型鋼混凝土組合結構（SRC）梁柱節點深化設計與施工

任霞

筑博設計股份有限公司 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，型鋼混凝土組合結構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點在超高層房屋建筑工程中逐漸普遍應用。本文結合工程實例，分析型鋼混凝土組合結構（SRC）梁柱節點深化設計與施工。

關鍵詞：型鋼混凝土組合結構（SRC）；深化設計；施工

隨著社會經濟的不斷發展，型鋼混凝土結構作為一種新型結構將不斷得到推廣和應用。型鋼混凝土結構適用于框架結構框架-剪力墻結構底層大空間剪力墻結構框架-核心筒結構筒中筒結構等。型鋼混凝土結構具有以下優點：

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

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

2）與鋼結構比較：①同鋼結構比較，外包混凝土參與承受荷載，與型鋼結構共同受力；同時由于外包了混凝土，能夠抵抗有害介質侵蝕，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約鋼材的一種有效手段，因此，型鋼混凝土框架較鋼結構可節省鋼材50%以上；③受力性能好，型鋼混凝土結構構件內部的型鋼由于受到外部鋼筋混凝土的約束，克服了普通鋼結構構件受壓失穩的弱點，同時也克服了鋼結構耐火性能差的弱點，型鋼混凝土結構具有良好的耐火性和耐久性。

某工程建筑結構形式為組合型鋼混凝土框剪結構，主體施工過程中，能不能妥善處理好組合型鋼混凝土結構的細部節點構造，成為影響本工程成敗的關鍵因素之一。

1.型鋼砼組合結構節點常用施工方法

1.1打孔法

根據型鋼混凝土組合結構技術規程（JGJ138-2001）規定，型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁的梁柱節點應采用剛性連接，梁的縱向鋼筋應伸入柱節點，且應滿足鋼筋錨固要求。柱內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，設計上應減少梁縱向鋼筋穿過柱內型鋼柱的數量，且不宜穿過型鋼翼緣，也不應與柱內型鋼直接焊接連接；當必須在柱內型鋼腹板上預留貫穿孔時，型鋼腹板截面損失率宜小于腹板面積25%； 但必須在柱內型鋼翼緣上預留貫穿孔時，宜按柱端最不利組合的M、N驗算預留孔截面的承載能力，不滿足承載力要求時，應進行補強。

1.2 鋼牛腿連接法

鋼牛腿設置時主要考慮以下幾點：設置鋼筋保護層； 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。為了保證結構本身強度，梁柱連接節點鋼筋往往設置較多，需要在設計單位同意的前提下根據現場實際情況對鋼筋進行等強代換或調整鋼筋上下排布置。

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的低合金高強度結構鋼，此連接方式能解決穿孔連接方式削弱型鋼結構的強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量要求嚴格。

1.4 梁主筋繞過柱鋼筋和型鋼

梁上下排鋼筋的最外兩側鋼筋彎折后從外側繞過柱型鋼，但彎折彎度不應超過1：6，因此受梁、柱尺寸限制。當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點施工中的設計優化

2.1 連接節點施工難點

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

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

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

2.2 原節點設計方案

SRC柱與RC梁連接節點原設計方案說明：

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

2.3 原設計方案不足之處

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

（2）由于RC梁現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，現場施工時無法保證RC梁主筋與牛腿板焊接質量。

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

（4）由于鋼牛腿的存在，導致梁柱節點澆搗混凝土時振動棒難以插入，梁柱節點混凝土澆搗質量無法保證。

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

（6）按原設計方案，需要花費大量技術工時和材料，施工成本較高。

2.4 優化后的設計方案

SRC柱與RC梁連接節點優化后的設計方案：

（1）經過原設計單位結構核算，采用等強度鋼筋代換，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RC梁梁寬與SRC柱翼緣寬度差值大于120mm（鋼筋保護層厚度與鋼筋直徑之和）時，RC梁角部鋼筋深入柱內錨固（此情況較少），中間鋼筋穿入SRC柱翼緣孔內，在柱內型鋼翼緣上預留貫穿孔的做法經過原設計單位按柱端最不利組合的MN驗算，預留孔截面承載能力符合要求，不需要補強。

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

（4）優化牛腿板構造，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，調整現場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柱在工廠預先放樣RC梁主筋位置，并在翼緣板主梁鋼筋穿入位置預先采用機械式開孔，開孔面積嚴格按照原設計單位核算結果，使梁柱節點位置部分梁主筋能夠直接貫通連接。

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

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

（9）優化后的設計方案，較原方案減小了人工和材料費，節約了施工成本 優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，縮短了關鍵工序的持續時間。

3.結束語

型鋼混凝土組合結構節點區鋼筋密集，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構節點區鋼筋穿叉難題。既滿足型鋼柱腹板不受鋼筋穿孔應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量，土建與鋼結構交叉施工高度配合，本文介紹了型鋼混凝土組合結構柱與鋼筋混凝土梁連接節點常用的施工方法，并結合建設項目工程實例，詳細分析了梁柱節點優化設計的過程，具有較強的指導性和可操作性，為型鋼混凝土組合結構的順利實施提供了技術保證，并為今后的類似工程提供了寶貴的經驗。