钢-混组合结构中超大截面环梁施工技术

魏 东，纪春明，肖 闯，王 彬，杨青峰

(1.济南市工程质量与安全中心，山东 济南 250102； 2.中建八局第一建设有限公司，山东 济南 250014)

0 引言

1 工程概况

中部国际设计中心项目一期总建筑面积13.3万m2，由裙房和3栋塔楼组成，建筑形态以郁金香为设计意向，塔身赋以白色线条勾勒出花朵经络，呈现弧形花萼形态。建筑造型设计轻盈曼妙、流畅自然、浑然天成、独具神韵，如图1所示。

图1 工程效果

塔楼为钢框架-核心筒结构，环梁主要分布于3栋塔楼地下2层至地上2层钢管混凝土结构中，共236根环梁，环梁最大直径为2 100mm，最大高度为2 450mm。塔楼结构模型如图2所示。

图2 结构整体模型

2 环梁施工技术

2.1 环梁施工难点

1)环梁钢筋为圆形环筋，且直径、形状、规格多，不易加工，加工精度要求高。

2)环梁钢筋密集，特别是上、下部环筋，环梁上部宽度仅450mm，过于密集导致钢筋定位要求高，绑扎操作空间小，绑扎完成后钢筋间距过小，无法浇筑混凝土。

3)上、下部环筋采用焊接连接，焊接难度极大、工程量大。

4)环梁箍筋无法整箍绑扎，绑扎难度大。

5)环梁外部的混凝土框架梁钢筋锚入环梁十分困难。

“可恶！你到底是谁？跟着我到底要干吗？！”唐小果对着空气喊道，使出吃奶的力气才挣脱开。一获自由，他便飞奔着往家里跑。

2.2 解决措施

运用BIM建模，通过模型直观了解环梁钢筋排布形式，如图3所示。环梁纵筋单排放置，钢筋净间距仅11mm，采用焊接连接；连接的钢筋混凝土直梁纵筋采用弯锚形式；采用封闭式箍筋，最大净间距75mm。

图3 环梁BIM模型

1)钢筋不易加工、加工精度要求高 使用专门的钢筋加工设备弯弧机进行加工,保证钢筋弯曲成圆的形状满足要求。由于钢筋形状、规格繁多,应根据图纸进行放样，注意区分主筋、腰筋在不同位置形成的直径不同。

2)环梁钢筋过于密集无法施工 通过与设计单位沟通，在满足环梁构造要求的前提下，改变上、下环筋排布，由单排变为多排，增加钢筋间距，便于混凝土施工；同时，可结合现场试验，增加钢筋根数，减小钢筋直径，便于环筋的加工与安装。环梁构造要求为：①环梁上、下环筋截面面积不小于其上、下纵筋截面面积的0.7倍；②环梁内、外侧应设置环向腰筋，其直径应≥16mm，间距≤150mm；③环梁按构造设置的箍筋直径应≥10mm，外侧间距≤150mm。

3)上、下部环筋焊接难度大 可将环筋加工成2个半圆形，然后焊接闭合，便于环筋安装，但1根环筋需焊接2次，焊接工程量大。经过与设计单位沟通和现场试验，最终将环筋焊接连接改为正反丝套筒连接(见图4)，取消焊接，大大方便现场施工；但环筋机械连接处需加工成直段，才能套丝，否则正反丝套筒无法连接或连接质量不满足要求。

图4 环筋正反丝套筒连接

4)箍筋无法整箍绑扎封闭 将箍筋加工为2段L形，其中连接环梁上部环筋和中部腰筋采用2段L形小箍筋绑扎封闭，采用一大一小L形大箍筋连接上、下部环筋和腰筋，通过正反丝套筒连接封闭，如图5所示。

图5 箍筋封闭形式

5)环梁外部混凝土框架梁钢筋锚入环梁困难 可根据16G101《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》，将弯锚改为单面贴焊锚筋，满足锚固要求，同时便于现场施工，如图6所示。

图6 外部混凝土梁钢筋锚固形式

为保证环梁钢筋顺利安装，需改变常规钢筋安装顺序。采用逆序施工，先支设环梁底模板，环梁钢筋绑扎完毕后安装环梁侧模板，环梁侧模板采用定型圆弧模板，便于安装和加固；环梁钢筋从底往上、从内往外安装，先放置箍筋，后安装腰筋、主筋。从底往上，一半L形大箍筋放置后，放环梁底部环筋、中部腰筋，然后安装一半L形小箍筋，再安装上部环筋，最后箍筋封闭，外部框架梁钢筋锚入环梁。

为保证环梁及钢管柱混凝土成型质量，现场均采用细石自密实混凝土，设计单位及商品混凝土站共同优化配合比，经试配，满足设计强度和现场方便施工要求。

2.3 施工工艺流程

1)环梁钢筋采用原位绑扎，绑扎前先支设环梁底模板，用于支设环梁钢筋，待环梁钢筋绑扎完成后支设环梁侧模板，为环梁钢筋绑扎提供有利空间，如图7所示。

图7 环梁模板支设示意

2)绑扎时按设计间距要求先放置Ⅱ型箍筋-2，然后放置环梁底部内侧环筋，绑扎箍筋与环梁底部内侧环筋。

3)按设计间距要求放置Ⅰ型箍筋-2，然后放置环梁中部腰筋，绑扎Ⅰ型箍筋-2与环梁内侧主筋、内侧腰筋。

4)连接环梁剩余主筋、腰筋，绑扎连接中部、底部主筋与对应箍筋，上部主筋无法与箍筋连接，先放置于环梁内部。

5)Ⅱ型箍筋-1与Ⅱ型箍筋-2进行套筒连接封闭，然后绑扎Ⅱ型箍筋内部主筋、腰筋。

6)对Ⅰ型箍筋-1与Ⅰ型箍筋-2进行封闭绑扎，然后绑扎Ⅰ型箍筋内剩余主筋，绑扎完成后绑扎拉筋。

7)与环梁连接的外部直钢筋混凝土框架梁主筋进行单面贴焊后锚入环梁内。

8)因环梁外围连接直钢筋混凝土梁，环梁模板需根据每个环梁直线混凝土梁数量及位置进行定制裁割。环梁模板由若干个20mm厚带茬口的圆弧状木模板组合而成 ，背楞采用40mm×80mm方钢配合对拉螺栓进行加固。

9)因环梁内钢筋主筋、箍筋间距较小，钢筋密度较大，环梁混凝土采用C40细石自密实混凝土，与环梁相接的直线混凝土梁采用C35混凝土，因此在环梁与框架梁接头位置设混凝土隔离网。混凝土浇筑前检查环梁侧面、底部及顶部的保护层厚度，确保保护层厚度符合规范要求方可进行混凝土浇筑，混凝土浇筑过程中选用小型振动棒进行振捣，确保环梁内混凝土浇筑密实。

现场成型环梁如图8所示。

图8 环梁成型效果

3 结语

本工程地下2层至地上2层3栋塔楼共有236根环梁，目前已全部施工完毕。环梁为塔楼施工的关键，通过研究应用钢-混组合结构中超大截面环梁施工技术，可缩短塔楼整体工期60d，节约成本约110万元。

该技术的应用可解决本项目钢-混组合结构中关键节点的施工难题，保证工程施工安全和质量，同时缩短工期，对于类似钢-混组合结构中大截面混凝土环梁施工具有一定的借鉴意义。