空鐵聯建巨型轉換結構復雜節點的施工

文 楊 陳 華 李曉富 黃沛林 彭建永 羅 鑫 孫 斌

1. 中國建筑第八工程局有限公司 上海 200120；2. 杭州蕭山國際機場有限公司 浙江 杭州 310000

機場、體育館及商業中心等大型建筑時常面臨地鐵、高鐵下穿的情況，在大型地下空間開發時，地下結構與地上建筑銜接中，往往會涉及巨型轉換梁柱施工。巨型轉換梁柱節點結構復雜，施工操作難度大，費時費力，傳統施工技術難以勝任。

BIM技術具有可視化、協調性、一體化性、模擬性、參數化性及信息完備性等特點。BIM技術的發展進步為該技術在建筑工程領域的應用打開了一扇大門，為該類復雜節點的施工帶來了新思路[1-4]。

本文以杭州蕭山國際機場三期項目巨型轉換結構復雜節點施工為例，通過應用BIM技術對巨型轉換梁柱進行鋼筋放樣優化、工序及施工工況全面詳細的模擬分析，為內插型鋼的巨型梁、柱結構復雜鋼筋綁扎提供最優施工方案。本文的經驗總結具有一定的參考意義，為其他類似建筑工程施工做了一次成功的示范。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期項目建筑面積約67萬 m2，地下2層，地上5層，航站樓最高點高度44.55 m，登機橋固定端32個，近機位37個。高鐵站總長888 m，站臺標準段長度450 m、寬42.1 m。

該項目是浙江省的重點工程，也是2022年杭州亞運會的重要基礎配套工程，是具有重大意義、重要影響的民生工程。

航站樓地下空間開發工程（地下高鐵站）主體結構采用鋼筋混凝土箱形框架結構，高鐵站地上1層，地下2層，B2層層高9.715 m，B1層層高8.750 m，上方為航站樓（圖1）。為了完成高鐵站與上部航站樓之間的轉換，在B1層設計了4.0 m×1.2 m（1.3 m）的轉換柱和4.0 m×3.2 m的轉換梁（圖2）。

轉換梁混凝土強度等級為C60，抗滲等級P10，頂板A11—A31軸轉換梁截面尺寸為4 000（3 000） mm× 3 200 mm，單跨梁長13.9 m（共3跨），內配41φ36 mm主筋，腰筋φ 25 mm@200 mm，構造鋼筋φ 16 mm@ 4 0 0 m m，拉筋φ 1 6 m m@4 0 0 m m×4 0 0 m m，φ12 mm@100 mm，內插700 mm×100 mm×50 mm× 50 mm的H型鋼，φ19 mm@300 mm×300 mm栓釘長100 mm。

圖1 高鐵站與航站樓之間的關系

圖2 轉換梁柱

每個梁上有4 個轉換柱，轉換柱尺寸為1 2 0 0（1 300） mm×4 000 mm，柱高6.5 m，內配54φ36 mm主筋，采用φ12 mm@100 mm箍筋，內插700 mm×100 mm× 50 mm×50 mm的H型鋼，φ19 mm@300 mm×300 mm栓釘長100 mm。側墻內轉換柱混凝土強度等級C60，抗滲等級P10。

2 施工難點

2.1 轉換梁、轉換柱體形大，節點復雜

地下空間與地上建筑的銜接，往往需要巨型的混凝土結構作為傳力轉換構件。同時，巨型構件也意味著內部的鋼筋布置極為復雜，尤其是內插型鋼的構件。巨型轉換梁、轉換柱中型鋼與混凝土結構組合施工時，交叉點多，鋼筋密度大，施工存在諸多困難。

2.2 工期緊張，施工難度大

本工程工期緊張，單個轉換梁鋼筋用量70 t，混凝土用量為581.2 m3，單個轉換柱混凝土用量為95.6 m3，單根鋼筋直徑最大達到36 mm，施工困難，操作空間小，模板支設難度大。

轉換梁、轉化柱鋼筋比較密集，主筋多排設置，間距較小，同時部分主筋還要在型鋼梁底下狹小空間內布置；箍筋種類多，又受到型鋼的限制，和普通混凝土柱鋼筋綁扎工藝流程差別較大。梁主筋在柱交叉部位要相互錯開，節點位置鋼筋復雜。

3 施工方法

針對工期要求緊，轉換梁、轉換柱施工困難的特點，在施工前進行前期策劃，提前通過BIM模擬進行鋼筋放樣優化、工序及施工工況模擬。首先采用Revit軟件對構件進行三維建模，立體化展現構件間的空間關系，通過導入Navisworks軟件中，對鋼筋與鋼梁、鋼筋與鋼柱、鋼筋與鋼筋相互之間進行碰撞模擬，并對碰撞的鋼筋進行標記，在滿足設計要求的前提下，完成鋼筋的優化排布。其次，結合Fuzor軟件對現場施工工序進行模擬，由于鋼梁與頂板搭接處結構復雜，通過BIM模擬提前確定模板安裝順序及尺寸，在降低施工難度的同時避免模板裁剪浪費嚴重的問題。最后，根據Revit現場場地模型，配合Fuzor動作功能，對吊裝行車路線、構件擺放地點以及吊裝過程進行預先模擬，分析可能產生的車輛通行、吊裝空間碰撞問題，從而確定合理的吊裝方案。

通過BIM推演得到以下共14步施工工序：前期策劃→ BIM模擬鋼筋放樣→轉換柱鋼柱吊裝→轉換柱箍筋安裝→轉換梁鋼梁吊裝→轉換柱主筋綁扎→轉換柱箍筋綁扎→滿堂支架搭設，梁底模鋪設→轉換梁主筋綁扎→轉換梁外側箍筋（開口箍）綁扎→轉換梁內側箍筋安裝（開口箍）→轉換柱梁內箍筋綁扎→柱模、梁側模、板底模安裝→混凝土澆筑。

4 關鍵工藝

4.1 優化轉換梁設計

由于轉換梁、轉換柱鋼筋比較密集，主筋多排設置，間距較小，同時部分主筋還要在型鋼梁底下狹小空間內布置，為降低施工難度，特組織BIM施工模擬并與設計院溝通，得出以下優化方案：

1）轉換柱縱向鋼筋直錨長度3.2 m滿足要求，故在轉換梁內不進行彎折錨固。

2）轉換梁Z H L 1(a)中底部鋼筋排布調整為59φ36 mm。

3）轉換柱、轉換梁ZHL1及ZHL1(a)箍筋均改為開 口箍。

4.2 轉換柱預埋件施工

在轉換柱預埋件施工過程中，每焊接一處連接節點，利用水平尺及時校核、糾正預埋件垂直度；在預埋件焊接完成后，立即用黃色膠帶將螺絲包裹，防止在混凝土澆筑過程中破壞螺絲。

4.3 轉換柱吊裝

轉換柱型鋼吊裝完成后，附加焊接水平鋼筋、斜筋，保證3根型鋼柱在施工過程中的間距，防止產生過大位移偏差，如圖3所示。

4.4 轉換梁鋼筋綁扎

在轉換梁鋼筋綁扎過程中，型鋼梁底部焊接橫向鋼筋，縱向主筋直接綁扎在橫向鋼筋上，既便于布置鋼筋，也有利于保證混凝土保護層厚度；在型鋼梁頂部則焊接槽鋼，具有同樣的效果。

4.5 轉換梁鋼梁腹板開洞

根據設計圖，轉換梁梁內均布3根鋼梁。考慮到梁側模板加固困難，與設計溝通后，同意在鋼梁腹板位置開洞，便于梁側模加固螺桿貫穿。施工時需注意以下幾點：

1）螺桿開洞位置要嚴格按照交底放線，位置偏差不大于3 mm。

2）洞口位置應圓滑，避免切斷螺桿。

3）開洞施工方向沿梁縱向進行，逐排施工，避免開洞集中導致溫度太高損壞鋼梁。

4.6 混凝土澆筑

為保證施工質量，高鐵站B1層（轉換梁、轉換柱位于該層）每一施工段采用2臺汽車泵從施工段的一端向另一端推進，整體采用“分層分段”施工方法，待每個施工段豎向結構全部澆筑完成，再進行梁、板的分層澆筑。澆筑原則：優先澆筑高強度等級的混凝土。

4.6.1 豎直方向結構

高鐵站豎向結構構件框架柱、跨中轉換柱、扶壁轉換柱以及側墻的混凝土強度等級分別為C43.5、C60、C60P10與C35P10。

其中普通框柱及跨中轉換柱可先單獨支模分層澆筑至梁底，分層厚度≤500 mm，同一強度等級的混凝土統一澆筑，澆筑完成后再進行另一強度等級混凝土的澆筑。轉換柱分倉澆筑順序為1→2→3→4，如圖4所示。

圖4 轉換梁整體澆筑順序

轉換柱（扶壁柱）兩側各2 m范圍內，側墻混凝土強度等級同轉換柱混凝土強度等級，為C60P10，需采取攔網措施，側墻水平施工縫設置在頂板加腋下翻300 mm處。

混凝土澆筑時，先澆筑轉換柱及兩側2 m范圍內側墻，再進行剩余部位澆筑，分層厚度≤500 mm；也可統一混凝土等級進行澆筑，以高強度等級混凝土為準。

4.6.2 水平方向結構

高鐵站水平方向結構構件頂板及頂板框梁、轉換梁的混凝土強度等級分別為C35P10與C60P10。轉換梁兩側各2 m范圍內頂板混凝土強度等級為C60P10。

其中轉換梁及兩側2 m范圍頂板優先澆筑。先分層澆筑轉換梁至頂板下表面，分層厚度≤500 mm，再澆筑梁兩側2 m范圍頂板及轉換梁，澆筑順序為1→2→3→4。

待轉換梁下翻部分及轉換梁兩側2 m范圍頂板澆筑完成后，開始分層澆筑C35頂板，從已澆筑混凝土向未澆筑混凝土方向推進。因C60比C35初凝時間短，澆筑過程中密切觀察轉換梁混凝土狀態，待混凝土接近且未達到初凝時，開始澆筑上翻部分C60轉換梁，上翻部分澆筑完成后，再接著澆筑C35頂板，依此類推。

5 施工效果

通過綜合應用優化施工工藝之后，有效地降低了施工操作難度，極大地縮短了施工工期，也保證了施工質量，澆筑效果良好。

6 結語

應用BIM虛擬建造技術，對蕭山機場三期項目的空鐵聯建巨型轉換梁、轉換柱進行了模擬建造，得到了可行的施工流程，并對施工工藝進行了優化。該施工方法在項目上得到了順利推廣并獲得了多方的認可，在保證施工質量的前提下比計劃工期提前完成施工。

本文所闡述的方法為內插型鋼的巨型梁、柱的施工過程中，結構復雜鋼筋的綁扎提供了極好的解決思路，尤其適合在大型地下空間開發結構與地上建筑銜接的巨型構件施工時使用。

[1] 曾平,祝國梁,呂凱芳.超大型轉換層梁施工技術研究[J].福建建筑, 2019(1):54-60.

[2] 趙永宏.型鋼混凝土轉換梁的設計及分析[J].廣東建材,2014,30(1): 38-39.

[3] 張跟柱,張道賀,劉家會,等.BIM技術在肥東大劇院施工中的應用 [J].施工技術,2019,48(18):75-77.

[4] 郎晴,劉新樂,魯廣.BIM技術在復雜節點施工方案設計的應用 [J].建筑技術開發,2018,45(5):27-29.