勁性混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)處深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

李 敏

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

勁性混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)處深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

李 敏

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)勁性混凝土組合結(jié)構(gòu)施工時(shí)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的穿筋、連接、箍筋綁扎等施工難題進(jìn)行了研究，并從梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)深化入手，運(yùn)用軟件建立了三維模型，據(jù)此細(xì)化了節(jié)點(diǎn)，提升了鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)梁柱連接的精度。

鋼骨混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)，CAD制圖，安裝施工

0 引言

鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)具有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中已廣泛應(yīng)用。但在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)實(shí)際施工時(shí)，對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)域處的穿筋、連接、綁扎各專業(yè)施工的銜接等方面很容易產(chǎn)生問(wèn)題，由于梁、柱型鋼的截面尺寸大，且鋼筋粗、數(shù)量多，造成梁柱節(jié)點(diǎn)的處理復(fù)雜。如何真正有效地解決鋼骨混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)問(wèn)題是我們施工過(guò)程中面臨的一項(xiàng)科技攻關(guān)課題。

1 工程概況及施工難點(diǎn)

我單位施工的太原市公安局業(yè)務(wù)技術(shù)用房工程1號(hào)樓、3號(hào)樓主體結(jié)構(gòu)中部分框架柱采用勁性鋼柱結(jié)構(gòu)，型鋼為H型鋼柱，其結(jié)構(gòu)形式為型鋼外面包混凝土的構(gòu)件，如圖1所示。在勁性鋼柱中，型鋼的對(duì)接采用焊接連接，焊縫等級(jí)為一級(jí)；型鋼與混凝土梁鋼筋的連接采用機(jī)械連接，型鋼腹板方向?yàn)樾弯撻_(kāi)孔，鋼筋直接穿過(guò)腹板，型鋼翼緣板方向?yàn)橐砭壈迳虾附又甭菁y套筒與鋼筋機(jī)械連接。鋼骨柱鋼骨梁節(jié)點(diǎn)鋼筋連接示意圖見(jiàn)圖2。以3號(hào)樓為例，3號(hào)樓鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)柱，標(biāo)高從基礎(chǔ)底標(biāo)高到27.9 m，采用H型鋼加工而成，共計(jì)50根；其中H500×300×25×25共有26根，H850×300×30×30共有24根。在3層，5層，7層設(shè)置鋼筋混凝土鋼骨梁，其中3層1根，型號(hào)為H1 500×300×25×25，5層，7層各4根，共計(jì)9根,其中H1 700×300×25×25共計(jì)6根，H1 200×300×20×20共計(jì)2根。型鋼與混凝土鋼筋的連接方法為：鋼筋穿型鋼腹板方向時(shí)，型鋼腹板開(kāi)孔，使鋼筋通長(zhǎng)穿過(guò)，腹板開(kāi)孔尺寸應(yīng)滿足規(guī)范要求；鋼筋穿型鋼翼緣板方向時(shí)，型鋼翼緣板上焊接直螺紋套筒，與鋼筋采用機(jī)械連接法連接。3號(hào)樓構(gòu)件布置圖見(jiàn)圖3。該工程中鋼骨柱多，型鋼柱、梁截面尺寸大，梁柱節(jié)點(diǎn)域處的穿筋、連接、箍筋綁扎等方面施工難以控制。在工程施工中，型鋼的每個(gè)節(jié)點(diǎn)位置尺寸都直接影響工序的施工，型鋼的開(kāi)孔位置及套筒焊接位置都必須符合設(shè)計(jì)要求，才能滿足土建鋼筋及模板工序的施工。所以為滿足施工及設(shè)計(jì)要求，對(duì)每個(gè)型鋼節(jié)點(diǎn)都需進(jìn)行點(diǎn)深化設(shè)計(jì)。通過(guò)確定鋼筋與鋼骨柱的配合關(guān)系，用來(lái)指導(dǎo)工程施工。

2 節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計(jì)是鋼骨梁鋼骨柱節(jié)點(diǎn)順利施工的前提，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先根據(jù)樓層將鋼骨柱分段，施工將每?jī)蓪觿澐譃橐粋€(gè)施工段，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接節(jié)點(diǎn)；同時(shí)將鋼骨柱拼接位置定為超出樓板頂1.3 m，利于焊工操作,再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)確定梁柱節(jié)點(diǎn)位置。

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的熟悉，掌握型鋼的布置，標(biāo)高及長(zhǎng)度，以及與其相配合的混凝土柱、梁的截面尺寸、標(biāo)高位置及配筋分布，通過(guò)計(jì)算來(lái)確定鋼骨柱鋼骨梁與鋼筋的對(duì)應(yīng)關(guān)系。確定好對(duì)應(yīng)關(guān)系后，利用CAD制圖將每層構(gòu)件梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋的交叉關(guān)系，鋼構(gòu)件穿筋孔、滾軋直螺紋焊接等的位置直觀的繪制于圖紙上，使腹板開(kāi)孔、直螺紋套筒焊接位置的準(zhǔn)確性大大提高。

鋼骨柱節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖4，圖5。

通過(guò)繪制鋼柱節(jié)點(diǎn)詳圖，可以清晰顯示混凝土梁與鋼柱的位置關(guān)系。繪制完節(jié)點(diǎn)詳圖后，為驗(yàn)算其準(zhǔn)確性，通過(guò)Xsteel建模對(duì)勁性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，提前清晰的反映梁柱節(jié)點(diǎn)中鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋的交叉關(guān)系，可以直觀的檢查出其相對(duì)位置關(guān)系是否有沖突重合的現(xiàn)象，以便及時(shí)更正，并且對(duì)鋼構(gòu)件穿筋孔、滾軋直螺紋焊接等的設(shè)置，以及節(jié)點(diǎn)處鋼筋的下料提供了直觀的參考依據(jù)，從而使腹板開(kāi)孔、焊接套筒位置的準(zhǔn)確性大大提高。在確認(rèn)核實(shí)無(wú)誤后于構(gòu)件制作廠加工。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求腹板方向鋼筋穿過(guò)鋼柱腹板，梁腹板開(kāi)孔后，梁截面受到一定程度的削弱，首先要保證腹板截面面積的削弱不會(huì)影響構(gòu)件正常使用，根據(jù)04SG523型鋼混凝土組合構(gòu)造圖集要求，腹板開(kāi)孔面積損失率不得大于25%，當(dāng)型鋼腹板截面損失率大于25%時(shí)，應(yīng)對(duì)腹板補(bǔ)強(qiáng)，鋼柱開(kāi)孔采用磁力鉆于車間進(jìn)行開(kāi)孔，嚴(yán)格控制開(kāi)孔位置尺寸，確保工程質(zhì)量(見(jiàn)圖6)。

翼緣板方向采用焊接直螺紋套筒，連接工藝原理使用于連接的套筒具有可焊性，可方便實(shí)現(xiàn)與型鋼柱間的焊接連接；套筒的直徑及螺紋絲扣應(yīng)與鋼筋相同，可方便實(shí)現(xiàn)框架梁筋與框架梁間的連接；連接施工時(shí)由持證焊工先將帶有內(nèi)螺紋的可焊性套筒按指定位置焊接在型鋼柱上，將帶有右旋螺紋的鋼筋旋入可焊性套筒并連接牢固，由焊縫和螺紋共同傳力的一種鋼筋等強(qiáng)度連接方法。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程中，由于土建結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的交叉作業(yè)，標(biāo)高軸線等會(huì)有些許偏差，導(dǎo)致部分直螺紋套筒不能利用，工程質(zhì)量受到影響。為此我們采取部分套筒于鋼柱安裝完畢后進(jìn)行焊接，這樣可以避免由于安裝誤差導(dǎo)致的混凝土梁保護(hù)層不符合規(guī)范要求的情況，確保工程質(zhì)量(見(jiàn)圖7)。

在套筒焊接完成后可以進(jìn)行焊縫磁粉探傷，進(jìn)行焊縫外觀質(zhì)量檢查(見(jiàn)圖8)。

4 注意事項(xiàng)

鋼構(gòu)件的制作質(zhì)量是鋼結(jié)構(gòu)工程施工的重要影響部分。在本工程施工中，除型鋼截面尺寸、板材規(guī)格、腹板中心偏移、翼緣板垂直度等控制點(diǎn)外，鋼柱鋼梁深化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)更要嚴(yán)格控制，型鋼腹板開(kāi)孔應(yīng)符合規(guī)范要求，超出規(guī)范要求的要對(duì)腹板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，孔距與配合的鋼筋尺寸要相符；開(kāi)孔位置及標(biāo)高要與鋼筋配筋相符。翼緣板焊接套筒的位置、套筒材質(zhì)、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，套筒材質(zhì)應(yīng)與焊接母材相近，易于焊接。型鋼翼緣板方向的螺紋套筒位置與腹板方向的開(kāi)孔位置應(yīng)按鋼筋排布先主梁后次梁的關(guān)系進(jìn)行布置，避免鋼筋工程施工時(shí)的交叉影響。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)采用CAD繪圖、Xsteel建模，清晰地反映梁柱節(jié)點(diǎn)中鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋的交叉關(guān)系，保證了鋼筋定位的準(zhǔn)確性。施工過(guò)程中通過(guò)嚴(yán)格的執(zhí)行與控制，不僅加快施工進(jìn)度，而且提升了鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)梁柱連接的工程質(zhì)量和節(jié)點(diǎn)域承載能力。為今后類似工程的施工起到了借鑒作用。

Application of deepen design of steel-reinforced concrete beam-column joint

Li Min

(Shanxi1stConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Combining with engineering examples, the paper studies the steel-reinforced concrete structure construction difficulties including steel tendon, connection, and binding in beam-column joint region. Starting from the aspect of deepeen design of beam-column joint, it establishes three-dimensional model with software, and specifies the joint. As a result, it improves the beam-column connection accuracy of steel-reinforced concrete.

deepen design of steel-reinforced concrete beam-column joint, CAD charting, installation construction

2015-08-27

李 敏(1973- )，男，工程師

1009-6825(2015)31-0123-02

TU375

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