淺談型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋施工

何承東

1 概述

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)又稱鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)或勁性混凝土結(jié)構(gòu),是混凝土內(nèi)配置型鋼(軋制或焊接成型)和鋼筋的組合結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)能夠較好的發(fā)揮型鋼和混凝土兩種材料的優(yōu)點,彌補各自的不足;型鋼混凝土在鋼筋混凝土中內(nèi)插型鋼,與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比,具有結(jié)構(gòu)承載力大,抗震性能好,作為一種新興的、有較大發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)形式,近幾年在高層和超高層建筑中獲得了較廣泛的應用。它的結(jié)構(gòu)體系、配筋形式、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、連接點、施工要求等與普通混凝土結(jié)構(gòu)不同,有它自己的特點,尤其是在鋼筋施工方面,由于存在型鋼,存在穿筋難的特點,如何解決穿筋施工是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的一個重點和難點。因此掌握和積累型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)具有重要意義。

某工程位于上海市四川北路,為一高檔寫字樓項目,其主樓結(jié)構(gòu)高度為 201.7m,采取鋼—混凝土結(jié)構(gòu),屬型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),核芯筒、柱豎向結(jié)構(gòu)內(nèi)插型鋼,梁為純鋼梁。在一層樓板設(shè)置了型鋼梁,型鋼、柱下插一層至地下一層。

2 鋼筋穿型鋼技術(shù)

2.1 柱梁受力縱筋

2.1.1 在鋼結(jié)構(gòu)上預留鋼筋穿孔

1)由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中存在內(nèi)插型鋼,鋼筋與型鋼兩者矛盾,為解決此矛盾,方法之一是在型鋼中預留鋼筋穿孔。梁柱之縱筋,柱箍筋均可以在內(nèi)插型鋼之鋼結(jié)構(gòu)中留設(shè)穿筋孔。型鋼柱在加工前,需對其進行細化,解決運輸、安裝與鋼筋連接,模板加固問題。在此階段需結(jié)合鋼筋翻樣在鋼結(jié)構(gòu)中預留鋼筋穿孔。在梁柱節(jié)點核心區(qū)域鋼筋密,繪制大樣圖,從而確定每根鋼筋的走向,相對位置,接頭位置,并依據(jù)編號配料,較好的完成梁柱鋼筋節(jié)點施工。

2)留設(shè)鋼筋穿筋孔的要點:梁縱筋與柱型鋼相碰時,可在型鋼柱之鋼柱腹板上留設(shè)鋼筋孔。在進行梁柱筋的穿孔設(shè)計時,應遵循現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程規(guī)定。按JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第 9.1.4:鋼筋穿孔應盡量避免在型鋼的翼緣上穿孔。在型鋼上穿孔應兼顧型鋼截面損失與便于施工兩個方面。在柱內(nèi)型鋼腹板上預留鋼筋貫穿孔時,型鋼腹板截面損失宜小于腹板面積的 25%。當梁鋼筋較多時,型鋼截面損失超過 25%時,應采取局部加厚的方法(見圖1)。在實際操作中,依據(jù)上述規(guī)定,留設(shè)穿筋孔孔洞大小以比鋼筋直徑大6mm～12mm為宜。

本工程鋼筋穿孔的孔徑我們結(jié)合設(shè)計要求確定如表 1所示。

表1 鋼筋穿孔的孔徑

依JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第5.4.2:梁中縱向鋼筋之凈距不宜小于 30mm和 1.5倍鋼筋直徑,因此梁縱筋穿越柱型鋼時,孔與孔間的凈距離應大于30mm和1.5倍鋼筋直徑,同時應避開柱內(nèi)水平加勁板,距離加勁板一般不小于 15mm。

柱縱向鋼筋若需穿越型鋼時,也遵循上述要求即可。

型鋼上的鋼筋穿孔應在工廠采用相應的機床或?qū)Ｓ迷O(shè)備鉆孔如搖臂鉆進行鉆孔,嚴禁現(xiàn)場用氧氣切割開孔。鋼筋穿孔應在構(gòu)件組裝前完成。

2.1.2 采用機械錨固

依JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第9.1.4:梁柱連接可在柱型鋼上設(shè)置工字鋼牛腿,梁縱向鋼筋中一部分可與鋼牛腿焊接或搭接,其長度應滿足鋼筋內(nèi)力傳遞要求。

依據(jù)上述規(guī)定,當在混凝土梁與型鋼柱連接時,將梁縱筋與型鋼之工字鋼牛腿進行焊接以解決穿筋難問題,梁縱筋與柱內(nèi)工字鋼牛腿連接一般與牛腿的翼緣板相焊接,上皮鋼筋在上翼緣板上面焊接,下皮鋼筋于下翼緣板上面焊接,焊接長度不小于 10倍鋼筋直徑(見圖 2)。在實際施工中我們還利用機械錨固原理,在柱腹板留設(shè)鋼筋接駁器,鋼筋接駁器在工廠進行焊接固定(在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計圖中注明)。鋼筋進行現(xiàn)場綁扎時,鋼筋與鋼筋接駁器進行相連,也是解決穿筋難的施工方法。

2.2 次梁縱筋、構(gòu)造筋穿筋處理

依JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第9.3.2:鋼筋混凝土次梁—型鋼混凝土主梁連接,其次梁中的鋼筋應穿過或繞過型鋼混凝土梁的型鋼。因此在工程實際中,我們是按下述原則處理的,當混凝土次梁與型鋼混凝土主梁相連時,次梁的上部鋼筋一般繞過型鋼,下部鋼筋錨入主梁內(nèi)。梁、柱的構(gòu)造鋼筋不穿型鋼,遇型鋼時彎折錨入柱、梁內(nèi)。如此處理后,可以滿足次梁中的鋼筋錨固和力的傳遞要求,同時也有利于鋼筋施工。

2.3 箍筋

非節(jié)點區(qū)域的梁柱箍筋不穿過型鋼,同一般混凝土結(jié)構(gòu)施工相同。

在梁柱節(jié)點區(qū),依JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第 4.3.1～2之條文說明:在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點的箍筋的作用尤其突出,除了增強截面抗剪承載力,還可增強塑性鉸區(qū)變形能力,是確保結(jié)構(gòu)抗震作用的重要構(gòu)造。因此規(guī)程對箍筋的彎鉤,間距等都提出了要求,且要求是封閉箍筋。但由于在梁柱節(jié)點區(qū)域存在型鋼,柱箍筋必然存在穿越型鋼問題,成為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的施工難點。

在工程實際中我們結(jié)合設(shè)計和施工實踐總結(jié)出了如下箍筋與型鋼混凝土結(jié)構(gòu)之型鋼矛盾時的解決方法:

1)對于柱箍筋一般采取鋼梁腹板上留設(shè)穿筋孔方法居多,有關(guān)要求同柱梁縱筋在鋼構(gòu)上留設(shè)孔洞要求。孔與孔間的中心距離,柱箍筋按照箍筋設(shè)計要求,一般為 100mm。柱箍筋孔距鋼梁上下翼緣的距離一般為 125mm,與翼緣最近距離控制在翼緣板厚與翼緣腹板焊縫高度之和。2)核芯筒暗柱箍筋:某工程主樓有核芯筒,其箍筋遇核芯筒混凝土剪力墻型鋼時,箍筋不穿型鋼,我們在型鋼梁上設(shè)置了豎向加勁板,箍筋與加勁板相焊長度雙面焊5d。3)調(diào)整柱箍筋形式。經(jīng)征得設(shè)計同意,可以修改梁柱節(jié)點鋼梁高度范圍內(nèi)箍筋形式,將多肢復合箍筋修改為外圍單肢箍筋加八字拉鉤的形式,減少箍筋穿孔。4)在梁柱節(jié)點區(qū),閉口箍筋采用焊接閉口箍筋。由于整根箍筋無法穿過,施工時盡量采用焊接封閉箍。先開口穿越型鋼,然后采用焊接的方法形成閉口箍筋。焊接時按單面焊 10d雙面焊 5d長度進行控制。5)對于梁箍筋由于一般不穿越型鋼,故其施工方法與一般混凝土施工的梁箍筋類似。但由于梁內(nèi)有型鋼,在施工時,先將箍筋撐開,繞過型鋼,再回復箍筋封閉形態(tài)?？紤]到要將箍筋撐開,因此梁箍筋一般推薦用一級鋼筋或二級鋼筋,且直徑小于14mm為宜。

2.4 調(diào)整梁截面

有時在鋼構(gòu)上留設(shè)穿筋孔或加勁板不能完全解決鋼筋施工問題,則要考慮調(diào)整梁截面,使鋼筋避開型鋼,且繞過型鋼。

適當增加混凝土梁截面或變化梁截面。按型鋼受力和型鋼保護層要求,在型鋼與混凝土梁截面邊緣有一層混凝土保護層。一般此保護層在 120mm～150mm,梁的鋼筋須布設(shè)在此范圍內(nèi)。當梁的鋼筋較多時,而鋼筋穿孔又受到限制時,我們采取適當擴大梁截面處理的方法?？刹扇【植考訉挕⒓痈?形成腋。或者將整個梁加寬、加高。

3 鋼筋綁扎施工

鋼筋施工時,應嚴格按照在鋼筋翻樣時的鋼筋編號和順序進行鋼筋的綁扎。對易堵住型鋼穿筋孔的鋼筋及時采取機械手段使鋼筋偏離原有位置,以便鋼筋穿越。

一般按如下順序施工:

在鋼結(jié)構(gòu)完成并進行驗收后,進入鋼筋綁扎工序,一般遵從如下工序:柱縱筋綁扎→綁扎柱箍筋(非梁柱節(jié)點區(qū)域箍筋)→(完成柱混凝土模板和混凝土)→梁縱筋穿筋施工→柱箍筋(梁柱節(jié)點區(qū)域)綁扎施工→梁箍筋綁扎→樓板(屋面板)鋼筋綁扎→驗收澆搗混凝土(說明:完成柱箍筋綁扎后,是否先完成柱混凝土模板和混凝土視情況而定)。

為更有利于鋼筋綁扎施工,在施工圖審圖階段,應詳細審查圖紙,對影響鋼筋施工的鋼筋進行合理調(diào)整,可以與設(shè)計協(xié)商增大梁柱主筋直徑,以達到增大鋼筋根數(shù),擴大鋼筋的空間,從而增大操作空間,有利于鋼筋施工。完成綁扎后的柱筋見圖 3。

如型鋼腹板上的開孔大小和位置因施工安裝原因已不適用時,應征得設(shè)計同意后,采取在現(xiàn)場用電鉆補孔或用絞刀擴孔,嚴禁用氣割孔洞。

4 結(jié)語

在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中通過在型鋼中留設(shè)穿筋孔,或設(shè)置鋼筋接駁器、鋼筋焊接加勁板解決鋼筋穿越型鋼問題,在鋼筋綁扎施工中注意施工順序,以達到鋼筋綁扎符合混凝土施工規(guī)范要求。

在某工程施工中按上述要求進行了鋼筋施工,達到了施工簡便,未進行現(xiàn)場型鋼開孔,施工質(zhì)量完全符合設(shè)計和施工規(guī)范要求,取得了較好的效果。

[1] JGJ 138-2001,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 倪文靜.鋼筋工程施工中容易忽視的幾個結(jié)構(gòu)構(gòu)造問題[J].山西建筑,2009,35(35):107-108.