劲性钢筋混凝土梁柱节点施工技术.pdf

第 4 3 卷第 1 1 期 2 0 1 2 年 1 1 月 V0 1 ．4 3 N0 ． 1 1 NO V ．2 0 1 2 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o a v 9 8 9 劲性钢筋混凝土梁柱节点施工技术 李 向东 ．邢 国荣 ，安 恺 ( i t 京建 『 ： 集团有限责任公司， 1 0 0 0 5 5 ， 北京) 摘要：中国人寿研发中 t , F 一 0 5 地块( 数据中心) 工程劲陛钢筋混凝土粱柱节点钢筋密集， 连接形式复杂。 施工中通过节点优化和减少穿过钢结构钢筋数量， 增加了钢构件的有效截面。通过采取多种钢筋与钢骨连接方 法 、 控制焊接质量 、 加强管理措施 ， 使施工质量得到了保障 。 关键词 ：劲 }生钢筋混凝土 ； 节点 ； 优化 ； 钢筋 ； 钢骨 中图分类号 ： T U 7 5 5 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 2 ) 1 1 — 0 9 8 9 — 0 3 CoNS T RUCT I ON TE CHN I QU E OF RI GI D RE I NF oR CE D C oNCR ET E BE AM— CoL UMN NoDE L I Xi a n g - d o n g ，XI NG Gu o - r o n g，AN K a i ( B e i j i n g C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g G r o u p C o ． ， L t d ． ，1 0 0 0 5 5 ，B e i j i n g ， C h i n a ) A b s t r a c t ：I n t h e C h i n a L i f e C e n t e r F 一 0 5 B l o c k (D a t a C e n t e r)p r o j e c t ，s t e e l b a r s f o r ri g i d r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m- c o l umn n o d e a r e d e n s e a n d a r e c o n n e c t e d i n a c o mp l e x for m．Du r i n g c o n s t r u c t i o n， e f f e c t i v e s e c t i o n are a o f s t e e l me mb e r i s i n c r e a s e d t h r o u g h o p t i mi z a t i o n o f n o d e c o n s e r v a t i o n a n d r e d u c t i o n o f q u a n t i t y o f s t e e l b a r s p a s s i ng t h r o u g h s t e e l s t r u c t u r e ．Th e c o ns t ruc t i o n q u a l i t y i s s u c c e s s f u l l y e n s u r e d t h r o u g h a d o p t i o n o f mu l t i p l e c o n n e c t i o n me t h o d s b e t we e n s t e e l b a r a n d s k e l e t o n， c o n t r o l o f we l d i n g q u a l i t y a n d s t r e n g t h e n i n g o f ma n a g e me n t m e a s u r e s Ke y wo r ds ： r i g i d r e i n f o r c e d c o n c r e t e ； n o d e；o p t i mi z a t i o n；s t e e l ba r ； s k e l e t o n 1 工程概 况 中国人寿研发中心F 一 0 5 地块 ( 以下简称 “ 数据中 心” ) 工程总建筑面积约1 2 万m 2 ， 地下3 层、 地上4 层， 其建 设规模大， 为北京市重点工程。数据中心工程结构形式 为框架一 剪力墙结构， 典型柱网为9 m x 9 m ， 其中部分结 构为型钢混凝土结构， 型钢部位有型钢柱和型钢梁。型 钢柱截面有H 5 0 0 ~ 4 0 0 ~ 1 6 x 2 5 ， H 4 0 0 x 4 0 0 ( 2 0 0 ) x 1 6 x 2 5 ， H 4 0 0 x 4 0 0 x 1 6 x 2 5 ， -4 - 5 0 0 x 3 0 0 ( 2 0 0 ) x 1 6 x 2 5 。型钢梁截 。面有H 4 5 O 4 O 0 1 6 3 0 ， H 7 5 0 4 0 0 1 6 3 O ， H1 6 0 0 x 4 0 0 x 2 2 x 4 0 ， 口1 0 0 0 x 6 0 0 x 2 2 x 3 6 ， 钢结构用钢量为1 2 5 0 t 。 2 工程特 点和难点 虽然工程用钢量不是很大， 但存在较多的型钢梁、 柱节点， 且结构截面积相对较小， 钢筋较密， 在进行型 钢混凝土组合结构实际施工时， 梁柱节点处的穿筋、 钢 结构与钢筋交叉作业的衔接等方面都会产生问题。 3 主要施工措施 ( 1 )进行计算机模拟排布三维放样。钢筋排布原 则为：尽量排布贯通筋 ， 减少节点焊筋量 ， 在设计允许 的情况下尽量加大钢筋间距、 保证焊接操作空间、 提高 焊接质量， 使钢筋尽可能绕开钢柱， 梁柱十字节点纵横 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 7 — 1 6 作者简介 ： 李 向东 ( 1 9 8 1 一 ) ， 男， 黑龙江齐齐哈尔人 ， 项 目部技术质量 部副部长 。 e - m a i l ： m e i m a n t u a n y u a n @1 6 3 ．C O n 1 ． 向钢筋排布合理无冲突， 可操作性强。 ( 2 )电脑三维放样后筛选排布过密，纵横钢筋冲 突， 钢筋排距过小、 无法焊接等施工操作有问题节点。 可按以下方法处理 ： 1 )钢筋代换 ； 2 )按设计要求控制 最大间距将梁钢筋向钢柱两侧排布。中部钢筋间距按 设计要求控制； 3 )劲l生 柱腹板在梁上下部位钢筋位置 各开穿筋孔， 焊接加强板； 4 )经设计单位同意， 将钢筋 布置调整到两排或三排，同时注意十字交叉节点纵横 向钢筋叠合尺寸错开标高。 ( 3 )梁柱节点梁钢筋排布原则：柱翼缘方向排筋 先排l 排， 第2 排筋分布到钢柱两侧穿过， 两侧可排到第 3 排筋。柱腹板方向先由穿筋孔穿通筋， 然后将剩余钢 筋排布到钢柱两侧， 可排至第3 排。最后还有剩余钢筋 与搭筋板焊接。 ( 4 )梁底筋与劲}生 柱连接节点：由于劲性柱混凝 土先行浇筑， 梁底筋与钢柱搭筋板连接板空间较小， 支 模后无法进行钢筋焊接。采用预焊接法即与钢柱搭筋 板下表面连接的钢筋在劲陛柱浇筑前预焊接钢筋段梁 筋与预焊钢筋采用1 级套筒连接。 3 ． 1 钢筋排布的优化 型钢混凝土梁的钢筋排布如按普通钢筋混凝土梁 排布 ， 势必增加穿钢结构钢筋的数量， 增加施工难度， 故对梁柱节点钢筋排布进行优化，尽量增加绕过钢结 构钢筋的数量， 减少穿钢结构钢筋的数量。 本工程劲性 梁底筋配置较密、 空间较小 ， 其中梁WK L 3 5 底筋为3 0 9 9 0 建筑技术 第 4 3 卷第 1 1 期 根3 2 ( 6 ／ 6 ／ 6 ／ 1 2 ) 排布至第四排。针对劲j生梁钢筋密、 排 布空间小的情况经设计单位同意后采取了更改梁截 面，根据受力特点减少深入梁支座钢筋根数的技术措 施 ， 配筋变更如图1 所示 。 抗剪栓 ~ T 3 0 1 6 ~ 7 5 @2 0 0 抗剪栓钉3 ~1 6 ~ 7 5 @2 0 0 抗剪栓钉3 ~ 1 6 x 7 5 @ 2 0 0 g ． | 一 t 一 量 I 邶 拉 筋 ． 问 目 I 为箍筋间距自 2 倍 ． 沿梁长 一 l 花状 布置 一 O ^ 、⋯n l 4州l ＼ 1 8 4 3 2 2 6 4 b 抛 b 6 雏 8 0 0 ( b ) ‘： ：： ●● ●● L _ _． _ _ j ●● ●● ( a ) ( b ) 图 2 钢筋混凝土梁钢筋代换示意 ( a ) 钢筋优化后； ( b ) 钢筋代换后 审 8 拉 筋． 间 距 方向的梁筋标高错开，便造成两个方向交叉钢筋空间 萼 I l 位 置 重 合， 只 能 穿 过 一 个 方 向 的 钢 筋， 即 使 另 一 个 方 向 花 状 布 置 钢筋穿过 ，也会造成混凝土保护层厚度不符合要求， 因 T 3 1 6 7 5 @2 o o此进行了标高调整 ，因托座翼缘距混凝土表面距离固 l 1 4 1 4 韭 3 2 8 | J _ - ⋯ 一 中 8 拉筋． 间 为箍筋 间距 童 2 倍 ，沿 梁 长 花 状 布 置 一 ／ ＼ 8 4 8 7 J ‘N l q I 耄 1 5 0 8 0 0 1 5 0 ( d ) ( e ) 图 1 顶梁钢筋优化排放示意 ( a ) 梁钢筋优化前示意 ； ( b ) 柱边 1 ．5 m部分 ； ( c ) 柱边 1 ． 5 ～ 3 ． 0 m部分 ( d ) 跨中1 2 I I 1 部分； ( e ) 梁截面变更示意 3 ． 2 代换钢筋 在梁钢筋较少的情况下，可采取优化钢筋排布的 方法， 实现减弱钢筋穿过钢结构的优化效果 ， 但是对于 钢筋较多的情况， 仅采取优化钢筋排布的方法无法达 到优化效果， 项目部技术部门经设计同意， 采取钢筋等 强代换，用大直径钢筋代换原有钢筋，使梁筋数量减 少， 以达到减少钢筋穿过钢结构的优化效果。 梁上下部 均为2 6 根直径2 5 m m 的钢筋，仅优化钢筋排布后仍有 1 6 根钢筋 穿过钢结 构 ，把直径 2 5 h i m的钢筋 代换成 3 2 ra m 钢筋后，梁上下部钢筋均变为1 6 根直径3 2 m m的 钢筋( 图2 ) 。 3 ． 3 搭筋板及穿筋孔设置 由于节点钢筋密集，若不把梁柱十字交接处两个 定， 所以选择改变腹板方向搭筋板及穿筋孔标高 ( 图 3 ) 。 本工程将腹板方向梁穿筋孔标高下降3 0 m m 。 穿筋 孔的开孔直径参照 《 型钢混凝土组合结构构造》 ( 0 4 S G 5 2 3 ) 规定， 同时对开孔部位进行补强， 焊接后由 监理验收。 1 o o 0 范围) L 1 0 0 0 0 范嗣) 8 r一 补强板 【 o h 强板 [ o — a — 、 一套筒 套筒 _ ／ ／ 图3 搭接板、 穿筋孔设置示意 3 ． 4 钢筋与钢骨连接 钢筋与钢骨梁柱连接的方法一般有三种： ( 1 ) 与搭 筋板焊接； ( 2 )预先在结构上焊接套筒进行机械连接； ( 3 ) 设置穿筋孔直接穿过。 本工程中， 由于钢筋密集， 仅 靠1 种方法无法解决钢筋排布问题，因此采取3 种连接 方法相结合的方式进行连接。 3 ． 4 ． 1 梁筋与钢骨连接 钢筋与钢骨柱 的连接一般位于托座位置 ，直接与 托座上下翼缘焊接会对钢结构截面造成不利影响， 因 此在托座翼缘外焊接搭筋板与钢筋进行焊接连接， 搭 筋板的焊接按一级焊缝进行焊接。钢柱梁距混凝土上 表面 1 5 0m m， 距混凝土下表面 1 0 0m m( 图3 ) ， 设计要求 混凝土保护层厚度为3 0 m m，钢筋直径以2 5 m m 为例， 搭筋板设计要求厚度为3 0 m m ，因此搭筋板表面距混 凝土外皮尺寸为6 0 r n m，由于下搭筋板与钢梁下翼缘 间距只剩1 0 m m． 致使混凝土无法浇筑密实， 因此把下 2 0 1 2 年 1 1 月 李 向东 ， 等 ： 劲性钢筋混凝土梁柱节点施工技术 搭筋板距混凝土外表面尺寸定为7 0 m m。避免出现问 题。钢筋与搭筋板连接采用焊接连接，采取双面角焊 缝 ， 焊接长度5 d ， 本工程梁筋直径为2 5 m m， 故焊接长 度定为1 3 0 m m。钢筋与下搭筋板采用预先在下搭筋板 上焊接套筒进行机械连接．套筒由钢结构加工厂焊接 ( 图4 ) ，避免仰焊造成的施工不便与施工质量无法保 证。 另一个方向的腹板设置穿筋孔， 同时焊接搭筋板连 接钢筋。 与搭接板焊接 ／ FI A嗣 I ． I l l I I ■I r T 1一血 l 、 l 预先在结构上焊接套 图4 钢筋与搭接板机械连接示意 证焊接质量 ，所有焊接均采用C 0 2 ~ - 自动气体保护焊 。 焊前对焊缝两侧的油污、 锈渍及其他杂物进行清理， 焊 接时风速不能大于三级。焊接完毕由监理对各个梁柱 节点验收， 验收合格后方可进行下道工序。 3 ． 4 ． 5 机械连接质量控制 由于提前焊接梁筋。 并采用机械连接， 所以机械连 接质量是节点质量控制的重点。安装接头时用管钳扳 手拧紧， 使钢筋丝头在套筒中央部位相互顶紧。 接头安 装后外露的螺纹长度不超过1 扣。 安装后用扭力扳手校 核拧紧力矩， 拧紧力矩如表1 所示。 表1 拧紧力矩校核 钢筋直径／ m m ≤1 6 1 8 - 2 0 2 2 - 2 5 2 8 — 3 2 3 6 - 4 l 拧紧力矩／ ( N m) l o o 2 0 0 2 6 0 3 2 0 3 6 0 行 机 械 连 接4 加强钢结构施工过程管理 由于主体结构由钢结构与土建两支队伍施工， 存 3 ． 4 ． 2 柱筋与钢骨连接 由于结构柱的主筋设置较密，因此需穿过托座部 分翼缘。在翼缘上开孔面积不得超过腹板截面积的 2 0 ％， 因此允许每侧托座翼缘部分开2 个孔( 图5 ) 。 不仅 托座部分翼缘需开孔，还需在托座腹板部位开设箍筋 的穿筋孔， 箍筋穿筋孔按箍筋密度进行。 0 5 0 混凝土透气 4 。 【 书 十 十 l l 。I 图5 托座翼缘开孔示意 3 ． 4 ． 3 拉筋与钢骨连接 钢骨梁腹板位置同样需进行开孔设计，主要为拉 筋的穿筋孔， 拉筋间距为箍筋间距的2 倍。穿筋孔沿梁 长梅花状布置， 间距为箍筋间距的2 倍， 每隔一根穿腹 板， 每隔一根与腹板焊接。 ’ 。 3 ． 4 ． 4 焊接 质 量控 制 钢筋焊接采用双面焊， 长度为1 5 0 m m( 5 d ) 。为保 在交叉作业， 所以加强施工过程管理尤为重要。 4 ． 1 技术过程管理 ‘ 由钢结构施工队对梁柱节点进行深化、 优化， 并绘 制节点图，经项目技术部审核后以文件形式下发土建 施工队， 由土建施工队进行钢筋翻样和下料。 若土建施 工队对节点深化图有异议 ， 提前一周上报项 目 技术部， 由项目技术部和钢结构、土建施工队一同对梁柱节点 进行二次优化 。 4 ． 2 施工过程管理 在钢结构施工完毕前， 土建施工队禁止进行钢筋、 模板施工，以免对钢结构施工造成影响，致使双方滞 工。 钢结构施工队要派专门测量人员， 在施工过程中对 钢结构标高、 位移进行监控 ， 以免出现下料长度不够、 焊接长度不足等情况。 5 施工体会 在数据中心工程施工中， 经过对型钢混凝土梁、 柱 节点施工的提前深化 、提前优化 ，未造成任何滞工现 象， 方便了施工， 同时也使施工质量得到了保障。本工 程成功获得了“ 北京市结构长城杯” 金奖， 钢结构施工 质量在检查中获得了评委的一致好评，劲『生 钢筋混凝 土梁、 柱节点施工质量控制也得到了专家的一致好评。 参考文献 [ 1 ] 0 4 S G 5 2 3 ， 型钢混凝土组合结构构造I s ] ． [ 2 ] G B 5 0 2 0 5 --2 0 0 1 ， 钢结构工程施工质量验收规范I s ] ． [ 3 ] G B 5 0 0 2 6 - - - 2 0 0 7 ， 工程测量规范I s } ． [ 4 ] J G J 8 1 —2 0 0 2 ， 建筑钢结构焊接技术规程[ s ] ．