南宁华润中心东写字楼工程地下3层, 塔楼地上86层, 裙楼地上5层。结构形式为:钢管混凝土框架与钢筋混凝土核心筒组成的框架-核心筒结构, 钢管柱从地下室筏板开始生根, 而地下室梁板为混凝土结构, 从而出现混凝土梁钢筋与钢柱连接的节点 (见图1) 。

钢柱与混凝土梁钢筋连接节点中, 钢柱与混凝土梁通过牛腿连接, 牛腿形似工字钢, 仅有上、下翼缘板能与钢筋焊接, 与外框柱连接的混凝土梁钢筋直径为28～32mm, 钢筋排数为2～3排。其设计做法为梁钢筋与外框柱采用焊接连接, 钢筋全部焊接在钢柱牛腿上, 梁上部钢筋的第1排焊接在牛腿上翼缘板的上部, 梁上部钢筋的第2排焊接在牛腿上翼缘板的下部, 梁上部钢筋的第3排则没有焊接位置, 梁的下部钢筋第1排焊接在牛腿下翼缘板的下部, 第2～3排不用焊接。现场实际施工时, 先吊装完成钢管柱, 然后进行钢筋安装, 导致梁的上部钢筋第2排、梁的下部钢筋第1排在施工中均为仰焊, 而仰焊在焊接中质量最不易控制, 且现场仰焊操作面很窄, 需在模板支撑架内部操作, 非常困难。

方案对比如下:首先, 混凝土梁与钢柱连接, 最常用的是钢柱伸出牛腿, 混凝土梁的钢筋焊接在牛腿上;其次, 直接在钢柱上开孔, 钢筋穿过钢柱;另外, 也有将直螺纹套筒铣成弧形, 直接与钢柱焊接等做法, 各种连接方式的优缺点对比如表1所示。

综合对比表1所示连接方式, 发现每种连接方式均有较为明显的缺点。经过资料查询及现场讨论后, 构思一种新的连接方式, 即现场提供短钢筋, 一端开好丝牙, 另一端不用开丝, 直接在钢柱加工厂将该短钢筋焊接在牛腿上, 然后在开丝的一端盖上丝牙保护帽, 跟随钢柱进场安装后, 直接在短钢筋上连接直螺纹, 既避免了施工现场焊接钢筋问题, 又可保证节点受力。

根据设计图纸, 标注混凝土梁配筋信息, 并根据配筋信息标识面筋、底筋。第1排面筋与第1层的牛腿加强板顶面双面焊, 长度为5d, 第1排钢筋与牛腿的接触长度取190mm (本工程最大梁钢筋直径为32mm, 双面焊接长度为160mm, 预留30mm作为焊接变形后的调整值) , 距离牛腿端部60mm, 总长250mm。

梁顶第2排面筋与第2层的牛腿加强板 (为增加的1层钢板) 顶面双面焊, 长度为5d, 第2排钢筋与牛腿的接触长度取190mm, 距离牛腿端部60mm, 总长250mm。为便于焊接, 第2排牛腿与第1排牛腿错开5d。

梁顶第3排面筋与第2层的牛腿加强板底面双面焊, 长度为5d, 第3排钢筋与牛腿的接触长度取250mm (预留90mm作为焊接变形后的调整值与工厂焊接困难的调整值) , 距离牛腿端部100mm (与第2排钢筋错开40mm, 避免直螺纹套筒在同一截面位置, 导致2根钢筋间距变大) , 总长350mm。

梁底第1排 (从下往上数) 钢筋与牛腿焊接, 做法同梁面筋第1排。梁底第2, 3排, 从牛腿端部开始计算, 锚入1个锚固长度即可, 不用与牛腿焊接。腰筋 (抗扭筋) 直接勾在牛腿加劲板上, 在牛腿侧面的加劲板上打孔。

深化设计图纸经过施工各方确认后, 发给钢柱加工厂和施工现场, 钢柱加工厂进行短钢筋与钢柱牛腿的焊接连接, 避免仰焊出现, 同时避免现场焊接, 现场采用直螺纹套筒连接, 可有效保证施工进度 (见图2) 。

图纸深化, 明确节点做法→图纸发放至钢柱及钢筋加工厂→现场将短钢筋开丝牙, 短钢筋运输至钢柱加工厂, 钢柱加工厂焊接短钢筋→构件验收完成后运输至施工现场→现场验收检查短钢筋头的丝牙是否受损伤→现场钢筋连接。

1) 首先根据深化设计图, 在施工现场将需要直 径的钢筋切成需要长度, 并在一端开丝牙, 同时盖上丝牙保护套;然后将加工完成的短钢筋运输至钢柱加工厂, 在钢柱加工厂将短钢筋焊接至钢柱牛腿上, 由于钢柱加工厂内钢柱可翻身, 不存在仰焊问题。

2) 将深化设计完成的短钢筋在现场一端开丝, 并套上保护套。将短钢筋打包运输至钢柱加工厂, 进行工厂焊接。

3) 工厂焊接完成, 钢柱进场前核对短钢筋的焊接数量、规格是否正确。

4) 现场钢柱安装完成后, 进行模板支架搭设, 将外框柱安装就位并校正好后, 利用直螺纹套筒将短钢筋与现场加工的一端带丝头钢筋连接。

1) 短钢筋+直螺纹套筒的做法避免现场直接焊接钢筋, 减少现场焊接工作量, 钢筋直接拧入直螺纹套筒, 施工速度快捷, 同时节约施工成本。

2) 传统的做法有直接将直螺纹套筒焊接在牛腿上, 焊接过程中产生的热量会导致直螺纹套筒产生变形, 里面的丝牙变形后难以拧入钢筋, 而该做法避免直螺纹套筒直接焊接在牛腿上, 采用一截短钢筋焊接, 端部开丝, 现场拧直螺纹套筒, 有效解决焊接热量带来的问题。

3) 短钢筋与钢柱牛腿的焊接在钢柱加工厂进行, 可确保焊接质量。