鋼結構柱腳梁柱交接處鋼筋連接器的應用與研究

程曹軼

摘 要：鋼結構梁柱節點處縱筋收口的處理直接影響著施工質量，通過對開孔和焊接牛腿兩種連接方式進行比較分析，引舉項目實例，簡要介紹鋼筋連接器的施工方法，為在其它類型鋼結構工程中的應用提供一定借鑒作用。

關鍵詞：鋼結構；梁柱交接處；鋼筋連接器

隨著建筑行業不斷發展，鋼結構在大型場館類建筑及超高層中廣泛應用，施工過程中，鋼結構與土建交叉作業也越來越頻繁，尤其是梁柱交接處縱筋的收口，如果處理不好會對結構的可靠性產生影響，而且也會給施工帶來不便，影響工程進度與質量。因此，需要一種施工方便，質量可靠的梁柱縱筋收口處理連接技術。

1 施工中的困難

梁柱交接處縱筋收口處理是指梁柱縱筋為了滿足錨固要求，與型鋼構件進行連接或貫穿的節點形式。由于鋼柱牛腿的存在，使得在梁柱交接處梁的縱筋無法穿過進行連接或滿足梁支座處的錨固長度，從而導致該節點處施工質量很難控制，影響施工進度。

2 常規做法分析

2.1 開孔

開孔就是在縱筋與型鋼相貫時，在相貫處的型鋼構件上預留孔或現場割孔，使鋼筋從型鋼上通過，主要特點如下：

2.1.1 按照規范不宜在柱內型鋼的翼緣上開孔，即使在腹板上預留貫穿孔，也要嚴格控制型鋼腹板截面損失率不大于25%，因此限制了貫穿縱筋的數量，在配筋率較高的結構中無法單獨使用。

2.1.2 該方法削弱了截面強度，降低了結構可靠性。

2.1.3 該方法開孔有兩種途徑：（1）制作時預留貫穿孔，對施工精度要求很高，因為孔直徑一般比鋼筋直徑大2～4mm，鋼柱安裝的標高誤差或者是截面的扭轉誤差都有可能導致鋼筋無法穿過，因此現場要進行擴孔。（2）直接現場開孔，雖然可根據現場實際情況開孔，能夠保證鋼筋順利穿過，但加大了與土建交叉作業，尤其在型鋼腹板厚度較大的情況下，會延誤施工進度。同時，現場開孔一般都采用氣割開孔，開孔精度差，對截面削弱嚴重，降低結構可靠性。

2.1.4 如果施工隊伍素質較高，構件制作和現場安裝精度均能夠保證的前提下，本方法如采用工廠預留穿筋孔的方式，可以加快施工速度，而且成本較低。

2.2 焊接鋼牛腿

焊接牛腿主要用于混凝土梁與型鋼混凝土柱的連接節點，是在型鋼柱上設置鋼牛腿，然后將混凝土梁縱筋與鋼牛腿進行焊接的節點處理方法。該方法在具體施工中有以下幾個弊端：（1）鋼牛腿在工廠制作構件時加工并焊接到相應的型鋼上，由于梁鋼筋的混凝土保護層厚度只有35mm，因此施工時對梁柱的標高控制要求比較高，若控制不好，容易出現露筋，影響施工質量。（2）縱筋安裝結束后，需要將縱筋與鋼牛腿焊接，加大了鋼結構和土建交叉作業，尤其在梁截面大、鋼筋密時，需要對節點處的梁箍筋進行預留施工，待下部縱筋焊接完后再綁扎，否則將由于鋼筋過密無法焊接，因此會影響施工進度。（3）在鋼柱上設置鋼牛腿會使節點處的用鋼量增加，增加了工程造價。（4）鋼牛腿的存在，會阻礙柱縱筋的上下貫穿和牛腿處的鋼筋綁扎，因此需要對牛腿進行適當開孔，給施工帶來不便。（5）在鋼牛腿的末端，由于截面的承載力和剛度突變，易發生混凝土擠壓破壞。

3 鋼筋連接器連接技術

工程中梁柱縱筋的對接一般都采用鋼筋連接器進行機械連接，該連接方式施工工藝較為成熟，因此該連接方式通過轉化運用到鋼結構梁柱交接處縱筋收口處理能起到較好的運用效果。

鋼筋連接器連接技術是一項利用鋼筋連接器，將其一端與型鋼構件焊接，另一端與梁柱縱向鋼筋進行機械連接的施工方法，該施工方法與開孔或焊接牛腿的這兩種傳統方法相比主要有以下優點：（1）連接方式構造簡單，傳力明確，避免了穿孔對型鋼截面的削弱，不會影響結構剛度，采用機械連接避免了鋼筋焊接收縮變形對其造成物理、化學性能的影響。（2）鋼筋連接器易于定位，在現場根據實際條件在綁扎梁鋼筋前進行焊接，減少了與土建施工交叉作業，施工起來速度快，同時也不會因為標高誤差而造成縱筋連接困難。（3）通過鋼筋連接器焊接連接，增大了鋼筋和型鋼連接面積，提高了連接可靠性。

當然，該連接方法的使用也具有一定的局限性，該方法比較適用于一端與鋼柱相連，另一端為自由錨固的情況，如果兩端均為鋼柱，采用此種方式則對鋼筋的下料精度有很高要求，但總體來說與開孔或焊接牛腿相比有較大優勢。

4 鋼筋連接器應用案例

目前許多鋼結構工程施工中穿孔和焊接牛腿被廣泛使用，但鋼筋連接器連接受力更為合理，施工方便，而且經濟，越來越多的被采用，這種施工方法會是以后發展的一種趨勢。

某會展中心工程項目為例，總建筑面積32747.82m2，地上兩層，建筑高度21.2m，基礎為樁基礎+鋼筋混凝土獨立柱基，主體結構為鋼框架結構，屋面為鋼桁架結構，最大跨度54m。鋼筋連接器用于外包混凝土鋼柱腳與鋼筋混凝土地梁交接處的梁柱連接節點縱筋收口處理，鋼柱主要為截面尺寸□300×10～□700×24mm箱型柱，共兩百多根，每個梁柱交接處節點焊接6～12個鋼筋連接器用于梁主筋和鋼柱的連接。施工時，待箱型鋼柱安裝、校正、焊接完成后，結合梁主筋圖紙和實際標高，在鋼柱相應位置焊上鋼筋連接器，待土建施工綁扎梁鋼筋時，將梁主筋螺紋一端與焊好的鋼筋連接器機械連接，實際操作如下圖。

通過使用鋼筋連接器，減少了用鋼量，避免了使用穿孔對箱型鋼柱的截面削弱，同時避免了鋼結構與土建交叉作業，加快施工進度，同時降低成本，保證工程質量，取得了較好的應用效果。

5 結語

通過對比，鋼筋連接器很好的解決了梁柱交接處節點收口處理問題，相對于開孔與焊接鋼牛腿，施工起來更加方便、經濟，對結構不會產生削弱，保證結構可靠性。盡管該施工方法在實際施工運用中還有一定局限性，但實際工程中，由于其加快工程進度、保證工程質量、同時降低了工程成本，所以必將被越來越廣泛的應用及推廣。

參考文獻

[1] 馬懷忠，王天賢.鋼·混凝土組合結構[M].中國建材工業出版社，2006.

[2] 鋼結構設計規范（GB50017-2003）[S].

[3] 湯金華.鋼結構制造與安裝[M].東南大學出版社，2006.

[4] 李星榮，魏才昂.鋼結構連接節點設計手冊[M].中國建筑工業出版社，2006.

[5] 鐘善桐.高層鋼·混凝土組合結構[M].華南理工大學，2003.