勁性鋼柱與梁鋼筋套筒連接技術(shù)研究

羅錦山+雷入云+符明+鄧同泉

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市現(xiàn)代化進(jìn)程加快，建筑行業(yè)中高層及超高層建筑不斷增加。勁性柱截面小，承載力高，抗震性好，耐火性、耐久性好[1]，作為主要的承重構(gòu)件，也被應(yīng)用廣泛。但勁性鋼柱與梁鋼筋節(jié)點(diǎn)連接始終是施工中的重難點(diǎn)。關(guān)于此節(jié)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，研究通過(guò)可焊接套筒連接勁性鋼柱與直螺紋梁鋼筋技術(shù)，能豐富行業(yè)中勁性鋼柱與梁鋼筋節(jié)點(diǎn)連接方式及施工經(jīng)驗(yàn)，值得借鑒推廣，意義重大。

關(guān)鍵詞：勁性鋼柱；可焊接套筒；直螺紋梁鋼筋

1 工程概況

寰宇匯金中心凱旋大廈（9號(hào)商業(yè)辦公樓）總建筑面積約24.7萬(wàn)m2。其中T1地上58層，地下3層。從地下三層至地上18層外圍24根柱內(nèi)芯采用勁性鋼柱，勁性鋼柱均為十字型鋼柱，與勁性鋼柱連接的主梁采用普通鋼筋混凝土梁（詳見(jiàn)圖1.1-1.3）。

2 連接技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 連接方式種類(lèi)

如今，勁性混凝土鋼柱施工中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁縱向鋼筋與勁性柱連接主要有穿孔、與連接板焊接、直螺紋套筒機(jī)械連接三種方式。

穿孔連接：主要根據(jù)梁縱向鋼筋的位置，工廠(chǎng)加工過(guò)程中在對(duì)應(yīng)的鋼柱腹板上預(yù)留穿筋孔（詳見(jiàn)圖2.1）。待后期綁扎主梁鋼筋時(shí)，縱筋直接穿過(guò)預(yù)留的穿筋孔與勁性鋼柱進(jìn)行錨固連接。

與連接板焊接：通常穿孔連接方式對(duì)勁性鋼柱存在損傷。也可前期加工過(guò)程中，在十字鋼柱翼板上按焊接要求焊接連接板。后期梁鋼筋安裝時(shí)，將梁縱向鋼筋按照間距要求及錨固長(zhǎng)度要求，直接焊接在連接板上進(jìn)行連接。

本工程主梁面筋和底筋大部分是雙層鋼筋，且上下層間距小，為了現(xiàn)場(chǎng)焊接施工方便，將連接板設(shè)置成一長(zhǎng)一短?？v向主筋采用C25的鋼筋，縱筋與連接板焊接錨固長(zhǎng)度不小于5d=5×25=125cm（詳見(jiàn)圖2.2）。

直螺紋套筒機(jī)械連接：除了以上兩種連接方式之外，也可提前在十字鋼柱工廠(chǎng)加工時(shí)，通過(guò)前期深化設(shè)計(jì)的精確定位，將可焊接套筒提前焊接在十字鋼柱翼板上。后期梁鋼筋安裝時(shí)，直螺紋梁鋼筋通過(guò)套筒跟十字鋼柱進(jìn)行連接（詳見(jiàn)圖2.3）。

2.2 各連接方式優(yōu)劣

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工程難點(diǎn)和特點(diǎn)

（1）本工程24根鋼柱采用十字鋼柱，主梁采用鋼筋混凝土梁。十字鋼柱翼板區(qū)域主梁縱筋采用直螺紋套筒機(jī)械連接。

（2）主梁縱筋單層最少5條C25鋼筋，最多8條C25鋼筋，而梁寬只有600mm。除此之外，十字鋼柱外圍每面存在7條C28或C32的豎向柱筋。鋼筋直徑粗且間距密集（詳見(jiàn)圖3.1）。要求翼板上的焊接套筒定位精度要十分高，稍有偏差都會(huì)影響連接質(zhì)量。

（3）本工程勁性柱與梁鋼筋套筒機(jī)械連接最大的難點(diǎn)在于：勁性柱之間間距固定（詳見(jiàn)圖3.2），柱間主梁直螺紋縱筋兩端需與勁性柱用套筒進(jìn)行連接。而套筒與十字鋼柱翼板是垂直焊接，所以主梁鋼筋不能彎折安裝，也不能斜向安裝，只能垂直安裝。

3.2 套筒定位精度控制技術(shù)

3.2.1套筒定位精度影響原因

影響套筒定位精度的原因主要有兩方面：一方面是十字鋼柱本身垂直度偏差大，導(dǎo)致焊接的套筒隨之偏位；另一方面是前期工廠(chǎng)套筒焊接時(shí)，十字鋼柱翼板上套筒定位有誤，導(dǎo)致套筒焊接偏位。

3.2.2鋼柱垂直度控制

在上下兩節(jié)鋼柱吊裝完成后，焊接開(kāi)始前。使用全站儀對(duì)十字鋼柱四個(gè)面進(jìn)行垂直度測(cè)量，存在誤差及時(shí)進(jìn)行糾偏。勁性鋼柱垂直度偏差，單層鋼柱，層高H≤10m，垂直度偏差不大于H/1000。鋼柱全高垂直度偏差不大于35mm[2]。

3.2.2套筒定位控制

根據(jù)結(jié)構(gòu)圖對(duì)勁性鋼柱進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，充分考慮斜梁、十字鋼柱外圍又粗又密的豎向柱筋、保護(hù)層厚度等諸多因素，對(duì)焊接套筒進(jìn)行精準(zhǔn)定位（詳見(jiàn)圖3.3）。同時(shí)，在十字鋼柱進(jìn)場(chǎng)對(duì)套筒間距和位置進(jìn)行復(fù)核（詳見(jiàn)圖3.4），及時(shí)糾偏。防止主梁安裝時(shí)才發(fā)生偏差，糾偏費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3.2 勁性鋼柱與主梁縱向鋼筋直螺紋套筒機(jī)械連接

3.2.1直螺紋套筒機(jī)械連接原理

兩勁性鋼柱之間距離一定，采用直螺紋套筒機(jī)械連接的方式來(lái)連接勁性鋼柱與主梁縱向鋼筋時(shí)，由于直螺紋縱筋兩端都必須擰入套筒，不能彎折安裝，也不能斜向安裝，只能垂直安裝，需要預(yù)留安裝空間。所以，一跨中的直螺紋梁縱筋必須分兩段交錯(cuò)與擰入套筒安裝。即兩根勁性柱與中間的主梁縱筋連接需要三處套筒連接。

本工程主梁縱筋為C25，根據(jù)直螺紋套筒連接規(guī)范，主梁縱筋直螺紋絲頭長(zhǎng)度35mm，連接套筒單邊外露長(zhǎng)度不超過(guò)2P=2×3=6mm[3]。套筒長(zhǎng)度58～70mm之間。綜合考慮安裝誤差、市場(chǎng)套筒規(guī)格以及便于檢查，套筒選擇60mm長(zhǎng)。

假設(shè)兩勁性鋼柱之間距離為S，主梁縱筋加工時(shí)，加工長(zhǎng)度應(yīng)為S-60mm（為了垂直安裝預(yù)留安裝空間）詳見(jiàn)圖3.5。

車(chē)絲情況為：三端長(zhǎng)絲（60mm），一端短絲（30mm）。接頭應(yīng)采用Ⅱ級(jí)接頭或Ⅰ級(jí)接頭，接頭百分率不應(yīng)大于50%[3]。所以梁主筋分為1/3Ln長(zhǎng)和2/3Ln長(zhǎng)兩種。2/3Ln長(zhǎng)鋼筋絲頭一長(zhǎng)一短。長(zhǎng)端60mm，短端30mm。1/3Ln長(zhǎng)鋼筋絲頭兩端均車(chē)60mm長(zhǎng)。套筒均采用60mm長(zhǎng)套筒（詳見(jiàn)圖3.6）。

3.2.1直螺紋套筒機(jī)械連接流程

（1）先安裝兩端車(chē)長(zhǎng)絲（60mm）的鋼筋，絲頭全部擰進(jìn)套筒中。

（2）安裝車(chē)絲一長(zhǎng)一短的鋼筋，長(zhǎng)絲頭與型鋼連接，短絲頭在跨中，鋼筋一端與套筒平齊。

（3）車(chē)絲一長(zhǎng)一短鋼筋，長(zhǎng)絲擰進(jìn)套筒30mm，兩段鋼筋安裝完成，跨中位置尚有30mm間距。

（4）先將鋼筋向梁跨中方向反向擰出，擰出30mm，再將跨中的連接套筒反向擰出一半，約30mm。

（5）重復(fù)1～5步內(nèi)容，長(zhǎng)短鋼筋交錯(cuò)布置，連接接頭應(yīng)布置在跨中Ln/3的范圍內(nèi)，接頭位置相互錯(cuò)開(kāi)≥35d。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于兩勁性鋼柱間距離一定，勁性鋼柱與主梁縱向鋼筋采用直螺紋套筒機(jī)械連接時(shí)，將主梁縱筋斷成兩節(jié)，通過(guò)改變車(chē)絲頭的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)鋼筋先進(jìn)后退，保證垂直安裝間隙的方法，能保證縱筋擰入套筒長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)勁性柱與梁鋼筋套筒連接的有效性，保證梁縱筋安裝質(zhì)量。值得在建筑施工中同類(lèi)情況中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王少卿，劉海，林德勝，論勁性柱施工[J]，施工技術(shù)，2010，8。

[2]中華人民共和國(guó)建筑部，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[M]，2002，1，10。

[3]中國(guó)建筑工業(yè)出版社，建筑施工手冊(cè)（第五版）[M]，2013，9。endprint