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摘要：钢筋混凝土柱环梁节点在现实中应用已经较多，但在实践应用中仍存在较多的问题，需要加以解决。为此，本文主要针对地下室钢管混凝土柱环梁节点施工技术展开了探讨，结合工程实例，分析了圆形钢管柱环梁梁柱节点做法存在的弊端，并通过优化和改进提出了方形环梁节点，以及介绍了其施工技术与应用情况。
关键词：钢管柱；方形环梁；施工技术；质量控制
引言
在当前的建筑施工中，钢管混凝土柱的应用极为广泛。作为一种性能优异的结构构件，与钢筋混凝土柱和钢柱相比而言，钢管混凝土柱具有较多的突出优点。但是就目前的钢管混凝土柱梁柱节点施工技术而言，因其本身存在着复杂性、特殊性、多关联性，为此在施工时必须要采取有针对性的技术措施进行施工，以保证工程施工质量，为建筑结构整体性提供充足的理论依据。本文对圆形钢管柱环梁梁柱节点在应用时存在的问题进行探讨，并提出了方形环梁节点的优化建议。
1 项目简介
某商业广场地下2层，地上23层，群楼5层。建筑高度88.50m，总建筑面积93207m2，地上60772m2，地下32435m2，总投资约5亿元，地下2层为汽车库、超市及设备用房，有停车位824个，战时为人防甲类核6级兼顾人员掩蔽部和物资库。地上群楼为社区商业，餐饮、电影院、室内游泳馆、球馆、儿童乐园等。
其中，2层人防地下室部分为钢管混凝土柱+钢筋混凝土框架梁结构，群楼及主楼为全钢结构组装而成，是目前该地区唯一的1栋钢结构组装高层公共建筑综合体。
人防地下室钢管混凝土柱环梁柱节点共316个，根据结构工艺要求，钢柱柱高15.90m整体一次性安装就位（人防地下室基础筏板面至2层楼面），施工图原设计的圆形环梁节点钢筋含量较大（最大为HRB400级Φ28），环梁钢筋采用机械套筒连接。每个圆环钢筋之间间距较小，加工精度难以控制，现场施工难度较大。圆环钢筋只能采用2个半圆在楼面钢管柱外侧采用机械连接对接，弯弧机成型的2个半圆口径很难一致，也不易在同一平面，机械连接套筒正反丝无法对接，对接困难或连接不牢，圆环钢筋在钢管柱外侧套筒丝接，造成连接套筒板手上丝板幅较小，费时费工。
为了保证施工质量及施工工期，施工前在对图纸会审时，提出了采用方形环梁节点的构思建议。后由建设单位牵头会同原设计单位、建设、监理、总包、钢结构公司等单位一道，查阅了大量钢管混凝土规范、规程、标准图集及类似工程的环梁做法，同时借鉴了华中科技大学葛森等《新型钢管混凝土柱方形环梁节点有限元分析》的论文论点，经原设计院验算重新出图。
采用钢管混凝土柱方形环梁节点大大降低了施工难度，两半方形环梁钢筋对接时采用气压焊连接，提高了钢筋加工成型工效，降低了操作难度，缩短了施工工期，节省了工程造价并保证了钢管柱环梁节点的施工质量。
本文主要针对钢管柱混凝土方形环梁梁柱节点施工技术进行了研究与探讨。
2 技术背景
2.1 社会背景
（1）现行建筑行业通用的钢管柱环梁梁柱节点做法均为圆环法，这种做法从施工角度考虑存在若干施工困难。
（2）通用的钢管柱环梁梁柱节点做法主要存在以下弊端：
①圆形钢管柱环梁梁柱节点钢筋施工难度大，环形钢筋下料精度差，特别是钢筋机械连接时精度。圆环钢筋不易加工、加工精度要求高，且形状、规格繁多。
②钢筋密集且定位要求高，绑扎操作空间小，箍筋难以整箍绑扎，绑扎难度大。
③钢筋采用机械连接，连接对口两端同时进入丝扣难以控制。两端拧紧的丝扣难以一致。
④框架梁纵向钢筋端部带有弯勾，后续框架梁主筋弯锚人环梁时比较困难。
⑤弧形模板支设困难，圆形钢管柱环梁梁柱节点需支设弧形模板及弧形背楞，模板弧度、拼缝等施工难度较大，且弧形模板循环利用率极低。
⑥对连续一次性多层钢柱安装就位施工，钢筋接头增加了1倍。焊接工作量大，施工技术要求高，同时存在环梁钢筋在钢管柱外侧连接，连接的位置和操作空间受到限制。
2.2 施工图中原设计环梁节点做法
本工程人防地下室钢管柱环梁原设计为普通圆形环梁节点。该节点位置采用HRB400级Φ28+Φ32圆环形钢筋，钢筋直径较大，由于钢柱15.90m一次安装，环梁钢筋只能采用2个半圆对接，弯弧机成型的2个半圆很难一致，也不在同一平面，且钢筋采用直螺纹机械连接，造成套筒正反丝无法对接或连接不牢。大直径环形钢筋下料精度难以保证，施工比较困难，原设计圆形钢管柱环形梁柱节点做法如图1。
3 方形环梁节点施工技术
3.1 施工流程
地下室钢管柱一次性安装就位→2层柱间钢梁拉通→搭设整体模板支架（模板方案通过专家论证）→支设环梁、框架梁、板底模→搭设环梁钢筋绑扎临时支架→环梁钢筋气压焊焊接→套入环梁箍筋→绑扎环梁钢筋→穿入框架梁钢筋并在环梁内锚固→框架梁钢筋与环梁筋分层排列→框架梁钢筋焊接并套入箍筋→绑扎框架梁钢筋→绑扎环梁腰筋→绑扎伸入环梁内框架梁箍筋（2个开口U型箍筋分别从上下插入）→焊接或搭接开口U型箍筋→绑扎环梁拉钩筋→检查验收环梁、框架梁钢筋→拆除环梁临时支撑架→钢筋就位安装保护层垫块→绑扎楼面钢筋→楼面清理、钢筋检查验收→楼面梁板混凝土浇灌。
3.2 施工工艺
（1）制作样板，以点带面。我们根据设计院完善后的方形环梁节点大样图，现场制作了方形环梁节点样板。建设、设计、监理、总包及钢结构单位等各方工程师现场检查验收。
（2）方形环梁钢筋成型加工。利用BIM软件对环梁钢筋进行分离并逐个定位，按图纸要求摆放每一根方环钢筋，将钢筋直径等影响因素消除后，精确计算钢筋下料长度，并进行1∶1现场放样。用GWH32型钢筋弯弧机调整曲率半径制作方形环筋，有效地控制环筋的弯折角度。由于框架梁截面宽度不等，为方便钢筋下料和加工施工，取较大梁宽作为环梁宽度。先制作各方形环梁钢筋弯折标准模板，钢筋弯折后再与标准模板进行比对，检查弯折角度和平整度，符合要求后再成比下料。
（3）环梁主钢筋机械连接接头改为气压焊接头。本人防地下室钢管柱一次安装至2层楼面，环梁钢筋只能在楼面钢管柱外侧现场施焊。采用2个半片方形钢筋在钢管柱外侧楼面上对接，对接时原机械套筒连接，全部改为平直段气压焊连接（气压焊现场取样，送检测中心试验合格后再大面积施工），提高了钢筋加工成型工效，降底了操作难度，钢筋下料精度更有保证。气压焊连接方便、快捷，操作简单，省去了正反丝套筒对接困难或连接不牢的弊端。
（4）搭设环梁绑扎临时支架。将所有方形环形主筋全部套入钢管柱后进行焊接，再将所有箍筋套入环筋。将上下相邻2根环筋的焊接接头相互错开35d并固定环筋，紧靠钢柱外边缘的2个环筋采用单面焊接环筋接头，焊接长度为10d。环筋接头焊接完成后，经验收合格，再调整环筋间距并绑扎固定。此时应注意环形主筋上层和下层的第2排钢筋，暂不固定，待框架梁上部2排和底部钢筋穿入环梁后再行固定，绑扎与之相连的框架梁钢筋。
（5）降低环梁模板支设难度。采用方形环梁节点后，取消了弧形模板和弧形背楞，大大降低了模板支设-难度，且增加了模板周转使用率，根据环梁高度及位置的变化影响，施工中先铺设环梁底模面板采用15mm厚多层板，环梁底模背楞采用80mm×50mm方木间距100mm～150mm，铺设时底模略大于方形环梁尺寸，底模上安装并固定侧模，为保证混凝土成型效果，侧模面板定型木模先行加工，背楞采用80mm×50mm方木加固，装拆方便。
（6）保证节点混凝土浇筑质量。方形环梁节点钢筋、模板验收合格后开始浇筑混凝土。浇灌前认真清理模板内垃圾杂物，提前浇水湿润。混凝土到达现场后进行坍落度试验。环梁混凝土与板同时浇筑，优先采用小直径振捣棒进行振捣。按每400mm进行分层浇筑，分层时间不得超过混凝土的初凝时间。振捣棒插入深度要到位，插点均匀，每次移动位置50cm；确保混凝土振捣密实，不触碰模板、钢筋、钢柱抗剪环等，振捣时间应适宜，以混凝土不再下沉、不出现气泡、开始泛浆为准。混凝土施工要确保一次浇筑完成，环梁内不允许留置施工缝。浇筑完成后应及时保湿保温养护。
4 质量控制措施
（1）制作好的方形环梁钢筋应放置平整，避免受压变形。
（2）混凝土梁与方形环梁相交处节点钢筋密集，由于环梁主钢筋已经绑扎固定，框架梁钢筋端部伸入环梁内均带有350mm～400mm弯勾，所以上部、下第2排钢筋的穿插入环梁内具有一定难度，施工时必须先将环梁处框架梁底面筋先穿插入环梁，环梁主筋上层和下层的第2排钢筋，暂不固定，待框架梁上部2排和底部钢筋穿入环梁后再行固定，然后绑扎与之相连的框架梁钢筋。梁口处箍筋先不绑扎，待梁筋穿插完毕后再进行调整后绑扎。
（3）在绑扎过程中，框架梁伸入环梁内的箍筋，由于钢筋密集且间距较小，无法将框架梁箍筋整体套入，此时框架梁在环梁内部分箍筋的绑扎采用开口箍，成型后焊接或保证锚固即可。
（4）在施工实践中发现，附加箍筋的135°弯勾，由于其与第2排主筋及大、小箍筋的位置交叉密集，施工中较难保证质量，因此附加箍筋可采用一端90°弯勾，搭接处采用点焊，1根箍筋只能有1道焊缝。
（5）方形环梁外侧腰筋，待方形环梁和框架梁绑扎完成后，再行施工。
（6）施工中应认真复核环梁的标高，确保钢柱抗剪环箍的位置。环梁钢筋气压焊接时应做好模板防火措施，办理动火手续，并设专人监督检查。
5 结语
综上所述，本文通过结合工程实例，在圆形环梁节点基础上提出了方形环梁节点的构思建议并付诸实施。实践证明，采用方形钢管柱环梁节点，具有施工方便、制作简单，大大降低了施工难度，且节约了造价，施工速度快，施工质量好；与通用圆形环梁节点相比，方形环梁侧模直线形模板简化了弧形模板和弧形钢管背楞制作和安装复杂工序，方形环梁主钢筋气压焊连接与圆环梁机械连接省时省工，实施效果良好，可广泛推广与应用。
参考文献
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[3]周海军.钢管混凝土柱及钢筋混凝土环梁节点应用中的一些问题[J].建筑工程技术与设计.2016(9).
论文作者:梁享财
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：钢筋论文; 节点论文; 钢管论文; 方形论文; 混凝土论文; 梁柱论文; 框架论文; 《基层建设》2017年第17期论文;