钢管柱外包环梁预拼装整体吊装技术

钢管柱外包环梁预拼装整体吊装技术

程思远张燕蒙

中国建筑第二工程局有限公司东北分公司辽宁沈阳110179

摘要：某商业综合体T1塔楼工程钢管柱通过外包环梁结构与钢筋混凝土结构连接固定，环梁钢筋加工及绑扎难度大，且工程体量大、工期紧、质量要求高。针对具体情况，工程采用新型环梁预拼装整体吊装技术，论述了环梁从施工前的深化设计到使用阶段的相应原理，重点介绍了施工过程中一些注意事项和处理问题的经验方法。

关键词：钢管柱；环梁；预拼装；整体吊装

某商业综合体T1塔楼工程地下3层，地上42层，钢管柱通过环梁结构或钢筋穿孔及牛腿2种形式与钢筋混凝土结构连接，钢管柱直径1400mm，壁厚32mm，环梁截面尺寸400mm×1300mm～600mm×1300mm，环梁钢筋最重约1.4t，环梁钢筋由环梁纵筋、箍筋、腰筋及拉筋组成，环梁纵筋为24Ф25（顶面和底面分别12Ф25（6/6）），环梁弯曲半径850～1225mm，环梁纵筋通过Ф12@150（4）箍筋连接，腰筋按2Ф20@200布置，通过Ф12@200拉筋与箍筋连接固定（见图1）。

图1环梁钢筋布置示意

一、钢管柱外包环梁常规做法

待施工至环梁处，将钢筋半成品吊至现场→环梁钢筋绑扎焊接→环梁标高复核及调整。此方法存在以下问题：①由于环梁纵筋弯曲半径不一，加工难度大，施工期间需经过二次焊接调整，同时过程中会产生大量焊渣，对环梁底模造成破坏，存在质量安全隐患；②环梁施工前钢管柱已经安装校核完成，现场可供施工人员操作空间极其有限，严重影响施工效率，减缓现场施工进度；③环梁钢筋密度高达133.89kg/m3，在现场绑扎过程中，由于空间狭窄，环梁钢筋难以定位，钢筋定位偏差调整困难。

针对上述问题，本工程在施工前将环梁整体进行预拼装加工，并通过相关措施固定环梁钢筋相对位置，保证环梁绑扎质量，施工前整体吊装至现场，安装校核，很好地弥补了传统工艺的缺陷。

二、新型施工工艺难点分析

1）预拼装环梁安装难度大钢管柱上100mm宽度吊装耳板及3层50mm抗剪环影响预拼装环梁安装。

2）预拼装环梁吊装钢筋变形环梁钢筋最重达1.4t，若通过钢筋吊装至施工现场，钢筋受力易产生较大变形，影响环梁施工质量。

3）预埋件难拆除环梁钢筋密度高，工字钢及钢管等措施预埋件在环梁内，拆除难度较大。

4）钢筋密度大，空间定位难环梁钢筋在面层密度高，局部钢筋布置密度更高，拱肋部分钢筋既有横竖向交叉，还有斜向交叉，钢筋空间定位情况复杂，给钢筋放样、空间定位带来很大难度。

5）梁体钢筋制作绑扎难度大、精度要求高环梁纵筋弯曲精度要求高，需二次调整，环梁钢筋密度大，上下纵筋最多达24Ф25钢筋，可操作空间狭窄，箍筋绑扎难度大。

6）环梁在施工过程中存在工字钢的预埋件，在钢筋绑扎过程中需处理好预埋件与钢筋的位置关系，制定好预埋件稳妥的固定形式。

三、主要技术措施

1.钢结构及环梁钢筋深化设计

通过钢结构及环梁钢筋深化设计，并经设计单位确认，考虑将钢管柱吊装耳板焊接至钢管柱内侧，同时将环梁内环钢筋弯曲半径在设计允许范围内外扩20mm，预拼装环梁钢筋整体吊装完成后，将加工成型的钢结构连接耳板焊接至钢管柱外侧，完成与上层钢管柱的连接。

2.环梁钢筋内增设组装式工字钢及定型钢管架体

预拼装环梁整体重约1.4t，为保证吊装后不出现变形、钢筋错位等质量问题，在环梁钢筋内增设定型钢管架体，在绑扎环梁钢筋时用钢管搭设定型钢管支撑架，外环竖向钢管布置于钢筋外侧，内环竖向钢管布置于钢筋内侧，环梁底筋距竖向钢管底部300mm，水平钢管连接内外钢管并交叉连接固定，将连接点设置于环梁外，便于安装前拆除，根据腰梁标高定型钢管支撑架水平向布置3道，每层拱形钢筋处均设置水平钢管支撑，水平钢管与已装好的竖向支撑钢管相互连接，从而提高环梁钢筋绑扎质量，固定环梁整体尺寸形状。

同时在环梁钢筋内增设组装式工字钢，安装工字钢前，在规划场地预制4个500mm×300mm×200mm混凝土墩，将工字钢下底面放置于混凝土墩上，工字钢下底板设置在环梁底面钢筋下方，工字钢面层设置在环梁顶面钢筋下方，通过工字钢承载力将环梁整体吊装至施工现场安装，减少局部钢筋受力变形情况，保证预拼装整体环梁钢筋的质量成型效果，同时在工字钢上与环梁纵筋接触面焊接Ф14短钢筋头，固定环梁纵筋位置，提高环梁钢筋绑扎质量。

3.组装式工字钢设计及应用

为保证环梁内预埋工字钢能够顺利拆卸，本工程设计可拆卸的组装式工字钢，组装式工字钢由1根［16及3根［5组成，［16用于环梁钢筋面筋下方，是整体吊装主要承力部分，通过高强螺栓连接拼装成一个整体，环梁整体吊装前，预先将环梁侧模留置，在环梁底模上方垫设预制的混凝土保护层垫块，吊装完成后，取出工字钢高强螺栓，取出槽钢，拆卸完成后复核环梁标高。

4.钢筋三维放样定位

通过建立钢筋的三维模型，并经过动画演示，不仅对钢筋进行准确翻样，还理清了钢筋以及各类预留预埋的层次关系，利用三维动画模拟合理的预拼装环梁钢筋绑扎施工顺序，最终成功实现预拼装环梁钢筋施工。

5.三维图形交底、样板引路、钢管定位骨架

预拼装环梁钢筋含量极高，钢筋绑扎前，根据空间放样层次，项目部组织对钢筋施工人员进行三维图形技术交底。施工人员按照交底，在现场进行样板施工，样板按照1∶1做成，在样板内操作人员根据放样进行钢筋绑扎演练，每一步均以实体结构标准进行，避免返工。现场预拼装施工时，钢筋定位采用制作钢管定位骨架，定位模型为钢管制成，定位模型预先安装在加工场内，钢筋依次摆放，弧形钢筋分段绑扎焊接。

四、预拼装环梁整体吊装优势分析

新型预拼装环梁整体吊装技术相比常规环梁绑扎存在以下优点。

1）工作人员操作空间大。环梁内外均有足够空间站人施工，提高施工人员工作效率。

2）节约工期。在现场施工其他结构时，环梁已经开始预拼装，现场施工至环梁部位时，只需将整体环梁吊装至施工部位安装校核即完成环梁施

工，这样就节约了工期。

3）质量控制预拼装环梁过程中，对钢筋准确定位，槽钢上焊接安装定位钢筋，保证钢筋成型效果，同时在预拼装场地环梁钢筋焊接不伤害模板，环梁施工完后成型效果好，减少了现场质量通病发生的概率。

结语

1）钢结构及环梁钢筋深化设计保证了环梁预拼装整体吊装安装的可行性。

2）环梁钢筋内增设组装式工字钢及定型钢管架体，不仅保证钢筋绑扎过程中的准确定位，而且保护环梁在吊装过程中不会出现变形影响环梁质量。

3）组装式工字钢设计应用确保了环梁安装完成后能够将措施材料拆除，可循环利用，节约成本。

4）通过建立钢筋的三维模型，不仅对钢筋进行准确翻样，还理清了钢筋以及各类预留预埋的层次关系，最终保证钢筋施工有条不紊地进行，保证了工程质量与进度。

5）采用高强混凝土垫块，钢筋保护层符合设计要求，无露筋现象，保证了环梁外观成型效果，减少了工程的修补量，节约成本。

参考文献：

［1］中国钢结构协会．建筑钢结构施工手册［M］．北京：中国计划出版社，2005．

［2］尧国皇，黄用军，宋宝东，等．钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁中柱节点受力性能研究［J］．钢结构，2008（9）：22-25．

［3］钱稼茹，周栋梁，方小丹．钢管混凝土柱-ＲC环梁节点及其应用［J］．建筑结构，2003（9）：60-62，72．