超高層建筑核心筒勁性鋼構(gòu)與框架梁筋穿孔連接施工探討

文/黃健健 龍信建設(shè)集團(tuán)有限公司 江蘇南通 226100

1、案例工程概況

仁恒濱海中心A區(qū)（酒店辦公商業(yè)）工程位于珠海市情侶南路1號(hào)，拱北口岸以北的沿海地段。項(xiàng)目為1棟46+1層的超高層酒店辦公商業(yè)綜合體?？偨ㄖ娣e121806.7m2，其中地上建筑面積86445.5m2，地下（4+1層）建筑面積35361.2m2。主體結(jié)構(gòu)為帶加強(qiáng)層的框架——核心筒體系，標(biāo)準(zhǔn)層層高：辦公為4.2m，酒店為3.4m。結(jié)構(gòu)總高度194.6m，建筑總高度215.088m。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)有10根1400×1400方鋼管柱，其中8根通到35層樓面（148.0m），1根到33層樓面，1根到25層樓面。核心筒四個(gè)1.0～1.2m端柱內(nèi)設(shè)有十字形勁性鋼柱，其余核心筒剪力墻內(nèi)設(shè)有H型勁性柱。

4～8軸＊B～C軸為核心筒區(qū)域，軸線尺寸為：44.8m＊10.0m。四個(gè)翼緣端柱YDZ內(nèi)設(shè)有“十字形”勁性柱，其余剪力墻內(nèi)7層以下設(shè)有19個(gè)H型柱?？蚣芰号c勁性鋼柱連接方案為：以型鋼開孔穿筋為主，牛腿搭接為輔。施工前需由鋼構(gòu)施工單位進(jìn)行深化設(shè)計(jì)后交由原設(shè)計(jì)單位復(fù)核確認(rèn)。根據(jù)深化圖紙，每層框架梁筋需穿型鋼孔洞的數(shù)量為66根，鋼筋規(guī)格主要為φ25、φ28。因?yàn)镠RB400級(jí)帶肋鋼筋螺紋高度有2～3mm，故型鋼開孔直徑為φ35、φ38，即鋼筋周邊外擴(kuò)5mm?？蚣芰号c鋼構(gòu)穿筋平面布置圖詳圖1。

圖1 框架梁與鋼構(gòu)穿筋平面布置圖

2、技術(shù)難點(diǎn)與特點(diǎn)分析

1）混凝土框架梁與型鋼勁性柱的連接不僅是垂直連接形式，還有彎折偏位穿筋的情況，鋼筋定位困難。

2）框架柱鋼筋密集，特別是翼緣端柱處，且一個(gè)框架柱需同時(shí)與X、Y向6～8根的框架梁穿筋連接，導(dǎo)致多層鋼筋互相重疊，鋼筋與型鋼柱的連接及鋼筋的標(biāo)高、位置很難控制。

3）本案例工況的鋼筋與型鋼柱連接有兩種形式，其一為穿孔連接，其二為牛腿連接板焊接連接，節(jié)點(diǎn)處工況復(fù)雜。

4）穿孔鋼筋規(guī)格均為φ25、φ28，梁筋密集，翼緣端柱處梁面筋和底筋均為10根，且有牛腿，既要保證穿孔梁筋順利錨入，又要確保節(jié)點(diǎn)區(qū)所有梁筋錨固滿足要求，施工起來較困難。

3、型鋼柱與框架梁穿孔連接技術(shù)

框架梁筋與勁性鋼構(gòu)穿孔施工程序?yàn)椋轰摌?gòu)設(shè)計(jì)深化→穿筋圖審核→梁筋下料→支設(shè)梁模板，梁頭預(yù)留500mm給牛腿鋼筋焊接空間后支?！航畲┛?、復(fù)核→綁扎箍筋→焊接牛腿處梁筋→封梁頭模板。

3.1 型鋼柱加工

鋼筋孔的預(yù)留位置準(zhǔn)確度要求較高，孔洞在型鋼柱的上、下、左、右位置都要準(zhǔn)確，且要考慮X、Y向的穿筋高低差、鋼筋保護(hù)層厚度等要素，否則會(huì)給穿筋帶來很大的麻煩。甚至造成無法穿過或者預(yù)留孔沒用、穿出梁邊無法封模的情況。

預(yù)留孔中心位置根據(jù)結(jié)構(gòu)圖梁筋布置、截面尺寸、鋼筋數(shù)量、排布確定，同時(shí)還要優(yōu)化梁的鋼筋排數(shù)，進(jìn)的設(shè)計(jì)同意后，將部分一排筋排布到二排筋的位置。一般情況下預(yù)留孔需按等間距布置，避開型鋼柱加強(qiáng)板。

在《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造（04SG523）》中對(duì)預(yù)留孔的尺寸大小建議值為：開孔直徑是鋼筋直徑+5mm，即現(xiàn)場(chǎng)允許偏差值太精密。

考慮到對(duì)型鋼柱腹板的強(qiáng)度削弱，孔邊間距不小于15mm，型鋼腹板上開孔直徑不宜過大。但是綜合考慮后，孔太小不便于施工，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)工人用氧氣切割擴(kuò)孔。與其施工過程中擴(kuò)孔，還不如直接開成橢圓孔，給現(xiàn)場(chǎng)多點(diǎn)穿筋空間，便于施工。

本案例工程在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，與設(shè)計(jì)院和鋼構(gòu)單位溝通后，確定對(duì)于鋼筋密集處，開設(shè)橢圓孔，橢圓長(zhǎng)度方向?yàn)樯舷?。?duì)于十字柱型鋼縱橫向開孔的構(gòu)件，縱橫向孔位高差需在30～35mm。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況

(1)鋼筋穿孔施工前認(rèn)真學(xué)習(xí)鋼構(gòu)深化設(shè)計(jì)圖紙，明確框架梁與進(jìn)行鋼構(gòu)的關(guān)系及施工步驟；

(2)勁性鋼構(gòu)吊裝過程中，塔吊信號(hào)指揮工需在樓面全程指揮，吊裝作業(yè)的鋼構(gòu)人員需明確構(gòu)件編號(hào)、構(gòu)件部位，避免放錯(cuò)構(gòu)件而導(dǎo)致的孔位對(duì)不上；

(3)進(jìn)行鋼構(gòu)吊裝就位完焊接前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核,復(fù)核內(nèi)容包括鋼構(gòu)垂直度、標(biāo)高、與軸線關(guān)系等，復(fù)核滿足要求后再進(jìn)行下道工序墻柱鋼筋的綁扎；

(4)模板支設(shè)過程中，不得隨意敲打勁性鋼構(gòu)，不得將鋼構(gòu)作為固定模板及腳手架的支頂點(diǎn)，防止鋼構(gòu)位移而導(dǎo)致的孔位偏位；

(5)梁筋綁扎過程中，先進(jìn)行穿孔鋼筋的安放，再綁扎其余梁筋，注意節(jié)點(diǎn)處的加筋，避免漏放鋼筋。穿孔鋼筋需滿足入支座的錨固長(zhǎng)度；

(6)穿孔鋼筋就位后，擺放牛腿處的梁筋，并進(jìn)行梁筋間距的調(diào)整，滿足梁鋼筋凈距30mm，對(duì)于特別密集的節(jié)點(diǎn)區(qū)，采取兩根鋼筋一起擺放的并筋措施。

(7)控制好梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋數(shù)量與間距，加密區(qū)長(zhǎng)度為1.5h，h為梁高。

4、鋼筋穿孔選用要求

對(duì)于穿孔技術(shù)，限于規(guī)范要求，孔洞的開設(shè)只能在工廠進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)的氧氣切割擴(kuò)孔會(huì)大大的削弱鋼構(gòu)強(qiáng)度，需要杜絕。

型鋼柱開設(shè)孔洞后，構(gòu)件的承載力難免有所下降，故需要設(shè)計(jì)驗(yàn)算其承載力，必要時(shí)需在工廠針對(duì)開孔位置進(jìn)行焊接加強(qiáng)板的補(bǔ)強(qiáng)措施。

目前工人的施工工藝水平普遍偏低，對(duì)于勁性鋼采用鋼筋穿孔技術(shù)的，項(xiàng)目管理人員一定要嚴(yán)格把控好，不得現(xiàn)場(chǎng)切割。

結(jié)語(yǔ)：

本工程案例的框架梁與型鋼柱連接節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋密集，需要穿孔的鋼筋數(shù)量多。各條梁鋼筋在梁柱節(jié)點(diǎn)位置縱橫向發(fā)生沖突，造成鋼筋與鋼柱上預(yù)留的孔洞無法穿過，達(dá)不到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。為此，在施工過程中，需重點(diǎn)考慮縱橫向主梁同時(shí)穿孔時(shí)，一個(gè)方向需降低50mm，來滿足所有鋼筋穿孔的分層布置。和設(shè)計(jì)確定好鋼筋的總體布置原則，在鋼梁工廠加工前與土建的鋼筋翻樣進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，必須保證加工好的鋼柱運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)安裝后，土建的鋼筋綁扎能夠與設(shè)計(jì)一致性。

通過對(duì)穿筋孔深化設(shè)計(jì)的完善，特別是十字柱縱橫向梁孔洞滿足高低差30mm后，以及鋼筋密集處采取的長(zhǎng)橢圓開孔后，穿筋一次成功率達(dá)100%。

穿孔連接被廣泛應(yīng)用于勁性混凝土結(jié)構(gòu)施工中，在型鋼深化設(shè)計(jì)階段需與原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師、土建鋼筋翻樣溝通，明確圖紙要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，使得深化設(shè)計(jì)趨于科學(xué)合理，提高方案的可操作性，保證現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過程中的質(zhì)量。