新型的钢管混凝土柱环梁节点施工方法

孙　克　李正阳

(河北工程大学土木工程学院，河北 邯郸　056038)

1　新型施工方法的研究背景

现在的建筑结构需要承受越来越大的荷载，为了确保建筑结构的性能能够满足要求，建筑结构的节点正在朝着承载效果和稳定性更强大的方向发展。而在这一过程中，一些新兴的节点形式应运而生，其中具有代表性的是钢管混凝土梁柱节点，钢管混凝土梁柱节点在节点性能上得到了很大程度的提高。

与普通钢结构柱相比较而言，钢管混凝土柱具有承载能力高，抗震及抗火性能更好，施工方便等优点，在高层建筑工程中已经得到越来越广泛的应用。在实际工程应用中，钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁的节点连接是一个必须着重解决的问题。当前用于民用建筑中的钢管混凝土柱与混凝土梁连接节点的形式主要有：上下环板牛腿式、双梁式、梁端局部加宽式、对穿暗牛腿式、穿心钢筋暗牛腿式、钢筋混凝土环梁节点等[1]。

本篇文章主要介绍圆形钢管混凝土柱环梁节点的新型施工方法，该种新型的施工方法已经在河北省某项目上得以应用。而之所以采用新型的施工方法，是因为现场施工出现了复杂的施工状况，如果按照建筑结构设计规范的要求对节点进行施工，一些施工作业项目难以在现场实现。其中在圆形钢管混凝土柱环梁节点的施工过程中，大型钢管柱与主体结构混凝土构件连接位置的环梁钢筋绑扎是重点与难点。在施工中，包裹钢管混凝土柱四周的环梁钢筋的加工、绑扎，以及环梁与钢筋混凝土框架梁的绑扎连接，都具有很大的难度。而通过这种新型的圆形钢管混凝土柱环梁节点的施工方法，解决了圆形钢管混凝土柱环梁节点在施工中存在的困难，保证了圆形钢管混凝土柱环梁节点的施工进度以及施工质量，保证了圆形钢管混凝土柱环梁节点的设计以及圆形钢管混凝土柱环梁节点的性能要求，满足了人们对于圆形钢管混凝土柱环梁节点的正常的生产生活使用要求，有效地缩短了工期，节约了成本，并且其适用性和推广性极高。本文还将介绍此种新型的圆形钢管混凝土柱环梁节点施工方法所带来的经济效益，以突出其不仅从施工的质量上，而且从圆形钢管混凝土柱环梁节点施工的经济效益上，都有不小的贡献。

2　工程概况

本项目位于邯郸市中心，是集五星级酒店、商业零售、休闲餐饮娱乐、办公等于一体的大型城市建筑综合体，该项目总建筑面积约58万m2，地下3层、裙房地上5层～7层、主楼地上最高42层，顶部设有机房，总建筑高度最高为188.55 m。该项目于2015年6月1日开工，计划竣工日期为2018年6月30日。

3　环梁节点的新型施工方法

本次研究的钢管混凝土柱环梁节点形式，是由圆形钢管混凝土柱与圆形钢筋混凝土环梁组合的形式。钢管混凝土梁柱节点具有承载力高，延性性能好，节约钢材，经济性好，施工较为方便的特点。因为本工程的圆形钢管混凝土柱环梁节点在施工过程中，大型钢管柱与主体结构混凝土构件连接位置的环梁钢筋绑扎是重点与难点。在施工过程中，包裹钢管混凝土柱四周的环梁钢筋的加工、绑扎，以及环梁与钢筋混凝土框架梁的绑扎连接，都具有很大的难度。由于现场施工出现了复杂的施工状况，以及现场施工中复杂的施工条件，使得如果按照建筑结构设计规范的要求对圆形钢管混凝土柱环梁节点进行施工，一些施工作业项目将难以在现场实现。所以该工程项目的圆形钢管混凝土柱环梁节点的施工难度也就可想而知。所以为了保证圆形钢管混凝土柱环梁节点的施工进度以及施工质量，确保圆形钢管混凝土柱环梁节点的设计及使用要求，本项目决定采用新型的钢管混凝土柱环梁节点施工方法，并且经工程项目实践证明，本项目所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法，不仅仅解决了圆形钢管混凝土柱环梁节点在施工过程中存在的难点，而且保证了圆形钢管混凝土柱环梁节点在设计、施工以及使用时的包括承载力、安全性能、适用性能以及耐久性能等各项节点性能要求。该项目的新型的钢管混凝土柱环梁节点施工方法有效地缩短了工期，节约了成本，从工程项目施工中的经济效益上，该种新型的钢管混凝土柱环梁节点施工方法也有很大的贡献，并且该种施工方法的适用性和推广性极高。

就钢管混凝土柱的形式以及材料来说，本工程采用圆形钢管混凝土柱。在钢管混凝土柱壁上焊接有吊装板，用以在吊装时施加拉力。在截面处焊接有悬挑式连接板，用以连接两根钢管混凝土柱，另外吊装板也起到一定的连接作用。而本工程项目中的钢管混凝土柱根据其在工程当中的实际位置分为地下部分和地上部分，由于其所处工程中的实际位置不同，因此本工程项目中的钢管混凝土柱的地上部分和地下部分，采用两种不同的施工方式浇筑混凝土，以保证本工程项目中的钢管混凝土柱的施工进度和施工质量，以及保证钢管混凝土柱的设计、施工以及使用要求。虽然本工程项目中的钢管混凝土柱的地上部分和地下部分，采用两种不同的施工方式浇筑混凝土，但是所浇筑的混凝土均是自密实混凝土。在地下部分的钢管混凝土柱采用高抛式浇筑自密实混凝土，这样浇筑的目的是防止因混凝土振捣过程中对钢管混凝土柱的位置造成干扰，以确保在自密实混凝土施工过程中钢管柱的位置不发生改变，保证之后的施工作业可以顺利进行。地上部分的钢管混凝土柱中，自密实混凝土采用从下到上的挤压方式浇筑，同时在钢管混凝土柱的管壁上设置透气孔，用以排出混凝土浇筑时所产生的气泡。这种钢管混凝土柱的结构形式以及自密实混凝土的施工方法具有很重要的意义，它不仅可以保证了钢管混凝土柱在吊装施工时的稳定性，同时还保证了钢管混凝土柱连接的牢固性。其施工方式保证了钢管混凝土柱在自密实混凝土施工时的位置正确，同时还保证了自密实混凝土浇筑时的密实度，保证了钢管混凝土柱的施工质量，也保证了钢管混凝土柱的设计以及使用要求。

以上是对钢管混凝土柱环梁节点在施工过程中存在的重点与难点，新型的钢管混凝土柱环梁节点施工方法的意义，以及两种向钢管混凝土柱中浇筑自密实混凝土的方法作了一个较为简单的介绍，下面我们将对这一种新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法进行较为详细地阐述。

1)方案策划、技术准备。

为了保证钢管混凝土柱环梁节点的施工进度以及施工质量，在钢管混凝土柱环梁节点施工前，需要对钢管混凝土柱环梁节点钢筋排布及配筋进行充分地分析，并且结合现场施工的实际情况分析钢管混凝土柱环梁节点现场施工时存在的施工难点，进行钢管混凝土柱环梁节点施工方案的编制。

2)环梁钢筋放样，数控机床场外加工环梁圆弧钢筋。

根据结构施工图，对环梁主筋、箍筋进行充分地分析，确定各层每个部位所需环梁钢筋型号、数量，根据施工进度计划，按批次对环梁圆弧钢筋进行场外加工，为了提高特殊节点钢筋加工精度，采用数控机床在场外对环梁圆弧钢筋进行加工。

由于环梁钢筋施工采用“先绑扎，后吊装”的施工方法，需要将环梁内弧钢筋加工为三段式，而其余环梁圆弧钢筋加工为整圆，待环梁钢筋吊装完成后，内弧钢筋按规范要求进行焊接连接。

以上所提到的环梁内弧钢筋均是指环梁的最内侧环梁纵筋。

3)环梁模板铺设，同时环梁钢筋绑扎。

环梁及周边区域模板支撑体系搭设的同时，在现场指定场地，按照各部位环梁尺寸、钢筋排布，进行环梁圆弧钢筋及箍筋的绑扎。在绑扎过程中，环梁内弧钢筋仅简单绑扎固定即可，其余圆弧钢筋均按规范要求进行焊接连接，确保环梁钢筋整体吊装稳定性。

此外，由于圆形环梁纵筋在绑扎的过程中间距较为紧密，如果把环梁内侧箍筋做成整体式，将不方便进行对圆形环梁整体式箍筋的绑扎施工，为了保证钢管混凝土柱环梁节点的设计及施工性能的要求，钢管混凝土柱环梁节点在施工时，将环梁的内侧箍筋在成型时做成两个U形箍筋，之后再对两个U形箍筋进行现场绑扎作业。这样既缩短了工期，又保证了环梁的设计以及使用性能，可谓是一举两得(见图1)。

4)环梁整体吊装，环梁内弧钢筋复位焊接。

待环梁钢筋绑扎完成后，需要进行的施工作业是环梁钢筋整体吊装的施工，利用塔吊将环梁钢筋整体吊起，置于钢管柱顶部，并套在钢管柱上，慢慢下落，直至环梁钢筋整体放入模板内，然后将环梁内弧钢筋复位焊接重新定位至设计排布位置，并按照焊接规范要求对环梁内弧钢筋进行复位焊接。

5)框架梁纵筋端头锚固板安装，锚固板拧紧力矩检测。

因为环梁部位钢筋排布密集，根据框架梁与环梁连接节点设计要求，需要混凝土框架梁纵向钢筋伸入环梁上下纵筋内侧并弯锚，但是此种施工方法在现场难以实现。通过与设计部门协商改进之后，在满足节点的各项性能以及使用要求的情况下，环梁与混凝土框架梁连接节点处的节点连接施工方式改为将混凝土框架梁纵筋及构造钢筋直锚入环梁内，端部加螺纹连接锚固板，以起到锚固作用。锚固板的形状为圆形，但是不等厚，锚固板的材料为QT450-10球墨铸铁。锚固板安装完成后，按规范要求，对锚固板进行力矩检测(见图2)。

以上是对本工程项目所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的具体施工方法作了一个较为详细的阐述。这种新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法，不仅解决了现场钢管混凝土柱环梁节点的施工过程中所遇到的难点，而且还有效地缩短了工期，节约了成本，从工程项目施工中的经济效益上，该种新型的钢管混凝土柱环梁节点施工方法也有很大的贡献。下面我们将较为详细地叙述此种新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法为工程项目带来的经济效益的情况。

4　经济效益

在本工程钢管混凝土柱环梁节点的施工过程中，存在着很多重点与难点，其中大型钢管柱与主体结构混凝土构件连接位置的环梁钢筋绑扎是重点与难点，包裹钢管混凝土柱四周的环梁钢筋的加工、绑扎，以及环梁与钢筋混凝土框架梁的绑扎连接，都具有很大的难度。此种新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法不仅解决了该项目的钢管混凝土柱环梁节点在施工过程中的困难，而且还从节约成本，缩短工期等方面，体现出了显著的经济效益。现将经济效益分析如下：

1)环梁钢筋做法优化。

本工程钢管混凝土柱环梁钢筋采用数控机床加工，预制成型，整体吊装。与常规现场绑扎施工工艺相比，每个环梁施工可节约15人工，减少现场焊接，保证了钢管混凝土柱环梁节点的施工质量，极大地提高了钢管混凝土柱环梁节点的施工效率，保证了钢管混凝土柱环梁节点的施工工期。现场环梁共计49组，人工费按200元/工日计，仅人工投入所节约的成本为15×200×49=147 000元。

2)钢筋锚固板替代贴焊锚筋。

环梁钢筋通过外出加工，目前可自行加工，拼装组成环梁，整体吊运。框架梁钢筋与环梁连接节点需进行弯锚，而由于环梁节点钢筋密集，钢管混凝土柱环梁节点在实际施工时弯锚无法实现。根据规范要求，有两种形式可以选取，一是贴焊锚筋，二是机械连接锚固板。通过技术分析，决定采取钢筋锚固板，此工法满足绿色施工要求，污染源少，缩短工期，节省材料，易于施工。

按照现场约11 000个锚固头进行计算，现将两种施工方法的费用总结如下：

1)钢筋贴焊锚筋费用见表1。

2)锚固板费用见表2。

表1　钢筋贴焊锚筋费用

表2　锚固板费用

可以节约成本=185 625+44 000-43 200-88 000=98 425元,合计总共创造经济效益245 425元。

本工程项目所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法具有施工机械化程度高，操作简便的特点，解决了施工过程中存在的大型钢管柱与主体结构混凝土构件连接位置的环梁钢筋绑扎，包裹钢管混凝土柱四周的环梁钢筋的加工、绑扎，以及环梁与钢筋混凝土框架梁的绑扎连接的难题，并且节约了大量钢筋、焊条等材料，节省了大量人工，还有效地缩短了工期。这一种新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法得到了各方主体单位的一致好评。

5　结语

1)本工程所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法解决了大型钢管柱与主体结构混凝土构件连接位置的环梁钢筋绑扎，包裹钢管混凝土柱四周的环梁钢筋的加工、绑扎，以及环梁与钢筋混凝土框架梁的绑扎连接的施工难题，有效地缩短了工期。

2)本工程所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法节约了成本，创造了很大的经济效益。

3)本工程所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法得到了各方主体单位的一致好评，具有很大的社会效益。

4)本工程所采用的新型的钢管混凝土柱环梁节点的施工方法保证了钢管混凝土柱环梁节点的节点性能，对钢管混凝土柱环梁节点的设计具有指导意义。

参考文献：

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