建筑工程钢筋框架结构施工关键技术

吴 义 超

（肥西县重点工程建设管理中心，安徽 合肥 231200）

0 引言

随着社会经济的发展与进步，推动了建筑工程产业结构的全面转型与升级，越来越多的新技术开始应用在建筑工程项目的建设与施工过程中[1]。框架结构的设计与施工作为在建筑工程项目中重要的环节，关系到整个建筑项目的稳定性和建设质量。钢筋框架结构在其中应用非常广泛，施工的主要目的是减少建筑空间给人们居住带来的不便，提高建筑空间范围的利用率[2]。通过屋顶、窗户、地面等结构的协同配合，科学合理地运用建筑空间，在保证建筑工程安全性的同时，有效提升建筑工程整体的施工水平与施工效率，满足新时代人们对建筑的基本需求。但在实际工程项目的钢筋框架结构施工过程中，部分施工节点由于工作人员的疏忽，未能严格按照施工规范对施工质量进行严谨的监测与控制[3]，包括框架模板的搭建顺序不规范，应用材料配比不合理，以及框架支撑结构安装位置误差较大等。因此，研究一种高效、质量可靠的钢筋框架结构施工技术，已成为当前建筑工程领域有关部门重点研究的课题[4]。基于以上背景，本文研究了一种建筑工程钢筋框架结构施工的关键技术，以期提高建筑工程项目中钢筋框架结构的建设效率与施工质量。

1 工程概况

安徽省合肥市M 建筑项目共8 层，总高度为31.25 m，建筑面积约9 247 m2，建筑的室内高差均为0.52 m[5]。根据建设单位的基本要求，确定该建筑采用钢筋框架作为建筑的整体结构布局。综合考虑项目建设的基本需求，确定了钢筋框架结构各个模块体系的具体参数，见表1。

表1 钢筋框架结构的基本参数

本次施工选取的HRB500，HRB400 钢筋材料物理力学性质见表2。

表2 钢筋框架结构施工材料的物理力学参数

根据上述参数，设计钢筋框架结构施工的关键技术，确定科学的施工工序，组织工作人员有序开展施工，确保工程项目的建设效率与施工质量[6]。

2 计算施工参数

为了保证建筑工程整体的建设质量，必须确保建筑满足建设要求的垂直方向承载能力，钢筋框架结构作为建筑的支撑部分，需要对其关键节点的施工参数进行科学合理的计算与设计[7]。

2.1 计算钢筋搭接参数

在框架梁与钢筋连接施工中，应用灌浆套筒进行连接。其中，腰筋附加长度必须≥钢筋垂直方向受拉钢筋搭接长度的70%，才能保证拼装的规范性与稳定性[8]。垂直方向受拉钢筋搭接长度的计算公式为：

式（1）～式（3）中，s1为垂直方向受拉钢筋搭接长度，mm；s2为受拉钢筋的锚固长度，mm；μ1为垂直方向受拉钢筋的修正系数；μ2为钢筋长度修正系数；s3为受拉钢筋的基本锚固长度，mm；ζ 为带肋锚固钢筋的外形系数；B1为钢筋的抗拉强度设计数值，MPa；B2为混凝土抗拉强度设计数值，MPa；t为带肋锚固钢筋的直径，mm。钢筋的拼装连接施工是能够使后续混凝土浇筑高效、稳定进行的重要环节，为了确保建筑结构的承载性能符合要求，必须按照规定搭接长度，完成各个节点的拼装[9]。

2.2 确定钢筋混凝土框架梁参数

根据钢筋框架结构的强度要求，本次施工项目设计两种钢筋混凝土框架梁，设计参数见表3。

表3 钢筋混凝土框架梁设计参数

3 钢筋框架结构施工工艺

根据上述参数和现场实际情况，设计钢筋框架结构施工关键技术的执行方案，具体的施工工艺流程如下。

3.1 施工准备

施工前，为了保证工程项目的顺利开展，根据相关规范要求，应进行钢筋框架结构施工前的准备工作[10]。管理人员需检查施工现场，将施工场地及其周边的垃圾、树枝等杂物清理干净，保证施工场地的整洁度；对施工机械、机动设备进行完好度检查，并根据事先设计的施工参数进行调整[11]；检验钢筋、混凝土等施工材料的基本性能是否符合要求，以保证项目质量；按照钢筋框架结构施工设计图纸，利用全站仪、经纬仪等顶点设备，开展放线测量作业，保证后续施工材料安装位置的精准性。

3.2 钢筋节点施工技术

钢筋节点包括纵向受拉钢筋、钢筋连接、钢筋安装及钢筋绑扎等一系列过程，是一种综合的梁、板、柱及锚固件等结构安装施工技术。按照设计图纸和确定好的纵向受拉钢筋锚固长度，应用钢筋连接技术，搭建钢筋框架。梁与板的钢筋连接，需要按照三等分的方式，对两端的支座进行连接，以提升梁板钢筋结构的稳固性。在钢筋绑扎过程中，钢筋相交点不得出现钢筋位移、松扣、漏扣的情况，确保各个节点绑扎牢固。柱主筋与箍筋的非转角节点，应用缠扣方式进行绑扎；钢筋梁上侧的纵向筋，与箍筋的非转角节点，应用套扣方式绑扎；钢筋板应用顺扣方式绑扎。钢筋架构安装完成后，必须按照设计好的横向、竖向间距进行固定，以提高钢筋框架的稳定性。在钢筋框架固定过程中，工作人员需要注重整体架构的偏心控制，将相邻的钢筋柱配合相应的柱下条基，使之与楼板的中心重合，可以提升框架的抗弯性，保证施工强度与施工质量。

3.3 混凝土保护层施工技术

在钢筋框架结构中，关键传力部分的受力情况较为复杂。该工程项目要求建筑结构具有良好的抗震性与抗风性[12]，相关部门需要对项目所在地的地震载荷展开分析，按照建筑项目框架结构的承载能力与地震载荷成正比的基本要求，应用混凝土保护层施工技术，使钢筋框架结构最大荷载，以满足抗震要求[13]。在完成钢筋框架结构的固定时，应按照设计的混凝土材料标准进行浇筑、振捣。钢筋楼板的混凝土浇筑应从一侧向另一侧逐层进行施工，匀速浇筑，浇筑厚度略大于楼板厚度。完成楼板浇筑后，对钢筋梁、柱进行浇筑，需按照“强柱弱梁”的浇筑原则，确保钢筋梁结构首先出现塑性铰现象，以提高钢筋柱结构的整体强度。这种浇筑策略，可以使钢筋框架结构在地震作用下，钢筋柱平面的对角线方向与地震方向基本一致，以提高整体建筑结构的抗震性与承载力。完成钢筋梁、柱浇筑后，需要配合相应的振捣工艺技术。为了提升框架结构的整体强度，可以采用平板式振捣器，并根据“快插慢拔”的原则，在混凝土中插入振捣棒。按照每50 cm 一个振捣间距进行匀速推进。为防止混凝土在振捣过程中由于空气影响而收缩干裂，必须在混凝土接近初凝前进行第二次振捣压实，并做好混凝土表面的处理工作。

4 施工质量检测与分析

为检测该建筑工程钢筋框架结构施工关键技术的可行性与应用效果，设计有限元仿真运行试验，对该工程钢筋框架结构的抗震性能、承载性能进行检测与分析。在软件中，分别输入该项目所有构件的参数条件，包括顶压梁、侧压梁、钢筋、混凝土，以及锚杆固定等，建立钢筋框架结构的有限元模型，进行仿真试验。

4.1 抗震性能分析

引入SV 波的波形，分别按照200 m/s，250 m/s，320 m/s 的施工现场剪切波速，导入到该项目的有限元模型中，进行仿真运行，并检测和分析其抗震性能。为了更加直观地了解地震地质条件对建筑工程钢筋框架结构的影响，引入地震波波速对钢筋框架结构顶点位移幅值的影响系数，计算公式为：

式（4）中，Ψz为SV 波波形的剪切波速为zm/s 时的钢筋框架结构顶点位移幅值，mm；ϑ0为SV 波波形的剪切波速为180 m/s 时的钢筋框架结构顶点位移幅值，mm。随机选取该结构的3 个顶点作为观测样点，按照式（4）计算3 个样点在不同剪切波速的条件下对应的顶点位移幅值影响系数，进行对比分析，结果见表4。

表4 钢筋框架结构的抗震性能检测结果

由表4 可知，对于随机的3 个钢筋框架结构顶点，在同一地震波的相同剪切波速下，观测点的位移幅值影响系数较为接近。表明随着地震波剪切波速的增加，钢筋框架结构顶点的位移幅值的变化幅度基本一致，具有相对稳定性。在剪切波速不断增加的情况下，单一观测点的位移幅值影响系数逐渐增加，表明地震对建筑工程钢筋框架结构稳定性存在一定程度的影响。但是，在SV 波波形剪切波速高达320 m/s 的条件下，3 个观测样点的顶点位移幅值影响系数仍低于5.0，在实际工程的抗震标准范围内，具有稳定性与良好的抗震能力。

4.2 承载性能分析

在该有限元模型中，可以固定1 块钢板在框架梁的自由端，并将钢板的荷载直接施加在钢筋梁上。同时，设定加载接触面与钢板的平面耦合，对接触面施加垂直方向的位移荷载，荷载大小为建筑项目的设计开裂加载力即24.5 kN，模拟加载工况，计算加载过程中钢筋框架结构出现的最大裂缝宽度，以此分析建筑项目的承载性能。根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2012 标准规定，应计算在长期荷载效应下建筑工程钢筋框架结构的最大裂缝宽度，并进行相应的结构分析和设计，计算公式为：

式（5）中，ι为钢筋与混凝土的弹性模量比；v为在长期作用影响下钢筋框架结构的裂缝宽度扩大系数，本次试验取值1.5；K2为钢筋框架结构的屈服强度，MPa；C2为钢筋框架结构的二次强化刚度，N·m；ρ为钢筋框架结构最大力总伸长率与断后伸长率的比值。在钢筋框架结构中，随机选取10 处加载面进行仿真运行，按式（5）计算10 处加载面在垂直荷载长期作用下的最大裂缝宽度，具体结果如图1 所示。

图1 垂直荷载长期作用下的最大裂缝宽度

由图1 可知，对于随机10 处钢筋框架结构加载面，在设计开裂加载力的垂直长期作用下，最大裂缝宽度的最大值为0.25 cm，低于实际工程的最低标准要求2.0 cm，具有良好的抗变形能力与承载能力，可以保证钢筋框架结构的施工质量，为相关施工部门提供了可靠的框架结构施工技术参考。

5 结语

在城市化建设不断推进的背景下，建筑工程项目的建设数量不断增加。但在建筑工程钢筋框架结构施工过程中，由于一些不规范的操作，造成施工过程反复调整或施工后返工，导致延误施工进度，浪费大量建筑材料，增加施工成本，不利于建筑工程钢筋框架结构的高效、稳定施工与建设。基于此，本文研究了一种建筑工程钢筋框架结构施工的关键技术，采用钢筋连接技术，搭建钢筋框架；应用混凝土保护层施工技术，使钢筋框架结构最大荷载，以满足抗震要求。通过严格的技术执行和质量控制，可以保证钢筋框架结构的稳定性，提升建筑质量。这不仅对当前的钢筋框架建筑项目非常重要，同时也为其他框架建筑项目提供了一定的参考和借鉴。