高层建筑钢筋混凝土梁式转换层钢筋连接及安装技术研究

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1、高层建筑钢筋混凝土梁式转换层钢筋连接及安装技术研究摘要：随着城市建设的发展，很多高层建筑向多功能、多用途方向发展，在工程设计和施工实践中，梁式转换层得到了广泛的采用和认可，它可以较好地解决高层建筑中上下部结构在竖向不连续的问题。目前，国内部分学者对钢筋混凝土梁式转换层结构的受力性能进行了部分研究，但对于施工技术方面的研究并不系统。本文结合转换层的受力性能，对钢筋混凝土梁式转换层的钢筋的连接和绑扎技术进行了系统的研究，提出转换层的跨度和承受的荷载都很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。关键词：高层建筑 钢筋混凝土 梁式转换层 钢筋连接 安装

2、 技术在高层建筑的发展过程中，转换层的出现具有重要的意义，目前在国内外一些已建成的带转换层的高层建筑中，钢筋混凝土梁式转换层占70%以上，它实现了上下建筑空间和结构形式的变化。笔者总结国内外梁式转换层的施工经验，并进行一些理论分析，展开对高层建筑钢筋混凝土梁式转换层钢筋连接及安装技术的研究。一、钢筋安装顺序高层建筑梁式转换层钢筋用量大、型号多;转换梁截面大，梁上下钢筋布置错综复杂。准确放样与下料、合理安排好钢筋就位次序尤为重要。放样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系，确定制作尺寸和绑扎顺序，钢筋工程安装顺序如下.搭钢管支架分层排布主梁上部纵筋、套箍筋梁上部主筋与箍筋绑扎牢固拆支架横杆洞口加固筋就位

3、穿梁下部主筋和腰筋、垫好梁下保护层短筋下部主筋与箍筋绑扎牢固铺放板底双向双层钢筋逐层向上铺设暗梁处的中间部位腰筋上下水电气管线敷设、钢筋马凳的焊接固定铺放及绑扎板上部钢筋及表面加强筋。二、钢筋连接的主要方法及要求在转换层的施工过程中，会遇到成百上千的钢筋接头。鉴于转换层结构的重要性，要求钢筋接头的质量必须可靠。考虑到接头数量较多，结合规范要求，通过对不同钢筋连接方法进行技术经济综合对比，往往主要采用以下四种方法，即闪光对焊、电渣压力焊、套筒冷挤压和锥螺纹连接。中部的构造钢筋采用绑扎接头。钢筋的连接方式依钢筋的型号各异。16-25的柱、墙、梁筋采用闪光对焊、电渣压力焊和电弧焊，28-32的梁筋采

4、用套筒冷挤压和锥螺纹连接。钢筋中间部分连接采用锥螺纹连接，梁端头带弯头的钢筋一端采用套筒冷挤压连接。梁下部钢筋接头部位在支座内，上部钢筋接头部位在跨中1/3范围内钢筋的连接相邻接头错开不小于35d。板筋按25%数量错开，相邻接头位置错开不小于35d钢筋的连接。（一）电渣压力焊电渣压力焊是利用通电的上、下钢筋和上、下钢筋间的金属丝引然电弧，操纵上、下钢筋间距使电弧稳定燃熔烧化钢筋，待熔化到一定程度后迅速顶压并切断电流使其结晶，从而使上下钢筋熔化为一体。电渣压力焊的工艺过程:引弧过程电弧过程电渣过程顶压过程手工电渣压力焊先将上钢筋与下钢筋接触，通电后，即将上钢筋提升2-4mm引弧，电弧引燃后，继续

5、维持电弧稳定燃烧，随着钢筋的熔化，上钢筋逐渐托入渣池产生大量的电阻热，使钢筋端部逐渐烧平，熔化金属形成熔池，熔化的焊剂成为渣池，待电弧烧到一定的时间，渣池达到一定的深度后，在切断电源的同时迅速进行顶压，将上钢筋端部压入金属熔池，使液态金属和熔渣从接头处挤压出去，这时未熔焊剂包敷挤出的熔液，断电后逐浙冷却成为固态，熔渣形成外面的渣壳，液态金属形成焊包。钢筋的纠直清头、上夹具、安装钢筋装焊剂连接焊接线焊接卸焊盒、卸夹具检查接头(1)施工前的准备工作:1)事前必须对焊接机进行检测，以确保焊接的质量和焊接的顺利进行。2)施焊选用的夹具不宜磨损过大，对于上下钳口不同心，夹具上下磨扣错位，应予以更换。3)

6、为确保焊接顺利进行，尚应保证电线的负荷及通电良好。(2)焊接钢筋的技术处理是保证焊接质量的一个重要因素，主要处理要点有:1)钢筋在施焊前必须调直，对于无法调直的应将该部人为割去。2)钢筋端头必须平直，无锈蚀和夹渣。3)钢筋的夹具安装必须上、下对中，夹具必须夹紧，钢筋要保持垂直稳定，长度大于3.5m的钢筋安装时应搭安装架，并有人扶正。4)钢筋与夹具钳口接触的部位不得有锈蚀和水泥浆，否则必须用钢丝刷除去，以确保导电良好。(3)焊接不得受潮。在施焊前，焊剂要进行烘焙处理。可参照250-300烘培2h;100-250烘培8h, 60-100烘培24h。(4)夹装药渣时，一定要把石棉垫好，严禁焊剂泄漏，

7、焊剂中不得有杂质，药渣要装匀并压实。(5)为确保焊接质时，起弧前应观察供电压是否正常，如果一次电压变动幅度超过5%，则不易施焊，应待电压稳定后再进行施焊。(6)施焊过程中，上钢筋加压下送时，动作要稳、迅速，顶压力应适当，宜为0.2-0.3kN。(7)钢筋的焊接端面应平整，下钢筋高出钳口不应少于80mm、若钢筋焊接端面粗糙时，宜加大熔化量。(8)施焊时，夹具必须夹紧钢筋，焊接完毕扣，焊剂盒不要取下，保持20s左右，方可取出剩余焊剂，夹具应在24分钟后(即焊头基本冷却一定的钢度)取下，并敲去渣壳，四周焊包应均匀，凸出钢筋面应于或等于4mm。(9)在整个施焊过程中，遇突然断电等异常情况，应重新施焊。

8、雨天应停止施焊，潮湿环境要加强防护措施。(10)焊的质量以及接头的外观质量具有快定性的作用。因此，针对所焊接钢筋直径大小，施工前进行工艺试验，确定焊接参数是一个不可缺的步骤4质量要求(1)为保证焊接质量，对于每个焊接头均作外观质量检查并以每300个同类型作为一验收批，切取3个试件进行拉伸试验。（2)上下钢筋接头轴线偏差不得超过O.ld，同时不得超过2mm，接头处弯折不得大于4度，焊接头不得有裂纹、夹渣，钢筋表面无明显烧伤，焊包要均匀饱满。（二）锥螺纹钢筋连接锥螺纹钢筋接头是利用米制锥螺纹承受轴向力和水平力及密封性能较好的原理，靠机械力把钢筋连接在一起的。其工艺是先施在施工现场或钢筋加工厂，用锥

9、螺纹钢筋接头专用套丝机，把钢筋的连接端头加工成锥螺纹，然后通过锥螺纹连接套，用力矩扳手按规定的力矩值，把钢筋与连接套拧紧在一起。锥螺纹钢筋连接顺序见图1。1钢筋的连接要求(1)连接套规格必须与钢筋规格一致;连接钢筋时，必须将力矩板手预先调定到表3.2规定的钢筋接头拧紧值，然后拧紧接头，直到扭力扳手发出“咔嗒”响声为止。(2)接完的钢筋接头外露丝扣不得超过一个完整丝扣，连接好的接头必须用油漆作上标记。（三）钢筋冷挤压连接法钢筋冷挤压连接法是在待连接的两根钢筋的端部套筒，然后用便携式大吨位液压挤压机挤压套筒变形，将两根钢筋连成一体的一种机械连接方法。钢筋挤压连接法克服了传统的焊接接头有可能存在的脆

10、性接头和绑扎搭接接头不能承受轴向偏心力缺陷。1工作原理挤压钳在未进行压接时，超高压泵站输出的油液经过换向阀直接回油箱。在进行挤压工作时，将换向阀扳至压接工位，超高压油液经高压油管，进入挤压钳入口，前油腔油液经B口回油箱，此时超高压油液推动活塞和上压模进行压接工作，当表压力达到规定值后，操作换向阀至回程位置，泵站油液经换向阀通过高压油管进入挤压钳B口(前油腔)推动活塞回程，油缸后油腔油液经A口回油箱，这样就完成一次工作循环。2施工注意事项(1)操作人员必须是经培训后发给操作证者，否则不得进行此项工作。(2)压接前要清除钢套筒和钢筋压接位的铁锈、油污、泥砂等。钢筋端部要平直，如有弯折必须予以矫直，

11、以保证压接后接头的质量。(3)液压系统中严禁混入杂质，在连接、拆卸超高压软管时，其端部要保护好，不能沾灰尘沙土。(4)挤压连接设备必须操作要求进行操作，按规定要求进行维护保养。三、转换层钢筋的连接与安装（一）钢筋翻样与下料转换大梁的含钢量大，主筋长，布置密，在两梁相交的柱节点区上下共有几十层上百根主筋在此“相聚”，加上腰筋、柱筋等，主筋还须弯起锚固，众筋“抢位”现象十分突出。任何一根主筋的就位错误，均会造成大量的返工。因此，准确地翻样和下料是钢筋顺利施工的前提。(1)钢筋翻样前必须弄清设计意图;审核、熟悉设计文件及有关说明;掌握现行规范的有关规定。翻样时要结合实际并考虑方便施工。(2)一般设计

12、设计转换大梁的主筋在柱节点区均弯起锚固，施工难度大。可与设计单位协商解决，如:大梁的最上一排面筋向下弯并锚固至底筋以上;底筋的最下一排主筋尽量靠柱边上弯25d，其余主筋全部取销弯锚，负筋亦不起弯，均伸至弯起筋即可(柱截面大，锚固长度满足要求)。这样一来，增大了节点空间，为混凝土的灌注和振捣提供了条件。(3)梁上部的主筋接头要求设置在跨中1/3跨长内，下部主筋接头要求设在靠近支座1/3跨长内。由于梁内主筋多，主筋下料时，必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置，以保证主筋的焊接接头相互错开并满足现行规范要求。(4)为方便钢筋的安装就位，满足上述规范要求，必须对所有梁主筋按就位顺序进行编号。(5)梁箍筋

13、大，下料时要注意对焊接头位置，避免接头出现在箍筋的弯折处。（二）各部位钢筋连接方式转换层中钢筋的种类繁多，不同位置钢筋受力情况也不尽相同，因此，各部位应综合受力情况、施工难度、经济效益等采用不同的连接方式。(1)转换层大梁的主筋是转换层中最重要的受力单元，应采用最可靠且对钢筋无损害的连接方式，通常采用冷挤压连接法。(2)转换层柱钢筋、剪力墙竖向分布筋宜采用电渣压力焊。(3)转换层主梁腰筋及箍筋、联系梁主筋、板钢筋一般采用闪光焊接。(4)其他受力较次要部位，如联系梁架力筋及箍筋可采用绑扎连接。（三）钢筋支撑架的搭设在钢筋成型及绑扎施工过程中，由于钢筋特长，只能在施工现场进行连接，在连接时，必须搭

14、设钢筋支撑架，支撑架的搭设是便于钢筋绑扎的关键。(1)搭设下部钢筋支撑架的具体措施:在距梁底标高竖向高出1000mm处，每横向3000mm处用横钢管支撑于排架上，做成下第一排钢筋的支撑架，并将下第一排钢筋按设计顺序放于支撑架上，依此类推，直至下三、下四，所有下部钢筋搭设完成。(2)搭设上部钢筋支撑架的措施:首先搭设上部钢筋最下一排的支撑架，并设计要求放置好该排钢筋，依次类推，直至上部钢筋支撑架全部完成，但搭设好最上一排钢筋支架时，由于上一排钢筋弯钩长达几米，需经电渣压力焊才能完成，因此不能直接将上一排钢筋置于钢筋架上，须在距上一排钢筋支撑架高出2000mm处另搭设钢筋焊接用的支撑架，将上一排钢

15、筋按设计顺序悬吊其上，进行电渣压力焊，弯钩焊接施工完毕，松开钢筋下落至上一排钢筋支撑架上，施工过程中，特别要注意上一排支撑架的标高，一定要保证上一排钢筋置于其上时，刚好是它们在梁面所处的位置。（四）钢筋的安装与就位钢筋安装顺序:搭钢管搁架分层铺设下部纵筋分层挂吊上部纵筋套箍筋放吊筋拆搁架下横杆、下纵筋与箍筋绑扎固定上纵筋与箍筋绑扎固定梁底保护层骨架就位绑扎吊筋、柱节点箍筋穿负筋、腰筋等。(1)绑扎下部钢筋，按顺序抽走下一排筋支撑面，下落下一排钢筋至梁底部位，并绑扎。放置横向1500mm25分隔筋;抽走下二排支撑面，下落第二排钢筋至设计要求部位，并绑扎，依此类推，直至所有下部钢筋绑扎完毕。绑扎上

16、部钢筋，首先绑扎上第一排钢筋，完工后，松开并抽走上第一排钢筋支撑面，然后从梁一端向另一端依次开上二排钢筋支撑点。一边松开，一边将钢筋上提至正确位置，同时插进隔筋，绑扎固定上二排筋，依此类推，直至上部钢筋绑扎完毕。(2)梁上部的主筋接头要求设置在跨中1/3跨长内，下部主筋接头要求设在靠近支座1/3跨长内。由于梁内主筋多，主筋下料时，必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置，以保证主筋的焊接接头相互错开并满足现行规范要求。(3)在梁底模的两侧划线定出每排16根32纵筋的分布位置，同时确定它们各自在柱节点的位置(位于哪两根柱主筋之间)，主筋排列必须按次序对号入座。 (4)安装梁柱筋要注意梁与梁之间的协调，

17、按先主梁后其余梁的顺序，纵筋依次交叉穿插，上下交替搁置，以保证主筋在梁内的设计位置。 (5)安装柱节点箍筋时，必须事先确定的位置和数量，在主筋铺设的同时将柱箍放置在各层主筋之间。待大梁钢筋骨架就位后，按由上至下的顺序将柱箍同柱主筋绑扎固定。柱节点箍筋不得少放、漏放。(6)大梁上下几排钢筋在绑扎就位时要保证其上下对齐形成垂直的钢筋间隙，以便混凝土灌注和振捣。(7)梁底保护层:鉴于梁钢筋骨架重，底筋高度不一，用细石混凝土和钢筋丝网片特制了两种厚度的高强度夹丝保护层垫块(以防压碎)。保护层垫块成排布置，统一垫在主筋下(排距1.5m)，在梁骨架就位前放置好。(8)梁钢筋安装绑扎时，必须在梁底模两端划定

18、出每排中X32纵筋的分布位置，以确定各自在柱节点的位置，并且对号入座。由于转换梁内钢筋骨架重，为保证保护层厚度，用短钢筋头作垫块，保护层垫块成排布置，排距1.0m，统一垫在主筋下，在梁的骨架就位前放置好。转换梁底部钢筋绑扎的原则是次梁压主梁，板筋压梁筋。即先绑Y轴向主梁，再绑璐由向主梁及板筋，然后绑y方向次梁及板筋。暗梁及板底部钢筋绑扎完后，开始放置马凳，马凳纵横间距约0.7m。马凳用25钢筋制作。(9)转换层梁柱点处，钢筋分布较为密集，应先穿高梁钢筋(高梁钢筋底筋有弯折)，然后再穿低梁钢筋(低梁钢筋锚入高梁中)。(10)一般转换梁底筋及其密集，可与设计院、监理、甲方协商，在转换梁中底筋下排X32钢筋中各抽取一至两根放到最上排。这样钢筋间距拉大，有利于混凝土浇筑。 (11)由于钢筋复杂，浇筑硅时派专人检查及保护钢筋，避免钢筋变形移位。参考文献：1 蔡鹏程,卢有城,曲春珑. 大体积混凝土温度计算与实测温差分析J建筑技术 , 2005,(01) . 2 李永贵,王非平. 南宁市新华书店图书大厦转换梁裂缝控制措施J建筑技术 , 2006,(04) . 3 翟红侠,廖绍锋,章家海,冯兰芳. 聚丙烯纤维膨胀混凝土在大体积混凝土中的应用J安徽建筑 , 2005,(03) . 4 周先祥. 某砖混结构住宅楼现浇板裂缝原因分析及加固处理J安徽建筑 , 2005,(03) .