深圳医院工程劲性混凝土型钢梁柱节点区预焊直螺纹套筒钢筋连接施工工法

'劲性混凝土型钢梁柱节点区预焊直螺纹套筒钢筋连接施工工法1前言建筑结构设计中，为了有效地减小大跨度梁的梁高，满足内部的高大空间及结构的转换需求，越来越多采用型钢劲性混凝土组合结构的设计。为了解决现浇框架梁柱主筋在型钢梁柱部位无法贯通，或因贯通在翼缘板上开孔对型钢梁柱强度造成影响的问题，深圳市建工集团股份有限公司和江苏省华建建设股份有限公司组织技术研究，根据设计要求，总结出劲性混凝土型钢梁柱节点区预制直螺纹套筒钢筋连接施工工法。2工法特点本工法为型钢混凝土框架的梁、柱纵向受力钢筋，与型钢结构（工字形、箱形类的钢梁柱）交接处的施工方法，在型钢结构上焊接或开孔设置梁、柱纵向钢筋的传统施工方法上，进行技术改进：在梁、柱纵向钢筋与型钢结构的交接处，采用对应的钢筋直螺纹套筒在工厂预先焊固，型钢结构现场安装后进行钢筋安装施工。与传统的施工方法相比具有以下特点：1安装方便、快捷，降低了现场钢筋焊接量或钢筋穿孔安装难度，提高了施工效率，有效保证钢筋连接的施工质量。2在型钢结构对应梁、柱的纵向受力钢筋处，焊接直螺纹套筒对框架梁、柱的纵筋进行同轴线连接，梁、柱钢筋通过和套筒连接达到传力贯通梁柱节点的目的。3型钢结构焊接直螺纹套筒处设置加劲钢板，避免了型钢结构因穿筋开孔削弱结构的问题，保证了结构的刚度与稳定性。3适用范围16 适用于劲性混凝土组合结构型钢梁柱节点区域钢筋连接的施工。4工艺原理4.0.1在梁、柱的纵向受力钢筋与型钢结构连接位置处，利用钢筋直螺纹套筒的可焊性与型钢结构焊接固定，并相应增设加劲板加强型钢结构。4.0.2型钢结构上的钢筋直螺纹套筒、加劲板，按照深化后的施工图在工厂定位安装、焊接，确保焊接质量和钢筋直螺纹套筒的定位精度。4.0.3按照深化后的施工图对型钢结构的尺寸、安装施工进行精确控制，保证梁、柱的纵向受力钢筋的顺利安装连接。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程根据设计图纸深化钢梁、柱图纸→确定钢材并材料进场抽检→型钢梁柱的工厂加工→定位、焊接直螺纹套筒、加劲板→型钢梁柱运至现场→型钢梁柱安装→钢筋连接→钢筋绑扎→模板安装→浇筑混凝土。5.2施工工艺5.2.1型钢梁柱的加工型钢梁柱的加工流程：数控精密下料切割、零件下料钢板矫平、拼板→组装、焊接→矫正→加劲板的焊接→焊接钢筋套筒由钢结构专业公司及专业工程师根据土建施工图要求及结合现场安装条件对钢梁、钢柱进行深化设计。原材料经现场抽样送检合格后使用，并对加工过程严格控制。钢结构由专业钢结构生产厂家在工厂进行分段加工制作，型钢梁柱构件尺寸误差应控制在2.0mm以内，对焊缝质量进行100%探伤检测（如图5.2.1）。型钢梁柱上部直螺纹套筒在工厂进行焊接。16 图5.2.1-1型钢构件在加工厂加工型钢梁柱直螺纹套筒在工厂进行焊接，钢梁柱在工厂加工完成后运至施工现场，并按顺序摆放到位(如图5.2.1-2)。制作时注意严格控制直螺纹套筒的焊接定位。型钢梁上部直螺纹套筒，角焊缝围焊图5.2.1-2型钢梁上部焊接的直螺纹套筒5.2.2直螺纹套筒定位、焊接1梁柱型钢构件制作、校正后，应按照深化设计图划设轴线、纵向钢筋设计位置。为梁柱安装用，梁轴线应引至梁端的梁底处，柱轴线应划设纵横轴线至两端，经检查验收后进行钢筋套筒定位划线；钢筋套筒应划设中心（同钢筋轴线）和外圆，套筒中心定位误差应≤16 1mm，经检查合格后先将将套筒与外圆线重合、定位后，进行点焊固定，再次检查套筒位置无误后，对称施焊。2直螺纹套筒与型钢钢板焊接为角焊缝围焊，焊缝高度≥8mm且小于1.2倍的套筒壁厚，焊缝外观等级为Ⅲ级，外观质量应从焊缝高度、厚度、焊缝宽窄度等方面加以检查控制，外观检查不允许出现表面气孔、夹渣、裂缝等现象。5.2.3型钢柱施工型钢柱分两段施工，将端部有钢柱的型钢柱施工至设计钢柱底标高，中间型钢柱的第一施工标高为梁下非加密区范围再加35d以下，并浇灌混凝土，以保证钢柱、高支模支撑的稳定性。5.2.4型钢梁柱的安装操作要点1构件进场和分区（分节）卸货,并检查构件出厂合格证、材料试验报告记录、焊缝无损检测报告记录、焊接工艺评定、各类材料质量证明等随车资料，并检查进场构件外观。2钢柱运到现场，单件重量不大,可采用现场部设的塔吊进行吊装。3型钢柱安装采用全站仪（或经纬仪）按照型钢柱的设计将轴线（或辅助线）准确投测到混凝土结构楼面上，其误差不得大于2mm，检查验收后进行型钢柱安装就位、平面和垂直度校正，使柱上划设的轴线与地面平面轴线重合、垂直度≤2mm、并采用临时拉撑等措施保持型钢柱稳定时，对型钢柱点焊固定，再次检查垂直度≤2mm后，进行对称焊接。4型钢梁安装安装前应将梁底模支设完毕,保证足够的工作面,检查柱顶轴线符合要求后、并在梁底模上定出钢梁位置（当梁底有通长钢筋越过型钢柱时，应将其先布放到位）。根据钢梁自重和现场安装条件决定钢梁拼装情况,确定吊装方案。16 若现场条件允许采用大型吊车一次性吊装就位（若现场条件有限，需事先对钢梁进行设计分解，并保证接头焊缝在受力较小处。本着先两端后中间的原则进行吊装就位），按照柱上的轴线校正、安装完成。图5.2.4-1型钢梁安装5.2.5型钢梁连接钢筋与下部型钢柱钢筋连接1型钢柱内可焊型钢梁下直螺纹套筒连接方法型钢梁下套筒连接的钢筋长度是决定型钢柱在梁宽范围内柱主筋与型钢连接的关键，需每根钢筋一一现场量尺寸，并调整柱主筋的间距，以保证与梁下套筒的有效连接，也保证套筒与型钢梁的焊接牢固(如图5.2.5-1)。2端部型钢柱内有型钢柱时，采用钢筋搭（焊）接法由于端部型钢柱内有型钢柱，焊接人员无法在柱内进行型梁下套筒的焊接，在征求设计院同意后，采用先将梁下套筒与型钢梁焊接，在吊装钢梁时将套筒连接钢筋与柱主筋按搭接的方式下锚，其搭接下锚长度为38d×1.6，绑扎后并加焊三处5d(当型钢梁下套筒无法后焊时也可采用此方法)（如图5.2.5-2）。5.2.6钢梁安装就位后,利用千斤顶、手拉葫芦等工具进行拼装、矫正并固定。调整、校正钢梁高度及平面位置后，将钢梁接头进行现场焊接。5.2.7现场焊接后，对焊缝进行100%探伤检测，探伤合格后，将型钢梁钢筋绑扎到位。在此过程中通知监理单位、建设单位、设计单位以及质量监督部门等进行验收。5.2.816 在型钢梁主筋完全固定后，在梁上精确放出上部框架柱位置线，并复核型钢梁上部套筒位置，确认无误后进行上部框架柱插筋的施工（如图5.2.8）。5.2.9在型钢梁、型钢柱及梁、板钢筋绑扎、模板支设完毕后，进行转换层混凝土的浇筑，浇筑混凝土前对转换层高支模支撑进行认真检查验收，并加强型钢梁混凝土浇筑过程中的振捣，确保型钢梁转换层施工的成功。图5.2.5-1型钢柱内可焊型钢梁下套筒做法示意图（一）16 图5.2.5-2端部型钢柱和型钢柱内无法焊接型钢梁下套筒做法示意图（二）图5.2.8型钢梁(柱)上直螺纹套筒连接上部柱主筋16 6材料与设备6.1主要材料6.1.1型钢梁、柱构件制作所采用的钢材、焊接材料、连接材料应有质量证明书，并应符合设计及国家现行有关规范、标准的要求，同时应按国家现行有关标准的规定进行抽样检验。6.1.2型钢梁、柱应具有出厂合格证，并附有相关技术文件。6.1.3直螺纹套筒必须满足《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107要求，型式检验报告必须合格，具有出厂合格证，并附有相关技术文件。6.1.4焊接材料、螺栓等连接材料应具有质量保证书，并符合设计要求及有关国家规范、标准的规定。6.2机械设备表6.2主要施工机具设备表序号名称数量设备技术参数1多头直条切割机GZ-40001台9+1把割枪；4米宽*28米长2H型钢组立机Z201台H2000;构件长15米3T型悬臂自动埋弧焊机TMZ-2X15套美国林肯牌；轨道50米长4H型钢翼缘液压矫正机YTJ-60B1台60型；翼板60mm，Q345B5三维数控钻床1台1250*600；∮12～406BS1250型双立柱转角带锯床1台1250*6007数控锯床1台750*5008摇臂钻床Z3050*16/I1台∮509磁力钻2台∮5010半自动切割机4台11直流电焊机（500A）8台12CO2焊机（500A）16台16 13（半自动）埋弧焊机4台1000VA14栓钉焊机1台15超声波探伤仪2台ECHOPE22016数字温度仪1台RKCDP-50017膜测厚仪2台345FB-MKⅡ18数字钳形电流表2台200319温湿度仪3台WHM5温10～40℃，湿0～100%20焊缝检验尺9台SK21磁粉探伤仪3台DA-400S22全站仪1台23水准仪1台S424游标卡尺40～150mm25钢卷尺250m7质量控制7.1工程质量标准 本工法须执行《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300，《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204，《钢筋机械连接技术规程》JGJ107，《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138及《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205。7.2质量保证措施本工法的质量控制事项:1确保对型钢梁柱尺寸的精确控制：型钢梁柱尺寸的控制确保型钢梁柱之间的有效焊接，保证型钢梁柱上套筒位置的准确，在钢柱吊装后进行对轴线、标高、柱间距离校正控制。2套筒轴线位置的精确控制，确保框架梁柱纵筋位置的准确。3型钢梁柱之间的连接钢筋长度的精确下料、加工及安装。416 在现场施工前，应对直螺纹套与型钢钢板角焊、直螺纹套筒钢筋接头按规范要求进行焊接、钢筋连接的型式检验和工艺检验，检验合格后方可进行现场施工，并按规范要求进行现场抽检。8安全措施8.1施工中应严格按《建筑施工高空作业安全技术规范》等国家、地方相关的安全操作规定进行操作。贯彻执行“安全第一、预防为主”的方针。8.2必须按国家规定的法规条例，对各类操作人员进行安全学习和安全教育,特殊工种必须持证上岗。进入施工现场的所有人员，均应穿戴好劳动防护用品，并应注意观察和检查周围的环境。8.3操作者必须严格遵守各岗位的操作规程，以免损及自身和伤害他人，对危险源应做出相应的标志、信号、警戒等，以免现场人员遭受损害。8.4加强机械设备安全管理，防止机械带病运转。各种电动工具要定期检查、维修，防止漏电事故。施工现场的施工用电，应按施工用电方案进行统一布置，消除乱拖乱拉现象。现场供电采用“三相五线制”，并装好触电保安器，用电设备应按有关规定实行一机一闸一漏电保护，并有安全可靠的接地。8.5加强现场施焊人员防火安全教育，提高防火安全意识，严格执行动火证制度，操作现场配备灭火器等消防器材，并应有专人看火，在模板上作业时，增加钢板阻燃设施。8.6不得随意拆除脚手架等临时作业设施，不得已必须拆除脚手架或搭板时，需得到安全人员的允许，作业结束务必复原上述装置。8.7起吊构件的移动和翻身，只听从一人指挥，不得两人并列指挥或多人参与指挥。起重构件移动时，不得有人在本区域投影范围内滞留、停立和通过。8.816 在钢梁吊装至施工作业面进行梁下套筒施焊及钢筋连接时，应尽可将高度降至最低，并根据钢梁的最低高度在梁下用型钢制作并安装设多个支撑平台（支撑平台确保承受型钢梁自重）平台上安装千斤顶支撑设备，并等型钢梁搁置平台上时，操作人员方可进行钢梁下作业。作业时，吊装钢丝绳不允许解除，以分解钢梁自重，起到双保险效果。9环保措施9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，遵照国家或行业的各工种劳动保护条例规定实施环境保护。9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.3噪声应满足环保要求，必须限制在95dB以下，对于某些机械的噪声无法根治和消除时，应重点控制并采取相应的个人防护，以免给操作者带来职业性疾病。9.4严格控制粉尘在10mg/m3卫生标准内，操作时应佩戴有良好和完美的劳动防护用品以保护。9.5当进行射线检查时，应在检测区域内划定隔离防范警戒线，并远距离控制操作。9.6合理安排作业时间，尽量减少夜间作业，以减少施工时机具噪色污染，避免影响施工现场内或附近居民的休息。9.7完成每项工序后，应及时清理施工后滞留的垃圾，保证施工现场的清洁。10效益分析10.1解决了型钢劲性混凝土组合结构现浇框架梁柱主筋在型钢柱梁部位无法贯通的问题。10.2此法具有安装方便、快捷，降低了现场钢筋焊接量，提高了施工效率，在保证施工质量的同时，加快了施工进度，取得了良好的经济效益。本工法有效地保证了工程质量和施工安全、快速，节约成本，节省资源，经济效益和社会效益十分明显。随着越来越多的劲性混凝土组合结构的项目产生，此类型钢梁柱节点部位施工的问题会越来越普遍，其推广前景良好。16 11应用实例实例一：深圳市**医院施工总承包工程Ι标段深圳市**医院位于深圳市南山区滨海大道与侨城东路交汇处，深圳湾填海区16号地块，是深圳目前标准最高、医疗功能和学科最全、规模最大综合性医院，也是目前国内少有一次建设的现代化大型生态医院建筑，将满足深圳、港澳及周边地区的医疗需求。深圳滨海医院工程Ⅰ标段-门诊医技楼，是滨海医院工程的核心部分。门诊医技楼总建筑面积13.98万平方米，地下室二层，地上建筑为四层。该工程地下室二层至屋面采用了劲性柱、梁结构。抗震设防烈度为7度。工程于2009年4月开工，2012年6月竣工。该工程已于2010年被评为“广东省安全生产文明施工优良样板工地”，其中2011年8月被评为“二○一一年度上半年深圳市优质结构工程奖”，并被授予2010年度深圳市建筑业新技术应用示范工程称号，荣获2009年度“AAA级安全文明标准化诚信工地”，深圳市绿色施工示范工地。16 图11-1深圳市***医院实例二：前海湾地铁前海湾车辆段**物业（一期）保障性住房深圳前海湾地铁前海湾车辆段上盖物业（一期）保障性住房主体1标段总建筑面积25万m2，由1～8#楼组成，其中在1#、8#楼A、B塔楼之间连接体C组成，其余为独立塔楼、板楼。连接体C首层、二层为架空花园，三层以上为住宅部分。在连接体C三层转换层应用劲性型钢梁转换的结构形式，并应用了直螺纹套筒在劲性钢梁节点转换。图11-2前海湾地铁上盖物业（一期）保障性住房16 图11-33层型钢梁、钢柱布置图图11-44层以上柱平面定位图实例三：卓越**世纪中心二标段卓越**世纪中心二标段是一座集高档商业、酒店、办公、公寓于一体的建筑综合体，本工程总占地面积9840.58平方米，总建筑面积为13万平方米；地下室为3层，2#塔楼58层，建筑总高度260米。卓越**世纪中心工程荣获2011年度深圳市“金牛奖”。16 图11-5卓越皇岗世纪中心二标段实例四：**经贸中心深圳**经贸中心工程位于深圳市福田中心区市民广场东侧，北临福中路，西靠金田路，是集办公室与商业为一体的超高层民用建筑。建筑面积11.5万平方米，地上46层，地下室共3层，裙楼3层位于塔楼东侧及东南侧，总建筑高度204米。本工程主楼为内筒外框劲性混凝土结构，外框内十字型钢骨外包钢筋混凝土，从地下二层一直到主体十五层。工程按7度地震烈度设防，塔楼及裙房框架的抗震等级为一级。大厦的核心筒设计为井字型筒体，增强了大厦结构的竖向刚度和抗震能力，塔楼周边结构柱采用了SRC钢骨砼，每层共16根。钢结构采用工字型断面形式，钢板厚度25～40mm。工程于2005年5月1日开工，2007年6月20日工程全部竣工。荣获2009年度深圳市“金牛奖”。16 图11-6**经贸中心16'