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(diǎn),彌補(bǔ)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(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)體系、配筋形式、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、連接點(diǎn)、施工要求等與普通混凝土結(jié)構(gòu)不同,有它自己的特點(diǎn),尤其是在鋼筋施工方面,由于存在型鋼,存在穿筋難的特點(diǎn),如何解決穿筋施工是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。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(xiàng)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(yù)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(yù)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(duì)其進(jìn)行細(xì)化,解決運(yùn)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(yù)留鋼筋穿孔。在梁柱節(jié)點(diǎn)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(duì)位置,接頭位置,并依據(jù)編號(hào)配料,較好的完成梁柱鋼筋節(jié)點(diǎn)施工。

2)留設(shè)鋼筋穿筋孔的要點(diǎn):梁縱筋與柱型鋼相碰時(shí),可在型鋼柱之鋼柱腹板上留設(shè)鋼筋孔。在進(jìn)行梁柱筋的穿孔設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)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(yīng)盡量避免在型鋼的翼緣上穿孔。在型鋼上穿孔應(yīng)兼顧型鋼截面損失與便于施工兩個(gè)方面。在柱內(nèi)型鋼腹板上預(yù)留鋼筋貫穿孔時(shí),型鋼腹板截面損失宜小于腹板面積的 25%。當(dāng)梁鋼筋較多時(shí),型鋼截面損失超過 25%時(shí),應(yīng)采取局部加厚的方法(見圖1)。在實(shí)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(jì)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(shí),孔與孔間的凈距離應(yīng)大于30mm和1.5倍鋼筋直徑,同時(shí)應(yīng)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(shí),也遵循上述要求即可。

型鋼上的鋼筋穿孔應(yīng)在工廠采用相應(yīng)的機(jī)床或?qū)Ｓ迷O(shè)備鉆孔如搖臂鉆進(jìn)行鉆孔,嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)用氧氣切割開孔。鋼筋穿孔應(yīng)在構(gòu)件組裝前完成。

2.1.2 采用機(jī)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(zhǎng)度應(yīng)滿足鋼筋內(nèi)力傳遞要求。

依據(jù)上述規(guī)定,當(dāng)在混凝土梁與型鋼柱連接時(shí),將梁縱筋與型鋼之工字鋼牛腿進(jìn)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(zhǎng)度不小于 10倍鋼筋直徑(見圖 2)。在實(shí)際施工中我們還利用機(jī)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(jìn)行焊接固定(在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)圖中注明)。鋼筋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)綁扎時(shí),鋼筋與鋼筋接駁器進(jìn)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(yīng)穿過或繞過型鋼混凝土梁的型鋼。因此在工程實(shí)際中,我們是按下述原則處理的,當(dāng)混凝土次梁與型鋼混凝土主梁相連時(shí),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(shí)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(shí)也有利于鋼筋施工。

2.3 箍筋

非節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的箍筋的作用尤其突出,除了增強(qiáng)截面抗剪承載力,還可增強(qiáng)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(duì)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(diǎn)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(diǎn)。

在工程實(shí)際中我們結(jié)合設(shè)計(jì)和施工實(shí)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(shí)的解決方法:

1)對(duì)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(jì)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(shí),箍筋不穿型鋼,我們?cè)谛弯摿荷显O(shè)置了豎向加勁板,箍筋與加勁板相焊長(zhǎng)度雙面焊5d。3)調(diào)整柱箍筋形式。經(jīng)征得設(shè)計(jì)同意,可以修改梁柱節(jié)點(diǎn)鋼梁高度范圍內(nèi)箍筋形式,將多肢復(fù)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(diǎn)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(shí)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(shí)按單面焊 10d雙面焊 5d長(zhǎng)度進(jìn)行控制。5)對(duì)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(shí),先將箍筋撐開,繞過型鋼,再回復(fù)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(jí)鋼筋或二級(jí)鋼筋,且直徑小于14mm為宜。

2.4 調(diào)整梁截面

有時(shí)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(dāng)增加混凝土梁截面或變化梁截面。按型鋼受力和型鋼保護(hù)層要求,在型鋼與混凝土梁截面邊緣有一層混凝土保護(hù)層。一般此保護(hù)層在 120mm～150mm,梁的鋼筋須布設(shè)在此范圍內(nèi)。當(dāng)梁的鋼筋較多時(shí),而鋼筋穿孔又受到限制時(shí),我們采取適當(dāng)擴(kuò)大梁截面處理的方法?？刹扇【植考訉挕⒓痈?形成腋?；蛘邔⒄麄€(gè)梁加寬、加高。

3 鋼筋綁扎施工

鋼筋施工時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照在鋼筋翻樣時(shí)的鋼筋編號(hào)和順序進(jìn)行鋼筋的綁扎。對(duì)易堵住型鋼穿筋孔的鋼筋及時(shí)采取機(jī)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(jìn)行驗(yàn)收后,進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)區(qū)域)綁扎施工→梁箍筋綁扎→樓板(屋面板)鋼筋綁扎→驗(yàn)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(yīng)詳細(xì)審查圖紙,對(duì)影響鋼筋施工的鋼筋進(jìn)行合理調(diào)整,可以與設(shè)計(jì)協(xié)商增大梁柱主筋直徑,以達(dá)到增大鋼筋根數(shù),擴(kuò)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(shí),應(yīng)征得設(shè)計(jì)同意后,采取在現(xiàn)場(chǎng)用電鉆補(bǔ)孔或用絞刀擴(kuò)孔,嚴(yán)禁用氣割孔洞。

4 結(jié)語(yǔ)

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(dá)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(jìn)行了鋼筋施工,達(dá)到了施工簡(jiǎn)便,未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)型鋼開孔,施工質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)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(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)造問題[J].山西建筑,2009,35(35):107-108.