复杂梁柱节点核心区现场施工工法

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1、复杂梁柱节点核心区现场施工工法Revised by Petrel at 2021复杂梁柱节点核心区施工工法xx 建筑有限公司1.前言针对我国建筑领域中各种新型结构形式的不断涌现，结构设计的方式也逐渐变得多元化。从设计的角度 出发，既要保证实体结构“安全坚固”同时也要保证成型建筑的“功能使用、美观精致”，无疑，随着我国建筑 业的不断发展，体量较大的商业综合体项目对后者的期望度也不断提高，也就是说，在满足“承载力极限状 态”的前提下，使用者对建筑的“正常使用极限状态”有了更深层次的理解及要求。为迎合这一建筑结构的发 展趋势，结构设计中型钢构件、预应力、多梁交叉等形式在各大型商业综合体项目中频繁出现

2、。型钢混凝 土结构相对混凝土结构而言不仅具有“承载力高、抗震性能好”的优点，同时可起到“减小构件截面尺寸，增 大建筑空间使用率”的作用。预应力混凝土可起到“提高混凝土构件的刚度、抗裂性、和耐久性”的同时可保 证建筑具有“大跨度空间”。型钢混凝土及预应力的出现在针对建筑结构实现“大跨度空间”方面作用突出，然而含有型钢梁、型钢 柱、预应力、甚至多梁交叉同时出现时，其施工工艺复杂，施工难度大，尤其是此类复杂梁柱节点核心区 的施工质量更是难以得到应有的保障。此类复杂节点的梁柱核心区往往存在钢筋密集且排布错综复杂、钢 筋锚固长度难以满足、与搭筋板的焊接质量难以控制、梁底部钢筋焊接操作面不足、型钢构件开孔

3、率难以 控制、钢筋叠加排布导致板面超高等施工难题。针对这些施工难题，XX建筑有限公司通过各XX项目的经 验积累，不断反思并总结，形成了“复杂梁柱节点核心区施工工法”。2.工法特点本工法是通过多个项目的经验总结及反思积累，并在深圳XXXX、杭州XX中心一期等项目中得到实 施，具备“技术上可行、管理上可控”的实行条件。2.1改善质量。能够将“强节点、弱构件”的设计意图正确的引导至施工现场，而不是仅仅停留在理论设 计阶段。在复杂梁柱节点核心区施工过程中，往往会因为施工难度大，导致核心区梁钢筋锚固长度不够、 焊接质量差、箍筋及柱托施工不到位等质量通病的存在，使得“强柱弱梁、强剪弱弯、更强节点”的设计原

4、 理存在一定程度上的削弱。通过本工法可以有效的控制并改善复杂梁柱节点核心区的施工质量。2.2提高效率，隐蔽验收一次通过率高。通过本工法中所明确的型钢柱、型钢梁、预应力、混凝土梁钢 筋之间的施工工序，可以成功的提高施工效率和验收效率，避免因复杂节点处施工因上述2.1所提及的施 工质量通病导致隐蔽验收不合格而产生反复整改甚至大面积返工的现象，保证了施工进度及隐蔽验收一次 通过率。2.3节约成本。本工法中将复杂节点核心区的各型钢构件、预应力波纹管、钢筋按1:1进行合理放样， 并明确施工工序，使得各构件间的空间关系、施工先后顺序清晰明了，施工一次成型率高，避免因钢筋锚 固不足而采用钢筋搭接（焊接）补强

5、、型钢开孔、返工整改期间所产生的材料浪费和不必要的劳动力投 入。2.4降低型钢、预应力、钢筋间的互损概率。盲目的施工会导致型钢构件开孔率难以控制、预应力波纹 管位置偏位、钢筋施工难度大等问题，通过本工法中所提及的将钢结构深化图、预应力深化图、及梁柱钢 筋通过综合深化放样，可有效的降低各构件间的互损概率。2.5 避免节点区域混凝土完成面板面超高。充分发挥本工法对各不同专业构件综合深化能够起到“各构 件间空间关系清晰明了”的优点可有效避免应多梁、多排钢筋、预应力波纹管、型钢搭筋板间的多重关系导 致此节点浇注成型后混凝土板面超出设计结构标高的不利现象。本工法适用于体量大、结构设计复杂、含有大量型钢构

6、件、预应力的各种工业与民用建筑，尤其是在 大型商业综合体项目中可得到广泛的利用和实施。4. 工艺原理4.1将结构图、钢结构深化图、预应力深化图进行综合深化放样，利用计算机对复杂节点进行三维建模 和平面放样，各构件间的空间关系直接清晰，对细部节点相互矛盾或图纸本身存在的问题反馈至各专业及 设计院重新深化审核。4.2在相关规范及各行业标准容许的前提下采用钢筋弯折、钢筋代换、梁截面加腋、机械锚固、降低梁 顶标高、变径套筒的使用等方法对原有图纸中的钢筋排布、锚固及焊接形式、搭筋板位置、穿筋孔数量及 位置进行核对并深化放样，尽可能的避让型钢翼缘、预应力波纹管，并反映在三维建模模型中，核对其空 间关系。4

7、.3将复杂梁柱节点的综合深化图核对无误后，出图下发施工，过程中严格监督并控制其钢筋下料、型 钢吊装定位、预应力波纹管定位、施工工序和施工质量。5. 工艺流程和操作要点节点处梁上部筋放样图 钢筋下料控制 点按照1:1比例进行深化放样节点处梁下部筋放样图钢结构控制计還位申 怦预应力定位控制 隐蔽验收、混凝土浇筑、养护节点处剖面图施工工序控制5.2.1复杂节点处梁钢筋及梁截面的深化及放样1.优化原则为避免复杂梁柱节点核心区梁钢筋施工时存在钢筋排布凌乱、钢筋间距不满足规范、钢筋锚固长度不 足、搭筋板上钢筋焊缝宽度不足等质量缺陷，同时为避免型钢梁、柱翼缘板上因钢筋施工而随意开孔，导 致型钢构件承载力削弱

8、等现象，本工法针对此类问题，提出对梁钢筋及截面在规范容许的范围内进行优 化。根据优化对原设计的修改幅度、现场施工难以程度、对结构设计的影响大小、有利于结构安全等条件 确定优化原则及程序为：注:“壤示选择的优化方式的先后顺序 “多通”即为保证规范中钢筋于支座 支座，避免在支座分别锚固”的有关要求。义为当梁钢筋无法满足贯通节点的条件时，可以选择在节点核心区进行锚固。义为当梁钢筋无法满足贯通节点及锚固的条件时，可选择将钢筋焊接与型钢搭筋O两侧不同配筋值的上部钢筋,宜尽后选用直径相同的钢筋，使其贯通“可锚”本工法理解并定少焊”木工法理解并定 板。2过程中所使用的方法* 换+根据等强度代换原理将直焊小、

9、根数多的钢筋腋换为直径较大的同级别钢筋，以减少钢 I筋根数（钢筋排数），便于钢筋贯通连接或锚固，避免钢筋在节点区分别锚固导致钢筋过密影响混凝土 浇筑、板面超高、搭筋板上钢筋过多焊缝宽度无法保证等不利因素的产生。钢筋弯折：经过与设计人员沟通，大直径钢筋水平方向弯折度数在30以内对钢筋本身的受力性能并无较大影响，而规范要求弯折角度为锐角（90），因此可将需弯折钢筋的角度整理并制作下料单由分包加工下料，以实现“多通、可锚”的优化原则。锚固形式：复杂节点区域主要包括：型钢柱（构造型钢柱）、型钢梁、柱纵筋、梁纵筋、核心区箍 筋、柱托钢筋、预应力波纹管。此区域构件多、钢筋密集，钢筋与型钢构件、预应力波纹管

10、间碰撞机率大，钢筋锚与柱内的形式仅依靠传统的直锚形式不能满足现场实际施工，因此弯锚、机械锚固在此节点区 域也要同时使用。 梁加腋：针对某些节点，需与设计人员联系确认梁截面宽度加大100mm200mm对机电、建筑、精 装、结构各专业是否存在无直接影响，如无影响，可适当采用梁加腋，梁边部受力钢筋可绕过型钢柱贯通 或直锚。 降梁顶标高： 存在多梁（5 条梁以上）、多排钢筋、预应力波纹管、可能导致浇筑完成后板面超高 的复杂节点可考虑将梁顶标高降低30mm50m m,并与设计核实对机电、建筑、精装、结构各专业有无直 接影响。钢筋焊接与搭筋板、锚固钢筋弯折后贯诵节点5.2.2复杂节点核心区柱箍筋深化及放样

11、 由于复杂节点核心区柱箍筋施工难度大,通常要贯穿型钢梁腹板,存在截面较大的型钢柱时,箍筋安 装不易操作,针对这一点,在满足规范、征的设计人员认可的前提下对型钢节点的柱箍筋进行适当优化。（下图为优化方案之一）5.2.3 预应力（后张法）波纹管避让型钢构件及钢筋的优化工质量，真正意义上做到安全坚固，对于钢 筋施工本工法中提倡“多通、可锚、少焊”的深 化放样原则，而“多通、可锚”则必须面临梁钢 筋的弯折，且为满足既要避开型钢构件同时满足间距合理的要求，其钢筋下料时的弯折角度必图5.2.41钢筋下料单优化为保证此类特殊 节点核心区的施L工较简易。5.2.4钢筋下料阶段的监督与控制-针对含有预应力波纹管

12、、型钢构件的梁柱节点区域,预应力专业与钢结构专业在各自图纸的深化过程 中，考虑自身专业的因素较多，普遍存在预应力与钢结构专业彼 此间、土建专业间的相互配合、相互协调的因素较少，因此在某 些复杂节点处各专业间的不利碰撞时而存在，可能产生互损现 象，甚至导致无法施工。在此方面，设计人员亦可能存在考虑欠 妥，顾此失彼的现象，因此本工法提出将多专业共存的节点进行 综合考虑、综合优化、综合放样。注：此类 节点优化仅针对后张法预应力过程中的张 拉端，锚固端往往不存在与其他各专业相矛 盾的现象，且施须相对精确。为确保这一点得到落实，本工法提出对下料单进行同步深化，对钢筋弯折角度为非特殊角度（90、45。）的

13、不但要标明长度、角度，同时还要注明角度的方法。例如：传统的下料机器转盘半径为175mm,因此下料单上要注明在转盘边缘处钢筋的弯折角度所对应的边长长度。 经多次实践并统计表明，通过此方法进行弯折角 度为非特殊角度的钢筋进行下料,其角度实际值与理论值误差在1。左右,不会影响到施工。考虑到此方法增加了 钢筋加工难度,为保证钢筋加工角度的准确性,必须加强钢筋加工过程的管理力度。施工过程中,由于各专业间配合不协调,施工顺序安排不当导致返工整改的现象普遍存在,不仅造成了进 度损失,同时对项目管理的成本控制不力。因此各专业间、各分项工程间合理的施工顺序尤为重要,本工法中 对含有型钢柱、型钢梁、预应力、及混凝

14、土结构的复杂节点的施工顺序进行明确,并在施工过程中监督执行。 复杂梁柱节点核心区的施工顺序明确为：型钢柱吊装安装柱净高范围的箍筋连接板穿孔安装部分柱钢筋施工梁底模支设梁底部钢筋施工吊装型钢 梁焊接型钢梁梁面筋施工梁箍筋安装剩余柱纵筋施工核心区柱箍筋施工预应力钢绞线波纹管定位柱托、柱帽钢 筋施工隐蔽验收梁侧模封闭混凝土浇筑、养护。施工过程中应严格控制型钢梁、型钢柱的标高定位，搭筋板在加工厂与型钢构件同步加工成型的，避免 因型钢柱、型钢梁的吊装误差导致搭筋板位置过高（过低）、造成钢筋保护层厚度过大（过小）。如定位误 差较大时，型钢梁翼缘板边缘距混凝土梁底或板面净距小于设计值，、梁多排钢筋施工时会出

15、现钢筋排布不 满足规范甚至出现无法施工、节点部位隆起超高的现象。由此可见现场钢构件吊装时,其水平定位及标高定 位对复杂梁柱节点核心区的施工存在较大影响。具体控制要点如下： 对进场时钢构件的长度、截面尺寸进行严格把关，对涉及复杂节点的型钢构件应全数检查。 型钢柱吊装前中需对地脚螺栓的位置及标高进行复核。 每节型钢柱吊装完成后利用水准仪在型钢柱上表明结构一米线，利用钢尺复核连接板位置是否正确。 利用结构一米线用钢尺复核型钢柱上与型钢梁的连接牛腿标高是否正确，复核无误后方可进行型钢梁 的安装。5.2.6.2 开孔率的控制 钢结构专业深化单位对钢筋的穿筋孔预留工作并不能做到完全复核土建施工的要求,且大

16、型综合体商业项目施 工过程中变更频繁,型钢构件现场的开孔、扩孔问题很难避免,因此,为避免开孔率过大造成对型钢构件承载 力削弱的现象,应尽可能的采用钢筋弯折绕开型钢柱贯通或锚固,不可避免时应限制型钢腹板开孔截面损失率 在25%以内，否则应按04SG523型钢混凝土组合结构构造有关要求进行补强。1+nndfe1t1t1900 t.F閱0ftmofta29上；且5加乂）启為.15.2.7预应力波纹管（后张法）的定位控制 后张法预应力钢绞线波纹管在节点处的的定位不当很可能导致节点处型钢梁上部距结构板面净高不足,多 排钢筋纵向间距不能满足规范要求的现象，同时可能造 成波纹管被迫挤扁，影响后期钢绞线张拉、

17、注浆等工序 的施工质量。调整波纹管弧度将又会影响预应力的设计 意图和受力性能，对结构承载不利。因此复杂节点处的 预应力波纹管定位应严格控制。左图所示波纹管中 心 距混凝土板面净距为150mm，此距离应为控制要点，此距 离控制不当，将会出现上述提到的问题，增加多专业协 调工作量及返工工作量，造成无谓的进度损失和劳动力 投入。综上，预应力施工阶段的质量控制不仅要利用钢 尺控制其梁跨中部分的波纹管曲线定位，同时节点处的 定位检验亦要加强。5.2.8混凝土浇筑阶段的控应力深化图混凝土浇筑阶段的控制是复杂节点梁柱节点核心区施工质量控制的最后一关，在满足混凝土常规浇筑要求 的前提下,做到以下控制措施： 含

18、有多梁、多排钢筋、型钢构件、预应力以至于核心区钢筋密集自由空间相对较小的复杂节点，采用细 石混凝土进行浇筑,规范振捣,以保证节点核心区的混凝土浇筑密实。 在节点处结构完成面标高控制要严格，可采用加密定标高钢片间距的方式进行控制，距节点1m处四周 每边不少于一个定标高钢片,以防浇筑完成后板面超高。6. 材料与设备6.1钢筋、直螺纹套筒（包括变径套筒）、黑模板（18mm厚）、细石混凝土、型钢柱、型钢梁、搭筋板（与型 钢柱同步加工）、预应力波纹管（设计要求的规格）、钢绞线（设计要求的规格）、焊接设备（co2气体保护 焊）、电焊机、水准仪、全站仪、钢尺、起吊设备（视工程情况选用）、振捣棒等施工材料设备

19、。6.2 劳动力组织：技术工程师、质量工程师、安全工程师、材料员、测量员、钢筋工长、模板工长、混凝土工 长、钢结构操作人员、预应力操作人员、气焊工、吊装工、信号工、垂直运输司机等。7. 质量控制7.1执行标准、规程相关标准及规程序号规范、标准、规程名称类别编号1混凝土结构工程施工质量验收规范国家GB50204 20022国家建筑标准设计图集11G101-1国家11G10113型钢混凝土组合结构技术规程行业JGJ13820014钢结构工程施工质量验收规范国家GB5020520015建筑机械使用安全规程行业JGJ3320016钢筋焊接及验收规程行业JGJ1820127钢筋机械连接通用技术规程行业J

20、GJ10720107.2 具体质量要求序号项目允许偏差 （mm）检杳方法1受力主筋间距10尺量排距52绑扎骨架宽、高5尺量长103箍筋间距10连续5个间 距、尺量4直螺纹接头外漏丝扣套筒外露整扣W1个目测套筒外露半扣W3个5保护层厚度柱3尺量梁36梁受力钢筋锚固长度节点锚固5尺量序号项目允许偏差 （mm）序号项目允许偏差（mm）1柱定位轴线14单节柱垂直度h/1000，且不大于102基础上柱底标咼25型钢梁标高23地脚螺栓位移26梁高误差2截面咼度(厚)度hw300300 1500允许偏差（mm）510158. 安全控制8.1 型钢构件吊装前起重指挥要仔细检查吊具是否符合规格要求，是否有损伤，

21、所有起重指挥及操作人员必须 持证上岗。8.2 高空作业人员应佩带工具袋，工具应放在工具袋中不得放在钢构件或易失落的地方，所有手工工具（如手锤、扳手、撬棍），应穿上绳子套在安全带或手腕上，防止失落伤及他人。8.3 氧气、乙炔、油漆等易爆物品，应妥善保管，严禁在附近明火作业，严禁吸烟。焊接平台上应做好防火措施，防止火花飞溅。8.4 工地电器设备，在使用前应先进行检查，如不符合安全使用规定时应及时整改，整改合格后方准使用，严禁擅自乱拖乱拉私接电气线路。未经交底人员一律不准上岗。8.5吊装时应架设风速仪，风力超过6 级或雷雨时应禁止吊装，夜间吊装必须保证足够的照明，构件不得悬空过夜。8.6 对施工区域

22、、作业环境、操作设施设备、工具用具等必须认真检查。发现问题和隐患，立即停止施工并落实整改，确认安全后方准施工。8.7 施工用电、照明用电按规定分线路接线，对于绝缘保护层裸露的线要严禁使用9.环保措施9.1 严禁在施工区内高声喧叫，猛烈敲击铁器，增强全体施工人员防噪扰民的自觉意识。对噪声超标造成环境 污染的机械施工，其作业时间限制在7：00至 12：00和14：00至 22：00之内。9.2 加强对职工的思想教育工作，教育职工注意社会公德，保护公物，不损坏公物。9.3 由于夜间钢结构工程的特殊性，结合工程的实际情况，钢结构夜间施工任务主要安排为焊接作业、高强度 螺栓连接等危险性较小的施工任务，不

23、安排吊装作业，将施工作业危险性较大的施工任务安排在白天作业。9.4 电焊作业面做好防护遮挡，防止对周边环境造成光污染。9.5现场配置一台声级计进行噪声监测，根据我国场界噪声鉴定标准要求：结构施工期间白天控制在70dB以下，晚上控制在 55dB 以下。9.6 车辆进出注意行使方向和速度，做到安全文明行车，严禁冲撞碾压绿化带现象。车辆载重应按规定，严禁 超载，以免破坏地下管线。10.效益分析10.1 直接效益 本工法的直接效益主要体现在成本效益、质量效益、进度效益三个方面。 通过本工法对复杂节点核心区涉及的各专业进行综合放样、综合优化，各专业构件在节点处的空间关系清晰可 观，现场施工可根据深化图按

24、部就班，避免应返工、整改造成不必要的材料浪费、机械设备和劳动力的无谓投 入。同时可摒除因隐蔽验收不合格而返工造成进度损失，一次验收通过率较高。再者，本工法指出从型钢构件 进场、钢筋下料、各专业施工过程中等多角度进行控制，且对节点处钢筋贯通、锚固、焊接逐一进行放样，对 提高节点处施工质量极其有利。10.2 间接效益 本工法的间接效益主要体现在落实设计意图、工程经验借鉴应用两个方面。从设计的角度出发，“强节点、弱构件”是其最根本的设计依据之一，然而这一设计原理可能在施工阶段存 在削弱现象，也就是说这一原理仅仅停留在设计阶段，在施工阶段没得到很好地落实，对结构承载不利，通过 本工法严格控制节点处的施

25、工质量，可有效地规避这一点。另外，型钢混凝土组合结构、预应力的应用、多梁交叉的设计形式在大型工程项目普遍存在，本工法具有 很好的借鉴意义。11.应用案例11.1 深圳 xx 中心二期工程深圳XX中心二期工程（包括深圳XX君悦酒店及幸福里雅居），地处深圳市核心地段罗湖金融中心区，北邻深 圳第一高楼地王大厦，南望香港大雾山湿地自然保护区，连接深南大道、滨河大道两大城市主动脉，紧邻地铁 站，深港交通，自在便利。项目总占地面积约3万平方米，包括五星级的XX君悦酒店及幸福里雅居精装住宅， 总建筑面积约30.3万平方米。xx君悦酒店40层，建筑高度190.7米，客房491间，幸福里雅居3栋49层，建 筑高

26、度165.5m,精装修住宅768套，这座规模宏大的“都市综合体”已全部落成，成为了一个包罗万象的“城中 城”。该工程钢结构含量为 7500吨,多含于梁柱构件内与其形成型钢构件。其中型钢柱内型钢截面形式以“十”形、 “工”形为主,型钢梁内型钢截面以“工”形为主。此外,该工程设计有大跨度型钢预应力梁,且采用后张法张拉, 波纹管直径100mm，节点处波纹管中性线距上部结构板面净距200mm，在实际操作过程中，该工法得到了充分的 利用,也使我们积累了更多更好的经验。11.2成都xx项目 成都二十四城商业项目地处二环路东三段万年场与双桥子片区,处于成都新城东的核心位置。一期工程占地面积46500m2,建

27、筑面积为329000m2，地下室三层，建筑面积132000m2 （其中商业21000m2）。地上建筑物 为：38层的甲级写字楼，总高度194.4m，建筑面积77000m2 （标准层约2000m2）； 5-6层购物中心（xx），建 筑面积 120000m2。本工程钢结构含量为8000吨，其中型钢柱截面形式以“十”形、“H”形及圆形为主，型钢梁截面以H”形为 主，变截面梁、柱、异形截面等构件较多。本工程采用后张法预应力，波纹管直径80mm100mm，节点处波纹 管中性线距上部结构板面净距150mm250mm。本项目型钢柱、型钢梁、预应力同时存在5根以上梁相交、多排 钢筋（多余2排）的复杂节点频繁出现,本工法在此项目中得到了很好的应用和验证。