劲性柱与框架梁节点连接施工技术

1工程概况

西安咸阳国际机场三期扩建工程T5航站楼项目为交通类性质项目，位于咸阳市渭城区底张镇西安咸阳国际机场，航站楼建筑高度47.5?m，主楼地上三层，局部地下三层，总占地面积208?021?m ² （基底占地面积），总建筑面积约70万m ² ，工程场地为自重湿陷性黄土。

地下钢结构位于–11.8?m行李转运区，包括235根变截面十字形钢混凝土框架柱及360根H型钢混凝土框架梁，235根型钢柱（劲性柱）截面尺寸从1?500?mm×800?mm×35?mm×50?mm~1?000?mm×600 mm×20?mm×35?mm不等，–6.5?m层360根H型钢梁截面尺寸均为700?mm×600?mm×20?mm×40?mm。其中–11.8?m钢柱采取埋入式柱脚，埋入承台深度两倍型钢柱截面宽度，钢柱分为两节吊装，首节柱高度3?800?mm，二节柱高度8?400?mm。

西安咸阳国际机场三期扩建工程T5航站楼项目地下室与上部主体结构施工中，应用了大量的劲性柱混凝土施工技术，既加快了地下室与地上主体结构整体的施工进度，又增强了整体框架结构连接体系的稳定性、刚度、强度，提高了结构体系的抗震性能。

2劲性柱节点连接形式

西安咸阳国际机场三期扩建工程T5航站楼工程所使用的劲性柱节点连接形式较多且较为复杂，结合本工程目前施工进度，重点介绍其在承台基础与地下结构施工时采用的连接形式。本工程地下部分劲性柱节点主要包括两大类连接形式，一类是框架梁钢筋与劲性柱钢托座之间的连接，另一类是框架梁钢筋与型钢板及劲性柱钢托座之间的连接，其中第二类连接形式因处于不同的建筑使用功能与结构构造部位，又分为3种不同的框架梁、型钢板与劲性柱钢托座节点连接形式，两类主要连接形式如图1所示。

3施工注意事项

3.1?一般注意事项

劲性柱节点施工工艺流程：劲性柱（型钢梁）钢托座之间的连接位、安装→钢筋（型钢板）与劲性柱（型钢梁）进行连接→检查验收。

（a）

（b）

图1?劲性柱节点连接形式示意

（a）框架梁钢筋与劲性柱钢托座之间的连接；（b）框架梁钢筋与型钢板及劲性的连接

目前常用的混凝土梁与劲性柱连接节点主要形式之一是劲性柱自带钢托座连接板与混凝土梁纵向受力钢筋搭接焊时的刚性连接，但此类连接形式往往存在钢筋搭接长度不够，导致无法在钢托座板上进行焊接，对此可采用钢筋套筒或补齐焊接相同材质、相同直径的同级钢筋端头形式。需要特别说明的是，钢结构所用套筒与平时所用的钢筋连接套筒材料有差异，劲性柱结构所用套筒为一级可焊套筒。

采用钢托座板构造连接时，钢筋与连接板单面搭接焊时焊缝长度≥10?d（d为混凝土梁纵向受力钢筋直径），若采用双面搭接焊，焊缝长度≥5?d，焊缝要饱满、顺直，以本工程地下结构施工时为例，主筋直径32?mm纵向受力钢筋与钢托座板的双面焊接应不小于16?cm。在劲性柱节点施工时，要时刻注意观察钢托座腹板的开孔截面面积，沿高度方向开孔截面面积大于20?%时，需要进行节点加强。当施工时需要进行开孔穿入钢筋时，梁面筋穿过支座中心处的钢筋数量要不小于50?%，才能满足要求。

3.2?特殊注意事项

对于两端都有支座的混凝土框架简支梁，其两端均可采用钢托座板连接，也可一端采用钢托座板，另一端采用可焊型套筒。但对于一端有支座，另一端为自由端的悬挑梁，不能使用套筒连接，因为钢筋插入时尾部弯钩会发生交叉碰撞，从而导致钢筋无法精准定位插入。劲性柱与混凝土框架梁节点连接部位精细化模型如图2所示。

（a）                                       （b）

图2?梁柱节点连接部位精细化模型示意

（a）梁柱节点部位三维模型；（b）梁柱节点部位三维剖面示意

4施工重点与难点分析

本工程钢结构劲性混凝土梁柱连接的形式主要有型钢混凝土梁–型钢柱的连接、型钢梁–型钢混凝土柱的连接、型钢混凝土梁–钢筋混凝土柱的连接、钢筋混凝土梁–型钢混凝土柱的连接、型钢混凝土梁–型钢混凝土柱的连接形式等，根据目前施工进度与施工时发现的质量问题，重点介绍当前关于钢筋混凝土框架梁–型钢混凝土柱节点的连接施工技术。

4.1?采用焊接钢托座（连接板）

此方式是指在钢骨柱翼缘板上焊接钢托座，部分梁主筋与钢托座可靠焊接，部分主筋从钢骨柱翼缘外侧绕，部分主筋在钢骨柱腹板打孔贯通。

采用钢托座连接方式时，钢托座的高度不宜小于梁高的0.7倍，钢托座设置需考虑的因素很多，主要有以下几方面：钢筋保护层的留置、横向梁主筋与纵向梁主筋均需打孔贯通时在高度方向应相互错开、钢托座腹板为钢骨柱箍筋及被碰撞的框架梁主筋留孔贯通、钢托座翼缘板需为被碰撞的柱主筋开孔 等，此工艺的工序搭接施工是劲性柱节点连接施工技术难点之一，比较考验主体劳务技术与施工人员的现场质量控制与组织能力。

穿筋方法在制作及安装施工过程中均比较复杂，不仅对劲性柱结构强度削弱过于严重，而且对施工工艺要求较高，需做补强措施。焊接钢托座的方式是则一种比较成熟的技术，但与土建施工交叉比较频繁，收口节点处理比较烦琐；若考虑使用钢筋连接套筒相对能很好地解决钢筋收口问题，且更经济与方便，对钢筋下料精度较高。

在实际安装过程中可以考虑以上几种施工技术相互穿插组合连接施工并结合本工程实际情况选择最优的连接方式，以保证劲性柱节点连接的质量、进度及成本要求。

4.2?柱主筋穿插

该施工技术方案对框架柱及剪力墙主筋位置要求较高，必须确保准确，否则将影响钢筋混凝土梁筋及柱箍筋穿过腹板预留孔，因此在框架柱钢筋绑扎完成后，应放置专用定位筋对主筋位置进行定位保护，以防钢筋偏位。

4.3?柱箍筋绑扎

由于箍筋受钢柱影响，确需穿过型钢柱腹板的箍筋，按照普通做法难以施工，达不到预期效果，针对上述问题可采用以下两种方法解决：一是使用U形箍筋，使其穿过型钢柱预留孔洞，并将U形箍筋围绕主筋弯折90°后焊接闭合；二是可采用制作L形箍筋，穿过预先在型钢柱的预留孔洞，再将L形箍筋首尾相连焊接闭合。综合考虑，为保证施工质量可以优先考虑第一种施工方法。焊接长度满足规范要求，单面焊应不小于10?d，双面焊不小于5?d。

4.4?劲性柱节点钢筋施工

劲性柱中钢柱与各类钢筋的交叉部位较多，劲性钢柱与其周围主筋、箍筋，与通过钢柱的水平劲性梁钢筋关系较为复杂，现场处理难度相对较大。施工过程中可通过运用钢结构安装施工仿真技术与BIM可视化模型的应用，直观地反映出劲性柱和各类钢筋之间复杂的空间排布关系，特别是针对异形劲性柱的节点钢筋施工要预先谋划各类钢筋的前后施工顺序，解决可能存在的各种碰撞交叉。劲性柱节点常见钢柱配筋如图3所示。

（a）                                  （b）

图3?劲性钢柱配筋示意

（a）圆形截面劲性钢柱配筋；（b）异形截面劲性钢柱配筋

4.5?梁钢筋绑扎

框架梁和连梁与劲性柱节点部位纵向主筋的绑扎形式为：当纵筋的水平段锚固长度不足，遇型钢腹板 时，应在腹板上预留孔洞，以使钢筋穿过并满足锚固要求。当遇型钢翼缘时，应采用在纵筋标高处焊钢套筒的方式进行连接。

5施工现场技术质量问题

结合目前施工进度，介绍在地下结构承台基础施工过程中劲性柱节点连接施工时所发现的技术质量问题，通过对比国家或行业施工技术标准反馈，得到现场施工时的各种不正确施工工艺做法，综合汇总分析如下。

5.1?钢筋与钢托座板焊接质量问题

钢筋与钢托座板之间的焊接质量问题主要具体表现为：一是钢筋与钢托座板焊缝长度不够，不满足单面焊缝长度10?d，双面焊缝长度5?d的最低要求标准；二是钢筋与钢托座板之间的焊缝质量不满足规范或者设计要求，不饱满、不顺直且凹凸不平，钢筋焊接时产生的浮余残渣较多。

5.2?下排钢筋与钢托座板施焊问题

通过现场实际观察，发现主要是下排纵向受力钢筋与钢托座板难以进行焊接作业的问题，主要因为下排纵筋部位工作面、工作空间狭小或工序穿插作业不及时导致工人难以进行施焊作业，出现漏焊或少焊的问题。

5.3?钢筋与钢托座板搭接问题

通过现场实地勘察，发现上下排主筋搭接到钢托座板上时的搭接长度不够，且钢筋端头不齐，导致钢筋与钢托座板之间的焊缝长度不满足设计要求，或者即使达到要求但是焊接接头长短不一，焊接端头外观效果差。

6解决措施

6.1?管理措施

（1）加强现场生产、技术、质量系统性管理与管理人员责任心，施工总承包管理人员要多深入施工一线，仔细观察劲性柱节点等复杂连接部位的施工，必要时土建工程师要与质量工程师积极配合，一起旁站监督现场施工。

（2）由总工程师牵头生产经理、质量总监、土建工程师、质量工程师、技术工程师配合做好对现场分包单位的技术交底工作，务必做到按图施工、按交底方案施工，在配合过程中现场土建工程师扮演着非常重要的作用，在很大程度上会影响现场施工质量的过程控制，所以土建工程师要做好现场施工的第一时间质量把关，严格把控施工工艺，注意不同工序之间的相互穿插。

（3）对于一些体量大、工期紧、需要夜间加班进行施工的工程，施工总承包管理人员要特别注意夜晚施工时的质量，尤其注意下排纵向受力钢筋与钢托座板的搭接与焊接问题，保证劲性柱节点施工部位的夜光照明须满足施工要求，现场值班人员要旁站监督钢筋与劲性柱节点连接部位的施焊作业，确保夜晚施工时的质量标准达标。

（4）施工总承包项目部要建立严格的技术质量管控体系，形成奖罚分明的具体措施，约束分包单位的不良行为，对现场施工质量过程控制做得好的要积极奖励，反之要进行从重处罚，用制度来构建技术质量管控，做到讲制度，有依据。更要形成以“项目经理”为组长，总工程师、生产经理为副组长的技术质量管控组织体系框架，下属各部门分工明确，执行有序，高效管理。

6.2?施工技术措施

（1）劲性柱节点连接部位要进行深化，特别是钢筋与连接板之间的碰撞，要在实际施工前利用BIM等仿真模拟软件进行预施工动画演练，对可能出现的钢筋搭接、焊接等技术质量问题做到有备无患。

（2）要提高劲性柱与框架梁钢筋骨架的测量定位精确度，防止因为标高误差而产生的不必要技术问题，例如定位不准确很可能会出现钢筋与劲性柱无法进行搭接或搭接长度不满足设计要求的情况，要求技术测量手段要足够强大，以保证测量定位的准确性符合设计规定。

（3）注意施工组织设计与流水节拍之间工序搭接穿插，坚决杜绝为抢工期而出现的随意穿插作业，进而导致后续的下排纵向受力钢筋无法进行焊接作业。 

7结论

（1）本工程地下室结构承台基础部分钢筋与劲性柱节点的连接施工形式有可焊钢筋套筒连接、钢筋与钢托座连接板焊接连接两种形式，实际施工时应用哪种连接方式的选择要视实际情况而定。

（2）钢筋与劲性柱节点连接施工时要注意施工质量，对于施工时常犯、易犯的技术质量通病要提前进行技术研究，编制相关施工方案，既要严格按照施工技术标准与设计规定进行施工，也要加强验收质量标准。

（3）劲性柱节点施工通常较复杂，在针对特殊劲性柱节点部位施工时，可利用BIM等仿真模拟软件提前进行节点深化设计动画模型演示，对每一道施工工序都要熟练于心，总承包技术人员与现场土建工程师要和施工分包劳务进行严格技术交底，保证施工质量。

（4）西安咸阳国际机场三期扩建工程T5航站楼项目地下与地上主体结构较为复杂，劲性柱节点连接形式较多，对本工程地下结构施工所用到的几种连接形式进行了列举，重点介绍了钢筋混凝土框架梁与劲性柱钢结构节点连接形式的施工应用过程中所存在的现场施工时技术质量问题反馈。 

（5）结合机场工程地下结构施工时发现的几种主要技术质量问题，对一些技术质量问题进行了具体阐述，并且从管理与技术两个方面给出了相应的解决措施，希望为今后相关工程劲性柱节点连接部位施工提供实践性的参考。