单钢板混凝土剪力墙结构钢筋工程施工策划及实施（1）

1　工程概况

某互联网产业园项目新建一期工程位于雄安新区，主要功能为科研办公。工程建设规模为13.33 万m ² ，由A、B、C、D这4栋单体组成，地下2层，地上9层，建筑高度45?m。

建筑平面在中心布置核心筒，四周为钢筋混凝土框架结构，存在平面（扭转）不规则。各楼座底部2层裙房处收进形成竖向（侧向刚度）不规则，依据GB?50011—2010《建筑抗震设计规范》综合判定为一般不规则。结构设计在核心筒部位采用了单钢板混凝土剪力墙结构，即在钢筋混凝土剪力墙截面内配置端部型钢和单层钢板（以下合并简称钢骨）的剪力墙。钢板混凝土剪力墙从B2层至顶层连续设置，其中F1、F2层为底部加强区，B1~F3层为约束边缘构件设置范围。工程抗震设防烈度8度，B1层及以上剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为二级（图1）。

     

图1　项目整体结构效果图

2　钢筋工程特点分析

（1）型钢构件截面小，钢板无加劲肋，因此整体刚度小、焊接变形控制难度大。钢结构变形超差将影响钢筋位置及安装精度。

（2）设计对约束边缘构件的钢筋构造要求高，箍筋肢数多，而且必须采用封闭箍筋。常规的端部设置135°弯钩的封闭箍筋形式无法实施。

（3）钢筋与钢骨交叉部位的穿、锚、连接作法必须满足抗震构造要求，因此需要进行进一步深化。

（4）由于钢骨影响，整体钢筋工程绑扎顺序与普通剪力墙不同，需要进行专项施工策划。

3　应对思路

在钢筋混凝土剪力墙结构中配置钢骨，钢结构与混凝土结构相互交叉影响，改变钢筋混凝土剪力墙的施工工艺，要提前策划，并采取应对措施。

（1）在满足结构设计和规范要求的前提下，做到钢结构快速精准安装、变形小、形成自稳定结构、合理预留与钢筋工程的连接条件。

（2）钢筋骨架设置于钢结构外侧，要解决钢筋受到钢结构阻挡时采取的穿越/连接节点作法。

（3）梳理钢筋安装工艺，使钢筋绑扎工程既能符合设计要求，又能快速、有序安装，提高功效，保证质量。

（4）组织相关人员共同参与构造作法及施工策划，采用三维可视化手段解决复杂节点深化与交底。

4　专项实施策划

4.1　组织管理策划

型钢混凝土结构中的钢筋布置在钢骨周边，形成钢筋骨架包裹住钢骨的状态，钢筋与钢骨之间有穿越、连接作法，平面设计方法难以准确地设计和表达，可采用Tekla、Revit等三维可视化的软件进行方案策划、深化设计。

深化时，在充分阅读图纸和学习规范、图集作法的基础上，首先与设计沟通通用节点作法选用原则、优化设计作法思路，作为深化设计的基础。深化设计由总包单位牵头，联合钢结构、混凝土结构劳务技术人员共同参与，进行构造作法研讨、钢结构深化设计、钢筋与钢骨相交节点策划与优化、钢筋工程翻样。

鉴于型钢混凝土结构的复杂性，平面图纸难以完整表达节点的作法，对施工容易产生误解，因此可以采用轻量化的软件打开三维深化设计模型，用于钢筋翻样、施工交底、复杂节点现场安装指导等。

4.2　约束边缘构件箍筋作法

设计对约束边缘构件的箍筋闭合性要求高，不采用在钢骨上设置搭筋板焊接的方式，要求箍筋穿过钢骨形成封闭箍。工程中约束边缘构件阴影区的箍筋均采用大箍套小箍的设置方式，如图2所示。

     

（a）

     

（b）

图2　约束边缘构件设计示意

（a）箍筋组合；（b）箍筋分解

由于有钢骨的阻挡，因此封闭箍筋采取分段组合焊接的方式实现。封闭箍筋分段时要考虑以下因素：

（1）便于施工操作，提高施工效率；

（2）分段数量要少，减少焊接工作量；

（3）焊接位置要错开，避免薄弱部位集中；

（4）焊接位置应利于焊工操作，保证焊接质量。

根据以上原则，结合结构设计特点，对封闭箍筋分段组合进行策划，对于转角墙、翼墙部位的边缘构件箍筋，采用分段组合方式A或B比较适合（图3），其中组合A在绑扎时，要对“匚”形部分进行稍微掰开操作，使箍筋套住主筋并穿过穿筋孔。组合B在绑扎时，一个“匚”形部分长边穿过穿筋孔后要做90°旋转的动作。

     

（a）

     

（b）

图3　箍筋分段组合方式示意

（a）1号箍筋分段组合方式A；（b）1号箍筋分段 组合方式B

部分约束边缘构件设计有非阴影区，竖向钢筋同墙体，外侧的箍筋为封闭箍，并伸入约束边缘构件一个主筋间距，内部箍筋为拉筋。经设计确认拉筋可优化为分段设置，在钢骨两侧分别用拉筋勾住内外排主筋，实现拉筋不穿钢骨，满足结构设计要求，以便于施工。

4.3　构造边缘构件箍筋作法

构造边缘构件箍筋的设计作法：大箍套小箍加少量的拉筋，实际上与约束边缘构件作法基本一致。在非加强区范围钢骨的板厚变薄，大量箍筋穿孔对截面削弱较大。根据GB?50011—2010《建筑抗震设计规范》、JGJ?3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》、11?G101–3《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》相关条文及节点要求，构造边缘构件箍筋可采用拉筋形式，或采用墙体水平筋计入边缘构件体积配箍率的构造作法。

由于钢骨阻挡，用水平筋替代部分箍筋的作法实现困难，特别是在翼墙和转角墙部位，同时考虑到边缘构件是提高剪力墙延性的重要措施，不能全部取消箍筋，因此与设计协商，采用外侧封闭箍筋+内部拉筋的形式，进一步优化为在主筋对应的靠近钢骨位置增设架立筋，用拉筋勾住外排主筋和架立筋，实现拉筋不穿钢骨，满足结构设计要求，并便于施工。

4.4　剪力墙水平筋作法

墙体水平分布筋在转角墙、翼墙处的作法与普通剪力墙不同，参考国标图集剪力墙构造详图，对墙体水平分布筋进行深化设计。由于内置钢骨，将墙体分为内侧和外侧两部分，转角墙外侧外排水平筋在转角处互锚搭接，平直段长度不小于0.8 l _aE ；外侧内排水平筋伸入边缘构件长度不小于 l _aE 时可直锚，不满足时伸入外皮钢筋内侧后做15? d 弯锚；内侧外排水平筋伸入纵筋内侧后做15? d 弯锚；内侧内排水平筋伸入边缘构件长度不小于 l _aE 时可直锚，不满足时伸入内侧后做15 ?d 弯锚互锚，具体作法如图4所示。

     

图4　转角墙水平分布筋构造示意

翼墙外侧外排水平筋和外侧内排水平筋在边缘构件处直接通过，内侧水平筋作法同转角墙。

4.5　梁钢筋作法

钢板剪力墙中的梁主要有暗梁、过梁，以及与墙体连接的框架梁或连梁。

梁钢筋与钢板墙连接方式：与搭接板焊接连接、连接器（焊接套筒）连接、直锚进入节点区、穿过钢骨直锚/弯锚，以及上述连接方式的组合。

暗梁设置在楼层标高处，宽度同墙厚，与钢骨工字形暗梁位置对应，随墙体钢筋绑扎。

过梁设置在墙体洞口处，纵向受力钢筋端部与钢骨连接采用搭接板焊接连接、套筒连接，钢骨交叉范围以外的采用节点锚固。箍筋采用2个“匚”形钢筋焊接组合成封闭箍筋。

在剪力墙阳角处相交两个方向的框架梁或连梁，梁钢筋与剪力墙形成平面内相交构造，施工节点策划要特别注意以下几点。

（1）梁的上下铁钢筋一般都采用多排设计，在狭小节点处钢筋十分密集，要合理考虑搭接板焊接连接、连接器（焊接套筒）连接、穿越钢骨锚固、进入节点区锚固的组合作法。

（2）梁的纵向受力钢筋与钢骨焊接时，要在深化设计时采用搭接板的方式，不得将钢筋的平直段或弯锚段直接与钢骨焊接。

（3）连接器（焊接套筒）一般设置在二排铁的位置。

（4）当梁的截面较宽、搭接板无法连接全部钢筋时，一部分梁纵向主筋要从钢骨旁边穿过，两个方向梁交叉时，两个不同方向的连接板高度错开距离为钢筋直径+连接板厚度。

连梁、框架梁与钢板墙垂直或斜交锚固时，梁钢筋与剪力墙形成平面外相交构造，一般墙厚较小，无法满足直锚长度，应考虑在钢骨上打孔，上铁钢筋满足平直段伸至墙外侧纵筋内皮且不小于0.4 ?l _aE +15? d 弯锚，下铁满足12? d 直锚。上铁钢筋直锚＋弯锚的形式，可与设计沟通，改为直锚+端头机械锚固的方式，以便于施工操作。

4.6　钢结构与钢筋分项相关内容策划

钢骨置于钢筋混凝土剪力墙结构中，定会对钢筋分项产生较大的影响，包括钢骨与钢筋的空间占位、交叉部位的穿、锚作法。

4.6.1　减小钢骨变形措施

受限于运输、现场安装起重能力等因素影响，型钢混凝土结构中钢骨分块较小、拼装焊缝多、热输入量大，造成钢结构变形较大，变形量超过规范允许的偏差将影响钢筋骨架的位置。

选择合理的钢结构连接方式可缩小变形。工程设计要求钢结构连接全部采用焊接。根据设计对连接强度要求的不同，对受力要求高的部位，如底部加强区上下层间对接、暗梁翼缘对接处，采用坡口全融透对接连接，其他部位可采用单坡口半熔透对接焊接、与鱼尾板搭接焊接、设置双夹板焊接。其中设置双夹板焊接的方式变形量最小。

双夹板的连接方式考虑使用在受力较小的部位，一般在底部加强区以外的区域使用。鱼尾板连接用于较长的墙体，在墙体一侧的型钢柱上设置鱼尾板，与钢板墙搭接焊接，可调节水平方向的安装误差，焊缝为两侧设置角焊缝，变形相对较小。

为控制变形，除了采用合理的连接方式，还要考虑制订控制变形的施工措施。

4.6.2　钢筋与钢骨连接、穿过作法策划

钢骨上开孔主要有箍筋穿筋孔、梁钢筋穿筋孔、对拉螺栓孔。

型钢柱、暗梁的翼缘尽量不开孔，若必须开孔，则要采取补强措施。将腹板的开孔率控制在不大于截面的25?%。

单根穿筋孔：直径不大于10?mm、开孔尺寸为直径＋4?mm、大于10?mm的钢筋，开孔尺寸为直径＋6?mm。复合箍筋从同一个孔穿过，选择便于施工的圆孔，本工程的墙体箍筋直径不大于12?mm，因此开孔直径为30?mm。在约束边缘构件非阴影区箍筋伸入阴影区一个纵筋间距部位，由于阴影区内采用大箍套小箍的方式，大箍与小箍在高度上错开一个箍筋直径，非阴影区的箍筋伸入阴影区时，高度要设置在阴影区大箍的下部，错开一个箍筋直径。

钢筋搭接板、焊接套筒的位置，根据设计图纸的钢筋排布，采用三维可视化的方式进行深化，经设计确认后，在工厂焊接。