新型SRC梁-RC柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)研究

廣西建工集團(tuán)有限責(zé)任公司 南寧 530012

0 前言

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（Steel Reinforced Concrete，簡(jiǎn)稱SRC）是一種內(nèi)配型鋼的組合結(jié)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)具有承載力高、延性好、抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，目前，這種組合結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于一些重荷載、大跨度、超高層的土木結(jié)構(gòu)工程中，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用價(jià)值，得到了研究學(xué)者的高度關(guān)注，成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域重要的研究方向。型鋼混凝土梁和鋼筋混凝土柱組成的節(jié)點(diǎn)是一種新型節(jié)點(diǎn)形式，目前國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。該類型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)中型鋼的布置、鋼筋綁扎及模板支設(shè)等工藝均不同于普通鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)，也與常規(guī)型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)有所區(qū)別。我們知道，節(jié)點(diǎn)是有效連接梁、柱構(gòu)件并使二者共同工作的重要部分。因此，新型SRC梁-RC柱節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量好壞直接影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性，該類節(jié)點(diǎn)的施工工藝將是施工控制的重點(diǎn)。

1 工程概況

泰合-青年城二區(qū)項(xiàng)目位于南充市濱江中路與勝利路交叉口、濱江大道嘉陵江邊。本工程共4 棟樓，其中2#、3#樓為30～33 層高層住宅樓、1#樓為27 層辦公、酒店，4#樓為3～5 層商業(yè)裙樓，項(xiàng)目整體設(shè)3 層地下室，1～3#樓為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，4#樓為框架結(jié)構(gòu)。在1#樓地下室頂板Ⅱ-7、Ⅲ-1軸交1-J、1-T軸之間有3 條分別為12.55 m、11.85 m、10.55 m的型鋼混凝土框架梁，尺寸均為800 mm×1 500 mm，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。整個(gè)梁構(gòu)件質(zhì)量達(dá)30 t，作為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件，其作用是梁上抬柱。梁內(nèi)型鋼為工字鋼，截面尺寸為1 000 mm×500 mm×20 mm×20 mm，與型鋼混凝土梁相連的框架柱為鋼筋混凝土柱構(gòu)件，截面尺寸為700 mm×900 mm、1 100 mm×1 100 mm兩種。梁內(nèi)型鋼在兩側(cè)柱端與外側(cè)平齊，共設(shè)計(jì)6 個(gè)節(jié)點(diǎn)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)與柱構(gòu)件相同，均為C50。型鋼采用Q345B，焊條采用E50型。其構(gòu)件布置及尺寸、配筋如圖1所示。

2 施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

本工程為實(shí)腹式型鋼混凝土梁構(gòu)件，質(zhì)量達(dá)30 t，且節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋和型鋼布置較密，實(shí)際施工中將面臨型鋼構(gòu)件的制作安裝、節(jié)點(diǎn)區(qū)構(gòu)造復(fù)雜及混凝土澆筑困難等問(wèn)題。

（a）對(duì)于型鋼混凝土梁構(gòu)件，既要考慮現(xiàn)場(chǎng)型鋼的吊裝、節(jié)點(diǎn)區(qū)型鋼和鋼筋的布置，又要滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)型鋼、焊接構(gòu)件的精準(zhǔn)定位，梁內(nèi)型鋼實(shí)行工廠化制作，提高型鋼構(gòu)件制作的尺寸精度，進(jìn)而確保安裝的準(zhǔn)確性。

（b）節(jié)點(diǎn)區(qū)型鋼與鋼筋的合理布置是保證節(jié)點(diǎn)工作安全可靠的前提，研究并弄清楚節(jié)點(diǎn)的連接方式、構(gòu)造非常重要。特別是型鋼梁腹板翼緣開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)及節(jié)點(diǎn)箍筋做法等工藝均需準(zhǔn)確定位。因此，對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)柱鋼筋和節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋與梁型鋼的連接將是施工中首要考慮解決的問(wèn)題。

圖1 構(gòu)件平面布置及構(gòu)造示意

（c）節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋較密，為保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的振搗質(zhì)量，采用配制自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑。自密實(shí)混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則應(yīng)符合《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2011）、《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS 203—2006）等規(guī)范要求。并根據(jù)試驗(yàn)最終確定自密實(shí)混凝土工作性控制參數(shù)范圍。

3 施工過(guò)程控制要點(diǎn)

3.1 工藝流程

搭設(shè)支撐架體→安裝梁底鋼筋及型鋼梁槽支撐墊架→深化設(shè)計(jì)各節(jié)點(diǎn)圖→型鋼梁加工制作、運(yùn)輸→型鋼梁安裝→外圍梁鋼筋綁扎及側(cè)模加固螺桿腹板上焊接固定→混凝土柱鋼筋綁扎→柱混凝土澆筑→梁側(cè)模安裝→節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑→構(gòu)件養(yǎng)護(hù)

3.2 型鋼制作和吊裝[1-4]

（a）對(duì)型鋼實(shí)行工廠化制作前應(yīng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，制作時(shí)對(duì)型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)的每一個(gè)連接點(diǎn)繪制鋼筋穿過(guò)型鋼翼緣或腹板穿孔及補(bǔ)強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)大樣，預(yù)先計(jì)劃型鋼混凝土結(jié)構(gòu)梁-鋼筋混凝土柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)鋼筋彎折、錨固及穿孔補(bǔ)強(qiáng)位置。

（b）搭設(shè)鋼管支架，將底部主筋排布于每3 m一道的鋼板底座支架上，縱向鋼筋的排距采用Φ28 mm的短鋼筋控制，短鋼筋間距以2 m為宜，然后再用22#鐵絲將短鋼筋固定在支架上。

（c）吊裝型鋼梁采用2 臺(tái)吊車協(xié)同工作，吊點(diǎn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)留，并依照軸線位置調(diào)整定位。

（d）型鋼梁安裝就位，位置校正無(wú)誤，并連結(jié)牢固驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行普通鋼筋的綁扎、連接、錨固。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋綁扎，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋綁扎基本相同。

型鋼梁側(cè)面鋼筋的排布。型鋼梁側(cè)面的主筋之間、主筋與型鋼翼緣之間的凈間距應(yīng)≥20 mm，以保證梁底混凝土的密實(shí)，如圖2所示。

型鋼梁中部腹板兩側(cè)可設(shè)2 排縱筋，以固定拉結(jié)筋，避免在腹板上開(kāi)孔。

3.3 型鋼梁鋼筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)的綁扎

圖2 型鋼梁側(cè)面鋼筋布置

梁底筋與鋼筋混凝土柱鋼筋連接時(shí)，如兩個(gè)方向上的鋼梁高度一致，則梁底筋可直接插進(jìn)混凝土柱；若不一致，則梁底較高的型鋼梁底筋須焊接至增加的托板上，或是滿足錨固長(zhǎng)度的情況下向下彎錨至混凝土柱內(nèi)。

3.4 混凝土柱筋與型鋼梁的連接

3.4.1 柱縱筋與型鋼梁的連接

柱的縱向鋼筋不能穿過(guò)型鋼梁的翼緣板，因此柱的縱向鋼筋只能避開(kāi)型鋼梁設(shè)在柱截面的四角或無(wú)梁的部位。如柱鋼筋不能避讓，必須穿過(guò)型鋼翼緣，則考慮柱縱筋穿過(guò)型鋼梁翼緣的做法。先準(zhǔn)確定位縱筋穿過(guò)的位置，上下豎直，然后進(jìn)行機(jī)械開(kāi)孔（開(kāi)孔要加強(qiáng)） ，孔徑應(yīng)比縱筋直徑大2 mm。穿孔柱筋預(yù)留搭接雙面焊的長(zhǎng)度為5d。柱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)的布置如圖3、圖4所示。

3.4.2 柱箍筋與型鋼梁的連接

在梁、柱節(jié)點(diǎn)部位，由于整根箍筋無(wú)法穿過(guò)，箍筋應(yīng)為兩端用電弧焊焊接至型鋼梁腹板上，采用單面焊接。或者箍筋加工成開(kāi)口套，安裝時(shí)與腹板上預(yù)焊的錨固筋（在工廠預(yù)焊） 焊接，腰筋拉鉤焊接在型鋼梁腹板加強(qiáng)鋼帶上。箍筋采取單面焊的形式，焊縫長(zhǎng)為10d。

3.5 模板支設(shè)

（a） 柱模板主要采用兩種形式：當(dāng)柱截面≤800 mm時(shí)，可采用柱外加箍的形式；當(dāng)柱截面＞800 mm時(shí)，須在柱的中間增加對(duì)拉螺栓。

（b）梁支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮型鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋的質(zhì)量，混凝土、支撐結(jié)構(gòu)自重及施工荷載。梁側(cè)模板需設(shè)對(duì)拉螺栓時(shí)，可在型鋼梁腹板上設(shè)耳板，將其固定于耳板上，耳板應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)時(shí)考慮并在工廠加工時(shí)完成。圖5為梁側(cè)模加固示意。

圖3 縱向鋼筋在柱截面構(gòu)造

圖4 柱縱筋穿過(guò)梁翼緣做法

為保證梁的截面尺寸，除豎向均采用鋼管加固外，在梁高的方向上間距Φ180 mm、在梁長(zhǎng)的方向上間距1 m設(shè)置耳板，用Φ12 mm鋼筋對(duì)拉螺栓加固，Φ12 mm鋼筋不套絲的一端帶90°彎鉤，平直部分為120 mm和型鋼焊接，拆除模板后截掉多余的部分并作防腐處理。

圖5 梁側(cè)模加固示意

3.6 混凝土澆筑

對(duì)鋼筋密集，難以使用振動(dòng)棒進(jìn)行振搗的型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)，應(yīng)選用具有自流平和自密實(shí)性能的混凝土進(jìn)行澆筑[5]。

澆筑時(shí)，泵口應(yīng)距柱口有一定距離，應(yīng)使混凝土拌和物沿柱模板側(cè)壁流向柱底，以避免柱內(nèi)形成“空氣包”影響混凝土澆筑質(zhì)量。應(yīng)先澆搗柱頭處C50混凝土，混凝土澆筑高度略大于設(shè)計(jì)標(biāo)高，振實(shí)后的標(biāo)高應(yīng)是設(shè)計(jì)標(biāo)高，振搗密實(shí)后再澆筑與柱頭相連接的梁、板低標(biāo)號(hào)混凝土。在距柱邊300 mm處設(shè)快易收口網(wǎng)。對(duì)于型鋼混凝土梁構(gòu)件，應(yīng)自梁的一側(cè)進(jìn)行，待另一側(cè)的混凝土自型鋼梁底部溢出后，再兩側(cè)同時(shí)澆筑。

澆筑過(guò)程中，振搗持續(xù)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，一般每個(gè)振搗點(diǎn)振搗時(shí)間不超過(guò)3 s。還需實(shí)施外部輔助振搗措施，如利用橡皮錘敲擊梁的側(cè)模、底模，尤其是柱子四角處應(yīng)多敲擊，這樣可以檢查混凝土澆筑是否密實(shí)，而且有利于排出混凝土內(nèi)部的氣泡。當(dāng)節(jié)點(diǎn)澆筑面與型鋼面相平時(shí)，混凝土攤鋪略高于型鋼面，稍加振搗，使混凝土漿料把型鋼翼緣板與腹板陰角位置填充飽滿，再澆筑至正常梁面標(biāo)高。澆筑完成后立即對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

澆筑前對(duì)自密實(shí)高性能混凝土進(jìn)行了試配[6]，C40混凝土采用32.5級(jí)水泥配制，C50混凝土采用42.5級(jí)水泥配制，配合比為：水泥∶粉煤灰∶碎石∶中砂∶水∶外加劑= 385∶165∶835∶830∶180∶6.6（以質(zhì)量計(jì)）。試配后各參數(shù)良好，均能達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

型鋼混凝土梁-鋼筋混凝土柱節(jié)點(diǎn)是一種新型節(jié)點(diǎn)形式，研究這種新型節(jié)點(diǎn)有效的施工工藝對(duì)提升工程的質(zhì)量和施工效率有著非常重要的實(shí)際意義。通過(guò)對(duì)實(shí)際施工中問(wèn)題的處理，得出以下結(jié)論：

（a）實(shí)行工廠化制作，提高型鋼構(gòu)件制作的尺寸精度，進(jìn)而確保安裝的準(zhǔn)確性。實(shí)際施工時(shí)避免了現(xiàn)場(chǎng)糾偏、補(bǔ)開(kāi)孔的工作量，保證了質(zhì)量和施工進(jìn)度，具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

（b）通過(guò)對(duì)型鋼梁腹板翼緣開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)以及節(jié)點(diǎn)箍筋做法等工藝的研究，解決了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工的難題，使型鋼梁翼緣板開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)、型鋼梁與混凝土結(jié)構(gòu)的連接、梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋做法等達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而保證結(jié)構(gòu)受力的傳遞。

（c）自密實(shí)混凝土具有許多振動(dòng)密實(shí)混凝土所不具備的優(yōu)點(diǎn)。本次對(duì)具有較密鋼筋的節(jié)點(diǎn)區(qū)采用自密實(shí)混凝土，對(duì)確保節(jié)點(diǎn)質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。