鋼-混組合結構中超大截面環梁施工技術

魏 東，紀春明，肖 闖，王 彬，楊青峰

(1.濟南市工程質量與安全中心，山東 濟南 250102； 2.中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 250014)

0 引言

1 工程概況

中部國際設計中心項目一期總建筑面積13.3萬m2，由裙房和3棟塔樓組成，建筑形態以郁金香為設計意向，塔身賦以白色線條勾勒出花朵經絡，呈現弧形花萼形態。建筑造型設計輕盈曼妙、流暢自然、渾然天成、獨具神韻，如圖1所示。

圖1 工程效果

塔樓為鋼框架-核心筒結構，環梁主要分布于3棟塔樓地下2層至地上2層鋼管混凝土結構中，共236根環梁，環梁最大直徑為2 100mm，最大高度為2 450mm。塔樓結構模型如圖2所示。

圖2 結構整體模型

2 環梁施工技術

2.1 環梁施工難點

1)環梁鋼筋為圓形環筋，且直徑、形狀、規格多，不易加工，加工精度要求高。

2)環梁鋼筋密集，特別是上、下部環筋，環梁上部寬度僅450mm，過于密集導致鋼筋定位要求高，綁扎操作空間小，綁扎完成后鋼筋間距過小，無法澆筑混凝土。

3)上、下部環筋采用焊接連接，焊接難度極大、工程量大。

4)環梁箍筋無法整箍綁扎，綁扎難度大。

5)環梁外部的混凝土框架梁鋼筋錨入環梁十分困難。

“可惡！你到底是誰？跟著我到底要干嗎？！”唐小果對著空氣喊道，使出吃奶的力氣才掙脫開。一獲自由，他便飛奔著往家里跑。

2.2 解決措施

運用BIM建模，通過模型直觀了解環梁鋼筋排布形式，如圖3所示。環梁縱筋單排放置，鋼筋凈間距僅11mm，采用焊接連接；連接的鋼筋混凝土直梁縱筋采用彎錨形式；采用封閉式箍筋，最大凈間距75mm。

圖3 環梁BIM模型

1)鋼筋不易加工、加工精度要求高 使用專門的鋼筋加工設備彎弧機進行加工,保證鋼筋彎曲成圓的形狀滿足要求。由于鋼筋形狀、規格繁多,應根據圖紙進行放樣，注意區分主筋、腰筋在不同位置形成的直徑不同。

2)環梁鋼筋過于密集無法施工 通過與設計單位溝通，在滿足環梁構造要求的前提下，改變上、下環筋排布，由單排變為多排，增加鋼筋間距，便于混凝土施工；同時，可結合現場試驗，增加鋼筋根數，減小鋼筋直徑，便于環筋的加工與安裝。環梁構造要求為：①環梁上、下環筋截面面積不小于其上、下縱筋截面面積的0.7倍；②環梁內、外側應設置環向腰筋，其直徑應≥16mm，間距≤150mm；③環梁按構造設置的箍筋直徑應≥10mm，外側間距≤150mm。

3)上、下部環筋焊接難度大 可將環筋加工成2個半圓形，然后焊接閉合，便于環筋安裝，但1根環筋需焊接2次，焊接工程量大。經過與設計單位溝通和現場試驗，最終將環筋焊接連接改為正反絲套筒連接(見圖4)，取消焊接，大大方便現場施工；但環筋機械連接處需加工成直段，才能套絲，否則正反絲套筒無法連接或連接質量不滿足要求。

圖4 環筋正反絲套筒連接

4)箍筋無法整箍綁扎封閉 將箍筋加工為2段L形，其中連接環梁上部環筋和中部腰筋采用2段L形小箍筋綁扎封閉，采用一大一小L形大箍筋連接上、下部環筋和腰筋，通過正反絲套筒連接封閉，如圖5所示。

圖5 箍筋封閉形式

5)環梁外部混凝土框架梁鋼筋錨入環梁困難 可根據16G101《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》，將彎錨改為單面貼焊錨筋，滿足錨固要求，同時便于現場施工，如圖6所示。

圖6 外部混凝土梁鋼筋錨固形式

為保證環梁鋼筋順利安裝，需改變常規鋼筋安裝順序。采用逆序施工，先支設環梁底模板，環梁鋼筋綁扎完畢后安裝環梁側模板，環梁側模板采用定型圓弧模板，便于安裝和加固；環梁鋼筋從底往上、從內往外安裝，先放置箍筋，后安裝腰筋、主筋。從底往上，一半L形大箍筋放置后，放環梁底部環筋、中部腰筋，然后安裝一半L形小箍筋，再安裝上部環筋，最后箍筋封閉，外部框架梁鋼筋錨入環梁。

為保證環梁及鋼管柱混凝土成型質量，現場均采用細石自密實混凝土，設計單位及商品混凝土站共同優化配合比，經試配，滿足設計強度和現場方便施工要求。

2.3 施工工藝流程

1)環梁鋼筋采用原位綁扎，綁扎前先支設環梁底模板，用于支設環梁鋼筋，待環梁鋼筋綁扎完成后支設環梁側模板，為環梁鋼筋綁扎提供有利空間，如圖7所示。

圖7 環梁模板支設示意

2)綁扎時按設計間距要求先放置Ⅱ型箍筋-2，然后放置環梁底部內側環筋，綁扎箍筋與環梁底部內側環筋。

3)按設計間距要求放置Ⅰ型箍筋-2，然后放置環梁中部腰筋，綁扎Ⅰ型箍筋-2與環梁內側主筋、內側腰筋。

4)連接環梁剩余主筋、腰筋，綁扎連接中部、底部主筋與對應箍筋，上部主筋無法與箍筋連接，先放置于環梁內部。

5)Ⅱ型箍筋-1與Ⅱ型箍筋-2進行套筒連接封閉，然后綁扎Ⅱ型箍筋內部主筋、腰筋。

6)對Ⅰ型箍筋-1與Ⅰ型箍筋-2進行封閉綁扎，然后綁扎Ⅰ型箍筋內剩余主筋，綁扎完成后綁扎拉筋。

7)與環梁連接的外部直鋼筋混凝土框架梁主筋進行單面貼焊后錨入環梁內。

8)因環梁外圍連接直鋼筋混凝土梁，環梁模板需根據每個環梁直線混凝土梁數量及位置進行定制裁割。環梁模板由若干個20mm厚帶茬口的圓弧狀木模板組合而成 ，背楞采用40mm×80mm方鋼配合對拉螺栓進行加固。

9)因環梁內鋼筋主筋、箍筋間距較小，鋼筋密度較大，環梁混凝土采用C40細石自密實混凝土，與環梁相接的直線混凝土梁采用C35混凝土，因此在環梁與框架梁接頭位置設混凝土隔離網。混凝土澆筑前檢查環梁側面、底部及頂部的保護層厚度，確保保護層厚度符合規范要求方可進行混凝土澆筑，混凝土澆筑過程中選用小型振動棒進行振搗，確保環梁內混凝土澆筑密實。

現場成型環梁如圖8所示。

圖8 環梁成型效果

3 結語

本工程地下2層至地上2層3棟塔樓共有236根環梁，目前已全部施工完畢。環梁為塔樓施工的關鍵，通過研究應用鋼-混組合結構中超大截面環梁施工技術，可縮短塔樓整體工期60d，節約成本約110萬元。

該技術的應用可解決本項目鋼-混組合結構中關鍵節點的施工難題，保證工程施工安全和質量，同時縮短工期，對于類似鋼-混組合結構中大截面混凝土環梁施工具有一定的借鑒意義。