摘要：劲性钢骨混凝土结构钢骨节点与钢筋连接处理的好坏会严重影响施工质量和施工进度。基于此，文章结合工程实例，总结出复杂施工条件下劲性混凝土结构钢骨节点与钢筋有效连接的施工技术，有效地保障了工程的施工质量，为今后的施工积累了宝贵的经验，起到了良好的借鉴作用。
关键词：钢骨结构；钢筋连接；深化设计
近年来，随着社会的进步和经济的发展，我国建筑工程的复杂程度逐渐增加，劲性钢骨混凝土结构体系的应用施工越来越多。但此钢结构类型建筑相对于传统的钢筋混凝土节点更加复杂，钢骨与钢筋连接施工难度大，施工质量难以保证。所以，在劲性钢骨混凝土结构中，钢骨与钢筋的连接成为施工中的重中之重。
1 工程概况
某建筑底层有大空间要求，上部结构柱在转换层将荷载传递给底部框架柱。因此，在F2～F4设置了转换层桁架体系，转换层贯穿2层，其节点结构复杂，钢筋布置密集，施工难度大，因此先对转换层采用了BIM技术进行深化设计，然后开展施工。
2 施工难点
本工程转换层钢结构个数较多且单个构件质量大，最重的为19t，桁架层高度8.3m，现场吊装难度大。转换层节点钢骨结构复杂，钢筋排布密集，钢筋与钢骨交错布置，工人焊接施工范围受限制。上弦杆节点处存在混凝土浇筑死角，转换层下弦杆和上弦杆均为H型钢，且钢骨倒置，混凝土浇筑困难。在钢结构施工阶段，相应区域内的土建施工必须全部停止，施工影响范围较大；至转换层桁架施工阶段，又需要履带吊和塔吊同时配合施工，现场吊装压力大。
3 设计建模
首先，借助鲁班软件建立转换层整体的土建模型，接着借助Xsteel软件建立钢结构模型，将钢结构模型导入土建模型中形成土建加钢构模型，然后利用鲁班钢筋软件建立钢筋模型，对节点处型钢钢骨和钢筋的穿插、焊接方式进行深化设计，建立一个360°全方位的立体节点。最后将钢筋模型导入之前的模型，形成最终的三维模型。
结构三维设计有三大优势：第一，三维模型显示直观，可实时观察，能够观察转换层节点梁柱连接的空间形式、结构布置的合理性及构造节点和钢筋的细部构造特征，分析碰撞情况，为现场提供指导，能够节约工期；第二，通过BIM模型可以直接测量三维坐标，为空间构造复杂形体的定位放线工作提供依据；第三，建立的模型可以为钢材、钢筋等材料的算量提供依据，提高计量的工作效率。
4 方案实施
4.1 钢结构吊装
本工程桁架钢结构构件吊装顺序为：下弦柱→下弦杆→弦间柱→斜腹杆→上弦杆。桁架各部分构件均通过钢骨焊接，焊接部位包括翼缘和腹板，构件多而复杂，构件搭建模型如图1所示。吊装过程中，由于上弦杆质量较大，先吊装斜腹杆可以对上弦杆大板节点起到支撑作用，防止桁架平面内失稳及上弦杆变形。
4.2 钢筋与钢骨连接
大板节点处有6块型钢钢骨相交，结构复杂；节点钢筋排布密集，交错穿插，致使节点的结构更加复杂。为增大节点刚度和方便施工，型钢构件通过连接板与钢筋焊接，但增设的连接板也导致本就小的工作面更加狭窄。其中，弦间柱的纵筋要依次穿过斜腹杆的梁底筋连接板、钢骨腹板、梁面筋连接板、上弦杆的梁底筋连接板、钢骨腹板、梁面筋连接板共6块钢板（依次为图2中的序号①～⑥），钻孔定位精度要求高，施工面极小，施工难度极大。
4.3 钢筋与钢构件连接设计
4.3.1 箍筋与劲性柱的连接方式
下弦柱钢骨采用十字柱转箱形柱进入转换层之后再次转为十字柱的结构形式，原设计箍筋需要穿过钢骨的腹板，为减少钢骨的截面损失率，采用增加竖向箍筋连接板的形式。箍筋与连接板连接，若采用穿孔、塞焊，则焊接量巨大，为了减少工期，节约成本，最终采用了在钢骨上焊接纵向箍筋连接板的方式，即在连接板上预留孔洞，孔距同箍筋间距，将箍筋搭在连接板上，这种方式由于不需要焊接，故大大加快了施工速度，既保证箍筋能够正常工作，又节约了工期和成本。如图3所示。
4.3.2 桁架钢筋安装
（1）钢筋需要穿过钢骨的部位，但由于型钢的翼缘不允许开孔，故对腹板上开孔有截面损失率要求，对于开孔面积超过5%的部位，须采取补强措施处理。
（2）下弦杆的梁底筋需焊接在与钢骨相连的连接板的下方，该部位需要仰焊，操作空间有限且焊接难度大，需要提前做好相关准备工作。而混凝土梁的梁底筋则需焊接在与钢骨相连的连接板的上方，由于在施工时需要先进行钢梁钢筋的施工，然后才能进行混凝土梁钢筋的焊接，导致混凝土梁焊接时空间狭小，加大了施工难度。
（3）同理，下弦杆的梁面筋需焊接在与钢骨相连的连接板的上方；混凝土梁的梁面筋则需焊接在与钢骨相连的连接板的上方。
（4）下弦杆节点处与大板连接的梁箍筋，需要做成开口箍并与大板进行焊接。
（5）斜腹杆的下端底筋焊接在钢骨的连接板的下方。由于该部位施焊空间小，且需要立焊，焊接难度及损耗大，须全程监控到位。
（6）斜腹杆下端面筋需要焊接在钢骨的连接板的上方。该部位施焊空间小，且需要立焊，焊接难度及损耗大，亦须全程监控到位，防止出现质量问题。
（7）大板处圆柱的外箍筋全部由钢带（6mm×30mm，Q345B）代替，并与大板焊接，间距同箍筋。
（8）斜腹杆上端底筋需要焊接在上弦杆节点大板处连接板的下方，该部位施焊空间小，且需要仰焊及立焊，焊接难度及损耗大，是监控的重点。
（9）斜腹杆上端面筋需要焊接在上弦杆节点大板处连接板的上方，该部位施焊空间小，且需要仰焊及立焊，焊接难度及损耗大，同样是监控重点。
（10）上弦杆底筋需要焊接在上弦杆大板处连接板的下方。该部位施焊空间小且需要仰焊，焊接难度及损耗大。故在下弦的底筋安装前，需要搭设独立的底铁钢筋钢管支撑架和钢筋安装、焊接操作平台。
（11）上弦杆面筋需焊接在上弦杆大板处连接板上方。
（12）梁上柱的纵筋需焊接在上弦杆竖向连接板上。
（13）上弦杆大板处的梁、斜腹杆的箍筋均需做成开口箍，与上弦杆大板进行焊接。
需要注意的是，下弦杆梁筋、斜腹杆纵筋、上弦杆梁筋、弦间柱纵筋、混凝土梁筋部分构件的箍筋（包括大板处钢带代替箍筋）均需与钢骨进行焊接。根据规范要求采用二氧化碳气体保护焊进行焊接。
所有与柱钢骨相连的钢梁和混凝土梁的梁纵筋及部分梁箍筋均需要与钢结构进行有效焊接。其中，梁筋与钢骨焊缝要求为水平方向，柱筋与钢骨焊缝要求为竖直方向，如图4所示。焊接时采用二氧化碳气体保护焊，单面焊10d，双面焊5d。
4.4 混凝土浇筑
转换层桁架柱、斜腹杆混凝土强度等级均为C60，上、下弦杆混凝土强度等级均为C35。考虑到上、下弦杆大板节点及柱墩范围内的钢骨、钢筋排布紧凑，混凝土浇筑困难，因此该区域内均采用C60自密实混凝土进行浇筑。柱墩布置、尺寸大小和涉及梁板的相关区域均依据设计院已确认的图纸及结构设计总说明的相关内容进行确定。
4.4.1 下弦杆节点区域的混凝土浇筑
下弦杆大板节点处，柱钢骨为箱形柱，其内侧涉及到大型复杂劲性钢骨节点的钢筋连接方式研究5道加劲板，根据设计要求，仅允许在十字柱中心开混凝土浇筑孔；下弦杆大板节点及柱墩处钢骨、钢筋分布紧凑，混凝土不易浇筑，这些均为混凝土浇筑控制重点。
为解决下弦杆大板处混凝土浇筑困难的问题，在该节点范围内同样采用C60自密实混凝土进行浇筑，并在大板侧壁开透气孔，以便混凝土振捣密实。
4.4.2 上弦杆节点区域的混凝土浇筑
上弦杆大板节点处，上弦杆的腹板及钢筋连接板、斜腹杆的腹板及钢筋连接板、两侧大板，在该节点处形成许多死角，不利于混凝土的浇捣密实；上弦杆大板节点及柱墩处钢骨、钢筋分布紧凑，混凝土不易浇筑，均为混凝土浇筑控制难点。
为解决上弦杆大板处混凝土浇筑困难的问题，我们采用了“型钢倒置→混凝土二次浇筑成型”的施工工艺。上弦杆到场之后，先将型钢倒置，提前焊接斜腹杆的底筋（之后斜腹杆钢筋再搭接焊），如图5所示，在C60混凝土浇筑完成后，将10根φ16mm钢筋焊接在两大板内侧，增加钢构与混凝土的握裹力及防止混凝土开裂，起到“锚固钢筋”的作用，在封闭区域浇筑混凝土后，作凿毛处理。
待混凝土浇筑24h后，再将上弦杆节点正置，并进行吊装。安装完成后，该节点范围采用C60自密实混凝土进行浇筑，并在大板侧壁开透气孔，以便混凝土振捣密实。
除此之外，为便于混凝土的浇筑，在上弦杆腹板及斜腹杆的腹板、钢筋连接板上开振捣孔，并采取补强措施，如图6所示。
对于上弦杆钢结构构件组成的死角部位，为便于混凝土浇筑时空气正常逸出，在该部位安装透气软管，当混凝土浇筑时可以通过软管观察，一旦返浆即可拔出软管，以保证该死角部位能够浇筑密实。
4.4.3 上、下弦杆区域的混凝土浇筑
由于上、下弦杆钢骨均为H型钢，且倒置，导致腹板下方的混凝土浇筑成为难点。
经研究，与上弦杆节点区域死角部位处理方式相同，通过在腹板上开好的透气孔（1.5m间距一个）上安装透气软管束（每束4～6根），并用铁丝与软管固定，将软管送至死角部位，采用细石混凝土浇筑，浇捣中通过软管观察，发生返浆即可拔出软管。
4.4.4 斜腹杆区域的混凝土浇筑
斜腹杆浇筑时，立柱间的2根斜腹杆需同时对称浇筑混凝土，为了减少钢骨的位移和变形，混凝土浇筑时采用细石混凝土。
5 结语
综上，本工程针对工程施工难点，对钢骨节点处钢筋连接方式进行了深化设计，通过采取有效的可操作性强的钢筋连接处理措施，降低了施工难度，避免了钢筋冲突，保证了钢筋与钢结构的连接质量，降低了成本，节约了施工工期，取得了预期的效果，其施工经验对类似工程的施工具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]李玉梅，郝林，高亮等.复杂钢骨混凝土劲性结构穿钢筋节点施工技术[J].施工技术，2017（9）.
[2]汪洋，刘波，张今虎等.劲性结构钢筋与钢结构“综合连接”技术--中粮•成都大悦城施工总承包工程项目“劲性结构钢筋与钢结构综合连接”施工技术[J]. 城市建设理论研究：电子版，2015（5）.
论文作者:单蛟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：混凝土论文; 钢筋论文; 节点论文; 上弦论文; 下弦论文; 腹板论文; 钢结构论文; 《基层建设》2017年第24期论文;