型鋼柱與混凝土梁節(jié)點做法分析

葛然 趙陽

(中建一局集團第一建筑工程有限公司，上海 201100)

0 引言

鋼作為建筑材料開始廣泛運用在高層、超高層建筑的施工中。鋼作為建筑材料，具有高強、延展性能好的優(yōu)點，也具有耐久性、防火性能差的缺陷。為更好的發(fā)揮鋼的優(yōu)勢，節(jié)省材料的使用，型鋼混凝土結構應運而生。

1 型鋼混凝土梁柱連接做法

型鋼混凝土組合結構不斷發(fā)展，對于型鋼柱與混凝土梁的連接形式做法的研究也不斷深入。將型鋼柱與混凝土梁兩種不同的結構形式構件在節(jié)點處有效組合，其內力傳遞比純鋼結構或鋼筋混凝土結構更為復雜，同時具有兩種結構形式的特點［1］?？紤]節(jié)點性能可靠及施工可行性，目前常見的型鋼柱與混凝土梁的連接做法為如下五種［2］:

1)設穿筋孔。即在柱鋼骨腹板上對應梁縱筋位置留設穿筋孔，使梁縱筋不間斷直接穿過柱鋼骨。穿筋孔位置根據梁底標高、梁面標高、梁保護層厚度及正交方向梁鋼筋上下關系確定，并于鋼骨加工時預留。2)鋼筋接駁器。鋼筋接駁器是內部帶有螺紋的鋼管，與直螺紋連接套筒的形式相同。鋼筋接駁器焊接于鋼骨上，梁縱筋端部加工出螺紋后，通過鋼筋接駁器與鋼骨進行連接。鋼筋接駁器多用于鋼骨翼緣板范圍內鋼筋與鋼骨的連接，即腹板范圍內梁縱筋依舊可通過鋼骨開孔穿過鋼骨。3)鋼牛腿。采用鋼牛腿連接時，節(jié)點處用鋼量有所增加，對梁端抗剪性能可產生一定的有利影響;但鋼牛腿的存在造成節(jié)點處構件更為復雜，鋼牛腿的存在使得柱縱向鋼筋及箍筋施工難度加大，對結構整體性能產生影響。4)設置短鋼梁。設置短鋼梁做法與鋼牛腿做法有所相似，但設置短鋼梁時，需在鋼梁上下翼緣處設置栓釘，以提高鋼梁與混凝土的連接能力。短鋼梁較設置鋼牛腿的優(yōu)勢在于，梁縱筋與鋼梁連接時無需焊接，僅需滿足搭接長度，這將大大降低現(xiàn)場鋼筋施工的難度，提高施工控制質量。設置短鋼梁適用于各種節(jié)點情況，包括混凝土梁與鋼梁連接、混凝土梁與柱斜交、梁柱節(jié)點配筋復雜等;但設置短鋼梁將大幅提升鋼材的用量，同時，鋼梁范圍內的柱縱筋需設置接駁器進行連接。5)綜合法。在實際工程中，由于梁縱筋可能數量眾多，單一的做法不能很好的滿足梁縱筋的連接需求。綜合法即根據實際情況，將上述兩種及兩種以上方法進行組合使用，以更好滿足梁縱筋連接要求。其中以鋼骨開孔與鋼牛腿組合、鋼骨開孔與鋼筋接駁器組合使用最為常見。

2 梁柱節(jié)點做法的選用

1)考慮梁縱筋的連接方式。梁柱節(jié)點做法選用首先應考慮梁縱筋與型鋼柱鋼骨之間的連接關系?；炷亮嚎v筋無論如何排列，均有一定數量的梁縱筋處于型鋼鋼骨范圍內，梁柱節(jié)點做法應設計該部分鋼筋與鋼柱連接方式及傳力的途徑。采用梁縱筋在型鋼兩側斷開后連接的做法，應在鋼骨與連接處等高位置設置加勁板，加強該處鋼骨的整體性能，增強其抗彎、抗剪性能。2)考慮現(xiàn)場可操作性?，F(xiàn)場施工過程中的可操作性是梁柱節(jié)點做法選用必須考慮的問題。除鋼骨開孔外，無論采取其他何種連接方式，節(jié)點處用鋼量或鋼筋量均有增加，對應節(jié)點處原有柱縱筋、柱箍筋可能受到影響。鋼骨截面較大，鋼骨與柱筋之間間距較小時，若采用鋼牛腿時柱主筋則還需穿過鋼牛腿，導致施工難度增加。3)考慮對混凝土密實性的影響。連接做法對混凝土澆筑密實程度會產生重要的影響。如采用鋼筋接駁器時，由于鋼筋接駁器外徑大于鋼筋直徑，若相鄰兩個鋼筋接駁器距離過近，則可能導致混凝土澆筑時兩接駁器之間無法填充入骨料，降低該處的混凝土密實度及鋼筋的握裹力;或采用兩層鋼牛腿時，若兩層牛腿之間間距過小，兩層牛腿之間混凝土不易澆實。

3 實例分析

3.1 工程概況

杭州某工程為集辦公、酒店于一體的綜合性建筑，建筑高度200 m，框架—剪力墻結構，地下3 層，地上43 層。每層含型鋼柱36 根。型鋼柱中鋼骨為十字形、H 形，其鋼骨、加勁板均采用Q345B鋼材，錨栓及其他預埋件采用Q235B 鋼材。

建筑柱網尺寸為9 m×9 m，型鋼柱典型截面尺寸地下為1 600 mm×1 600 mm、地上為1 400 mm×1 400 mm，與型鋼柱相交混凝土梁典型截面尺寸為650 mm×700 mm。典型節(jié)點如圖1，圖2 所示。

圖1 梁柱節(jié)點做法

圖2 型鋼鋼骨截面

根據設計要求，本工程梁柱節(jié)點采用多種連接方式:鋼骨翼緣范圍內，第一排鋼筋采用與牛腿焊接，第二排鋼筋采用鋼筋接駁器的形式;翼緣范圍外，鋼筋采用鋼骨開孔縱筋直穿的形式。

3.2 施工要點及質量控制

1)節(jié)點深化。由于節(jié)點處鋼骨開孔、接駁器及鋼牛腿焊接均在鋼結構加工場完成，節(jié)點深化首先應確定鋼骨開孔數量、接駁器數量、牛腿板及接駁器標高?，F(xiàn)場典型節(jié)點中，鋼骨截面為十字形，與正交雙向梁相交。a.鋼骨開孔。鋼骨上設置穿筋孔時，應根據穿過鋼筋的直徑及數量開設。穿筋孔直徑應比鋼筋直徑略大以便于鋼筋穿過。兩向均有梁縱筋需穿過鋼骨時，兩向的穿筋孔標高要相互錯開，以便于兩向梁縱筋的上下排布。b.鋼牛腿及接駁器。雙向鋼牛腿及鋼筋接駁器標高一致，牛腿設置標高可按以下公式確定:上牛腿設置標高=梁面標高-鋼筋保護層厚度-梁縱筋直徑-箍筋直徑;下牛腿設置標高=梁底標高+鋼筋保護層厚度+箍筋直徑+牛腿板厚度。

2)鋼筋綁扎。a.柱筋排布。本工程型鋼柱自建筑最下層起，在地下室底板施工時，型鋼柱鋼骨預埋柱腳螺栓施工完成后，在柱腳螺栓上放出鋼骨翼緣板范圍，自柱縱筋插筋時控制柱主筋位置。在確保柱鋼筋保護層厚度及柱縱筋間最小凈距(50 mm)的情況下，盡量減少翼緣板范圍內柱縱筋的數量，本工程按翼緣板范圍內縱筋間距250 mm～300 mm 并不少于3 根控制。根據現(xiàn)場實際操作情況說明，柱筋間距調整后，梁縱筋連接施工操作面得到很大改善，施工進度有所提高，更利于連接質量的控制。b.梁縱筋綁扎及焊接。梁縱筋綁扎按從下到上、從內到外的順序進行。梁跨兩端均為型鋼柱時，梁縱筋綁扎需格外注意。梁跨兩端均采用鋼筋接駁器連接時，需在梁跨間設置鋼筋接頭。鋼筋接頭位置應符合鋼筋連接的要求，同時，該處接頭建議不采用直螺紋套管連接。

3)混凝土澆筑。節(jié)點處澆筑宜采用小粒徑石子混凝土澆筑，梁柱節(jié)點處一次澆筑完成。當梁柱混凝土強度不一致時，梁柱節(jié)點澆筑強度與柱強度相同。梁柱節(jié)點澆筑時，采用小直徑的振搗棒進行振搗，并且對于不同強度混凝土的連接處充分進行二次振搗，防止裂縫的產生?；炷翝仓瓿珊?，及時進行覆蓋并進行澆水養(yǎng)護。

4 結語

型鋼混凝土組合結構現(xiàn)已廣泛運用在高層及超高層結構的建設中。型鋼混凝土的梁柱節(jié)點為結構受力性能的重要部分，也是施工中質量控制的難點和重點。在節(jié)點處如何處理好型鋼與鋼筋的受力關系和傳力路徑，在現(xiàn)場施工中如何能實現(xiàn)設計意圖，成為影響結構性能的很大因素。實際施工過程中，單一的連接方式往往無法很好的滿足節(jié)點設計和施工的需求，多種連接方式的組合運用成為節(jié)點連接做法的發(fā)展方向。通過對連接方式和工程實例的研究和分析，得到型鋼柱與混凝土梁連接節(jié)點在施工中的控制要點，提高節(jié)點的施工質量，從而保證整體結構的穩(wěn)定性。

［1］鄭山鎖，李 磊.型鋼高強高性能混凝土結構基本性能與設計［M］.北京:科學出版社，2012.

［2］侯敬會，左迎輝.淺析混凝土梁與鋼骨柱連接的幾種梁柱節(jié)點形式及其利弊［J］.建筑知識(學術刊)，2013(3):462-463.