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框架结构中钢筋混凝土环梁施工技术要点

时间:2015-07-03 18:07

江苏省苏中建设集团股份有限企业  郭金宏 张泽沛

 

 

[摘  要]在高层和超高层建筑的构造中,钢管混凝土柱因其良好的受力、变形性能及施工便利性,在钢结构—钢筋混凝土混合结构中应用十分广泛。钢管柱与钢筋混凝土梁的连接大多数采用了钢筋混凝土环梁结构形式。本文以奥体南区2号地B座商业办公楼工程为实例,剖析了钢筋混凝土环梁的施工难点,并详细阐述了钢管混凝土柱与四周钢筋混凝土梁框架结构连接节点的整个施工工艺流程,主要包括弧形模板的设计与加固、环梁钢筋的加工与绑扎、混凝土浇筑与养护等施工技术方面的实践及探讨。

 

1.工程概述及施工难点

    北京市朝阳区(奥体南区2号地项目)B座商业办公楼总承包工程位于北京奥体学问商务区东部,为大型商业办公楼,地下5层、地上31层,首层层高11.4m,标准层层高4.4m,建筑高度为147.15,建筑最高点157.15,总建筑面积122151.1平方米,钢框架—核心筒结构,核心筒为剪力墙结构,核心筒外16根钢管柱自地下4层生根,在地下室中通过环梁与框架结构中的钢筋混凝土梁连成整体,在地上部分通过钢梁与核心筒连成一体,钢梁上铺设钢筋桁架楼承板浇筑C30混凝土。

2.钢筋混凝土环梁概述

目前国内钢管柱与框架梁的连接节点大多采用钢筋混凝土环梁的方式,地下室的框架梁通过钢筋混凝土环梁与钢管混凝土柱相连,从而将荷载通过混凝土环梁传递给钢管混凝土柱。此类型节点钢管内没有任何穿心构件且没有方向性,制作简单、施工方便、造价合理,该节点需要钢管柱加工时在环梁与钢管的接触点设置环形牛腿用来抵抗剪力,环形牛腿由呈放射状均匀分布的肋板和上下加强环组成,肋板应与钢管壁外表面及上下加强环采用角焊缝焊接,上下加强环应打直径50mm的透气孔,如图1、图2

                 

    图1 钢管柱、环梁节点简图            图2 环形牛腿平面图

 

本工程采用的环形牛腿上下加强环t=20mm,宽100mm,肋板t=25mmh=110mm,在加强环的四周共设置6个透气孔,直径50mm,加强环的设置位置为环梁下口向上100mm处。环梁尺寸由项目实际情况确定,内径为钢管柱的直径,梁宽为钢管柱四周框架梁的梁宽最大值,梁高则由钢管柱四周框架梁的梁高确定,为最高的框架梁高度+50mm

本工程共有此类型环梁64条,根据实际情况得出尺寸高度为750~1750mm不等,内径1400mm,梁宽400~1200mm不等。钢筋混凝土环梁节点的施工,在搭设支撑脚手架、环形模板制作、模板拼接加固、环形钢筋加工制作、现场钢筋绑扎、混凝土浇筑等方面,都将给施工造成一定的难度,因此,控制好钢筋混凝土环梁的施工质量,对于该工程具有重大的意义。

3.主要施工技术

3.1环梁模板支撑架

    模板支架根据梁截面的实际大小进行荷载计算,确定搭设方案。本项目大部分环梁模板支架与最大荷载的钢筋混凝土梁形式相同(宽度相同,高度增加了50mm),仅在地下一层的两个特殊环梁处(该处因两条混凝土梁标高不同,需用同一环梁将其包住,造成高度达到了1750mm)将立杆、横杆进行了加密设置。

    具体操作方法:首先根据各楼层层高和各环梁梁高确定钢管的下料尺寸,在地面弹出环梁支撑的网格线交点上铺设垫板,搭设钢管支撑架,同时钢管架顶部使用可调式顶托,便于每根立杆高度的调整,为下一步铺设楞木创造有利条件,按方案要求设置扫地杆、水平杆、剪刀撑。

3.2弧形模板制作与加固

环梁的底模采用普通木模,次龙骨采用50mm*100mm木方,主龙骨采用?48*3.0钢管;环梁侧模采用定型圆木模板,背部次龙骨采用50mm*100mm木方排满,主龙骨在上、下两处采用定型的圆形木龙骨,中间根据梁高不同设置若干道钢筋进行加固。弧形背楞统一按中线两边对称布置。弧形半成品模板制作完成后进行现场拼装钉牢,而后对环梁与直线梁相接处模板进行安装与加固,再对环梁曲面模板安装与加固。拼装模板前对模板之间拼缝、模板与钢柱间的拼缝采用海绵条进行贴补防止漏浆,确保混凝土外观成型质量。

    

      图1  定型圆模板                    图2  环梁模板成型效果

3.3环梁钢筋加工与绑扎

在钢筋下料前先利用BIM技术对环梁钢筋进行分离并逐个定位,按图集和图纸要求摆放每一根钢筋,将钢筋直径等影响因素消除后,精确计算钢筋下料长度。(见图2)

 

 

图2  环梁钢筋细化设计图

 

混凝土环梁的环形钢筋采用直螺纹机械连接的方式,先对钢筋进行切割,再进行直螺纹加工,最后弯曲成弧形。因环梁弯曲完成后无法对钢筋进行直螺纹丝头加工,因此对环梁钢筋加工要求非常高。首先通过加工试验,获得加工制作后的偏差值,再调整钢筋下料长度。获得加工偏差数据和调整下料长度后,钢筋弯曲后,其起点离丝头应控制在60 mm-80 mm处,以便直螺纹顺利连接。表1为项目某一环梁受力钢筋下料表。

 

   环形受力钢筋下料表      表1

序号

钢筋名称

20

22

25

28

32

1

受力筋1下料长度(mm)

7208

7172

7153

7134

7109

2

受力筋2下料长度(mm)

6876

6853

6827

6810

6791

3

受力筋3下料长度(mm)

6171

6154

6130

6117

6102

4

受力筋4下料长度(mm)

5619

5602

5571

5650

5635

5

受力筋5下料长度(mm)

5017

4993

4972

4950

4936

6

受力筋6下料长度(mm)

4384

4368

4352

4321

4300

 

在钢筋正式安装前,首先进行预安装,预安装过程中及时对不合理尺寸进行调整,保证正式安装时能够顺利进行。操作工人对加工尺寸和安装顺序熟悉后,可取消预安装环节。正式安装时,利用塔吊将钢筋按安装顺序调入现场,环形钢筋按内环和外环两种情况进行施工,外环直接套进钢管柱,内环分解成两个半圆,降低了安装难度,容易操作施工;箍筋套有序的进行分堆集中,待箍筋套全部套进环梁主筋后,再根据图纸要求的间距分散就位固定。

图3  环梁钢筋绑扎成型效果

钢筋安装一般顺序为:环梁的上层钢筋→环梁箍筋→环梁箍筋分散开→环梁下层钢筋顺箍筋穿入→环梁腰筋穿入→绑扎受力筋与箍筋。

3.4混凝土浇筑及养护

环梁混凝土浇筑采用商品混凝土,与四周柱帽、板同时浇筑。在混凝土开盘前,应检查模板内的积水、木屑以及其它垃圾等,及时清扫干净,以免导致夹渣等质量缺陷。混凝土浇筑过程中,优先采用小直径振捣棒进行振捣。按每400mm进行分层浇筑,振捣棒插入深度要到位,插点均匀,快插慢拔,不触碰模板、钢筋等。振捣时间应适宜,以混凝土不再下沉、不出现气泡,开始泛浆为宜。本工程因有两条环梁高度很高(达到了1750mm),荷载大,为了安全起见,经过和设计沟通,采用了分两次浇筑、留置一条水平施工缝的做法。混凝土浇筑完成后,及时采用洒水、覆盖塑料膜等方法进行保湿保温养护。

          

     图3.环梁成型效果图         图4.地下夹层环梁成型效果图

3.5 BIM技术的应用

    BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型,是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。本工程使用了BIM技术,在钢筋混凝土环梁的施工中采用BIMApp建模,模拟混凝土环梁的整个施工过程,包括支撑架搭设、模板制作及安装、细部节点做法、钢筋安装至混凝土浇筑、拆模等过程,对工长、质检员和操作工人进行交底,让整个施工过程具备了可视性和直观性,更便于引导施工;对环梁处所用钢筋进行下料统计,对混凝土用量及模板用量进行计算,方便了材料的采购工作。

4.实施效果

在整个工程的地下室钢筋混凝土环梁的施工过程中,因编制了切实可行的施工方案,采取了有效的施工技术措施及手段,使钢筋混凝土环梁施工质量得到保证,64条环梁界面尺寸准确,偏差在规范允许范围之内,钢筋排布均匀,成型效果良好,获得了长城杯专家及业主的好评,减少了后期装修工作的麻烦,为项目部和企业积累了宝贵的经验。

 

参考文献

[1]《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(2011版GB50204-2002

[3]《钢管混凝土工程施工质量验收规范》(GB50628-2010

[4]《钢管混凝土结构技术规范规范》(GB50936-2014

[5]《钢管混凝土结构构造》(06SG524

[6]《钢管混凝土结构设计与施工规范》(CECS 28-2012

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