王弘

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

通过BIM 软件对钢骨混凝土水平钢筋与钢柱套筒连接进行合理的排列与布置，使水平钢筋与钢柱套筒连接的施工质量更加合理，可控。

1 施工特点

（1）现场焊接套筒位置控制准确。

（2）梁与型钢柱连接快速准确。

（3）操作简单方便。

（4）成本降低、缩短工期。

（5）适用于钢骨混凝土水平钢筋与钢柱套筒连接工程施工。

2 适用范围

上述施工方法广泛应用于厂房、体育场、商铺、高层建筑钢结构及框架-核心筒结构、筒体结构等，钢骨混凝土水平钢筋与钢柱套筒连接工程施工。

3 工艺原理

利用加厚坡口套筒焊接在型钢柱让梁主筋与型钢柱紧密连接，达到梁受力作用，在钢结构施工过程中，焊接时必须焊前预热、层间温度控制；同时要控制型钢柱垂直度保证，在柱身相互垂直方向用经纬仪照准钢柱顶部及侧面中心点，对比投影点与柱底侧面对应点的差值。校正柱子的垂直度后；测量梁的标高进行计算确定套筒连接的准确位置后，在型钢柱上标出指定位置进行施焊；经探伤合格后，各道工序验收合格，在原设计的基础上重点对钢梁节点进行全面的优化设计，梁主筋与型钢柱上焊接加厚坡口套筒进行有效连接，与混凝土浇筑在一起形成整体让力更好的传递。

4 施工工艺及操作要点

4.1 施工工艺流程（见图1）

4.2 操作要点

4.2.1 BIM 节点连接预拼装

图1 施工工艺流程

（1）主要根据受力情况，依据图纸设计及图集要求的构造节点连接形式，按照受力可靠、施工方便、成本控制的原则确定采用加厚坡口套筒连接方式。

（2）在BIM 节点连接预拼装设计完后，在电脑上进行演示，调整。经检验合格后，报项目技术人员进行标高复核，复核无误后，报监理审核后，进行施工。

4.2.2 施工准备

（1）现场管理人员及操作工人必须熟悉图纸型钢柱节点的截面尺寸及钢筋、套筒数量及规格。

（2）确定操作人员，对操作人员进行可视化交底，加入型钢柱节点的钢筋排布设计，方便现场指导施工。

（3）测量放线：施工前要在下一层楼面上放出梁、柱的边线及控制线，作为模板安装的施工依据。

4.2.3 确定加厚坡口套筒与型钢柱上的位置

（1）柱钢筋定位完成后，按照初步设计的型钢构件进行加工制作，型钢结构所需的配合小构件现场制作安装。

（2）主要钢结构吊装安装及钢结构整体定位调整完成后，通过处理使边缘钢筋绕过型钢柱，其余钢筋开始进行钢筋套筒的定位与焊接；型钢柱的翼缘厚度为36mm，焊接方式采用CO2气体保护罩，套筒加长保证钢筋与套筒连接质量消除钢筋加工偏差影响，现场定位焊接套筒避免了钢筋偏位，保证了整体型钢与混凝土混合结构的施工质量。

（3）型钢结构典型节点形式，柱截面尺寸为1000mm×1000mm，型钢柱翼缘距离柱边的距离仅为100mm，扣除柱钢筋保护层厚度，受力纵向钢筋内测距离型钢柱之间的空隙只有85mm，梁宽400mm，梁上部钢筋为 6&28 （HRB400）；梁下部为 9&25（HRB400）。按照钢筋排布及梁箍筋安装计算，每2 根梁受力纵筋最大间距为50mm。

（4）应用BIM 软件建模分析及模拟钢筋型钢结构关系，将梁上部围钢筋通过弯曲坡度>1:6 在结构板中穿过（绕过）型钢柱，减少主要受弯钢筋的接头数量，但不改变混凝土结构外观。

（5）调整梁底部钢筋布置间距，对于可以避免型钢柱翼缘的钢筋按照0.4Lae+15d 方式锚入型钢柱内部，其余钢筋与焊接在型钢柱的套筒连接，连接套筒采用加厚套筒并在现场采用CO2气体保护焊，套筒间距保证混凝土浇筑要求。

4.2.4 加厚坡口套筒与型钢柱焊接

（1）套筒与型钢柱焊接效果按照工程的抗震设计要求，采用现浇混凝土构件实验验证的方式。

（2）在试验室检测中心对节点以受到等同于抗震等级的方式进行往复加载，直到节点超出设计要求后混凝土结构破坏为止，对实验构件节点凿除破损混凝土后可以明显看到钢筋及连接套筒未受到破坏。

（3）对钢结构的每个节点的套筒需要数量，位置标注在型钢柱翼缘上，同时该位置注明标高，在现场已吊装完成型钢柱上根据标注数据精确测量定位套筒位置。

（4）套筒焊接先进行CO2气体保护焊点焊固定套筒，然后采用CO2气体保护焊对套筒进行焊接，焊接完后对焊缝进行自检，然后报监理、进行验收，探伤检测报告合格后进行下道工序。

4.2.5 超声波探伤检验

（1）本工程超声波探伤检验为C 级。（注：A 级难度系数为1，B 级为 5-6，C 级为 10-12）。

（2）对焊接高处要打磨平整，以便探头在焊缝上作扫查。

（3）检查前，探伤人员应了解受检工作的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式沟槽等情况。

（4）采用折射角45°探头在腹板一侧做直射法和一次反射法探测焊缝及腹板侧热影响区的裂纹。

4.2.6 验收

（1）检验报告合格后，资料报送监理。

（2）施工方组织甲方、监理到现场进行验收，核对标高及型钢柱垂直度。

4.2.7 钢筋、模板安装

（1）柱钢筋绑扎施工时，对上部影响梁钢筋安装的部位先不绑扎柱箍筋，节点部位的箍筋同时也套在柱受力纵筋上面不绑扎，在梁纵向钢筋安装就位后开始绑扎柱箍筋。

（2）先进行模板安装，并进行加固，然后浇筑梁底部30cm 以下的柱混凝土。梁板模板先支设梁中段部分，节点处1.0m 范围内暂时不支设，待梁钢筋与柱节点安装完成后再支设该部位模板。

（3）先安装两端都需要与型钢柱节点套筒连接的钢筋，梁中部钢筋接头采用焊接，焊接接头位置相互错开保证接头率百分率，在安装只有一端有型钢柱套筒连接的钢筋及绕过型钢柱或锚入型钢柱的钢筋。

4.2.8 混凝土浇筑

（1）浇筑混凝土应及时让监理签署浇灌令。

（2）浇筑混凝土之前，先安装板钢筋及水电预留埋件，经过自检合格后，报验通过后在浇筑梁板混凝土。

5 质量控制

（1）在加厚坡口套筒与型钢柱安装质量控制过程中，必须以安装、测量、焊接、验收四位一体，突出测量方面的重要性，四者密切配合、相互制约。

（2）在连接部位必须按要求达到，符合精度的测量结果，经纬仪、水平仪、盒尺施工测量前必须经计量专业部门进行检测校正。

6 材料与设备（见表1～表4）

7 安全措施

（1）现场设置吸烟室，配备桌子、烟灰缸、水桶及灭火器。

（2）施工中所用的氧气、乙炔、CO2气体要派专人看管，气体瓶相互之间要保持一定的安全距离，并按规定正确使用，消防器材按要求配备齐全。在使用气体时采用火花接取器接取火种，严防火灾发生。

表1 主要材料

表2 主要施工机具

表3 主要检测仪器

表4 劳动力组织

（3）现场前必须由专职安全员检查施工环境及操作人员是否有上岗证，合格后由专职安全员签发后动火证方可实施。

（4）在不同的施工阶段，防火工作应有不同的侧重点。主体施工时要注意电焊操作及现场照明设备，加强看管。

（5）现场设立安全标语牌，人人都要有自我保护意识，确实做好施工现场的“三宝”“四口”“五临边”的防护工作。

（6）钢结构体系安装过程中，如遇中途停歇，应将已就位的可调支顶和桁架梁，支撑件联结稳固，不得空架浮搁，应将钢结构安装固定好后方可进行下道工序施工。

（7）塔吊机械必须按规定的塔吊起重性能作业，严格按照塔吊吊运手册运行，并严格按照工地制定的十不吊原则实施。

8 环保措施

（1）焊机外壳，必须接地良好，其电源的装拆应由电工进行。

（2）焊机要设单独的开关。开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。

（3）焊接贮存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，必须清除干净，并将所有孔口打开。

（4）在密闭金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，通风良好，并应有人监护，严禁向容器内输入氧气。

（5）焊接预热工件时，应有石棉布或档板等隔热措施。

（6）地线，禁止与钢丝绳接触，更不用钢丝绳或机电设备代替零线，所有地线接头必须连接牢固。

（7）清除焊渣、采用电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩，防止铁渣飞溅伤人。

（8）多台焊机在一起集中施焊时，焊件必须接地，并应有隔光板。

（9）施焊场地周围应清易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。

（10）必须在易燃易燃气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后方可施焊。

（11）工作结束，应切断焊机电源并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。