高层建筑钢骨混凝土结构转换层施工技术

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摘要:随着建筑技术的发展，大跨度高层建筑也越来越多，钢骨混凝土结构由于承载力高、延性好的特点，应用在高层建筑转换层结构中具有明显的优势。结合某高层建筑工程，介绍了钢骨混凝土结构转换层施工技术，主要包括了钢筋安装及混凝土浇筑等内容及施工要点，检测表明，施工质量满足设计及规范要求。

关键词:高层建筑；钢骨混凝土；钢筋安装；混凝土浇筑；施工检测

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

近年来，随着城市建设的发展与建筑技术的进步，建筑体型也向着复杂化、功能多样化的综合性发展，大跨度、高层建筑已经成为建筑结构发展的主要方向之一。在高层建筑设计中经常会遇到转换层结构设计的问题。由混凝土包裹钢骨做成的钢骨混凝土结构，充分发挥了钢与混凝土两种材料的特点，与钢筋混凝土结构相比，具有刚度大，延性好，还可以大大减小构件的断面尺寸，明显增加了房间的使用面积，因此，钢骨混凝土结构应用在高层转换层结构中具有明显的优势。

1 工程概况

某高层建筑，总面积约为15.11万m2，上部两栋塔楼分别是28层和32层高层住宅组成，地下室2层，结构采用钢骨混凝土框架核心筒。

在5楼顶部(标高27.150m，层高6.35m)设置13根钢骨混凝土结构转换大梁，跨度分别为10600mm(H～K轴)、9200m(H～F轴)，在每跨中部分别设有一梁上柱(H～G轴4600mm，H～J轴4800mm)，转换大梁断面为1700mm×2000mm，梁内箱形型钢为1300mm×1650mm×50mm×50mm。

2 工程难点分析

本工程施工中存在两大难点:①梁柱节点处水平、竖向钢筋安装，不仅满足设计与《混凝土结构设计规范》GB50010—2010要求，还要与型钢连接牢固，则必须对每根钢筋的排布(穿越或焊接)做出周密安排；②在如此密集的钢筋与型钢狭小的空间内采取什么样的措施才能使混凝土浇筑密实。处理好上述两方面问题，确保钢筋混凝土结构与型钢结构协同工作，是此次转换层大梁施工成败的关键所在。

为此，设计方、监理方、施工方针对转换大梁及梁柱节点施工中的难点问题，共同分析，提出有效对策。在钢筋与型钢连接中采用了增加肋板、并筋、竖向钢筋套筒与钢梁焊，以及在混凝土浇筑中采用自密实与普通混凝土配合使用等新的工艺与方法，并结合过程试验与完工检测，使整个施工过程处于受控状态，保证了施工质量。

3 钢筋安装

3.1 梁柱节点钢筋安装

以K/35节点进行说明，钢骨混凝土柱标高27.100m以下断面为1200mm×1200mm，柱内箱型钢柱断面为800mm×800mm×50mm×50mm，柱配筋为:(角筋4φ32，南北东西侧各7φ28，箍筋φ14@100，箍筋核心区φ16@100)；上部钢骨混凝土柱标高27.100m以上断面为800mm×800mm，柱内为十字形钢柱断面为500mm×500mm×50mm×50mm，柱子配筋为:(角筋4φ32，南北各11φ32，东西侧各6φ32，箍筋φ12@100，箍筋核心区φ16@100)；在箱形柱与十字形钢柱转换界面，27.100m以下采用10块厚1000mm×50mm尺寸不一的加劲板竖向焊接，再在加劲板面上加50，30mm盖板满焊进行转换。

转换层大梁钢筋配筋，南侧(梁1700mm×2000mm)14φ32；36φ32(12/24)，北侧(梁500mm×1000mm)5φ32；8φ28(2/6)，节点东西向次梁断面为400mm×700mm，节点配筋为:6φ25(4/2)；4φ22。转换层大梁上部钢筋与柱筋节点处配筋大样如图1所示。

注：应先将柱筋套筒排布定位（考虑梁筋位置）后再处理梁钢筋

图1 转换层大梁上部钢筋与柱筋节点配筋大样

(1)水平筋的处理

南北向主梁①号两根筋的抵靠钢柱翼缘板，与翼缘板上钢筋套筒连接；②号两根穿越钢柱腹板，安装时采用单根穿越腹板伸出，两头用同直径钢筋采用两侧搭接10倍直径单面焊；其余钢筋贯通支座。

东西次梁③号截断处加L形弯头搭接焊，并抵拢翼缘板，水平段与钢盖板双面焊接；④号筋两根穿越钢柱腹板，安装时采用一头伸出，一头用同直径钢筋采用两侧搭接10倍直径单面焊；⑤筋两根伸至柱筋侧并与箱形钢梁面板5倍直径双面焊接。

腹板钢筋穿越开孔，按《钢骨混凝土结构技术规程》YB9082—2006，腹板开孔缺损率＜20%，满足要求。

(2)竖向钢筋的处理

对于钢梁上不宜开孔的柱筋共21根，采用在箱形钢梁上焊接钢筋套筒，柱筋用套筒连接。

3.2 梁上柱的竖向钢筋及箍筋的处理

以GGZ1C为例说明，梁上柱断面800mm×800mm，内设十字形型钢柱断面为500mm×250mm×50mm×50mm，主配筋为:东西侧各6φ32，南北侧各11φ32，角筋4φ32，技术处理如下。

(1)箱形大钢梁竖向耳板与十字形钢柱翼缘板间增加2块56mm厚Q345钢板，与竖向耳板及钢柱翼缘板焊接；南北向大钢梁梁上柱出柱边100mm新增竖向加劲50mm厚Q345钢板，加强抗剪及整体稳固性。

2)原梁上柱设计为双排筋，因用于柱筋连接的竖向耳板内侧与十字形钢柱翼缘板之间空间有限(仅56mm)，无法保证柱内侧竖筋焊接质量，经设计同意将双排筋改为外侧单排，但改成单排后并考虑避让上梁耳板、牛腿，柱筋净间距无法满足间距≥50mm的规范规定，因此对部分钢筋按《混凝土结构设计规范》第4.2.7条，经设计核算，对部分钢筋采用了并筋处理方式，在竖向钢筋排布时必须考虑竖筋与上层耳板的位置关系，在耳板下方应采用单筋形式并最多留置1～2根竖筋，以保证竖筋可以通过在耳板上开孔穿越。

3)为避免设置的拉筋弯钩因柱筋密而影响安装质量，拉筋均采用在端头与箍筋10倍直径单面焊接，并筋处理大样如图2所示。

图2 并筋处理大样

3.3 转换梁在框架柱范围内构造大样和转换大梁端部收头抗扭筋构造大样(见图3)

图3 转换梁构造大样

3.4 为保证所采用工艺形式可靠，通过试验判定其可行性

(1)钢筋与钢板的单、双面焊接受力试验(φ32，φ28与δ=30，δ=50)。

(2)钢筋机械连接套筒与钢板焊接及钢筋的受力试验(φ32，φ28与δ=30，δ=50，套筒接头等级Ⅰ级)。

(3)钢筋单面10d搭接焊(φ32，φ28)。

以上试件均是在模拟施工环境情况下制作，经检测单位对试件进行测试，均符合规范及设计要求，为施工提供了可靠数据及参照样板。

在类似钢骨梁施工中，上部及下部2排筋施工困难是普遍问题，在与耳板连接时，有的将上2排筋焊于耳板下部，只能采取仰焊，受作业环境影响，很难保证焊接质量；在此建议设计针对此种结构，应通过计算允许2排筋与1排筋间距适当拉大，以便于施工；同时建议采用2排筋通过焊于钢柱上的套筒连接应是可行的，这种做法在《钢骨混凝土结构技术规程》YB9082—2006有明确规定，并且在大量的工程实践中已得到广泛应用。

4 混凝土浇筑

此部位由于转换梁及梁柱节点部位型钢断面大、钢筋密集，因此浇筑难度较大。比较突出的问题有:在转换梁底部梁上柱对应位置配筋为36［12(伸入距支座1/4跨度处)/24］，扣除保护层后，底距钢梁底净距只有150mm；在K/35梁柱节点处纵横及竖向钢筋密集，柱上10.9mm栓钉密布；梁、柱混凝土强度等级级差大(梁C30、柱C60)；再者由于钢骨梁、柱空间狭小，浇筑时要采取可靠措施，避免空气滞阻影响混凝土浇筑密实度。针对上述难点，采用自密实混凝土与普通混凝土配合使用，不同强度等级、不同种类混凝土浇筑分界。