遇H型钢梁腹板时，箍筋与H型钢梁内加劲板焊接，或在钢梁腹板上开孔以使箍筋穿过；

3）梁拉筋遇H型钢梁腹板时，在H型钢梁腹板上开孔，同一排相邻拉筋孔间距为非加密区箍筋间距的2倍，当设有多排拉筋时，上下2排拉筋孔竖向错开设置；

4）混凝土次梁纵筋遇H型钢梁腹板时，在H型钢梁腹板上开孔，以使梁纵筋穿过；

5）梁筋遇圆钢管柱时，尽量绕过钢骨（绕钢骨时可并筋，φ28 mm及以下的钢筋并筋数量不得超过3根，φ32 mm的钢筋并筋数量不得超过2根）；无法绕过时，梁筋上铁上排和下铁下排采用搭筋板与钢骨焊接；梁筋上铁下排和下铁上排采用钢筋连接器或搭筋板与钢骨焊接；

6）柱纵筋遇梁筋搭筋板时，在搭筋板上开槽，以使柱纵筋穿过；

7）梁纵筋遇H型钢柱时，采用搭筋板与钢骨焊接；

8）梁柱节点区排筋时，应优先保证悬挑梁有效截面尺寸，其次保证劲性框架梁有效截面尺寸，最后保证混凝土框架梁有效截面尺寸；

9）梁、柱钢筋保护层厚度取（20+d）mm，其中d为箍筋直径。

2.2 梁柱节点排筋、布筋深化设计

工程中根据各方签订的深化设计原则，对所有劲性混凝土组合梁柱节点进行排筋、布筋的深化设计，将复杂节点处钢筋与钢骨的关系全面、直观地进行展示，避免现场施工的盲目性，降低施工难度，有效提高作业效率，保证工程质量。劲性混凝土组合结构梁柱节点排筋深化如图1、图2所示。

图1 梁柱节点排筋平面示意

2.3 钢结构构件深化设计

排筋深化设计完成后由业主设计部、设计单位、监理单位、专业分包单位进行审核，检查深化设计的合理性和可操作性。各方审核通过后，钢结构单位根据排筋深化图进行钢结构构件的深化设计，对钢骨和钢筋进行立体定位。

图2 梁柱节点排筋深化示意

钢结构构件在工厂加工时，根据钢结构构件深化设计完成构件开孔、焊接搭筋板或钢筋连接器等工序，以满足钢筋与钢骨的位置要求。

1）钢骨柱纵筋与混凝土梁搭筋板冲突时，在搭筋板上开槽，以保证柱纵筋顺利通过，如图3所示。

2）钢骨柱纵筋与钢骨梁翼缘冲突时，用钢筋连接器将柱纵筋连接于钢骨梁翼缘，保证柱纵筋有效连接，如图4所示。

图3 钢骨梁搭筋板开槽

图4 钢梁翼缘焊接钢筋连接器

3）柱箍筋在梁柱节点区内遇钢梁腹板时，在钢梁腹板上开孔，保证柱箍筋顺利通过，或箍筋断开与连接板（加劲板）焊接，如图5所示。

4）钢骨梁钢筋遇钢骨柱时，上铁上排与下铁下排采用搭筋板与钢骨柱连接，保证梁纵筋有效连接，如图6所示；上铁下排与下铁上排尽量绕过钢骨柱，无法绕过时用钢筋连接器与钢骨柱连接。

图5 箍筋连接板焊接

图6 钢骨梁搭筋板

5）钢骨梁钢筋遇钢梁腹板时，在钢梁腹板上开孔，保证钢骨梁钢筋正常通过，如图7所示。

6）次梁钢筋遇钢梁腹板时，在钢梁腹板上开孔，保证次梁钢筋正常通过，如图8所示。

图7 钢梁腹板开孔

图8 钢骨梁腹板开孔

3 组合结构施工配合及注意事项

3.1 钢结构构件安装

钢骨采用现场塔吊吊装，吊装完成后采用加劲肋及普通螺栓临时连接，并采用缆风绳进行劲性临时固定，纠正垂直度，微调平面位置及柱顶标高后，与已安装完成的钢骨焊接牢固。

3.1.1 工艺流程

吊装→检查垂直度、轴线偏差、标高→临时固定→复核调整→点焊固定→焊接翼板、腹板→焊缝外观检查→超声波探伤

3.1.2 安装控制

在影响钢结构构件安装精度的因素中，既有加工误差，也有安装误差，为保证构件安装准确，为梁柱节点施工创造条件，在构件吊装就位后，需进行反复检测，纠正安装误差，施焊过程中若发现焊接变形影响垂直精度，应及时调整。

3.1.3 标高控制

根据设计要求，确定拟安装构件标高，误差控制在-3～+3 mm以内，若构件间出现缝隙，应用钢垫片进行调整。

3.1.4 垂直度、偏扭控制

在型钢柱相互垂直两翼缘板画出柱身中心线，根据楼层轴线，用2台经纬仪从不同方面进行观测，控制其垂直度及偏扭程度。钢结构构件的安装精度直接影响到梁柱节点施工，故必须严格控制，逐层复核调整，防止误差累积。

3.2 梁柱节点钢筋绑扎

劲性混凝土梁柱节点钢筋操作要点如下[1]。

1）将钢骨表面清理干净，检查施工作业的操作平台，确保搭设稳固，安全防护到位。

2）根据梁柱节点排筋深化设计，将梁、柱主筋进行穿插、绑扎，需焊接部位待钢筋安装到位后，由钢结构施工单位专业焊工进行焊接。

3）柱箍筋绑扎：先安装内箍筋，再安装外箍筋。箍筋与主筋要垂直，箍筋转角处与主筋交点处均要绑扎，主筋与箍筋非转角部分的相交点呈梅花状交错绑扎。箍筋的弯钩叠合处应沿柱子四周交错布置，并绑扎牢固。

4）安装保护层卡环，采用特制的塑料卡环，安装在柱主筋上，隔筋布置，间距1 000 mm。自检合格后进行隐蔽验收。

3.3 梁柱节点模板支设

梁柱接头模板按框架梁个数制作定型模板，在木工加工车间进行批量制作，充分保证加工精度，以保证梁柱接头处构件截面尺寸及混凝土外观质量。模板第1道为厚0.50 mm镀锌铁皮，第2道为厚5 mm多层板，第3道为50 mm×100 mm木方，前3道均沿柱高方向满铺，第4道采用厚18 mm多层板定做成型，沿柱高方向间距300 mm布置，第5道背楞采用φ48.30 mm×3.60 mm双钢管，间距不大于300 mm，第6道采用φ48.30 mm×3.60 mm双钢管作为柱箍，间距不大于300 mm。在模板和柱混凝土之间加海绵条，防止漏浆。模板靠紧后用双钢管柱箍从框架梁下部箍紧（框架梁范围采用对拉螺栓），防止胀模，柱箍不少于3道，间距不大于300 mm，定型模板构造如图9所示。

图9 梁柱节点模板构造

3.4 梁柱节点混凝土浇筑

1）劲性混凝土组合结构梁柱节点钢筋密集，混凝土浇筑、振捣困难，工程质量很难保证。经与业主、设计院沟通，决定在梁柱节点区内视钢筋密集程度，现场签证采用自密实混凝土进行浇筑；梁柱节点区钢柱侧面设置4个φ20 mm的排气孔，沿钢管柱均匀布置，便于钢柱内气体的排出并通过流出的浆体辨别柱内混凝土的性能。

2）节点区钢柱内存在加劲板，为保证钢管柱内混凝土的浇筑质量，钢管混凝土柱内采用自密实混凝土浇筑；钢柱内加劲板角部开设φ40 mm排气孔，数量不少于4个，便于隔板下侧角部的气体排出，保证混凝土密实度。

4 深化设计成果巩固

1）工程中钢骨柱钢骨截面较大，加之梁筋搭筋板、钢骨栓钉及部分钢牛腿的影响，柱箍筋无法按常规工序绑扎。采取措施：钢骨安装前先将整层柱箍筋预留于柱根部，待钢骨安装完成后再逐一布置、绑扎；部分钢骨柱箍筋仍安装困难的，经与业主、设计院沟通，将此部分封闭箍筋改为拉钩。

2）钢管内混凝土无法进行振捣，加之钢管内有内环板，钢管内混凝土浇筑质量无法保证，采取措施如下[2]。

（1）经与业主、设计院沟通，钢管内采用自密实混凝土，采用高抛法进行浇筑，料斗的下口尺寸比钢管内径小100～200 mm，以便混凝土下落时，管内空气能够排出；

（2）在浇筑混凝土前先灌100～200 mm同配比混凝土的水泥砂浆，可在混凝土浇筑中起到缓冲作用，防止混凝土在浇筑时石子弹跳造成砂石分离，出现烂根等质量问题；

（3）由于钢管内存在内环板，混凝土浇筑时环板周围混凝土浇筑质量难以保证，容易充气，因此在环板上侧设置排气孔，为保证环板处混凝土的浇筑质量，浇筑时利用振捣棒从钢管外侧对环板周围混凝土进行点振（振捣时间不宜过长），使气体通过排气孔排出，通过排气孔内流出的浆体判断混凝土浇筑质量。当混凝土浇筑至钢管顶端时，为防焊接高温影响混凝土的质量，混凝土只浇筑到离钢管顶端300 mm处，每节钢管柱浇筑完后，清除掉上面的浮浆，用塑料布将管口封住，安装上一节钢柱前将钢管内的积水、浮浆、松动的石子及杂物等清除干净；

（4）梁柱节点区内钢筋密集，空间狭小，混凝土浇筑质量无法保证，采取措施：经过与业主及设计院协商，当梁柱节点区钢筋密集，采用混凝土浇筑困难时，现场签证确认采用与梁强度相同的自密实混凝土浇筑；

（5）钢梁下部混凝土密实度无法保证，采取措施：浇筑钢骨梁混凝土时，采用由中部向两边扩展的浇筑方式，且钢骨梁混凝土先从钢梁一侧下料，用振动棒在钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，直到混凝土高度超过钢梁下翼缘板，然后改为双侧对称下料、对称振捣。当混凝土浇筑到上翼缘板时，混凝土从跨中开始下料，混凝土由跨中向两端延伸振捣，以保证混凝土浇筑质量。

5 结语

目前在建筑行业劲性混凝土组合结构应用越来越广泛，但劲性混凝土组合结构的梁柱节点区内钢筋密集，钢骨众多，在常规施工方法下，劲性混凝土梁柱节点施工质量很难保证。

工程中通过对所有劲性混凝土组合构件进行深化设计，优化排筋、布筋，提前在钢结构构件上开孔、焊接搭筋板或钢筋连接器，保证了钢筋与钢骨的合理穿插、可靠连接，有效解决了钢筋与钢骨位置冲突问题，使劲性混凝土组合结构质量得到保障，降低了施工难度，有效提高了作业效率，缩短了施工工期。