型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（SRC）梁柱節(jié)點深化設(shè)計與施工

任霞

筑博設(shè)計股份有限公司 廣東深圳 518000

摘要：隨著大量超高層建筑如雨后春筍般遍布全國各地，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)可顯著減小柱截面尺寸，減輕房屋整體自重，提高承載力，不但剛度大，而且抗震性能好等優(yōu)點在超高層房屋建筑工程中逐漸普遍應(yīng)用。本文結(jié)合工程實例，分析型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（SRC）梁柱節(jié)點深化設(shè)計與施工。

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（SRC）；深化設(shè)計；施工

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新型結(jié)構(gòu)將不斷得到推廣和應(yīng)用。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)適用于框架結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)框架-核心筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)等。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：

1）與普通混凝土結(jié)構(gòu)比較：①型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力高于同樣外形的鋼筋混凝土構(gòu)件1倍以上，且不受含鋼率的限制，因而可以減小構(gòu)件截面，增

加使用面積和層高，經(jīng)濟(jì)效益顯著；②型鋼在澆筑混凝土之前已形成鋼結(jié)構(gòu)，具有較大的承載能力，能承受構(gòu)件自重和施工荷載，因此，可將模板懸掛在型鋼上，不需設(shè)置支撐，這樣可簡化支模，加快施工速度；③型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延性比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)明顯提高，因而具有良好的抗震性能。剛度強(qiáng)、抗屈服能力高。

2）與鋼結(jié)構(gòu)比較：①同鋼結(jié)構(gòu)比較，外包混凝土參與承受荷載，與型鋼結(jié)構(gòu)共同受力；同時由于外包了混凝土，能夠抵抗有害介質(zhì)侵蝕，防腐性能好；②由于鋼筋混凝土和型鋼共同承受荷載，使型鋼混凝土成為節(jié)約鋼材的一種有效手段，因此，型鋼混凝土框架較鋼結(jié)構(gòu)可節(jié)省鋼材50%以上；③受力性能好，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部的型鋼由于受到外部鋼筋混凝土的約束，克服了普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件受壓失穩(wěn)的弱點，同時也克服了鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差的弱點，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐火性和耐久性。

某工程建筑結(jié)構(gòu)形式為組合型鋼混凝土框剪結(jié)構(gòu)，主體施工過程中，能不能妥善處理好組合型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的細(xì)部節(jié)點構(gòu)造，成為影響本工程成敗的關(guān)鍵因素之一。

1.型鋼砼組合結(jié)構(gòu)節(jié)點常用施工方法

1.1打孔法

根據(jù)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ138-2001）規(guī)定，型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁的梁柱節(jié)點應(yīng)采用剛性連接，梁的縱向鋼筋應(yīng)伸入柱節(jié)點，且應(yīng)滿足鋼筋錨固要求。柱內(nèi)型鋼的截面型式和縱向鋼筋的配置，宜便于梁縱向鋼筋的貫穿，設(shè)計上應(yīng)減少梁縱向鋼筋穿過柱內(nèi)型鋼柱的數(shù)量，且不宜穿過型鋼翼緣，也不應(yīng)與柱內(nèi)型鋼直接焊接連接；當(dāng)必須在柱內(nèi)型鋼腹板上預(yù)留貫穿孔時，型鋼腹板截面損失率宜小于腹板面積25%； 但必須在柱內(nèi)型鋼翼緣上預(yù)留貫穿孔時，宜按柱端最不利組合的M、N驗算預(yù)留孔截面的承載能力，不滿足承載力要求時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

1.2 鋼牛腿連接法

鋼牛腿設(shè)置時主要考慮以下幾點：設(shè)置鋼筋保護(hù)層； 橫向梁主筋與縱向梁主筋打孔貫通部位在豎向高度上應(yīng)相互錯開；牛腿翼緣板在柱主筋通過位置需要開孔等。為了保證結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度，梁柱連接節(jié)點鋼筋往往設(shè)置較多，需要在設(shè)計單位同意的前提下根據(jù)現(xiàn)場實際情況對鋼筋進(jìn)行等強(qiáng)代換或調(diào)整鋼筋上下排布置。

1.3 鋼筋連接套筒

此連接方式要求連接套筒的鋼材為不低于Q345B的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，此連接方式能解決穿孔連接方式削弱型鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及鋼牛腿連接方式用鋼量增加的問題，能夠加快施工進(jìn)度并降低成本。但對于鋼筋連接套筒與型鋼柱之間的焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格。

1.4 梁主筋繞過柱鋼筋和型鋼

梁上下排鋼筋的最外兩側(cè)鋼筋彎折后從外側(cè)繞過柱型鋼，但彎折彎度不應(yīng)超過1：6，因此受梁、柱尺寸限制。當(dāng)梁主筋較大時鋼筋加工難度較大且與其他梁筋連接時不易施工。

2 .本工程型鋼砼柱與鋼筋砼梁節(jié)點施工中的設(shè)計優(yōu)化

2.1 連接節(jié)點施工難點

（1）SRC柱需要在翼緣或腹板位置精確預(yù)留鋼筋孔，工字型牛腿板在翼緣上的設(shè)置位置必須精確。

（2）SRC柱與RC梁連接節(jié)點形式較復(fù)雜，RC梁鋼筋通過工字型牛腿板與SRC柱連接。當(dāng)RC梁鋼筋分為上下兩排時，RC梁鋼筋與牛腿板現(xiàn)場施焊難度大。

（3）柱頭節(jié)點由于多根RC梁相交，造成多層鋼筋互相重疊，鋼筋與SRC柱連接及鋼筋標(biāo)高的控制難度較大。

2.2 原節(jié)點設(shè)計方案

SRC柱與RC梁連接節(jié)點原設(shè)計方案說明：

RC梁在SRC柱與RC梁連接節(jié)點位置上部與下部分別包含8根鋼筋 當(dāng)梁寬大于SRC柱翼緣寬度時，SRC梁角部鋼筋深入柱內(nèi)錨固（此情況較少），中間鋼筋通過鋼牛腿與SRC柱連接； 當(dāng)梁寬小于SRC柱翼緣寬度時，RC梁主筋通過鋼牛腿SRC柱連接（普遍存在）。主筋與牛腿焊接前應(yīng)先在牛腿上主筋位置焊接綴板，主筋焊在綴板上。

2.3 原設(shè)計方案不足之處

（1）SRC柱與RC梁連接節(jié)點工作面狹窄、部分主筋需要現(xiàn)場仰焊，現(xiàn)場施焊難度較大，焊接質(zhì)量難以保證。

（2）由于RC梁現(xiàn)場綁扎后主筋位置存在一定安裝偏差，SRC柱牛腿板若事先已在工廠完成焊接，現(xiàn)場施工時無法保證RC梁主筋與牛腿板焊接質(zhì)量。

（3）SRC柱與RC梁連接方式絕大多數(shù)依靠牛腿板，故牛腿板與SRC柱的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，很小的缺陷都會影響柱與RC梁節(jié)點傳力性能，甚至引起質(zhì)量事故。

（4）由于鋼牛腿的存在，導(dǎo)致梁柱節(jié)點澆搗混凝土?xí)r振動棒難以插入，梁柱節(jié)點混凝土澆搗質(zhì)量無法保證。

（5）SRC柱與RC梁連接節(jié)點的絕大多數(shù)RC梁主筋需要和牛腿板現(xiàn)場焊接，現(xiàn)場焊接工作量大，研究院屬于本項目關(guān)鍵工作，關(guān)鍵工序的延長直接影響工期。

（6）按原設(shè)計方案，需要花費大量技術(shù)工時和材料，施工成本較高。

2.4 優(yōu)化后的設(shè)計方案

SRC柱與RC梁連接節(jié)點優(yōu)化后的設(shè)計方案：

（1）經(jīng)過原設(shè)計單位結(jié)構(gòu)核算，采用等強(qiáng)度鋼筋代換，在保證承載能力的前提下加大RC梁主筋直徑，減小主筋數(shù)量（上排主筋由8根減小為6根，下排主筋由6根減小為4根）。

（2）當(dāng)RC梁梁寬與SRC柱翼緣寬度差值大于120mm（鋼筋保護(hù)層厚度與鋼筋直徑之和）時，RC梁角部鋼筋深入柱內(nèi)錨固（此情況較少），中間鋼筋穿入SRC柱翼緣孔內(nèi)，在柱內(nèi)型鋼翼緣上預(yù)留貫穿孔的做法經(jīng)過原設(shè)計單位按柱端最不利組合的MN驗算，預(yù)留孔截面承載能力符合要求，不需要補(bǔ)強(qiáng)。

（3）當(dāng)RC梁梁寬與SRC柱翼緣寬度差值小于120mm（鋼筋保護(hù)層厚度與鋼筋直徑之和）或RC梁寬小于SRC柱翼緣寬度時，RC梁角部鋼筋通過優(yōu)化后的鋼牛腿與SRC柱連接，中間鋼筋穿入SRC柱翼緣孔內(nèi)，在柱內(nèi)型鋼翼緣上預(yù)留貫穿孔的做法經(jīng)過原設(shè)計單位按柱端最不利組合的MN驗算，預(yù)留孔截面承載能力符合要求，不需要補(bǔ)強(qiáng)。

（4）優(yōu)化牛腿板構(gòu)造，將角部鋼筋焊接于豎向牛腿板上，增加了工作面空間，避免仰焊，使焊接工作更容易操作，是保證焊接質(zhì)量的重要條件。

（5）在保證SRC柱牛腿板在工廠焊接的前提下，調(diào)整現(xiàn)場RC梁主筋綁扎順序，先將RC梁主筋焊接于牛腿板再綁扎RC梁箍筋，減小主筋安裝偏差。

（6）SRC柱在工廠預(yù)先放樣RC梁主筋位置，并在翼緣板主梁鋼筋穿入位置預(yù)先采用機(jī)械式開孔，開孔面積嚴(yán)格按照原設(shè)計單位核算結(jié)果，使梁柱節(jié)點位置部分梁主筋能夠直接貫通連接。

（7）改變牛腿板構(gòu)造，增加了梁柱節(jié)點工作面空間，便于澆搗混凝土，保證了梁柱節(jié)點混凝土澆搗的施工質(zhì)量。

（8）由于現(xiàn)場焊接工作量減小，縮短了本工程關(guān)鍵工序持續(xù)時間，保證了工期目標(biāo)的實現(xiàn)。

（9）優(yōu)化后的設(shè)計方案，較原方案減小了人工和材料費，節(jié)約了施工成本 優(yōu)化后的方案簡化了施工難度，因此提高了施工人員的工作效率，縮短了關(guān)鍵工序的持續(xù)時間。

3.結(jié)束語

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點區(qū)鋼筋密集，型鋼柱的阻擋給鋼筋工程帶來極大的操作困難。通過深化設(shè)計采取鋼筋穿腹板、焊錨、焊套筒、彎錨等多種措施，在保證主筋貫通率不低于三分之一的前提下，提供了施工的方便性和可操作性，解決了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點區(qū)鋼筋穿叉難題。既滿足型鋼柱腹板不受鋼筋穿孔應(yīng)力集中帶來的承載力損失影響，又保證了鋼筋工程的施工質(zhì)量，土建與鋼結(jié)構(gòu)交叉施工高度配合，本文介紹了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)柱與鋼筋混凝土梁連接節(jié)點常用的施工方法，并結(jié)合建設(shè)項目工程實例，詳細(xì)分析了梁柱節(jié)點優(yōu)化設(shè)計的過程，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性和可操作性，為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的順利實施提供了技術(shù)保證，并為今后的類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗。