深化設計在型鋼混凝土結構中注意的問題

姜琳

摘 要：型鋼混凝土用鋼骨在構件中做骨架，很好地改善了混凝土的受力狀態，縮小了混凝土豎向構件的截面，增加了建筑物的使用面積，因此近幾年來，鋼骨混凝土在高層建筑中應用得較多。在進行型鋼混凝土結構構件的深化設計時，設計者常會遇到一些細節問題。以具體工程為例，提出需要注意的幾個問題，以期為有關方面提供參考和借鑒。

關鍵詞：型鋼混凝土；鋼骨；牛腿腹板；鋼柱高度

中圖分類號：TU222 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.098

1 工程案例簡介

該工程位于烏魯木齊市國際會展中心片區。上部結構主要由三部分組成，分別為A區——輔樓（6層），B區——主樓（23層，帶2～4層裙房），C區——連接體（2層）；結構設計標準為：設計基準期為50年，使用年限為50年。建筑結構安全等級為二級，B區結構體系為框架—核心筒結構，框架與核心筒的抗震等級均為一級。B區大部分鋼骨采用“十”字柱，截面寬度在600～1 000 mm之間，材質除個別采用Q390GJ外，其余均采用Q345B。該工程結構如圖1所示。

2 設計要點

本項目在進行深化設計時，設計者需要注意以下幾個設計要點。

2.1 鋼柱高度誤差控制

B區共有23層，其中，型鋼混凝土部分共有10層。根據車間生產和現場吊裝要求，采取了一層一段，分段制作的方式。設計要求上、下柱采用連接板連接，柱與柱之間留有5 mm的間隙，焊縫為全熔透焊縫。現場施工時，先找對拼接位置，固定、檢驗、校準后施焊。如果車間加工出現誤差，上、下柱間間隙太大或者太小，極易導致施焊時焊縫堆積過多或者施焊空間不足，無法滿足結構設計要求。

2.2 取消栓釘

栓釘在以下區域需取消：①C區在標高-0.15（請詢問作者此處數字的單位）以上全部采用鋼框架結構，因此在這個標高以上的栓釘需全部取消。②在型鋼柱與鋼筋混凝土梁的連接中，如果節點區域設置栓釘，會影響梁上部鋼筋、下部鋼筋與牛腿的焊接；同時，設置栓釘的目的是承受剪力，牛腿位置受力已經滿足，此位置的栓釘也需取消，具體如圖2所示。

2.3 鋼骨構件與混凝土相關的部分構造

鋼筋和混凝土之所以共同工作，主要出于以下三個原因：①混凝土結硬后，能與鋼筋牢固地黏結，互相傳遞應力、共同變形。

這兩者間的黏結力是鋼筋和混凝土共同工作的基礎。②鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數。當溫度變化時，混凝土與鋼筋之間不會產生過大的相對變形和溫度應力。③混凝土提供的堿性環境可以保護鋼筋免遭銹蝕，因此，零部件都應該包在混凝土里面。

2.4 鋼筋穿孔大小

由于該工程設計鋼筋為HPB300級熱軋光圓鋼筋和HRB400級熱軋帶肋鋼筋，對于鋼筋穿孔大小，設計要求參照表1.設計中需特別強調，型鋼上穿孔應兼顧減少型鋼截面損失與便于施工兩個方面。實際構件被加工運到現場后，穿鋼筋作業并不便利，因此建議當鋼筋直徑≥25 mm時，穿孔大小都要大于鋼筋直徑15 mm。如果鋼筋滿足錨固長度，不需要在鋼骨腹板上打孔或者加設連接板。

2.5 勁板的標高

根據設計要求，在牛腿標高對應鋼骨的位置加設勁板。前期勁板剛好放在孔下方，車間在焊接成型后，由于焊縫的堆積，實際可用孔徑已經遠遠小于設計圖中的孔徑。為了改善這種狀況，建議勁板至少錯開腹板孔10 mm，也可根據實際情況加以調整。

2.6 綴條的下料

根據設計要求，在“十”字柱四周加設綴條。如果綴條按照鋼骨翼緣外邊到外邊端點最長點下料，車間焊接成型后，焊縫堆積，綴條全部凸出鋼柱。經過調整，改為板件靠近鋼骨內側尺寸下料，很好地避開了上述問題，具體如圖3所示。

2.7 勁板的分解

根據設計要求，原有勁板是沿著鋼骨內側連接成的異形板，后期考慮到混凝土的澆筑，如果勁板與焊接在外側的綴條間隙過小，不利于后期施工。通過與設計院溝通，更改了勁板的形狀，增加了圓弧倒角，具體如圖4所示。

2.8 牛腿腹板

由于牛腿上翼緣板布置上部鋼筋，下翼緣板布置下部鋼筋，腹板將上、下翼緣連接為一個整體。如果梁鋼筋第二排比較少，可以直接穿過鋼骨。為了使牛腿腹板避開箍筋孔，可以采用參考節點。但如果第二排鋼筋比較多，可以將一部分鋼筋穿過腹板，另一部分焊接在上翼緣板上，腹板與較長翼緣平齊，此時的腹板無法避開箍筋孔，具體如圖5所示。由于節點域箍筋比較密集，箍筋形式多樣，許多施工人員為了施工方便，在距鋼骨較遠的箍筋孔打長圓孔，這在很大程度上削弱了牛腿腹板，更不利于土建施工。對于上述問題，筆者建議采用以下兩個方案解決：①參考避開箍筋孔的方法處理，使牛腿上、下翼緣懸挑；②取消牛腿腹板，使密集的箍筋自由穿過。

2.9 雙排鋼筋對設計的影響

根據設計要求，當梁上部鋼筋比較密集時，在滿足保護層的前提下，按照鋼筋在梁截面均分的原則布置雙排鋼筋。經過實際放樣，發現很多鋼筋的凈間距無法滿足要求的最小間距——25 mm，很多僅有13 mm。同時，根據圖紙要求，當腹板截面損失大于25%時，需要補強。目前，補強方案有以下三種：①開U形槽，如圖6所示；②在補強板上開長圓孔，如圖7所示；③將單排鋼筋布置成雙排。

針對上述問題，設計者在設計圖紙時應將鋼骨打孔考慮進去。當梁截面寬度較窄時，考慮是否可以將單排鋼筋布置成雙排。在滿足結構受力的前提下結合實際，避免焊縫被打穿。

2.10 其他要點

深化設計中，標注尺寸時應從鋼骨中心標注，不宜從柱邊標注。鋼板在生產、制作過程中有負偏差，鋼柱加工成型后截面也會出現偏差。另外，結構受力都是沿著形心線傳遞，因此，鋼骨中心才是標注尺寸的基準點。

當兩個方向的梁截面相同時，如果上、下都有兩排鋼筋，除必須滿足兩個方向鋼筋穿過鋼骨錯開一個鋼筋直徑+5 mm外，還要兼顧一個方向部分鋼筋穿過牛腿腹板預留孔，對于有干擾的箍筋孔、其他抗扭鋼筋用板等都應該避讓。

3 總結

通過本文的論述，可總結出以下幾點：①分解圖紙前，需仔細閱讀圖紙，并與設計師溝通；②分解圖紙時應考慮便于施工操作；③分解圖紙時應盡量保證原設計的意圖，需要改變時應從最早的設計考量出發，協調設計、加工、施工操作（此條是有先后主次關系的）；④不同設計階段需要注意的要點不同，要在遵循自己所在階段的原則的同時，兼顧上一階段、下一階段的可靠和便捷。

參考文獻

[1]冶金工業部建筑研究總院.GB 50205—2001 鋼結構工程施工質量驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2001.

[2]王家鼎，王新武，王映梅.建筑結構[M].第二版.大連：大連理工大學出版社，2013.

〔編輯：劉曉芳〕