深化設計在梁板鋼結構、鋼筋、預應力筋交叉施工中的應用

謝文強 侯海林 張得鵬

中建八局軌道交通建設有限公司 江蘇 南京 210000

近年來，隨著城市發展，地下空間工程建設快速發展，地鐵線路越來越多，每條地鐵線路都包含一座車輛檢修基地。而車輛檢修基地為滿足上蓋物業樓房的開發，通常采用勁性鋼筋混凝土結構增加承重能力，較普通的鋼筋混凝土結構，在增加承重能力的同時也帶來了節點復雜、鋼結構與鋼筋碰撞、預應力筋與鋼筋沖突等情況。因鋼結構施工一次成型的要求高，加工后不可在現場進行切割更改，故需在施工前進行各節點深化設計，對復雜節點進行建模分析，避免鋼結構現場加工及返廠。本文旨在運用深化軟件Tekla及BIM建模進行梁板復雜節點放樣，通過調整深化設計圖紙，解決復雜節點問題，降低現場施工難度。

1 工程概況

雄安新區至北京大興國際機場快線項目運用庫位于場地東側，長462m，寬209m，總建筑面積61498.57m2。

運用庫墻柱結構概況：樓座下墻柱為勁性鋼筋混凝土結構，勁性實腹鋼柱+勁性實腹鋼板墻+鋼筋，標準尺寸為9m×5.1m，墻體厚度1.5m及1m，高度10m，鋼板墻厚度主要由10mm、20mm、25mm三種。鋼柱主要有十字柱、H型柱、H+T型柱三種截面，腹板厚度25/35/50mm，翼緣厚度35/50/80mm。

圖1 雄安新區至北京大興國際機場快線項目運用庫

梁板結構概況：板厚度為2 5 0 m m，梁寬主要為900/1200mm，高度主要為1500/1800mm，包含預應力，預應力筋采用1x7直徑15.2mm高強低松弛鋼絞線，預應力構件固定端采用擠壓錨具，張拉端采用夾片錨，板中無粘結預應力筋采用自然曲線鋪設。

運用庫主體結構施工復雜，鋼筋密度大、與鋼結構交叉節點多、梁板包含預應力，本文對梁板復雜節點進行深化設計。

2 復雜節點施工難度分析

運用庫采用勁性鋼筋混凝土結構，梁板鋼結構、鋼筋、預應力筋的交叉節點數量多，較傳統房建施工安裝難度大。

2.1 鋼結構復雜

鋼結構體量大、節點復雜，型鋼柱存在H 型柱、十字型柱、以及“H+T”的異形柱，鋼板墻截面尺寸有10mm、16mm、20mm、25mm、30mm、35mm，鋼材尺寸多樣。

2.2 鋼筋密集，與鋼結構交叉節點多

梁板主要鋼筋型號為25mm、32mm、12mm，鋼筋直徑大、數量多，鋼筋與鋼結構碰撞節點多，形成多個復雜節點。

2.3 預應力筋與鋼筋、鋼結構存在交叉節點

梁板內均設有預應力筋束，由于本工程鋼筋排布密集、存在鋼結構，導致預應力筋與鋼筋、鋼結構交叉節點處施工難度大。

3 鋼結構深化設計在勁性鋼筋混凝土結構施工過程中的應用

3.1 鋼結構構件組成深化技術

3.1.1 存在問題

本工程鋼筋混凝土梁與型鋼柱處深化設計較為復雜，型鋼柱與鋼筋混凝土梁節點處鋼筋密集，梁上下鐵與鋼結構交叉節點多，梁上下鐵應與鋼結構牢固連接。在對鋼筋的節點進行深化設計時，首先應保證型鋼柱強度，并綜合考慮鋼筋與鋼構件的空間交叉矛盾。套筒焊接過程中容易產生變形且現場鋼筋布設無法100%與模型放樣一致，在樣板施工中，現場可操作性差，無法滿足現場快速簡捷的施工要求。

3.1.2 解決方法

該節點深化設計在理解原設計意圖的基礎上，對型鋼柱縱筋及梁縱筋進行實際放樣，根據鋼筋的規格、根數、間距，確定鋼筋的位置，經過深化設計，現場多次試驗，在不影響鋼結構受力的情況下，綜合考慮采用雙排搭筋板以滿足現場施工需要，搭筋板的材質同型鋼柱，寬度同型鋼柱的翼緣寬度，長度根據規范并結合設計要求，滿足梁縱筋上下排鋼筋的焊接長度[1]。本工程鋼結構深化遵循，鋼構件加工圖深化、鋼筋布置圖深化→向原設計報審→鋼構件加工、制作、檢驗、運輸→鋼構件現場吊裝、焊接、檢測→鋼筋混凝土分項工程施工的程序。

圖2 型鋼柱搭筋板與梁鋼筋搭接深化示意圖

3.2 板鋼筋及預應力筋穿鋼板墻位置預留孔洞深化設計

3.2.1 存在問題

運用庫一層梁板施工時預留二層鋼板墻，板筋和板預應力筋需要穿過鋼板墻，傳統做法為在鋼板墻上現場開孔穿筋，但開孔數量較多且密集，且板設有附加鋼筋，使開孔間距更小，對鋼結構影響較大。

3.2.2 解決方法

本工程在該節點處，在鋼結構加工前對鋼結構進行深化設計，在板筋和預應力筋位置預留孔洞，根據板筋的間距、標高確定開孔位置，根據預應力筋的間距、數量確定開孔的位置和開孔大小，最大程度減小對鋼結構的影響。深化設計完成后廠家根據開孔的定位圖對鋼板墻加工，運送到現場進行鋼板墻安裝，鋼板墻安裝時注意控制安裝的位置和標高偏差要在規范允許的范圍內，避免影響節點位置板筋和預應力筋穿孔。

圖3 板鋼筋、預應力筋束穿鋼板墻深化示意圖

3.3 梁預應力筋與柱筋交叉節點深化設計

3.3.1 存在問題

型鋼柱腹板為梁預應力筋束預留有孔洞，但由于型鋼柱周圍柱筋直徑大、數量多，鋼筋排布密集，因此會與預應力筋束位置沖突，且型鋼柱混凝土澆筑后鋼筋間距難以調整，造成預應力筋布設時，預應力筋束無法穿過型鋼柱鋼筋。

3.3.2 解決方法

型鋼柱鋼筋施工前通過三維深化軟件進行輔助設計，根據鋼筋的直徑、數量以及預應力筋束的位置、尺寸將節點部分的柱筋和預應力筋束建立模型，直觀發現沖突位置，根據模型和計算對柱筋排列進行調整，充分利用空間進行合理排布，保證在圖紙和模型階段節點可以實現。施工階段嚴格控制節點處的柱筋位置，保證后續預應力施工順利進行[2]。

圖4 預應力筋束與柱筋交叉深化示意圖

3.4 柱筋穿型鋼梁位置預留孔洞深化設計

3.4.1 存在問題

本工程回型墻頂部為型鋼暗梁，暗梁兩端柱筋需要穿過型鋼梁，由于型鋼梁翼緣板較厚，現場制孔無法保證開孔精度和質量，且對鋼結構影響較大。

3.4.2 解決方法

柱筋與型鋼梁交叉節點處，對型鋼梁進行深化設計，在柱筋穿過位置的翼緣板上預留孔洞，根據柱筋的間距確定開孔位置，根據柱筋的直徑確定型鋼梁翼緣板上開孔的大小，深化及加工階段注意同一根柱筋在上下兩個翼緣板上的兩個開孔要垂直，避免施工階段柱筋無法穿過。型鋼梁安裝時注意控制安裝的位置和垂直度偏差要在規范允許的范圍內，避免影響節點位置柱筋穿孔[3]。

圖5 柱筋穿型鋼梁深化示意圖

4 結語

本工程在深化設計階段，以相關規范和原設計施工圖節點做法為依據，認真研究梁板鋼結構、鋼筋、預應力筋的交叉節點做法，運用Tekla、BIM等建模軟件的可視化優點，通過優化模型的方式在施工前對交叉節點進行深化設計，解決復雜節點的安裝及碰撞問題，確保施工順利進行，減小施工難度，提高作業效率，同時也積累了勁性鋼筋混凝土結構節點深化設計的經驗，為勁性鋼筋混凝土結構節點施工技術的應用提供了依據，可供相關工程參考。