超高層核心筒內(nèi)連梁鋼板安裝節(jié)點(diǎn)探析及改進(jìn)

黃書(shū)鑫

中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司/廣州經(jīng)理部 廣東 廣州 510000

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，超高層建筑隨之增多，進(jìn)一步助推了混合結(jié)構(gòu)體系的快速發(fā)展。該結(jié)構(gòu)體系具有較高的剛度、良好的延性、穩(wěn)定的滯回性能以及內(nèi)力重分布能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。尤其適用于高烈度地區(qū)，在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用[1-3]。在高層剪力墻連梁內(nèi)增加全長(zhǎng)雙面設(shè)置栓釘?shù)匿摪?，焊接在鋼板上的栓釘能較好地傳遞混凝土與鋼板之間的橫向力，能充分發(fā)揮鋼材與混凝土在強(qiáng)度、剛度、延性、耗能性能及建筑功能適用性方面的優(yōu)勢(shì)，并提高結(jié)構(gòu)的抗震性級(jí)及抗側(cè)剛度。該結(jié)構(gòu)體系可充分發(fā)揮混凝土勁性鋼柱柱與連梁鋼板各自性能的優(yōu)勢(shì)，是性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)體系[4-6]。近年來(lái)已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在高層建筑中，是符合我國(guó)基本國(guó)情的一種高層結(jié)構(gòu)形式，具備良好推廣性。

1 工程概況

項(xiàng)目包括辦公1#樓（31 層）、住宅2#樓（56 層）、住宅3#樓（38 層）、住宅4#樓（28 層）、商業(yè)2-1#、3-1#樓（2 層裙樓）、幼兒園6#樓（3 層）。其中，1#樓建筑高度151.7m，2#樓建筑高度204m，結(jié)構(gòu)均采用混合框架+鋼骨混凝土核心筒；3#樓建筑高度132m，為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；4#樓建筑高度88.2m，為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；6#樓為幼兒園，建筑高度12.3m，采用鋼框架結(jié)構(gòu)。整個(gè)工程總用地面積29023㎡，總建筑面231823.167㎡，地上計(jì)容建筑面積156723.44㎡，地上不計(jì)容面積7599.73㎡，地下建筑面積67500㎡。

2 連梁鋼板優(yōu)點(diǎn)及受力特性

超高層建筑重力載荷巨大，結(jié)構(gòu)的重力載荷代表值可達(dá)數(shù)十萬(wàn)t以上，豎向構(gòu)件能夠承受很大的豎向載荷，而連梁鋼板構(gòu)件可以明顯地提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，因此，該組合結(jié)構(gòu)在抵抗風(fēng)荷載和地震作用時(shí)也將發(fā)揮巨大作用。利用屈曲后性能的連梁鋼板作為一種新型抗側(cè)力構(gòu)件，其邊緣框架是保證鋼板形成拉力帶并充分發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，而形成拉力帶的鋼板又對(duì)邊緣框架產(chǎn)生較大的作用力[7]。該結(jié)構(gòu)既能滿足高層建筑對(duì)承載力及延性的要求，又能充分發(fā)揮鋼材與混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)降低構(gòu)件尺寸，減輕建筑自重，提高建筑使用空間，因此在超高層建筑得到了廣泛應(yīng)用。

3 連梁鋼板安裝節(jié)點(diǎn)形式

連梁鋼板的使用雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但作為較新型的節(jié)點(diǎn)形式，還沒(méi)有相對(duì)完善的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，目前主要通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的操作流程來(lái)確定連梁鋼板的安裝節(jié)點(diǎn)形式。本論文結(jié)合項(xiàng)目工程實(shí)踐，針對(duì)四種安裝節(jié)點(diǎn)形式進(jìn)行探討。

（1）連梁鋼板與核心筒勁性鋼柱直接焊接節(jié)點(diǎn)。在高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻連梁的兩端常設(shè)置有勁性鋼柱。在施工過(guò)程中，為提高施工效率，常會(huì)將連梁鋼板直接焊接于H勁性鋼柱腹板上（如圖1所示），使連梁鋼板和勁性鋼柱成為統(tǒng)一受力體。此種節(jié)點(diǎn)處理方式優(yōu)點(diǎn)是，節(jié)點(diǎn)深化簡(jiǎn)單，加工方便，便于工人按圖施工。但此節(jié)點(diǎn)仍存在一定局限性，對(duì)于高層混凝土結(jié)構(gòu)中的勁性鋼柱多為大截面H型鋼柱，過(guò)長(zhǎng)的H型勁性鋼柱又會(huì)在豎向高度上設(shè)置加勁板。因此造成連梁鋼板安裝時(shí)無(wú)法很理想的安裝進(jìn)兩根H型勁性鋼柱內(nèi)，同時(shí)由于安裝誤差，導(dǎo)致連梁鋼板兩端無(wú)法保證與鋼柱腹板剛好接觸。這時(shí)需要對(duì)連梁鋼板進(jìn)行端頭切割，切割后又會(huì)導(dǎo)致鋼板與H型勁性鋼柱腹板有較大縫隙，無(wú)法正常焊接，因此該節(jié)點(diǎn)較適宜于小截面H勁性鋼柱和寬度小于300mm的連梁鋼板。

（2）連梁鋼板與核心筒勁性鋼柱的鋼板牛腿對(duì)接焊接節(jié)點(diǎn)。通過(guò)工程實(shí)踐，對(duì)較大截面的H型鋼勁性鋼柱與寬度大于300mm連梁鋼板相結(jié)合的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在勁性鋼柱的連梁鋼板位置，深化設(shè)計(jì)出安裝牛腿，將連梁鋼板與伸出勁性鋼柱翼緣板的牛腿進(jìn)行對(duì)接焊接（如圖2所示）。該節(jié)點(diǎn)將焊接位置移到了H型勁性鋼柱外側(cè)，提高了施工的方便性。雖然此節(jié)點(diǎn)解決了連梁鋼板無(wú)法安裝到兩根H型勁性鋼柱之間的問(wèn)題，但施工過(guò)程中兩根牛腿之間的間距難以控制，過(guò)大的間距不利于焊接，間距過(guò)小又無(wú)法正常安裝，需要修改連梁鋼板長(zhǎng)度或者牛腿長(zhǎng)度。故此節(jié)點(diǎn)適用于現(xiàn)場(chǎng)勁性鋼柱安裝精度高，便于調(diào)整固定的施工條件。

（3）連梁鋼板與核心筒勁性鋼柱的鋼板牛腿搭接焊接節(jié)點(diǎn)。綜合上述兩種情況，并結(jié)合連梁鋼板的受力特性，將連梁鋼板與H型勁性鋼柱的節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步優(yōu)化為鋼板與鋼柱牛腿搭接拴接形式（如圖3所示）。螺栓孔根據(jù)規(guī)范要求，優(yōu)化成橢圓孔，便于適當(dāng)調(diào)節(jié)連梁鋼板的水平位置，可大幅度減小由牛腿間距偏差所帶來(lái)的影響。此節(jié)點(diǎn)便于施工，并具有施工效率高，后期調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。

（4）連梁鋼板直接與鋼筋梁柱固定節(jié)點(diǎn)。在高層中，隨著樓層的逐漸增高，勁性鋼柱由下往上逐步減少至沒(méi)有。但是連梁鋼板會(huì)一直存在，此時(shí)連梁鋼板將與鋼筋梁柱固定連接（如圖4所示）。此連接關(guān)鍵在于鋼筋綁扎與連梁鋼板安裝工序的對(duì)接，必須待鋼筋柱綁扎到連梁鋼板位置，下部箍筋全部綁扎固定后進(jìn)行。鋼筋柱垂直度調(diào)整到位后安裝連梁鋼板，其兩端埋入鋼筋柱內(nèi)，并確保鋼板兩端錨固于混凝土內(nèi)長(zhǎng)度不小于500mm。連梁鋼板端頭焊接垂直于勁性鋼柱方向的d22鋼筋，防止連梁鋼板端頭從鋼筋柱中滑出，連梁鋼板安裝固定完成后，再對(duì)鋼板上部箍筋進(jìn)行綁扎。

此節(jié)點(diǎn)應(yīng)在連梁鋼板內(nèi)預(yù)留出箍筋孔，使鋼板寬度范圍內(nèi)的柱箍筋能正常綁扎。

4 安裝節(jié)點(diǎn)對(duì)比總結(jié)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐歸納出以上四種安裝節(jié)點(diǎn)方式，對(duì)比發(fā)現(xiàn)在有勁性鋼柱的情況下，第三種連梁鋼板節(jié)點(diǎn)相較于其他方法具有施工效率高，人工投入小，質(zhì)量便于保證等優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的適用性。在沒(méi)有勁性鋼柱的結(jié)構(gòu)中，就采取節(jié)點(diǎn)四安裝形式，該節(jié)點(diǎn)條件下可以將連梁鋼板的長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)10cm，確保兩端錨固長(zhǎng)度足夠并增加節(jié)點(diǎn)牢固性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本論文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)連梁鋼板的安裝節(jié)點(diǎn)優(yōu)化過(guò)程，總結(jié)了四種安裝節(jié)點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，并歸納出各種安裝節(jié)點(diǎn)的適用條件，以期為同類型工程提供參考。