外圍結構花格框架後澆節點施工工法

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》是中國建築第一工程局第五建築公司、中國建築第一工程局第二建築公司、中國建築第一工程局第三建築公司完成的建築類施工工法，完成人是房靜波、劉為民、任志永、徐浩、王靜梅，適用於於對承載能力要求較高且建築的形狀尺寸要求比較嚴格的超高結構體系。

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》主要的工法特點是採用加長套絲直螺紋機械連線接頭；後澆節點處採用CGM高強無收縮灌漿料灌注；施工方法簡便。

2008年1月31日，《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：外圍結構花格框架後澆節點施工工法
• 工法編號： YJGF036-2006
• 完成單位：中國建築第一工程局第五建築公司、中國建築第一工程局第二建築公司、中國建築第一工程局第三建築公司
• 主要完成人：房靜波、劉為民、任志永、徐浩、王靜梅
• 套用實例：北京金地國際花園A區工程
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）

形成原因

隨著建築行業的發展，美觀且個性的超高層建築越來越多，而前提是必須要保證結構的安全性。結構中不同的部位根據其自身的承載能力進行不同的受力分工，可提高結構的承載能力。在結構體系中設定後澆節點正是解決不同構件受力分工的辦法。

中建一局五公司金地國際花園工程外圍結構設定了花格框架，自下而上最高處達到139.08米。外圍結構花格框架由主框架梁、主框架柱、次框架梁、次框架柱與樓面拉梁組成，通過次框架柱與主框架梁的連線，樓面拉梁與樓板的連線，使得主、次框架形成一個整體。如按普通方法自下而上施工，該建築達到了一定的高度後，在豎向荷載作用下，由於次框架豎向不連續，主框架梁既支撐在下部次框架柱上，又承擔上部次框架柱的內力，下部幾層主框架梁的內力將很大，其截面滿足不了建築要求，結構受力沒有保障。

為了保證結構的承載能力，在結構中設定了後澆節點。施工階段，次框架與主框架暫時斷開，待主框架沉降變形完後，將斷開的鋼筋連線上再澆築混凝土。使得主框架主要承受豎向荷載，主、次框架共同構成抗側力結構體系。結構的安全性得到了保障。

外圍結構花格框架後澆節點施工方法在中建一局五公司金地國際花園項目得到了成功套用。達到了縮短施工工期，提高施工質量的效果。在總結施工經驗的基礎上，最終形成了《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》。

工法特點

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的工法特點是：

1.後澆節點處鋼筋接頭連線方式採用加長套絲直螺紋機械連線接頭，可以使鋼筋在斷開且主體結構得到充分的沉降後，鋼筋可以再次連線。見圖1。

圖1 螺紋鋼筋斷開-連線示意圖

2.後澆節點處採用CGM高強無收縮灌漿料灌注。13層以下要求混凝土強度等級為C60、14層以上為C50。CGM高強無收縮灌漿料的最終強度可以達到C60以上，且灌漿料具有高強度、免振搗、微膨脹、自流性好與原混凝土結合緊密的特點，可以滿足結構混凝土強度等級的要求，增強柱子的承載能力。

3.後澆部位四周封閉貼上鋼板兼作模板並永久保留。次柱後澆節點設定於受力相對較小的柱子高度中間部位，後澆注CGM灌漿料時，鋼板作模板使用，但在灌漿料固化後，鋼板實際上對後澆節點有約束作用，且鋼板跨越後澆和原混凝土部位，對柱子新、舊混凝土連線及柱子承載力有提高作用。使得預留部位儘可能減小，利於結構封頂後的施工，且結構整體效果好，外形美觀。

4.施工方法簡便。由於後澆節點施工在主體結構施工完，垂直運輸設備基本拆除，採用此工法施工，方法簡便，耗材少，節省人工及工期。

操作原理

適用範圍

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》適用於對承載能力要求較高且建築的形狀尺寸要求比較嚴格的超高結構體系。

工藝原理

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的工藝原理敘述如下：

為儘可能不使花格框架中的次框架結構承受豎向荷載作用，主框架與次框架的連線採用"特殊後澆節點"做法，即主、次框架同時進行結構施工，但在次柱與主框架梁交接處設定後澆節點，在樓面拉梁與樓板連線處也設定後澆節點。使得主、次結構完全斷開，在此過程中全部豎向荷載施加在主框架結構上。使其能夠充分的沉降，而次框架不受力，待主體結構封頂後再進行封閉工作。使得主框架承擔了大部分的豎向荷載，而主、次框架共同構成抗側力的主要結構構件，花格框架受力分工明確。花格框架後澆節點位置示意詳見圖2。

圖2 格框架立面設定後澆節點位置圖

施工工藝

工藝流程

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的工藝流程：上部次框架梁施工時，次柱定位箍的安裝與拆除→次框架樑上1350毫米高次柱的施工完後，次柱鋼筋的接長→主框架梁與梁下1350毫米高次柱施工完後，次柱鋼筋斷開→搭設施工用腳手架→主體結構施工完後，次柱鋼筋再次連線，柱子後澆注節點部位清理→後澆節點處鋼板的安裝→後澆節點處CGM高強無收縮灌漿料的灌注。

操作要點

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的操作要點如下：

一、上部次框架梁施工時，次柱定位箍的安裝與拆除

綁紮上部次框架梁鋼筋，安裝次柱柱筋定位箍（定位箍平面圖見圖3，安裝位置見圖4），澆築次框架梁混凝土後，拆除次柱柱筋定位箍，綁紮次框架樑上1350毫米高次柱箍筋，澆築次框架柱混凝土。

二、次框架樑上1350毫米高的次柱施工完後，接長次柱鋼筋。

在主體結構施工時，次框架樑上1350毫米高柱模板採用定型鋼模板隨本層柱同時支設，同時搭設施工用腳手架。

上部次框架柱主筋採用墩粗直螺紋連線（一級接頭。兩端鋼筋固定，接頭位置在柱中部，接頭率100%），鋼筋接頭之間間隙為20毫米，以此抵消變形[圖1（a）]。該工法所需套簡長度比標準套筒長度加長20毫米。套筒所連上下兩段鋼筋套絲長度也比正常情況有所不同；一側套絲長度為標準長度，另一側套絲長度為兩個標準套絲長度＋20毫米。

在澆築主框架梁及主框架梁下1350毫米高次柱混凝土之前，接長次柱鋼筋（次柱鋼筋墩粗直螺紋連線點設在上部次柱中點），直螺紋做暫時連線，並完成綁紮[圖1（b）]。

三、主框架梁與梁下1350毫米高次柱施工的同時，安裝次柱定位箍。

1.主框架梁模板的支設

1）主框架梁底模

梁底模板採用15毫米厚多層板，在有次框架柱的位置設定獨立的模板，在有鋼筋穿過的地方穿孔，注意防止漏漿。見圖5。

圖5 上部主框架梁底模穿孔圖（單位：毫米）

2）主框架梁底模龍骨設計

上部主框架梁底模次龍骨採用50毫米×100毫米木方，次龍骨淨距不大於150毫米，但不少於5根通長木方，在上部次框架柱位置底模次龍骨採用50毫米×100毫米木方，木方之間淨距不大於100毫米。見圖6。

圖6 上部主框架梁底模龍骨示意圖（單位：毫米）

3）主龍骨設計

主龍骨採用2ф48×3.5鋼管，間距為600毫米。見圖7。

圖7 上部主框架梁主龍骨布置圖（單位：毫米）

2.主框架梁下1350毫米高模板採用定型鋼模板，隨本層主框架梁同時支設，用鋼板網等材料將次框架柱下部封堵嚴密，防止漏漿。

主框架梁與梁下1350毫米高次柱同時澆築混凝土。見圖8。

圖8 主框架梁與梁下1350毫米高次柱施工做

3.主框架梁及主框架梁下1350毫米高次柱混凝土終凝後，將套筒擰開並保持斷開[圖1（c）]。

四、搭設施工用腳手架

後澆柱皆為邊柱，且灌注灌漿料時主體施工已經結束，整體外腳手架已經拆除。邊柱施工時，靠外側施工無作業面，需要搭設腳手架。根據現場情況，應該為每根需要澆注的柱子搭設懸臂腳手架，以進行柱外側施工。由於後澆柱子上、下部已經澆注完畢，且與梁相連，腳手架的搭設可以該柱子上、下已澆注部位及梁為受力點，腳手架應向外懸挑不小於1.5米，且應鋪好跳板，工人施工時應系好安全帶。

操作架搭設：雙排腳手架圍繞次柱搭設，立桿支撐拉接設在樓板和主梁、次樑上，操作層滿鋪50厚木跳板，懸挑部位用斜桿設定，外立面設剪刀撐，外圍滿掛安全立網及水平網。

腳手架搭設方法如圖9及圖10所示。

五、主體結構施工完後，次柱鋼筋再次連線，清理柱子後澆注節點部位。

在此框架柱345毫米高后澆節點施工時，將直螺紋套筒復擰[圖1（d）]。

鋼板安裝前應將需要澆注的節點區內雜物清理乾淨。如鋼筋鏽蝕嚴重，需要對鋼筋作除銹處理。在確保節點內清潔及鋼筋配置符合設計圖紙時，方可安裝鋼板後澆節點部位清理前需將鋼板位置上方混凝土人工剔鑿出60~100毫米寬、10~20毫米深的喇叭口，喇叭口上方與鋼板上方平齊，作為進料口兼排氣口。然後將剔鑿下來的渣土清理乾淨。

六、後澆節點處鋼板的安裝（圖11）

圖11 後澆節點鋼板安裝示意圖

1.鋼板下料加工：按加固平面圖在現場或工廠進行鋼板下料、裁剪、鑽孔。

2.按圖並結合現場情況在鋼板上鑽孔，並利用鋼板孔位定位，在混凝土構件上鑽出膨脹螺栓孔以備安裝膨脹螺栓。

1）利用鋼板孔位定位出膨脹螺栓孔的位置，並標出記號。在定位鋼板孔時應該依據圖紙並根據現場實際情況進行調整，使膨脹螺栓孔位錯開柱子的主筋和箍筋；鋼筋或螺栓的鑽孔直徑參照相關的性能指標。使用衝擊鑽鑽孔。初鑽時速度要慢，待鑽頭定位穩定後，再全速鑽進；成孔應確保垂直於結構平面，鑽孔中若遇到鋼筋，必須改變孔的位置。

2）把膨脹螺栓頭擊人孔內。

3）鋼板貼上以後，迅速擰緊膨脹螺栓螺桿，固定鋼板。

3.混凝土和鋼板粘合面的處理

1）混凝土粘合面表面處理

用斬斧在粘合面上依次輕斬混凝土表面，斬斧紋路應與受力方向垂直，除去表層0.2～0.3厘米以露出砂石新面，用無油壓縮空氣吹除或用毛刷掃除表麵粉粒。

2）鋼板表面處理

鋼板粘合面必須進行除銹和粗糙處理；鋼板粘合面可用噴砂或平砂輪打磨除銹，直至出現金屬光澤，鋼板粘合面應有有一定粗糙度，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直；用無油棉絲蘸丙酮擦拭鋼板粘合面，直到用新棉絲蘸丙酮後不見污垢為止。

4.建築結構膠的配置

選擇金草田JCT-2B型建築結構膠，該結構膠由甲乙兩組分組合而成，甲組分為結構膠基料，乙組分為固化劑。兩組材料配合後必須在30分鐘內使用完。

5.建築結構膠的塗敷和鋼板的粘合

塗敷建築結構膠，貼上鋼板並用膨脹螺栓固定。待建築結構膠常溫固化後，用小錘輕輕敲擊鋼板，以判斷粘結效果。粘結面積應不少於90%，否則此粘結件不合格。應剝下重新貼上或採取有效措施補粘或補強。

6.鋼板表面防鏽處理。

1）鋼板外露部分在塗銹前必須除銹，用丙酮擦去油污，並保持乾燥。

2）防鏽塗料可採用塗刷金屬防鏽漆。使用丙酮除去油污，進行嚴格清潔處理後，才可進行塗刷，後塗必須在前塗固化後才能進行。

七、後澆節點處CGM高強無收縮灌漿料的灌注

在鋼板安裝結束後約12小時進行澆注灌漿料的工序。此時粘鋼膠已經基本固化，可以澆注灌漿料。灌漿料是一種高強度、微膨脹、自流性好的建築材料。使用時應按照說明書要求的用水量，將灌漿料現場攪拌均勻，通過鐵皮漏斗沿灌漿口注入柱子節點內。一邊灌注一邊輕輕敲打鋼板，直到節點內灌漿料已經注滿，並且灌漿料已經達到灌漿口高度。如灌漿口內灌漿料繼續下沉，則繼續灌注，保證灌漿料與灌漿口平齊。一般經過4～5個小時以後，灌漿料不再下沉時，說明節點處已經灌注密實。見圖12。

圖12 澆築灌漿料現場施工照片

樓面拉梁處後澆節點也採用墩粗直螺紋鋼筋連線，具體操作方法與次柱與主梁處連線相同。拉梁模板在結構封頂後後澆節點施工時支設，梁底模採用15毫米厚多層板，梁側模採用12毫米厚竹膠板。拉梁均在結構封頂後由上往下依次澆築無收縮混凝土。

材料設備

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》所用的材料及設備明細如下：

鋼筋連線加工機械，衝擊鑽；墩粗直螺紋鋼筋，加長直螺紋套筒；鋼板；CGM-I型高強無收縮灌漿料等。CGM-Ⅰ型高強無收縮灌漿料的驗收標準及檢測結果見表1。

鑽孔或預留孔，螺栓直徑應符合表2要求。

表2 直徑與孔壁距離

螺栓直徑（毫米）	螺栓直徑與孔壁的距離（毫米）	螺栓直徑（毫米）	螺栓直徑與孔壁的距離（毫米）
12~14	≥8	48~64	≥30
16~22	≥15	76~100	≥40
24~42	≥20	>100	≥50

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》所用施工機具簡單，僅需4台ф10功率為1.5千瓦的衝擊鑽。

質量控制

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量驗收與控制按照以下規範或標準進行

1.《混凝土結構工程施工工藝標準》；

2.《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204—2002；

3.《混凝土結構加固技術規範》CECS 25∶90；

4.《鋼結構設計規範》GB 50017—2003；

5.《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205—2001；

6.《建築鋼結構焊接規程》JGJ 81—2002。

二、主要質量要求及控制措施

1.在澆筑前，為防止在澆築上部主框架梁的混凝土時，上部次框架柱鋼筋及其連線絲頭被污染。在上部次框架柱範圍內的上部主框架梁底模上鋪設層塑膠布。鋼筋連線絲頭應該纏繞塑膠布進行保護。

2.澆築時注意保護套筒的位置不被移動，上部次框架柱鋼筋不被擾動。

3.上部主框架梁澆筑前，將波紋套筒臨時封堵。

4.上部次框架柱合模前，將次框架柱底部作施工縫處理，做好鑿毛、澆水濕潤、清理等工作。

5.由於粘鋼所用的建築結構膠拌和後的最佳操作時間僅30分鐘，因此粘合前必事先做好各項準備工作，然後再配膠，這樣才能保證在使用期內完成粘合操作。

6.空腔灌漿時輕敲鋼板，以確保灌漿料密實。

安全措施

採用《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.在施工過程中，執行《建築安裝工程安全技術操作規程》，並嚴格遵守現場各項規章制度，服從現場總包單位的安全管理，加強內部安全管理。

2.臨空一側需搭設懸挑腳手架，為施工提供作業面，同時也作為工程防護設施。對現場搭設的架子不得隨意拆改。

3.工人進場工作前要進行入場安全教育和文明施工教育。

4.進入施工現場必須戴好安全帽，高處作業要系好安全帶，安全帶上的零部件不得隨意拆卸。

5.夜間施工要有足夠照明設施，臨時用電，暫設用電必須按"安全用電"有關條例執行，用電設備設兩極保護，並及時檢查更換，結束作業要關閉開關，並拆除不用線路。

環保措施

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的環保措施如下：

1.嚴格按照圖紙要求，使用具有環保認證的材料。

2.合理安排施工工序及操作流程，對於有刺激性氣味（如用於鋼板清潔的丙酮溶劑）的材料，應做到密封保存，並做好通風處理。施工後的剩餘材料密封處理，做到廢料不遺酒，整理歸類統一處理。

3.施工材料嚴格按指定地點堆放，易燃易爆、有毒材料應專庫存放，並建立保管制度。

4.施工管理人員一律掛牌上崗。消防器材按規定配置，齊全有效，並滿足施工區域消防要求，設定明顯的標誌。

效益分析

一、經濟效益

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》所述花格框架後澆節點施工方法簡便易行，節約了工期和人工。如果按照常規方法進行施工，即在後澆構造柱的中間部位預留一直徑100毫米的鋼管，作為後澆構造柱混凝土灌入和機械振搗的插入點，待澆築後澆構造柱時，再將此預留鋼管灌實至樑上口平，則施工過程繁瑣，施工工期較長。採用2005年的方法，可節約工期28天。工地現場經費為15000元/天，總計節約經費42萬元。使得主體結構封頂後的裝修工程可以儘快進行。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

二、環保效益

按照《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的基本原理結合了流水施工，實現了交叉作業，鋼板兼做模板且永久保留無需拆除，CGM高強無收縮灌漿料澆築完畢後24小時即可達到設計要求強度。臨時腳手架的搭設與拆除也很簡便，節約了場地，有利於文明施工；施工完後現場易清理，建築垃圾少，對環境污染少。

三、質量效益

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》滿足了設計的要求，用該工法施工使得預留部位儘可能減小，利於結構封頂後的施工，且結構整體效果好，外形美觀。利用該工法施工的花格框架與通常的花格框架相比，受力分工明確，結構承載力高，質量容易保證。

四、社會效益

隨著建築行業的迅速發展，超高結構體系勢必是一種趨勢。對於結構的受力也就有了更多的要求，結構中不同的部位根據其自身的承載能力，也就有了不同的分工。在結構體系中設定後澆節點正是解決結構受力分工的辦法，所以套用前景廣泛。《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》所述花格框架後澆節點施工方法不僅簡便易行，節約了工期和人工，而且外形美觀大方，工法技術的先進性為2005年後超高結構體系的施工及其結構受力安全性提供了依據和保障。社會效益顯著。

套用實例

《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》的套用實例如下：

中建一局五公司金地國際花園項目經理部在北京金地國際花園A區工程的花格框架施工中採用了該工法施工。該工程地處北京市朝陽區建國路朗家園15號，分為A、B兩棟寫字樓，通過三層商業裙房C座及三層地下室連為一體，建築面積為15萬1351平方米。開工日期為2005年5月20日，竣工日期為2007年4月30日，歷時711個工作日，花格框架位於A、B塔的西北立面，A塔花格框架頂標高為139.08米，B塔花格框架頂標高為95.710米。屬於超高結構體系。施工中既要滿足結構美觀的要求，又要滿足結構受力的要求。故該工程花格框架後澆節點部位採用此工法施工，主框架得到充分的沉降變形之後，再將主框架與次框架連線，主、次框架共同成為抗側力的主要結構構件，結構的穩定性與承載能力都得到了保障。工程質量得到了建設單位和監理單位的好評，實施效果良好。拆模後的主體結構外立面見圖13。

圖13 花格框架整體效果圖

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《外圍結構花格框架後澆節點施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。