新型的鋼管混凝土柱環梁節點施工方法

孫　克　李正陽

(河北工程大學土木工程學院，河北 邯鄲　056038)

1　新型施工方法的研究背景

現在的建筑結構需要承受越來越大的荷載，為了確保建筑結構的性能能夠滿足要求，建筑結構的節點正在朝著承載效果和穩定性更強大的方向發展。而在這一過程中，一些新興的節點形式應運而生，其中具有代表性的是鋼管混凝土梁柱節點，鋼管混凝土梁柱節點在節點性能上得到了很大程度的提高。

與普通鋼結構柱相比較而言，鋼管混凝土柱具有承載能力高，抗震及抗火性能更好，施工方便等優點，在高層建筑工程中已經得到越來越廣泛的應用。在實際工程應用中，鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土梁的節點連接是一個必須著重解決的問題。當前用于民用建筑中的鋼管混凝土柱與混凝土梁連接節點的形式主要有：上下環板牛腿式、雙梁式、梁端局部加寬式、對穿暗牛腿式、穿心鋼筋暗牛腿式、鋼筋混凝土環梁節點等[1]。

本篇文章主要介紹圓形鋼管混凝土柱環梁節點的新型施工方法，該種新型的施工方法已經在河北省某項目上得以應用。而之所以采用新型的施工方法，是因為現場施工出現了復雜的施工狀況，如果按照建筑結構設計規范的要求對節點進行施工，一些施工作業項目難以在現場實現。其中在圓形鋼管混凝土柱環梁節點的施工過程中，大型鋼管柱與主體結構混凝土構件連接位置的環梁鋼筋綁扎是重點與難點。在施工中，包裹鋼管混凝土柱四周的環梁鋼筋的加工、綁扎，以及環梁與鋼筋混凝土框架梁的綁扎連接，都具有很大的難度。而通過這種新型的圓形鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法，解決了圓形鋼管混凝土柱環梁節點在施工中存在的困難，保證了圓形鋼管混凝土柱環梁節點的施工進度以及施工質量，保證了圓形鋼管混凝土柱環梁節點的設計以及圓形鋼管混凝土柱環梁節點的性能要求，滿足了人們對于圓形鋼管混凝土柱環梁節點的正常的生產生活使用要求，有效地縮短了工期，節約了成本，并且其適用性和推廣性極高。本文還將介紹此種新型的圓形鋼管混凝土柱環梁節點施工方法所帶來的經濟效益，以突出其不僅從施工的質量上，而且從圓形鋼管混凝土柱環梁節點施工的經濟效益上，都有不小的貢獻。

2　工程概況

本項目位于邯鄲市中心，是集五星級酒店、商業零售、休閑餐飲娛樂、辦公等于一體的大型城市建筑綜合體，該項目總建筑面積約58萬m2，地下3層、裙房地上5層～7層、主樓地上最高42層，頂部設有機房，總建筑高度最高為188.55 m。該項目于2015年6月1日開工，計劃竣工日期為2018年6月30日。

3　環梁節點的新型施工方法

本次研究的鋼管混凝土柱環梁節點形式，是由圓形鋼管混凝土柱與圓形鋼筋混凝土環梁組合的形式。鋼管混凝土梁柱節點具有承載力高，延性性能好，節約鋼材，經濟性好，施工較為方便的特點。因為本工程的圓形鋼管混凝土柱環梁節點在施工過程中，大型鋼管柱與主體結構混凝土構件連接位置的環梁鋼筋綁扎是重點與難點。在施工過程中，包裹鋼管混凝土柱四周的環梁鋼筋的加工、綁扎，以及環梁與鋼筋混凝土框架梁的綁扎連接，都具有很大的難度。由于現場施工出現了復雜的施工狀況，以及現場施工中復雜的施工條件，使得如果按照建筑結構設計規范的要求對圓形鋼管混凝土柱環梁節點進行施工，一些施工作業項目將難以在現場實現。所以該工程項目的圓形鋼管混凝土柱環梁節點的施工難度也就可想而知。所以為了保證圓形鋼管混凝土柱環梁節點的施工進度以及施工質量，確保圓形鋼管混凝土柱環梁節點的設計及使用要求，本項目決定采用新型的鋼管混凝土柱環梁節點施工方法，并且經工程項目實踐證明，本項目所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法，不僅僅解決了圓形鋼管混凝土柱環梁節點在施工過程中存在的難點，而且保證了圓形鋼管混凝土柱環梁節點在設計、施工以及使用時的包括承載力、安全性能、適用性能以及耐久性能等各項節點性能要求。該項目的新型的鋼管混凝土柱環梁節點施工方法有效地縮短了工期，節約了成本，從工程項目施工中的經濟效益上，該種新型的鋼管混凝土柱環梁節點施工方法也有很大的貢獻，并且該種施工方法的適用性和推廣性極高。

就鋼管混凝土柱的形式以及材料來說，本工程采用圓形鋼管混凝土柱。在鋼管混凝土柱壁上焊接有吊裝板，用以在吊裝時施加拉力。在截面處焊接有懸挑式連接板，用以連接兩根鋼管混凝土柱，另外吊裝板也起到一定的連接作用。而本工程項目中的鋼管混凝土柱根據其在工程當中的實際位置分為地下部分和地上部分，由于其所處工程中的實際位置不同，因此本工程項目中的鋼管混凝土柱的地上部分和地下部分，采用兩種不同的施工方式澆筑混凝土，以保證本工程項目中的鋼管混凝土柱的施工進度和施工質量，以及保證鋼管混凝土柱的設計、施工以及使用要求。雖然本工程項目中的鋼管混凝土柱的地上部分和地下部分，采用兩種不同的施工方式澆筑混凝土，但是所澆筑的混凝土均是自密實混凝土。在地下部分的鋼管混凝土柱采用高拋式澆筑自密實混凝土，這樣澆筑的目的是防止因混凝土振搗過程中對鋼管混凝土柱的位置造成干擾，以確保在自密實混凝土施工過程中鋼管柱的位置不發生改變，保證之后的施工作業可以順利進行。地上部分的鋼管混凝土柱中，自密實混凝土采用從下到上的擠壓方式澆筑，同時在鋼管混凝土柱的管壁上設置透氣孔，用以排出混凝土澆筑時所產生的氣泡。這種鋼管混凝土柱的結構形式以及自密實混凝土的施工方法具有很重要的意義，它不僅可以保證了鋼管混凝土柱在吊裝施工時的穩定性，同時還保證了鋼管混凝土柱連接的牢固性。其施工方式保證了鋼管混凝土柱在自密實混凝土施工時的位置正確，同時還保證了自密實混凝土澆筑時的密實度，保證了鋼管混凝土柱的施工質量，也保證了鋼管混凝土柱的設計以及使用要求。

以上是對鋼管混凝土柱環梁節點在施工過程中存在的重點與難點，新型的鋼管混凝土柱環梁節點施工方法的意義，以及兩種向鋼管混凝土柱中澆筑自密實混凝土的方法作了一個較為簡單的介紹，下面我們將對這一種新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法進行較為詳細地闡述。

1)方案策劃、技術準備。

為了保證鋼管混凝土柱環梁節點的施工進度以及施工質量，在鋼管混凝土柱環梁節點施工前，需要對鋼管混凝土柱環梁節點鋼筋排布及配筋進行充分地分析，并且結合現場施工的實際情況分析鋼管混凝土柱環梁節點現場施工時存在的施工難點，進行鋼管混凝土柱環梁節點施工方案的編制。

2)環梁鋼筋放樣，數控機床場外加工環梁圓弧鋼筋。

根據結構施工圖，對環梁主筋、箍筋進行充分地分析，確定各層每個部位所需環梁鋼筋型號、數量，根據施工進度計劃，按批次對環梁圓弧鋼筋進行場外加工，為了提高特殊節點鋼筋加工精度，采用數控機床在場外對環梁圓弧鋼筋進行加工。

由于環梁鋼筋施工采用“先綁扎，后吊裝”的施工方法，需要將環梁內弧鋼筋加工為三段式，而其余環梁圓弧鋼筋加工為整圓，待環梁鋼筋吊裝完成后，內弧鋼筋按規范要求進行焊接連接。

以上所提到的環梁內弧鋼筋均是指環梁的最內側環梁縱筋。

3)環梁模板鋪設，同時環梁鋼筋綁扎。

環梁及周邊區域模板支撐體系搭設的同時，在現場指定場地，按照各部位環梁尺寸、鋼筋排布，進行環梁圓弧鋼筋及箍筋的綁扎。在綁扎過程中，環梁內弧鋼筋僅簡單綁扎固定即可，其余圓弧鋼筋均按規范要求進行焊接連接，確保環梁鋼筋整體吊裝穩定性。

此外，由于圓形環梁縱筋在綁扎的過程中間距較為緊密，如果把環梁內側箍筋做成整體式，將不方便進行對圓形環梁整體式箍筋的綁扎施工，為了保證鋼管混凝土柱環梁節點的設計及施工性能的要求，鋼管混凝土柱環梁節點在施工時，將環梁的內側箍筋在成型時做成兩個U形箍筋，之后再對兩個U形箍筋進行現場綁扎作業。這樣既縮短了工期，又保證了環梁的設計以及使用性能，可謂是一舉兩得(見圖1)。

4)環梁整體吊裝，環梁內弧鋼筋復位焊接。

待環梁鋼筋綁扎完成后，需要進行的施工作業是環梁鋼筋整體吊裝的施工，利用塔吊將環梁鋼筋整體吊起，置于鋼管柱頂部，并套在鋼管柱上，慢慢下落，直至環梁鋼筋整體放入模板內，然后將環梁內弧鋼筋復位焊接重新定位至設計排布位置，并按照焊接規范要求對環梁內弧鋼筋進行復位焊接。

5)框架梁縱筋端頭錨固板安裝，錨固板擰緊力矩檢測。

因為環梁部位鋼筋排布密集，根據框架梁與環梁連接節點設計要求，需要混凝土框架梁縱向鋼筋伸入環梁上下縱筋內側并彎錨，但是此種施工方法在現場難以實現。通過與設計部門協商改進之后，在滿足節點的各項性能以及使用要求的情況下，環梁與混凝土框架梁連接節點處的節點連接施工方式改為將混凝土框架梁縱筋及構造鋼筋直錨入環梁內，端部加螺紋連接錨固板，以起到錨固作用。錨固板的形狀為圓形，但是不等厚，錨固板的材料為QT450-10球墨鑄鐵。錨固板安裝完成后，按規范要求，對錨固板進行力矩檢測(見圖2)。

以上是對本工程項目所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的具體施工方法作了一個較為詳細的闡述。這種新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法，不僅解決了現場鋼管混凝土柱環梁節點的施工過程中所遇到的難點，而且還有效地縮短了工期，節約了成本，從工程項目施工中的經濟效益上，該種新型的鋼管混凝土柱環梁節點施工方法也有很大的貢獻。下面我們將較為詳細地敘述此種新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法為工程項目帶來的經濟效益的情況。

4　經濟效益

在本工程鋼管混凝土柱環梁節點的施工過程中，存在著很多重點與難點，其中大型鋼管柱與主體結構混凝土構件連接位置的環梁鋼筋綁扎是重點與難點，包裹鋼管混凝土柱四周的環梁鋼筋的加工、綁扎，以及環梁與鋼筋混凝土框架梁的綁扎連接，都具有很大的難度。此種新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法不僅解決了該項目的鋼管混凝土柱環梁節點在施工過程中的困難，而且還從節約成本，縮短工期等方面，體現出了顯著的經濟效益。現將經濟效益分析如下：

1)環梁鋼筋做法優化。

本工程鋼管混凝土柱環梁鋼筋采用數控機床加工，預制成型，整體吊裝。與常規現場綁扎施工工藝相比，每個環梁施工可節約15人工，減少現場焊接，保證了鋼管混凝土柱環梁節點的施工質量，極大地提高了鋼管混凝土柱環梁節點的施工效率，保證了鋼管混凝土柱環梁節點的施工工期。現場環梁共計49組，人工費按200元/工日計，僅人工投入所節約的成本為15×200×49=147 000元。

2)鋼筋錨固板替代貼焊錨筋。

環梁鋼筋通過外出加工，目前可自行加工，拼裝組成環梁，整體吊運。框架梁鋼筋與環梁連接節點需進行彎錨，而由于環梁節點鋼筋密集，鋼管混凝土柱環梁節點在實際施工時彎錨無法實現。根據規范要求，有兩種形式可以選取，一是貼焊錨筋，二是機械連接錨固板。通過技術分析，決定采取鋼筋錨固板，此工法滿足綠色施工要求，污染源少，縮短工期，節省材料，易于施工。

按照現場約11 000個錨固頭進行計算，現將兩種施工方法的費用總結如下：

1)鋼筋貼焊錨筋費用見表1。

2)錨固板費用見表2。

表1　鋼筋貼焊錨筋費用

表2　錨固板費用

可以節約成本=185 625+44 000-43 200-88 000=98 425元,合計總共創造經濟效益245 425元。

本工程項目所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法具有施工機械化程度高，操作簡便的特點，解決了施工過程中存在的大型鋼管柱與主體結構混凝土構件連接位置的環梁鋼筋綁扎，包裹鋼管混凝土柱四周的環梁鋼筋的加工、綁扎，以及環梁與鋼筋混凝土框架梁的綁扎連接的難題，并且節約了大量鋼筋、焊條等材料，節省了大量人工，還有效地縮短了工期。這一種新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法得到了各方主體單位的一致好評。

5　結語

1)本工程所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法解決了大型鋼管柱與主體結構混凝土構件連接位置的環梁鋼筋綁扎，包裹鋼管混凝土柱四周的環梁鋼筋的加工、綁扎，以及環梁與鋼筋混凝土框架梁的綁扎連接的施工難題，有效地縮短了工期。

2)本工程所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法節約了成本，創造了很大的經濟效益。

3)本工程所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法得到了各方主體單位的一致好評，具有很大的社會效益。

4)本工程所采用的新型的鋼管混凝土柱環梁節點的施工方法保證了鋼管混凝土柱環梁節點的節點性能，對鋼管混凝土柱環梁節點的設計具有指導意義。

參考文獻：

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