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超高层复杂劲性钢结构节点施工工法.doc超高层复杂劲性钢结构节点施工工法
中铁二局集团建筑有限公司
孙国洋 张跃东 张华 白敏杰 陈慕陶
伴随着社会的不断发展，建筑结构形式已由目前使用最广的混凝土结构向钢结构和钢结构与混凝土组合结构发展，作为一种复合型结构形式，其刚度大、强度高、充分发挥了钢材与混凝土材料的特性，在超高层建筑中被广泛应用。而此组合结构在施工上最大的难点在于节点区域钢筋的空间排布、钢筋同钢结构连接以及与钢结构的穿插施工。若不提前考虑劲性结构节点设计，并合理的安排施工工序，必然造成节点部位无法施工，难以达到设计要求，施工质量也难以控制，甚至严重影响施工进度。造成施工成本直线上升,通过应用BIM技术分析结构特点及建筑结构模型,模拟劲性结构复杂节点连接形式、与各专业之间的关系,并对复杂连接节点进行进一步深化，采用连接钢板及构件预留孔的工艺做法以解决施工难题，以保证施工顺利进行。
深圳地铁盾构区间工程施工组织设计(投标)2.1 在满足规范要求的前提下进行节点构造优化。
劲性结构节点的优化设计，通过在钢构件上增加连接钢板的方法，实现钢筋在无法贯穿钢骨的情况下的传力，既不削弱钢构件的强度又满足设计规范要求。
2.2 采取多种技术措施，解决复杂节点技术问题。
通过在钢结构制作工厂增加连接钢板和构件预留孔以及在现场采用钢筋合理排布和钢筋等强代换的多种技术措施，解决复杂劲性结构节点的技术问题。
2.3 利用BIM模型模拟节点钢筋空间排布，指导现场施工。
利用工程常用的AUTOCAD和国际先进的钢结构分析与三维详图设计软件Tekla及revit软件对劲性结构节点进行三维建模，利用模型找准复杂节点的症结所在主要是钢筋冲突，针对与钢骨相碰撞的钢筋，采取措施进行优化，避免出现钢筋无法在节点区施工的严重问题，大大减少现场的处理及返工，通过提前建立三维模型模拟及深化图纸，严格控制制作工厂按图纸加工精度，满足现场施工要求。
本工法适用于钢结构与混凝土的组合结构工程中的劲性结构节点施工。
在劲性钢结构的施工中，由于钢结构与混凝土结构组合形成的梁柱节点钢筋与钢构件相互交叉，。通过以下几种技术措施解决钢筋与钢构件的交叉连接问题。
4.1 采用连接钢板连接钢筋与钢构件。
连接钢板同钢构件焊接方便，焊缝单一，且单块钢板可连接所有同钢结构交叉的钢筋。钢筋同钢板采用双面焊接5d以保证同轴受力，且减少钢板宽度。
4.2 采用钢构件预先打孔解决钢筋问题。
按照钢筋的空间排布及深化图纸，在钢构件表面对应的位置加工工厂进行钻孔，可以保证钢筋的连续贯通，传力性能好，穿孔位置增设补强钢板。
4.3 钢筋的等强代换减少钢筋数量，减少了钢筋与钢构件相互交叉情况。
通过合理的钢筋等强代换可以实现减少钢筋数量，从而减少或避免同钢构件的交叉，同时也避免了节点核心处钢筋过于密集。当钢筋数量偏少以至于影响到箍筋的排列方式时，可采用架立筋满足箍筋肢数。
4.4 通过三维模拟及图纸深化，严格控制构件加工精度
通过三维模拟及图纸的进一步深化设计，要求构件制作厂家严格控制加工精度，开孔尺寸统一比孔对应位置的设计钢筋直径大6mm。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程（流程图放大点，字数简化）
图5.1深化设计流程图
深化设计→钢构件工厂排产加工→钢构件现场材料验收→现场安装→钢筋连接绑扎→验收→劲性结构砼浇筑。
混凝土梁同劲性钢结构柱节点的优化施工
劲性钢结构中最常见的节点为混凝土梁纵筋与钢柱的连接节点，解决这类节点的的工艺本工程主要采用的是连接钢板，而且需要结合结构图纸进行钢筋放样并在钢结构深化设计图中反映出连接钢板的准确定位和规格尺寸。
劲性结构梁柱节点的优化和施工主要操作要点如下：
5.2.1梁边部贯通钢筋安装
由于梁钢筋直接贯通柱会被柱内钢骨阻挡，若条件允许可采用钢筋需倾斜角度绕行，且角度≤1:6，这样才能保证钢筋不会产生过大的水平力，同时需将倾斜处的箍筋加密，以抵消水平力。
5.2.2钢筋遇腹板穿孔安装
5.2.3钢筋遇腹板与连接板焊接
5.2.4混凝土梁上部或底部纵筋如果是单层时，且采用连接钢板进行焊接的形式，
底部连接钢板顶面标高=梁底标高(H)+钢筋保护层厚度 e。
5.2.6劲性结构柱竖向钢筋的连接和处理
当柱钢骨周围为多排纵向钢筋时，内排钢筋必然受到梁筋的焊接钢板影响时，从两侧贯穿或在连接钢板上钻孔通过，柱外排钢筋尽可能上下贯通；
在Tekla复杂节点模型的基础上,利用revit，建立钢筋与钢构件的关系模型,发现节点之间连接问题及冲突,并对其进行处理,同时优化节点设计,针对钢筋冲突的问题进行分析、优化、讨论，最终得到的主要优化措施分为两种:
1、调节劲性结构柱竖向主筋位置，以避开钢结构;
2、对于无法避开钢结构的钢筋，主要是箍筋和部分竖向主筋，采取优化钢筋连接方式、穿孔，以确保钢筋符合设计要求。
常见劲性结构节点核心区施工材料如表 6.1 所示。
表6.1劲性结构节点所用材料
各种仪器设备经检定合格并在检定有效期内，现场主要安装设备见表 6.2。
表6.2施工所用设备（增加磁力钻设备）
满足《型钢混凝土组合结构构造》04SG523要求
构件放样下料划线允许偏差要求表
精密切割零部件边缘允许偏差±1.0mm。精密切割表面质量要求按下表要求执行。
7.1.1 钢筋的锚固长度和钢筋搭接、连接等均需符合《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（16G101）的规定要求。
7.1.3 对进场构件进行验收孔洞尺寸，不符合要求的严格返厂。
7.2 质量保证措施（精简内容）
7.2.1严格按照设计和规范要求逐级进行技术交底，精心组织施工。
7.2.2认真执行质量责任制，明确各级质量责任人、制定完善的各项质量管理制度，坚持“谁施工，谁负责质量”，以便明确质量责任。对上岗焊工进行编号，在焊缝部位打上施焊者的编号钢印，对累计两次UT无损探伤不合格者坚决予以开除。
7.2.3认真做好技术交底工作。开工前应逐级进行书面技术交底，技术交底中除说明施工方法，技术操作要领外，必须明确质量标准及质量要求。
7.2.4把好原材料质量关，进场材料必须有合格证（材质证明）或检验报告。不合格材料不得进场使用。对进场的材料应妥善保管，防止变质和损坏。
7.2.5加强对钢构件加工厂的质量管理的质量控制。构件验收时，应有专人负责构件质量验收，并认真做好记录，不合格构件禁止进场。
7.2.6特殊工种，坚持“持证上岗”制度。
7.2.7加强计量管理，统一计量器具。定期对施工中使用的仪器、仪表进行校正和检验。结构安装和钢构件制作应统一检定的钢尺。
7.2.8加强工序质量管理，针对钢结构吊装、焊接及测量校正等编制相应的施工作业要领书，并以此指导施工，各道工序严格执行“自检、互检、专业检查”三检制，上道工序验收合格后，方可进行下道工序施工。
7.2.9针对工程特点，应制定合理的吊装顺序和焊接顺序，同时加强测量控制，以减少积累和焊接变形，保证安装精度。本工程工期紧、任务重，应正确处理工期与质量的关系，以优良的工程质量来保证较快的施工速度。推行全面质量管理，针对“钢结构焊接”、“钢结构测量控制”等成立QC小组，广泛开展群众性的质量管理活动。
7.2.10钢构件吊装前应将高强螺栓摩擦面的贴纸、油污、浮锈、油漆用钢丝刷清理干净，以免降低抗摩擦系数。
7.2.11认真做好施工过程中，严格按照钢结构规范进行各类资料的整理，并做到与施工同步进行。
8.1 作业人员进入施工现场时首先进行安全培训，并进行书面安全交底。
8.2 进入施工现场必须佩带好安全用具，安全帽戴好并系好帽带；不得穿拖鞋、短裤及宽松衣物进入施工现场。
8.3 所有用电设备及配电柜应安装漏电保护装置，插座插头应完好无损，电源线不得破皮漏电并张贴安全用电标识，严禁无电工操作证人员进行电工作业。
8.4 电气焊操作人员施工人员上岗作业前须到安全部办理动火手续，明确看火人，做好防火措施方可施工。
8.5 施工场区内焊接区域须挂警示牌，场区内配备足够的灭火器材。
8.6 各种施工机械设备使用前必须经检验确认合格后方可使用。操作人员需持证上岗作业，并在机械旁挂牌注明安全操作规定。
GB／T 36495-2018标准下载9.1 减小噪声的控制措施：
9.1.1 现场在进行钢筋加工和套丝时，要控制各种机械的噪音。将机械安放在平整度较高的平台上，下垫木板。并定期检查各种零部件，如发现零部件有松动、磨损，及时紧固或更换，以降低噪音。
9.1.2 对于噪音大的设备设置封闭的隔音棚以减小噪音。
9.1.3 合理安排施工工序，尽量将噪音大的工序安排在早 7 点～晚 10 点的时间段内，将噪声小、影响小的工序安排在夜间施工。
9.2 避免油污污染土地：钢筋切割、套丝产生的碎屑和润滑液应及时清理．废机油和油漆集中存放，避免遗洒造成土壤和水源污染。
9.4 防止光污染：钢筋连接和钢板焊接时大塘厂房施工组织设计，注意用挡板遮挡，避免造成对周围的光污染。