鋼管混凝土柱上的環梁節點施工技術

中建三局集團有限公司 北京 100097

1 工程概況

1.1 總體介紹

融科智地聯想園區B座綜合辦公樓等4 項工程位于北京市海淀區科學院南路6號，是聯想控股下聯想園區的收官之作，本工程建成后將成為中關村的標志性建筑。工程建筑外形呈六邊形，且其中4 個立面為雙向傾斜面，造型富有建筑美感與特色，施工質量要求高。

本工程地下4 層、地上18 層，總建筑面積為96 983 m2，其中包括主塔樓、裙房及純地下車庫，建筑高度80 m。B3、B4層為汽車庫，B1、B2層是集餐飲、影院、購物于一體的高檔商業區。地上部分是高端商務寫字樓。

1.2 環梁施工概況

塔樓及整體地下車庫B3～B1層包含大量圓形鋼管混凝土柱，為增加結構穩定性，在鋼管混凝土柱與混凝土梁（板）連接處增設了圓形鋼管柱環梁節點，每一層設置38個圓形鋼管柱環梁節點，共計114 個。

本節點（圖1）包括環筋綁扎、混凝土梁縱筋錨固、環形支模、自密實混凝土澆筑等工序，通過受力鋼筋與圓形鋼管柱的焊接以及與框架梁鋼筋的錨固，形成穩固的框架結構體系。

圖1 典型節點大樣

2 環梁節點設計方法及難點分析

2.1 梁端剪力傳遞

框架梁梁端剪力傳遞到鋼管混凝土柱，主要通過3 個途徑[1-4]。途徑之一為通過環梁混凝土與鋼管柱上抗剪環之間的局部承壓作用力，將剪力由環梁傳遞到鋼管柱抗剪環上；途徑之二為環梁混凝土與鋼管之間的粘結作用；途徑之三為梁端彎矩引起環梁上（或下）端擠壓鋼管混凝土柱而產生的靜摩擦力。

2.2 梁端彎矩傳遞

框架梁端彎矩作用于環梁上，使環梁產生扭矩。框架梁端部一般為負彎矩，該負彎矩分解為環梁上部和下部的一對拉力和壓力，拉力由環梁上部環筋與樓板共同承擔，壓力由環梁下部的混凝土承擔并傳遞擴散至鋼管混凝土柱上。

本工程中，采用下述方法設計環梁節點：

（a）環梁的上表面與框架梁的上表面平，環梁比框架梁高50 mm，以便環筋和框架梁鋼筋在高度方向的布置；

（b）環梁寬度應滿足框架梁縱向鋼筋的錨固要求；

（c）環梁的環筋和箍筋數量根據框架梁縱筋數量確定，且箍筋應滿足豎向抗剪的要求，環梁箍筋沿徑向放射布置；

（d）在環梁底部和中下部至少各設置1 道抗剪環，可通過混凝土的局部承壓以及焊縫強度來滿足豎向抗剪要求確定。

2.3 環梁節點施工重難點

環梁節點施工難度較高，重點在于控制環梁鋼筋綁扎過程中環筋、箍筋、框架梁縱筋綁扎的先后順序和定位，其次該區域由于環梁鋼筋與框架梁鋼筋布置較密，要做好混凝土澆筑時的振搗工作，保證施工質量。

3 環梁施工工藝流程

環梁鋼筋加工制作→定位彈線→環梁及框架梁底模支設→環筋套入鋼管柱[5]→安裝環梁鋼筋骨架→安裝框架梁鋼筋→支框架梁、環梁側模→澆筑自密實混凝土→養護

3.1 環梁鋼筋施工

3.1.1 一般情況下的環梁鋼筋綁扎[6-8]

（a）將環梁環狀縱向鋼筋（以下簡稱“環筋”）全部套進鋼管柱，再將所有縱向鋼筋集中在一起，并用鐵絲綁扎。

（b）將箍筋套子在環筋集中區域套入進環筋 （以下簡稱“套子”）。箍筋套入環筋后等角度分散成3 堆。

（c）將環筋焊接接頭位置分散成3 處，接頭位置分別落在3 堆套子之間，上下相鄰的2 根環筋接頭相互錯開。從里往外，單面焊焊接環筋接頭，要求焊接長度滿足10d。

（d）環筋接頭焊完后，經驗收合格，再調整環鐵和套子就位，用扎絲將套子綁緊。整體流程如圖2所示。

3.1.2 有連接器的環梁鋼筋綁扎

有連接器的環梁鋼筋綁扎順序為：先進行連接器與鋼管柱的焊接，然后再進行環梁鋼筋的綁扎，待環梁驗收合格后，再進行框架梁中與連接器相連的縱向鋼筋綁扎，與連接器連接的框架梁鋼筋就位后，再進行該框架梁其他縱向鋼筋綁扎。

為保證鋼筋接駁器與鋼管柱連接可靠，并保證接駁器焊接好之后框架梁的鋼筋能夠擰進接駁器且在鋼筋水平方向不產生偏斜，對上述施工順序每一個步驟作如下要求：

圖2 環梁鋼筋綁扎流程

（a）接駁器的定位要求準確，在鋼管柱上用墨線放出交叉十字線。 將接駁器試套進鋼筋的絲頭上，完全擰緊之后做個記號，再旋出來測量Φ32 mm鋼筋的進入接駁器的長度δ。

（b）接駁器套在鋼筋上頂住鋼管柱焊接時，鋼筋必須用2 個木制支蹬支撐，使接駁器對準相應的十字線交叉點，保證鋼筋水平，用釘子將支蹬固定在模板上、鋼筋固定在支蹬上，再進行接駁器與鋼管柱焊接。接駁器焊接順序為，先下排，后上排，從左至右。

（c）焊縫沒冷卻至環境溫度前，嚴禁踩踏或擾動鋼筋。

（d）鋼管柱環梁鋼筋綁扎及下放過程中，不得撞擊或碰到已經焊接在鋼管柱上的接駁器。

（e）框架梁與接駁器連接的鋼筋旋轉擰進接駁器要注意，對準接駁器后，在鋼筋上劃1 條線，在這條線旁的位置不動的物體（比如鋼筋或模板）對齊劃1 條線，鋼筋擰進接駁器長度不許超過δ。

3.1.3 與外墻相連部位的環梁鋼筋綁扎

與外墻相連部位的環梁，先進行環梁鋼筋綁扎，再進行該處外墻鋼筋綁扎。該部位鋼筋綁扎時注意，將柱身加勁板自底部向上切割高500 mm×寬200 mm，靠近柱身一側加勁板留20 mm，環梁鋼筋綁扎后，切割掉的加勁板縱向需采用坡口對接焊的形式復原，橫向切口可不焊接。

3.1.4 環梁鋼筋取樣及驗收程序

（a）鋼筋接頭試驗：考慮到試驗室的試驗條件，圓弧狀的試件無法做拉伸試驗，采用模擬試驗的方式制作環梁縱筋的連接接頭試件。按照鋼筋的直徑為規格型號：每300 個焊接接頭做1 組試件；每500 個直螺紋連接接頭做1 組試件；鋼筋連接器使用數量不超過55 個，做1 組試件。

（b）鋼筋驗收程序：鋼管柱環梁縱向鋼筋焊接時，現場必須有管理人員旁站監督。每個環梁鋼筋焊接完成后，勞務分包質量員先自行驗收，分包自檢合格后請總包單位驗收，最后請監理單位驗收，按照“完成一道工序驗一道工序”的原則逐個驗收鋼柱環梁。驗收合格后，方能將環梁鋼筋下降到圖紙所標示的標高的位置。嚴禁未經驗收就將環梁下降至圖紙所標示的標高位置，進行下一道工序施工。

3.2 環梁模板施工

3.2.1 環梁模板設計

環梁底模采用厚15 mm木模板，環梁側模采用厚5 mm三合板、木方、鍍鋅薄鐵皮加工組成。

3.2.2 環梁模板施工

在下一層樓板及豎向結構施工完畢后，搭設滿堂碗扣腳手架，同時根據環梁圖紙的底面標高，支設環梁底模板，定位放線，確定環梁鋼筋定位，然后綁扎環梁鋼筋。

待環梁鋼筋綁扎完畢并經過驗收后，將環梁落至圖紙標高位置，將框架梁鋼筋錨入環梁后，支設環梁側模[9]。環梁側模預先在木工加工房加工成型，加工完成后，須先復查圓弧的弧度以及對中的準確度，然后逐塊檢查內外模半徑值以及模板高度與設計高度的差值。最后用塔吊將環梁側模吊運至環梁位置就位安裝。

3.3 環梁混凝土施工

3.3.1 環梁混凝土配合比要求

環梁混凝土為C30微膨脹自密實混凝土。混凝土坍落度控制在160～180 mm。根據現場實際情況，每立方米各材料用量以千克計，分別約為水泥262 kg、砂777 kg、石1 030 kg、水173 kg、聚羧酸泵送劑8.61 kg、抗裂防水劑39 kg、粉煤灰40 kg、礦粉50 kg。

3.3.2 環梁混凝土澆筑與養護

環梁鋼筋、模板驗收通過后，開始澆筑混凝土。混凝土澆筑分別由汽車泵和混凝土輸送泵進行。混凝土到達現場后，首先由試驗員對其進行坍落度試驗，符合要求的進行環梁澆筑，不符合要求的堅決退場。

由于節點處鋼筋分布較密，在澆筑混凝土過程中要嚴格控制振搗施工。為了確保混凝土密實，環梁混凝土分層進行澆筑，施工過程中制作分層標尺桿用于控制混凝土的分層下料厚度，確保混凝土振搗密實，不過振和不漏振，確保混凝土的觀感質量。

混凝土澆筑完畢后，對環梁上表面及時進行收光處理，及時采取塑料薄膜覆蓋養護，定時灑水，保證混凝土表面濕潤。

圖3、圖4為工程實施效果圖。

4 結語

鋼管混凝土柱環梁節點可以實現“強節點、弱構件”的抗震設計理念，增強了結構穩定性與抗震能力。該技術在過程中控制環筋的弧度，節約了施工時間，提升施工效率，為鋼管柱向上及時安裝提供了有利條件。鋼管混凝土柱環梁節點施工技術可供其他類似工程參考借鑒，亦有潛力在同類工程中大力推廣及廣泛應用。施工簡便，質量易保證，工序控制合理，尤其是環梁鋼筋綁扎過程中，采用“先加工環筋、后綁扎落地”的方式，

圖3 將框架梁鋼筋錨入環梁

圖4 環梁施工完成