深化設(shè)計(jì)在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中注意的問(wèn)題

姜琳

摘 要：型鋼混凝土用鋼骨在構(gòu)件中做骨架，很好地改善了混凝土的受力狀態(tài)，縮小了混凝土豎向構(gòu)件的截面，增加了建筑物的使用面積，因此近幾年來(lái)，鋼骨混凝土在高層建筑中應(yīng)用得較多。在進(jìn)行型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者常會(huì)遇到一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。以具體工程為例，提出需要注意的幾個(gè)問(wèn)題，以期為有關(guān)方面提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土；鋼骨；牛腿腹板；鋼柱高度

中圖分類號(hào)：TU222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.098

1 工程案例簡(jiǎn)介

該工程位于烏魯木齊市國(guó)際會(huì)展中心片區(qū)。上部結(jié)構(gòu)主要由三部分組成，分別為A區(qū)——輔樓（6層），B區(qū)——主樓（23層，帶2～4層裙房），C區(qū)——連接體（2層）；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，使用年限為50年。建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，B區(qū)結(jié)構(gòu)體系為框架—核心筒結(jié)構(gòu)，框架與核心筒的抗震等級(jí)均為一級(jí)。B區(qū)大部分鋼骨采用“十”字柱，截面寬度在600～1 000 mm之間，材質(zhì)除個(gè)別采用Q390GJ外，其余均采用Q345B。該工程結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本項(xiàng)目在進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者需要注意以下幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2.1 鋼柱高度誤差控制

B區(qū)共有23層，其中，型鋼混凝土部分共有10層。根據(jù)車間生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)吊裝要求，采取了一層一段，分段制作的方式。設(shè)計(jì)要求上、下柱采用連接板連接，柱與柱之間留有5 mm的間隙，焊縫為全熔透焊縫?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，先找對(duì)拼接位置，固定、檢驗(yàn)、校準(zhǔn)后施焊。如果車間加工出現(xiàn)誤差，上、下柱間間隙太大或者太小，極易導(dǎo)致施焊時(shí)焊縫堆積過(guò)多或者施焊空間不足，無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

2.2 取消栓釘

栓釘在以下區(qū)域需取消：①C區(qū)在標(biāo)高-0.15（請(qǐng)?jiān)儐?wèn)作者此處數(shù)字的單位）以上全部采用鋼框架結(jié)構(gòu)，因此在這個(gè)標(biāo)高以上的栓釘需全部取消。②在型鋼柱與鋼筋混凝土梁的連接中，如果節(jié)點(diǎn)區(qū)域設(shè)置栓釘，會(huì)影響梁上部鋼筋、下部鋼筋與牛腿的焊接；同時(shí)，設(shè)置栓釘?shù)哪康氖浅惺芗袅ΓＭ任恢檬芰σ呀?jīng)滿足，此位置的栓釘也需取消，具體如圖2所示。

2.3 鋼骨構(gòu)件與混凝土相關(guān)的部分構(gòu)造

鋼筋和混凝土之所以共同工作，主要出于以下三個(gè)原因：①混凝土結(jié)硬后，能與鋼筋牢固地黏結(jié)，互相傳遞應(yīng)力、共同變形。

這兩者間的黏結(jié)力是鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)。②鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，混凝土與鋼筋之間不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的相對(duì)變形和溫度應(yīng)力。③混凝土提供的堿性環(huán)境可以保護(hù)鋼筋免遭銹蝕，因此，零部件都應(yīng)該包在混凝土里面。

2.4 鋼筋穿孔大小

由于該工程設(shè)計(jì)鋼筋為HPB300級(jí)熱軋光圓鋼筋和HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋，對(duì)于鋼筋穿孔大小，設(shè)計(jì)要求參照表1.設(shè)計(jì)中需特別強(qiáng)調(diào)，型鋼上穿孔應(yīng)兼顧減少型鋼截面損失與便于施工兩個(gè)方面。實(shí)際構(gòu)件被加工運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，穿鋼筋作業(yè)并不便利，因此建議當(dāng)鋼筋直徑≥25 mm時(shí)，穿孔大小都要大于鋼筋直徑15 mm。如果鋼筋滿足錨固長(zhǎng)度，不需要在鋼骨腹板上打孔或者加設(shè)連接板。

2.5 勁板的標(biāo)高

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在牛腿標(biāo)高對(duì)應(yīng)鋼骨的位置加設(shè)勁板。前期勁板剛好放在孔下方，車間在焊接成型后，由于焊縫的堆積，實(shí)際可用孔徑已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)圖中的孔徑。為了改善這種狀況，建議勁板至少錯(cuò)開(kāi)腹板孔10 mm，也可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。

2.6 綴條的下料

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在“十”字柱四周加設(shè)綴條。如果綴條按照鋼骨翼緣外邊到外邊端點(diǎn)最長(zhǎng)點(diǎn)下料，車間焊接成型后，焊縫堆積，綴條全部凸出鋼柱。經(jīng)過(guò)調(diào)整，改為板件靠近鋼骨內(nèi)側(cè)尺寸下料，很好地避開(kāi)了上述問(wèn)題，具體如圖3所示。

2.7 勁板的分解

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，原有勁板是沿著鋼骨內(nèi)側(cè)連接成的異形板，后期考慮到混凝土的澆筑，如果勁板與焊接在外側(cè)的綴條間隙過(guò)小，不利于后期施工。通過(guò)與設(shè)計(jì)院溝通，更改了勁板的形狀，增加了圓弧倒角，具體如圖4所示。

2.8 牛腿腹板

由于牛腿上翼緣板布置上部鋼筋，下翼緣板布置下部鋼筋，腹板將上、下翼緣連接為一個(gè)整體。如果梁鋼筋第二排比較少，可以直接穿過(guò)鋼骨。為了使牛腿腹板避開(kāi)箍筋孔，可以采用參考節(jié)點(diǎn)。但如果第二排鋼筋比較多，可以將一部分鋼筋穿過(guò)腹板，另一部分焊接在上翼緣板上，腹板與較長(zhǎng)翼緣平齊，此時(shí)的腹板無(wú)法避開(kāi)箍筋孔，具體如圖5所示。由于節(jié)點(diǎn)域箍筋比較密集，箍筋形式多樣，許多施工人員為了施工方便，在距鋼骨較遠(yuǎn)的箍筋孔打長(zhǎng)圓孔，這在很大程度上削弱了牛腿腹板，更不利于土建施工。對(duì)于上述問(wèn)題，筆者建議采用以下兩個(gè)方案解決：①參考避開(kāi)箍筋孔的方法處理，使牛腿上、下翼緣懸挑；②取消牛腿腹板，使密集的箍筋自由穿過(guò)。

2.9 雙排鋼筋對(duì)設(shè)計(jì)的影響

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)梁上部鋼筋比較密集時(shí)，在滿足保護(hù)層的前提下，按照鋼筋在梁截面均分的原則布置雙排鋼筋。經(jīng)過(guò)實(shí)際放樣，發(fā)現(xiàn)很多鋼筋的凈間距無(wú)法滿足要求的最小間距——25 mm，很多僅有13 mm。同時(shí)，根據(jù)圖紙要求，當(dāng)腹板截面損失大于25%時(shí)，需要補(bǔ)強(qiáng)。目前，補(bǔ)強(qiáng)方案有以下三種：①開(kāi)U形槽，如圖6所示；②在補(bǔ)強(qiáng)板上開(kāi)長(zhǎng)圓孔，如圖7所示；③將單排鋼筋布置成雙排。

針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)應(yīng)將鋼骨打孔考慮進(jìn)去。當(dāng)梁截面寬度較窄時(shí)，考慮是否可以將單排鋼筋布置成雙排。在滿足結(jié)構(gòu)受力的前提下結(jié)合實(shí)際，避免焊縫被打穿。

2.10 其他要點(diǎn)

深化設(shè)計(jì)中，標(biāo)注尺寸時(shí)應(yīng)從鋼骨中心標(biāo)注，不宜從柱邊標(biāo)注。鋼板在生產(chǎn)、制作過(guò)程中有負(fù)偏差，鋼柱加工成型后截面也會(huì)出現(xiàn)偏差。另外，結(jié)構(gòu)受力都是沿著形心線傳遞，因此，鋼骨中心才是標(biāo)注尺寸的基準(zhǔn)點(diǎn)。

當(dāng)兩個(gè)方向的梁截面相同時(shí)，如果上、下都有兩排鋼筋，除必須滿足兩個(gè)方向鋼筋穿過(guò)鋼骨錯(cuò)開(kāi)一個(gè)鋼筋直徑+5 mm外，還要兼顧一個(gè)方向部分鋼筋穿過(guò)牛腿腹板預(yù)留孔，對(duì)于有干擾的箍筋孔、其他抗扭鋼筋用板等都應(yīng)該避讓。

3 總結(jié)

通過(guò)本文的論述，可總結(jié)出以下幾點(diǎn)：①分解圖紙前，需仔細(xì)閱讀圖紙，并與設(shè)計(jì)師溝通；②分解圖紙時(shí)應(yīng)考慮便于施工操作；③分解圖紙時(shí)應(yīng)盡量保證原設(shè)計(jì)的意圖，需要改變時(shí)應(yīng)從最早的設(shè)計(jì)考量出發(fā)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、加工、施工操作（此條是有先后主次關(guān)系的）；④不同設(shè)計(jì)階段需要注意的要點(diǎn)不同，要在遵循自己所在階段的原則的同時(shí)，兼顧上一階段、下一階段的可靠和便捷。

參考文獻(xiàn)

[1]冶金工業(yè)部建筑研究總院.GB 50205—2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[2]王家鼎，王新武，王映梅.建筑結(jié)構(gòu)[M].第二版.大連：大連理工大學(xué)出版社，2013.

〔編輯：劉曉芳〕