复杂钢骨混凝土劲性结构穿钢筋节点施工技术

复杂钢骨混凝土劲性结构穿钢筋节点施工技术

许镇峰

中山市小榄镇建筑工程公司 广东 中山 520000

摘要：复杂钢骨混凝土劲性结构具有延性好、刚度大、承载力高的特点，实际工程应用广泛，由于构造繁琐、节点受力复杂，必须提高施工质量。为此，文章以劲性结构穿钢筋节点施工难点为切入点，从准备工作、构件制作、安装施工这几方面出发，阐述施工技术，并提出质量保障措施，以期为相关工作者提供参考，从而增强工程建设水平。

关键词：复杂钢骨混凝土；劲性结构；穿钢筋节点；施工技术

我国人口与经济的增长，促使建筑物从平面向竖向空间发展，刷新建筑高度记录，对建筑结构承载力、刚度及延性要求较高，传统钢结构与钢筋混凝土结构难以满足要求。而复杂钢骨混凝土将凝土与钢组合，混凝土内配置型钢，或是以栓钉方法将型钢与混凝土连接，构成组合结构，兼具钢构件与混凝土构件优点，多用于高层及超高层建筑。为进一步提高建筑物质量，达到“中震可修、小震不坏”的目标，需优化劲性结构穿钢筋节点，保证节点延性与强度。

1 施工难点

复杂钢骨混凝土劲性结构由混凝土板与钢梁构成，钢梁上安装栓钉，确保钢梁与混凝土板协同工作，兼具钢材抗拉性能与混凝土抗压性能，有效提高结构稳定性与刚度[1]。但是，该结构施工中存在一定难点，具体如下：

第一，复杂钢骨混凝土的劲性结构中，内部钢板横截面积大、厚度较厚，包括交叉性横向、竖向钢骨构造，导致施工人员面临交叉工序，要求施工人员安装钢筋中，必须克服安装空间狭窄的问题。

第二，劲性混凝土配筋较为密集，柱体直径与钢筋直径较大，对于交叉分布的梁柱钢筋需要妥善选择，保证施工流程、操作技术流畅，客观上降低钢骨混凝土难度，减少成本支出。

第三，穿钢筋处理节点流程复杂，对特殊钢筋节点操作中，人员通常面临弧形、三角形复杂结构轴网，确保连接梁柱与型钢节点准确性。现有而言，劲性钢骨梁通常交叉5个及以上劲性柱体，交叉点呈倾斜状态，需要妥善处理，耗费时间较长。

可见，工程施工中人员面对密集梁柱钢筋，且结构呈交叉倾斜状态，必须保证操作连续顺利，符合基础受力安全要求。

2 施工技术

2.1准备工作

在钢构件制作前，详细检查设计图纸、审查图纸，编制工艺试验规程，做好技术交底。

（1）钢材严格检查，检查质量说明书、出厂合格证、试验报告单等资料，牌号与规格是否与文件相符，确定表面质量良好，禁止使用表面受到冲击、锈蚀等钢材[2]。同时，按要求抽样复检，分析钢材化学成分与机械性能，合格后按照牌号、规格等做好分类，入库整齐堆放，做好保存工作，以免材料由于环境问题出现冲击、锈蚀情况。

（2）焊接作为加工钢结构重要步骤，选择恰当焊接方法、工艺，按要求严格操作，根据接头形式、设计要求、钢材等级排号等，使用、选择焊接材料、焊接气体与焊剂。

（3）结合加工与工艺精度要求，选择平直矫正、切割、滚圆、坡口加工、制孔与煨弯等机具，保证量器检验合格，处于使用有效期。

（4）做好技术交底、责任划分及工作安排，确定质量要求、安全方案、各工种协同及技术要点等，为穿钢筋节点施工奠定基础。

（5）在安全环境下加工钢材构件，由于焊接工作较多，需做好防火措施，在坚实、平整地面上加工构件，确保场地宽阔，便于构件堆放、加工。

2.2构件制作

在复杂钢骨混凝土劲性结构中，为保证穿钢节点质量，需制作钢构件，多采取H型钢，由于梁柱节点柱头箍筋与纵筋拉钩穿过型钢梁，要求在型钢梁预留孔洞，保证误差在规范范围内。

2.2.1预处理

重要钢板切割下料前，做好应力消减、校平整板处理，将钢板从堆场放入预处理车间，抛丸除锈。而超大尺寸钢板制作后由于无法整体放入抛丸设备除锈，需涂抹底漆后下料。

2.2.2放样号料

为保证构件加工尺寸精准，符合实际要求，根据零件草图合理套料，制作样板验收，复杂异性构件数控放样[3]。人员号料前，检查清除构件规格型号，保证表面质量与要求相符，注意构件受力方向保持和轧制方向相同，去除超过1公分的轧制边缘。为避免钢板与零件产生变形，采取磁力吊具，标明检验控制点、中心线与基准线，不得在钢材上留下永久痕迹。零件下料采取一次无余量下料工艺，控制零部件边缘偏差不超过±1.0mm；大型钢板下料一次成型，使用半自动切割机完成，开出焊接坡口，精密切割质量见表1。

表1  精密切割要求

2.2.3切割

根据不同材料，选用数控火焰切割机、角钢冲剪机、剪板机、数控等离子切割机、圆盘锯等切割钢材。切割前清除表面铁锈、油污、潮气，保证切割后表面无裂痕、光滑，去除飞溅物与熔渣，打磨剪切边缘。对组装后表面无法精整，组装前做好处理，自检零件尺寸，质量合格方能开展下一工序。零件允许偏差见表2。

表2  材料切割偏差控制

在控制零件切割偏差过程中，还要做好局部缺口打磨工作，对于2mm以下缺口保证过渡圆滑，如果超出2mm则需要电焊补平，圆滑过渡。

2.2.4边缘加工

边缘加工多采取刨边、铲边、气割、碳弧气刨等。以碳弧气刨为例，直流电焊机进行直流反接，电流通过后，碳棒和被刨削金属产生电弧，电弧高温约6000℃，熔化工件，压缩空气吹走熔化金属，控制允许偏差中，坡口角度±5°，割纹深度0.3mm，坡口钝边±1.0mm，局部缺口小于1.0mm[4]。

2.2.5钻孔

劲性结构穿钢筋施工中，需要在钢结构上开洞穿孔，无需钢筋直接连接钢骨柱，保证钢筋连续通过，保证受力性能。而钻孔过程中，为保证孔洞与精度要求相符，可使用专制模板操作，要求人员根据图纸，确定中心孔洞位置，引出基线，利用次新钻具，确保制孔精准。在数控钻床制孔中，选用钻模板套法钻节点孔群，地脚螺栓与一般螺栓孔选用划线制孔，允许偏差中，控制圆度在±1.0mm以内，直径1.5mm，垂直度≤0.03t，且≤2.0mm，见图1。

图1  数控钻床制孔

而控中心偏移△L，要求在±1mm以内；△P孔间距偏移如果是同组孔内，允许偏差±1mm，组孔之间偏差±2mm；孔的错位要求在1mm以下；孔的边缘距超过-3mm，L≥1.5d，或是符合设计要求，见图2。

a.孔中心偏移              b.孔间距偏移            c.孔的错位           d.孔边缘距

图2  孔位偏差

2.2.6组立

在H型钢组立中，对打坡口、制孔钢板仔细检查，质量合格进行施工，打破板中间55mm范围，确保焊接质量。按照图纸将钢板合理摆放，连接翼缘板焊缝与腹板连接错开＞200mm，沿纵向每隔2.5m安装1根垫木，保证垫木表面平整，无显著高差。组立前校正曲度超差钢板，以免超应力组对，翼缘板与定位夹具接触均匀，定位准确，控制纵向偏差＜10mm，调整导向辊与定位夹具，组件沿纵向顺利移动。组件组对开展定位焊，控制焊接高度＜2/3焊缝高度，构件有坡口不能超出坡口尺寸，固定焊件接头与装配位置焊接，尺寸与位置禁止对焊接质量造成影响，结尾与起头位置圆滑，以免出现未焊透情况。并在焊接前做好预热，电流为110%正常焊接电流，温度和正式焊接相同，采取点焊模式，间距500mm，长度≥50mm，焊缝无夹渣、光滑牢固。同时，组对中H型钢两端安装收弧板与引弧板，长度≥60mm，禁止型钢板材引弧，精整型钢后，以火焰气割割去收弧板与引弧板，便于回收利用，打磨割口。

在焊接后去除工艺隔板，清理焊瘤焊疤，表面打磨后，以机械矫正或火焰矫正方式矫正变形十字柱，发生扭转构件则一端固定，另一端用千斤顶加压矫正，检查其尺寸与垂直度是否与要求相符。并且，型钢由于是受力构件，质量对力学结构具有直接影响，不能仅验收表面质量，还要用超声波探伤，通过收集反射波，确定构件内部瑕疵情况，如果发现缺陷要求构件立即返修，采取补焊、砂轮打磨等方法，控制返修次数在2次以内。

2.3安装施工

2.3.1型钢柱施工

型钢柱安装中，受限于型钢骨架，与型钢梁出现交叉部分，需根据结构特点，对纵筋位置合理布置，选择恰当安装方法。通常型型钢柱纵筋分布于周围，必定与型钢梁交叉，如果型钢梁尺寸相比型钢柱较小，处于柱侧面中部，考虑柱纵向钢筋可在矩形柱四角集中分布，避开型钢梁，确保纵筋上下贯通。而型钢柱尺寸小，纵筋较多，难以将型钢梁完全避开，则在型钢梁翼缘位置制作孔洞，纵向钢筋穿过孔洞安装。还可采取钢筋-型钢连接器，连接型钢翼缘板与纵筋，纵筋与型钢梁相遇，切断纵筋，以连接器进行连接。

2.3.2型钢梁施工

型钢梁安装中，仔细检查材料规格、尺寸、编号等，吊装中根据钢梁宽度，焊接吊装耳板，以钢丝绳吊索将其绑扎于耳板上吊装，配置防割断措施，确保吊索角度＞45°。型钢梁起吊中，保持水平状态，缓慢提升，对称安装，以免钢柱偏心影响精度。并采取高强螺栓与焊接连接，矫正型钢梁位置，控制焊接收缩变形，做好探伤；高强螺栓连接表面喷涂除锈剂，清洁干燥，准确定位螺栓孔与钢梁，顺利安装。

上部纵筋安装中，采取普通上部纵筋安装方法，遇到型钢柱，直接穿过预制孔，无法穿过则利用铰刀修正孔，且在钢筋孔位置安装加强版，以免由于开洞造成翼缘板损失。穿孔摆放到位后，检查纵筋接头面积与位置，符合要求进行连接。箍筋则保证加工准确无误，采取整箍套装方法，将其放在梁下，人工配合掰开箍筋，从下至上套筋，完成套装后，绑扎纵筋与箍筋。

3 质量保障

3.1优化结构节点

劲性结构通常含有较厚钢板与钢骨横截面，需要对钢骨节点妥善布置，多采取弧形钢梁或H型钢梁制作。但是，劲性结构梁柱肋板较多，分布方向不同，且位置关系复杂。可见，特殊劲性结构与钢骨节点应当纳入建模处理视角，利用BIM手段处理，方能确保钢骨节点、混凝土结构科学性。并且，穿节点施工复杂性强，还需关注箍筋、纵筋等分布，转变原有施工模式，采取可视化施工方法，保证节点连接效果，以免交叉节点对施工进程造成影响。

3.2动态模拟检测

劲性结构穿钢筋节点施工需采取动态检测方法，模拟施工效果，优化吊装钢骨方式，保证达到最佳检测实效。例如，钢筋与钢骨垂直交叉，施工状态较为特殊，利用动态检测能够对施工误差进行识别，对个别穿孔钢筋，处于中间位置，以套筒连接，从而提高施工质量。

4.结论

综上所述，复杂钢骨混凝土劲性结构穿钢筋节点施工中，为保证结构稳定性，必须增强穿节点施工质量，增强建筑抗震性，完善施工方法，确保整体建筑物安全性。因此，在施工操作中，应当结合实际情况，做好各施工环节操作的基础上，从优化结构节点、动态模拟检测这几方面出发，优化协调施工，改进钢筋节点，以免为工程造成不必要经济损失。

参考文献：

[1]杨琳,张锐.劲性结构复杂节点钢筋安装方法与质量管控要点[J].建筑技术, 2023, 54(01):56-59.

[2]张谊亮,叶桐,李鹿宁等.复杂钢骨混凝土劲性结构穿钢筋节点施工技术[J].四川建材,2022,48(10):112-114.

[3]何荣江.劲性钢筋混凝土结构中劲性节点深化设计技术研究[J].建筑安全, 2020,35(04):19-22.

[4]顾海然,兰毛古,肖传丰等.浅谈劲性钢结构与密集钢筋群的多种节点处理方式[J].中国建筑金属结构,2020,(02):64-66.

作者简介：许镇峰（1984年10月份）男；籍贯:广东汕头；民族:汉；职称:建筑工程管理工程师；毕业于:华南理工大学；学历:本科；从事工作：建筑工程管理及施工技术管理等工作。

通讯地址：广东省中山市东凤镇东罟二街14之三（一定要填写清楚详细地址，不能单写学校或公司名称）

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