超高層建筑核心筒勁性鋼構與框架梁筋穿孔連接施工探討

文/黃健健 龍信建設集團有限公司 江蘇南通 226100

1、案例工程概況

仁恒濱海中心A區（酒店辦公商業）工程位于珠海市情侶南路1號，拱北口岸以北的沿海地段。項目為1棟46+1層的超高層酒店辦公商業綜合體。總建筑面積121806.7m2，其中地上建筑面積86445.5m2，地下（4+1層）建筑面積35361.2m2。主體結構為帶加強層的框架——核心筒體系，標準層層高：辦公為4.2m，酒店為3.4m。結構總高度194.6m，建筑總高度215.088m。

鋼結構設有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1.0～1.2m端柱內設有十字形勁性鋼柱，其余核心筒剪力墻內設有H型勁性柱。

4～8軸＊B～C軸為核心筒區域，軸線尺寸為：44.8m＊10.0m。四個翼緣端柱YDZ內設有“十字形”勁性柱，其余剪力墻內7層以下設有19個H型柱。框架梁與勁性鋼柱連接方案為：以型鋼開孔穿筋為主，牛腿搭接為輔。施工前需由鋼構施工單位進行深化設計后交由原設計單位復核確認。根據深化圖紙，每層框架梁筋需穿型鋼孔洞的數量為66根，鋼筋規格主要為φ25、φ28。因為HRB400級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5mm。框架梁與鋼構穿筋平面布置圖詳圖1。

圖1 框架梁與鋼構穿筋平面布置圖

2、技術難點與特點分析

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，且一個框架柱需同時與X、Y向6～8根的框架梁穿筋連接，導致多層鋼筋互相重疊，鋼筋與型鋼柱的連接及鋼筋的標高、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，節點處工況復雜。

4）穿孔鋼筋規格均為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，又要確保節點區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

框架梁筋與勁性鋼構穿孔施工程序為：鋼構設計深化→穿筋圖審核→梁筋下料→支設梁模板，梁頭預留500mm給牛腿鋼筋焊接空間后支模→梁筋穿孔、復核→綁扎箍筋→焊接牛腿處梁筋→封梁頭模板。

3.1 型鋼柱加工

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

預留孔中心位置根據結構圖梁筋布置、截面尺寸、鋼筋數量、排布確定，同時還要優化梁的鋼筋排數，進的設計同意后，將部分一排筋排布到二排筋的位置。一般情況下預留孔需按等間距布置，避開型鋼柱加強板。

在《型鋼混凝土組合結構構造（04SG523）》中對預留孔的尺寸大小建議值為：開孔直徑是鋼筋直徑+5mm，即現場允許偏差值太精密。

考慮到對型鋼柱腹板的強度削弱，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，會導致現場工人用氧氣切割擴孔。與其施工過程中擴孔，還不如直接開成橢圓孔，給現場多點穿筋空間，便于施工。

本案例工程在實際生產加工過程中，與設計院和鋼構單位溝通后，確定對于鋼筋密集處，開設橢圓孔，橢圓長度方向為上下。對于十字柱型鋼縱橫向開孔的構件，縱橫向孔位高差需在30～35mm。

3.2 現場實際施工情況

(1)鋼筋穿孔施工前認真學習鋼構深化設計圖紙，明確框架梁與進行鋼構的關系及施工步驟；

(2)勁性鋼構吊裝過程中，塔吊信號指揮工需在樓面全程指揮，吊裝作業的鋼構人員需明確構件編號、構件部位，避免放錯構件而導致的孔位對不上；

(3)進行鋼構吊裝就位完焊接前進行現場復核,復核內容包括鋼構垂直度、標高、與軸線關系等，復核滿足要求后再進行下道工序墻柱鋼筋的綁扎；

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

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

(6)穿孔鋼筋就位后，擺放牛腿處的梁筋，并進行梁筋間距的調整，滿足梁鋼筋凈距30mm，對于特別密集的節點區，采取兩根鋼筋一起擺放的并筋措施。

(7)控制好梁柱節點區的箍筋數量與間距，加密區長度為1.5h，h為梁高。

4、鋼筋穿孔選用要求

對于穿孔技術，限于規范要求，孔洞的開設只能在工廠進行。現場的氧氣切割擴孔會大大的削弱鋼構強度，需要杜絕。

型鋼柱開設孔洞后，構件的承載力難免有所下降，故需要設計驗算其承載力，必要時需在工廠針對開孔位置進行焊接加強板的補強措施。

目前工人的施工工藝水平普遍偏低，對于勁性鋼采用鋼筋穿孔技術的，項目管理人員一定要嚴格把控好，不得現場切割。

結語：

本工程案例的框架梁與型鋼柱連接節點區鋼筋密集，需要穿孔的鋼筋數量多。各條梁鋼筋在梁柱節點位置縱橫向發生沖突，造成鋼筋與鋼柱上預留的孔洞無法穿過，達不到結構設計的要求。為此，在施工過程中，需重點考慮縱橫向主梁同時穿孔時，一個方向需降低50mm，來滿足所有鋼筋穿孔的分層布置。和設計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行深化設計，必須保證加工好的鋼柱運輸到現場安裝后，土建的鋼筋綁扎能夠與設計一致性。

通過對穿筋孔深化設計的完善，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橢圓開孔后，穿筋一次成功率達100%。

穿孔連接被廣泛應用于勁性混凝土結構施工中，在型鋼深化設計階段需與原結構設計師、土建鋼筋翻樣溝通，明確圖紙要求，結合現場實際施工情況，使得深化設計趨于科學合理，提高方案的可操作性，保證現場實際施工過程中的質量。