勁性鋼結構柱穿筋、接駁器連接問題研究

康 雷

(北京中鐵建建筑科技有限公司 北京 100040)

1 工程概況

北京某商業酒店、辦公綜合樓工程，建筑面積116 377m2，地下3 層(35 177m2)地上29 層(81 200m2)，裙房7層，建筑總高度130 m；-3層為人防物資庫，-2層為酒店管理用房，-1層為超市和設備用房，1～4層為商業空間，5～7層為酒店服務空間，8～18層為寫字樓，19層為設備轉換層兼避難層，20～29層為酒店客房。結構形式為鋼筋混凝土框架核心筒結構，基礎形式為筏板基礎。

2 工程特點分析

2.1 勁性柱分布情況

其中-2層至23層采用勁性鋼結構十字柱設計，共計25層，分為13段，長度在4～8 m之間。每層由18根勁性鋼結構十字柱組成。鋼結構柱部位的混凝土柱截面由-2層的1 500 mm×1 200 mm逐步收縮到23層的1 200 mm×1 000 mm，鋼結構十字柱截面尺寸由-2層的950 mm×600 mm逐步收縮到23層的550 mm×550 mm，共變截面3次。

2.2 工程重難點情況

(1)本工程涉及18個勁性鋼結構柱，共25層，點位眾多，需要設計5 400余個接駁器節點和6 400余個穿筋孔，設計深化點位多。

(2)本工程勁性鋼結構十字柱共變截面三次，分別位于9層、12層、15層，且原設計變截面部位位于梁柱核心區部位，勁性鋼結構十字柱設有加勁板，且鋼柱截面過渡，不便于鋼筋工程施工。

(3)與勁性鋼結構十字柱交叉或接駁的鋼筋直徑最小為28 mm，最大為40 mm，且多數為36 mm、40 mm，如有偏差，鋼筋調整難度大。

(4)19層由于向東懸挑，7軸部位收縮，8軸南北向框架梁同核心筒斜交，斜交部位穿筋和接駁器可能會有一定的影響。

(5)框架柱鋼筋密集且直徑大，最多部位有32根直徑36 mm鋼筋，影響梁鋼筋和接駁器鋼筋安裝。

(6)首層至七層南側頂板部位設有懸挑梁，框架梁截面高度為750 mm、懸挑梁截面高度為950 mm，懸挑梁下鐵鋼筋需在柱內部錨固，此部位穿筋孔和接駁需重點設計。

3 可能出現的問題分析

3.1 穿筋孔放大

避免穿筋孔過小導致現場穿筋問題，保證鋼筋穿筋留有足夠的空隙，穿筋孔設計時規定直徑≤28 mm的鋼筋開35 mm圓孔，直徑>28 mm鋼筋開45 mm圓孔[1-2]。

3.2 穿筋孔偏位、鋼筋安裝偏差

工廠生產精度偏差、現場鋼筋安裝偏差、工人操作等綜合因素會導致累計偏差。

3.3 穿梁鋼筋雙向交叉

多數梁設計為雙排鋼筋構造，雙向交叉穿梁鋼筋在安裝中可能存在梁筋標高偏差、鋼筋彎折錨固等問題導致可能出現鋼筋無法穿過穿筋孔和無法同接駁器對接等問題。

3.4 接駁器漏焊、錯裝、開孔錯誤、漏開孔

工廠出廠前可能會有開孔錯誤、漏開等現象，導致現場二次切割穿筋孔，影響鋼柱質量。同時會存在接駁器漏焊、錯裝現象，導致現場需對接駁器進行附加處理[3]。

3.5 斜交梁部位安裝偏差

斜交部位受梁柱相交角度影響，接駁器垂直于翼緣板，會同梁主筋形成一定的夾角，現場施工可能會導致箍筋無法安裝。

3.6 變截面位置調整至樓面以上部位

避免變截面部位腹板和翼緣板收縮同梁主筋布設、鋼柱穿筋孔開設、接駁器設置等可能帶來的影響，將變截面部位調整到上層樓面標高以上部位。

4 實際中出現的問題及解決方案

4.1 開孔過小、主次梁鋼筋交叉受影響

本工程主次梁高度均相同，最初設計中以滿足次梁上鐵和主梁下鐵最小保護層25 mm為基礎，則主梁鋼筋上鐵保護層為25 mm+次梁上鐵鋼筋直徑+主梁上鐵開孔直徑-主梁上鐵鋼筋直徑，次梁下鐵保護層為25 mm+主梁下鐵開孔直徑，有雙排鋼筋時，主次梁鋼筋依次按照相應鋼筋開孔規則開孔。在安裝中，受鋼筋螺紋和開孔冗余因素影響，主次梁鋼筋穿插部位安裝困難，如圖1所示。

圖1 最初設計穿筋孔示意

從10層開始，將35mm、45mm圓孔改為70mm×35mm和70mm×45mm橢圓孔，開孔定位時需控制次梁上鐵保護層厚度和主梁下鐵保護層厚度[4-6]，雙排鋼筋交叉時，充分預留上下調整的空間，如圖2所示。

圖2 優化后的穿筋孔示意

4.2 鋼柱設計、加工、安裝問題

4.2.1 設計深化

鋼柱在設計階段的問題主要存在于孔位、接駁器標高錯誤；漏設計孔和接駁器；孔位、接駁器型號和大小設計錯誤；設計深化沒有充分考慮鋼結構和鋼筋在實際工況中可能出現的各類問題，上述問題主要是由于設計人員審圖不細、經驗不足導致的[7]。在設計階段核對孔位、接駁器設計標高、大小及型號，結合現場工作定期進行復核和改進。

4.2.2 加工、安裝問題

十字柱在進場檢查中會存在開孔大小錯誤、開孔錯位、漏開孔等問題，同樣接駁器在工廠焊接中也會存在接駁器型號焊接錯誤、位置錯誤、缺料漏焊、少焊等問題。

在工廠加工期間加強工序檢查和操作人員交底。現場施工中發現上述問題主要采取以下幾點解決方案:開孔錯誤時，采用原位擴孔措施確保開孔滿足實際穿筋工況；接駁器焊接錯誤時，對型號錯誤的接駁器進行更換或在原接駁器旁邊附加新的接駁器。現場施工中要及時對發現的問題進行整改和總結，避免問題重復發生。

4.2.3 扭曲控制

鋼柱在焊接過程中受焊縫面積、焊接熱輸入區、工件預熱、焊接方法、焊縫位置、結構剛性、裝配和焊接規范等因素影響下會發生一定的變形，現場安裝中沒有考慮預偏糾正，導致鋼柱在連續對接后扭曲現象嚴重，進而影響到鋼筋穿插和接駁器鋼筋安裝[8-9]。

鋼柱變形控制在生產加工階段做好加工預控，在現場安裝階段做好現場層間焊接控制和扭曲糾偏，采用鋼絲繩加倒鏈的方式，在上層鋼柱焊接時，通過倒鏈的校正確保上下鋼柱截面統一。

圖3存在鋼柱扭曲接駁器無法正常安裝的現象，對該部位鋼筋做彎折處理；且存在接駁器鋼筋和柱主筋互相影響的問題，無法保證箍筋安裝，圖3中所示，箍筋部位采用附加10號鋼筋的處理方式[10]。

圖3 鋼柱接駁器彎折處理示意

4.2.4 累計誤差控制

在第七層(四段鋼結構柱安裝完)樓板鋼筋綁扎完畢后，發現框架梁箍筋部位存在漏筋隱患，如圖4所示，通過檢查發現部分鋼柱累計標高誤差范圍在±10 mm之間，間接導致樓面鋼筋標高產生誤差[11-12]。

圖4 框架梁箍筋示意

在后續的鋼柱安裝中，確保鋼結構柱焊接精度外，每兩層對鋼柱標高進行抄測，并在下段鋼柱深化中及時對孔位和接駁器標高進行微調，確保穿筋孔和接駁器標高偏差保持在±3 mm范圍。

4.3 鋼筋問題

4.3.1 鋼筋放樣

鋼筋放樣中沒有充分考慮鋼筋錨固因素，對滿足錨固要求的部位仍采用開孔設計，導致現場安裝和設計不符，鋼柱多開孔如圖5所示。

圖5 沒考慮錨固問題鋼柱多開孔

在鋼柱變截面后沒有考慮梁截面不變的情況下，梁主筋同鋼柱的相對關系，圖6所示中鋼柱變截面后，沒有對接駁器和鋼筋穿筋孔進行調整，沒有對箍筋進行優化，導致箍筋偏大。針對箍筋偏大的情況，對已安裝完畢的箍筋進行拆除，采用附加箍筋形式；對未安裝的部位及時根據截面情況調整箍筋的大小，確保箍筋滿足梁截面安裝要求。

圖6 框架梁箍筋未做優化

4.3.2 鋼筋位移

柱鋼筋在施工中位移控制不到位，導致梁筋在安裝過程中影響，圖7所示中右側接駁器為鋼筋受柱主筋影響，在原接駁器旁邊附加接駁器處理。

圖7 接駁器附加處理

4.3.3 鋼筋銹蝕

受季節性施工影響，鋼筋和鋼柱接駁器保護不到位，導致鋼筋絲扣銹蝕，接駁器內絲銹蝕，影響鋼筋安裝。在后續安裝中，鋼筋在安裝前必須套保護帽，接駁器在安裝前如發生銹蝕現象，需做除銹處理，如圖8所示。

圖8 鋼筋銹蝕影響安裝

5 結束語

在本工程施工中，穿筋孔、接駁器合格率由最初的80%逐步提升到了95%以上，減少了二次返工的費用，加快了工程進度。通過對勁性鋼結構十字柱施工全過程進行研究，分析實際操作中可能存在的問題，并對實際施工中發生的問題進行糾偏和改進，不斷優化，總結了該類工程的施工經驗。