多向钢筋混凝土梁相交于钢管混凝土柱施工技术

王 旭，徐文龙，王志东，王聿萌，吕一品

（中建三局集团有限公司，哈尔滨 150000）

多向钢筋混凝土梁相交于钢管混凝土柱施工技术

王 旭，徐文龙，王志东，王聿萌，吕一品

（中建三局集团有限公司，哈尔滨 150000）

哈尔滨太平国际机场T2航站楼扩建工程（T2航站楼及高架桥项目），在航站楼主楼外侧设计了钢管混凝土柱，与之相交的梁为钢筋混凝土梁，通过钢管混凝土柱正交的梁穿钢管柱，而对于多个方向的梁相交于钢管柱的情况采用环板加环梁的方式连接。本文结合太平机场项目的施工对多向钢筋混凝土梁穿钢管柱的施工进行了总结和阐述。

钢管混凝土柱；钢筋混凝土梁；施工技术

0　引 言

钢管混凝土柱就是把混凝土灌入钢管中并捣实以提高钢管的强度和刚度，钢管混凝土柱能够充分发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点，一般按照截面形式分为矩形钢管混凝土柱和圆形钢管混凝土柱。钢管混凝土柱与混凝土梁相交的节点形式较多，梁钢筋穿钢管柱的形式较为常见。此种施工工艺对钢管柱的预留钢筋孔要求高，施工难度相对较大，本文结合实际情况对圆形钢管混凝土柱与混凝土梁相交的施工进行阐述。

1　哈尔滨太平国际机场T2航站楼扩建工程概况

哈尔滨太平机场T2航站楼扩建工程位于哈尔滨市道里区太平机场内，航站楼设计分为A区、B区和C区，A区为既有的T1航站楼，B区为航站楼主楼区域，基本跨度为18 m，C区为指廊区域，基本跨度为12 m。

本工程的B区航站楼设计为钢管混凝土柱，截面尺寸为直径1.6 m，柱内全高采用C40无收缩细石混凝土。钢筋混凝土梁与之相交的节点形式分为两种：一种是钢筋穿过钢管混凝土柱，需在柱内锚固的进行锚固，无需锚固的则需穿过整个钢柱；另一种是在节点位置设置环梁和环形牛腿，钢筋焊接在环形牛腿上，达到梁与柱相接的目的。

2　施工难点分析

（1）本工程采用的钢管柱作为钢筋混凝土梁的制作，钢筋需穿过钢管柱，其施工精度及质量是本工程控制的重点和难点。

（2）多向梁相交于同一根钢管柱，钢筋的锚固形式和其施工质量也是本工程的重点和难点。

（3）多向梁相交于统一钢管柱的节点位置，钢筋密集复杂，且设置环形牛腿和环梁，节点情况复杂，混凝土的浇筑是其控制的重点。

3　节点的深化设计

本工程的钢筋混凝土梁与钢柱的连接节点形式多样，设计上分为两种，一种为钢筋穿钢管柱形式，如图1-1、图1-2所示，在正交的两个方向的梁相交时使用；另一种是设置环形牛腿加环梁作为混凝土梁钢筋的锚固支座，如图1-3所示，针对多向梁相交时使用。

图1-1　柱脚位置钢筋穿钢管柱模型

图1-2　二层位置钢筋穿钢管柱模型

图1-3　环板位置模型

设计提供的图纸深度无法满足钢结构的加工要求，因此需根据总的设计要求和设计文件对其进行深化设计，尤其上述两种节点形式均比较复杂，良好的深化设计工作，是保证施工顺利进行的前提条件，同时也是保证施工质量一次成型的必要条件。

本工程基于BIM技术对钢结构进行深化设计，将节点位置的深化设计作为重点工作，基于BIM技术的各个软件的对比，采用应用程度高的TEKLA Structures软件对其进行深化设计，并利用其优越的出图性能和量表统计性能进行出图及工程量的统计。

对于节点位置的深化设计，由钢筋翻样人员采用CAD软件对混凝土梁纵向钢筋进行排布。对于钢筋穿钢管柱的节点部位，因其钢筋需穿过钢管，且钢管柱的开孔不能过大，开孔过大会削弱钢管柱的截面。根据设计和规范要求，对其每根钢筋的水平位置和钢筋的标高进行初步确定，同时有双筋并筋的穿孔位置应予以重点掌控，使其满足现场的施工要求，经过排布的节点再增加到TEKLA模型中，通过TEKLA中三维可视化的优势，对钢筋的排布进行优化，最大限度做到深化设计满足施工的方便和可操作性。对于环形牛腿及钢筋混凝土环梁的部位，主要是针对与其相交的每根混凝土梁内的纵向钢筋的标高予以控制，为了尽量减少环板的设置，梁的每排纵向钢筋的标高宜设置在同一标高，并根据梁钢筋的标高确定每层环形牛腿的环板标高。

对于需开孔的钢管柱，根据深化设计图在工厂内加工期间完成开孔，其开孔工艺为铣孔，对于环形牛腿的节点，因每一排钢筋均需与环板进行焊接，环板的密度较大，考虑其可操作性，选择在现场焊接安装。

4　节点部位的施工

4.1钢筋穿钢管柱节点施工

此位置相对较为复杂，采用三维模型将此部位对工人进行交底，如图2-1到图2-6所示，主要从各个构件施工的先后顺序以及过程中的注意事项进行交底。

图2-1　吊装下一节钢柱

图2-2　焊接钢柱 并拆除连接耳板

图2-3　搭设脚手架并支模板

钢筋穿钢管柱节点的施工，主要是控制钢结构的安装方向和安装精度，钢结构的构件在工厂加工后进行编号，根据其编号进行吊装，吊装的方向需按照图纸标注进行，吊装过程需有专业的测量工程师对其标高和柱子的垂直度进行核对，对发现的偏差及时纠正。

图2-4　穿钢筋

图2-5　浇筑钢柱内混凝土

图2-6　浇筑楼板混凝土

按照梁的配筋信息，将梁底筋插入钢管柱内，宜优先施工节点部位，按照规范和图集要求在图集允许范围内进行钢筋的连接，其连接形式采用直螺纹套筒连接。

4.2环形牛腿及环梁的施工

环形牛腿及环梁的节点施工相比钢筋穿钢管柱的形式复杂，多根多向梁同钢管混凝土相交，若仍采用钢筋穿钢管的做法，一方面会对钢管柱的截面削弱过大，另一方面在此位置相交的混凝土梁数目较多，且梁的方向各异，梁顶标高相同，将导致钢筋层数过密，无法满足钢筋保护层厚度要求，钢筋的标高控制难以保证，因此设计上采用环形牛腿加环梁的形式对此位置进行处理。

多个方向的梁都要与钢管柱相交，梁的底筋与面筋每排钢筋都需与钢环板焊接，环板的层数需根据与其相交的梁中，钢筋的排数和梁的高度确定，每层环板的具体位置需充分考虑钢筋混凝土梁的截面尺寸及钢筋保护层厚度，以及相邻两排钢筋之间的距离确定。

施工顺序为：现将环形牛腿的竖向加劲肋焊接完成，再从下部向上部焊接钢制环板，且每焊接完成一层环板需焊接与本层环板相连接的梁纵向钢筋，再焊接第二层环板，再焊接与第二层环板相连接的钢筋，按照此顺序直至最上面一层环板和钢筋焊接完成，焊接的焊缝长度为双面焊5D，梁主筋伸至钢管柱边，保证足够长度的锚固，如图3-1到图3-6所示。

图3-1　焊接环梁加劲肋

图3-2　焊接底层环板

图3-3　焊接底层钢筋

图3-4　全部底筋及环板完成

图3-5　环板及梁筋完成

图3-6　环梁钢筋完成

4.3混凝土环梁的施工

为包裹住钢环板做成的环形牛腿，在环形牛腿外侧设计混凝土环梁，并配置构造钢筋，防止环梁内混凝土开裂，同时兼顾混凝土与钢结构及混凝土梁的连接作用，如图4所示。

图4　环梁的钢筋设置

4.4混凝土浇筑

对于钢筋穿钢管柱的混凝土浇筑，在浇筑钢管柱内的混凝土时，当浇注到梁的标高时，需尤其注意钢筋位置的混凝土振捣，避免钢筋交叉导致骨料无法下落。

环形牛腿及环梁的宽度较大，相邻两层钢环板的间距较小，为方便环板之间的混凝土浇筑，保证混凝土的密实度，在每层环板上设置混凝土浇注孔，如图5所示，且此部位选用细石混凝土浇筑。对于环梁的混凝土浇筑需注意控制混凝土的浇筑速度和混凝土的控制，确保混凝土充满整个环梁，保证环梁混凝土的密实度。

图5　混凝土浇注孔

5　结 语

哈尔滨太平国际机场项目采用钢筋穿钢管的形式解决了正交梁相交于钢管柱的施工，并利用BIM技术对钢管柱进行深化设计，从根源上促进了施工质量，采用钢环板作为钢牛腿，同时增加混凝土环梁，解决了多个方向的梁相交于同一根钢管柱的施工难题，尤其是每个方向的混凝土梁的截面及配筋信息不尽相同，可通过采用多层环板，成功解决这一难题，且施工完成后效果良好。

主要参考文献

［1］林伟军，胡德军，王月娥.钢管混凝土柱施工技术［J］.浙江建筑，2007（Z1）.

［2］林长荣.浅谈钢管混凝土柱施工技术［J］.山西建筑，2008（17）.

［3］张鸿，罗成斌，何超然，等.大跨度桥梁施工关键技术［J］.公路，2009（5）.

［4］李庆达，曾令锐，郭磊，等.钢管混凝土柱上的环梁节点施工技术［J］.建筑施工，2014（3）.

［5］尧国皇，黄用军，宋宝东，等.钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁中柱节点受力性能研究［J］.钢结构，2008（9）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.16.058

TU398.9；TU375.1

A

1673-0194（2016）16-0089-02

2016-07-20