型鋼混凝土梁柱節點施工技術

□文/張秀川 丁全民 鄭雅靜 沈振川 初煥冰

型鋼混凝土梁柱節點施工技術

□文/張秀川 丁全民 鄭雅靜 沈振川 初煥冰

型鋼混凝土結構是在混凝土內部配置型鋼和鋼筋的結構，是鋼-混凝土組合結構的一種主要形式。針對施工中常涉及到的五種梁柱節點形式，文章從節點的構造設計和施工做了簡要的分析和總結，提出了幾點在后續研究中需要注重的幾個問題。

型鋼混凝土，梁柱節點，施工

型鋼混凝土結構是在混凝土內部配置型鋼和鋼筋的結構，是鋼-混凝土組合結構的一種主要形式。型鋼混凝土結構由型鋼、縱筋、箍筋和混凝土組成。這種結構由于具有承載能力高、結構構件尺寸相對混凝土結構較小、剛度大、延性好、耐火性好及抗震性能優良等優點，已經被越來越廣泛的應用在高層、超高層及大跨度結構中。

1　工程概況

某超高層建筑位于天津市濱海新區，為兩棟綜合樓，其中A座高度177.3 m、B座高度99.6 m，兩棟樓在地面以上完全分開，地下室連在一起。其中A座塔樓采用鋼管組合柱框架-核心筒結構，框架柱內鋼管、剪力墻及核心筒邊緣構件內設置工字鋼，關鏈樓層重要位置連梁設置型鋼，其余框架梁及連梁采用普通鋼筋混凝土梁。

在型鋼混凝土結構中，節點的構造設計及施工對于保障結構質量安全起著非常重要的作用。

2　梁柱節點的構造形式

型鋼混凝土梁柱節點的構造形式主要有4種：

1）型鋼混凝土柱-鋼筋混凝土梁的節點連接；

2）型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁的節點連接；

3）鋼筋混凝土柱-型鋼混凝土梁的節點連接；

4）型鋼混凝土柱-型鋼梁的節點連接。

2.1型鋼混凝土柱-鋼筋混凝土梁的節點連接

型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節點連接應采用剛性連接，梁的縱筋應伸入柱節點并應滿足鋼筋錨固要求。這種連接主要包括鋼管柱、矩形柱與鋼筋混凝土梁的連接和十字柱、工字柱與鋼筋混凝土梁的連接。節點形式主要有2種。

1）鋼柱壁上開設預留鋼筋孔，梁縱筋穿過預留孔進行連接，見圖1。為保證節點處構件承載力，型鋼腹板不宜多開孔，梁縱筋不宜設計成全部穿腹板形式，能繞行就繞行，見圖3和圖5，可以彎錨就彎錨，見圖4和圖6。若梁寬與鋼柱直徑相當或鋼柱與梁偏心，則梁邊緣鋼筋可以采用繞行鋼柱的方式進行連接，見圖2。

圖1　梁縱筋穿過鋼管柱

圖2　梁縱筋繞行鋼管柱

圖3　梁縱筋穿十字型鋼柱

圖4　梁縱筋在腹板處彎錨

圖5　縱筋穿過十字柱翼緣

圖6　縱筋在腹板處彎錨

鋼柱上預留的鋼筋孔孔徑大小D =d+10 mm（D為開孔孔徑，d為鋼筋直徑）并且要保證最邊緣的預留孔與最外鋼柱壁的距離≮70 mm。鋼柱開孔要進行深化設計，對梁柱節點進行放樣，定好梁縱筋的位置。在深化設計過程中，要注思以下幾點。

（1）梁縱筋開孔位置避開柱子的縱筋（若鋼柱不設置縱筋，則不必考慮這一點）。

（2）確定主梁與次梁的方向，要求主梁縱筋在下，次梁縱筋在上或者根據設計人員的要求來確定鋼柱開孔的位置和高度。

（3）縱向與橫向的梁縱筋開孔位置要高低錯開，避免兩個方向的梁縱筋出現沖突，給施工帶來困難。

由于鋼柱存在的緣故，進行完鋼結構深化設計后，鋼筋混凝土梁的縱筋排布與無鋼柱時會存在差異，所以箍筋放樣要在鋼結構深化設計后進行，避免箍筋無法安裝，造成浪費。若節點處梁縱筋數量較多，需要在鋼柱上開較多數量的孔時，宜對開孔后的鋼柱承載能力進行驗算，經驗算需要設置補強鋼板的，宜設置補強鋼板。

2）在鋼柱或型鋼外焊接翼緣鋼板，梁縱筋端部設置鋼套筒，將鋼套筒焊接在已施工完畢的翼緣鋼板上，焊接方式為雙面焊，見圖7。對于十字柱和工字柱來講，邊緣鋼筋能繞行仍然采用繞行連接，不能繞行的則利用套筒焊接在翼緣鋼板上，見圖8和圖9。這種連接方式具有以下優點：

（1）利用鋼套筒與焊接在鋼柱上的鋼板進行焊接，在一定程度上節約了鋼筋用量；

（2）簡化了鋼結構深化設計，不再對鋼柱進行開孔放樣；

（3）施工簡便、節約工期；

（4）縱向與橫向梁縱筋在同一水平高度進入柱內，無需交叉避讓，不必對箍筋進行專門放樣。

此種連接方式的不利之處在于增加了鋼套筒的使用數量，對于工期要求特別緊張的工程，利用鋼套筒進行連接還是比較便捷的。

圖7　利用鋼套筒將梁縱筋與鋼管柱連接

圖8　梁縱筋通過鋼套筒與型鋼柱連接

圖9　縱筋焊接在接長板上

2.2型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁的節點連接

型鋼混凝土柱內型鋼柱與型鋼混凝土梁內型鋼梁的節點連接常見的形式為通過加強環梁或牛腿進行連接。在某些工程設計中，也會采用全熔透坡口焊，見圖10；質量等級滿足一級焊縫質量等級要求，將鋼梁直接焊接在型鋼柱上，見圖11和圖12。無論采用何種形式，在施工前均需要對節點進行鋼結構深化設計，深化設計要對梁縱筋穿型鋼柱、柱縱筋穿型鋼梁進行放樣，型鋼柱預留穿筋孔孔徑大小為D=d+8 mm，型鋼梁預留穿筋孔孔徑大小為D=d+10 mm，還要在梁腹板上設置柱箍筋預留孔，箍筋預留孔徑大小為D=d+5 mm。同時，柱中型鋼沿高度方向，在對應型鋼梁上下翼緣位置設置水平加勁肋，為便于澆筑混凝土，加勁肋不宜通長設置，僅設置在型鋼柱翼緣，為混凝土下料留置空間。

圖1O　型鋼梁與型鋼柱的節點連接

圖11　鋼梁與十字型鋼柱連接

圖12　鋼梁與H型鋼柱連接

2.3鋼筋混凝土柱-型鋼混凝土梁的節點連接

鋼筋混凝土柱與型鋼混凝土梁的結構形式一般用于跨度較大的框架結構中，梁內的型鋼在柱端不斷開，直接通過。梁內的縱筋保持貴通，柱縱筋從型鋼梁翼緣兩側和型鋼梁翼緣預留孔中通過，見圖13。在施工前，需要對型鋼梁進行深化設計，根據結構圖紙中的混凝土柱縱筋設計形式在梁翼緣預留好穿筋孔，孔徑大小D=d+10 mm并需根據計算設置補強板。同時，在型鋼梁腹板上預留柱箍筋孔，孔徑大小D=d+5 mm。

圖13　型鋼梁與混凝土柱節點連接立面

2.4型鋼混凝土柱-型鋼梁的節點連接

這種結構和型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁的節點連接形式相似，區別就在于這種結構型鋼梁外不做混凝土和梁縱筋結構，見圖14。型鋼梁焊接在型鋼柱翼緣上，梁柱節點焊縫形式應滿足設計要求，焊縫質量等級應滿足設計要求。在施工前需要對這種形式的梁柱節點進行鋼結構深化設計，深化設計要對柱縱筋穿型鋼梁翼緣進行放樣并定好預留孔的位置，縱筋預留孔孔徑大小為D=d+10 mm，還要在型鋼梁上相應位置設置柱箍筋預留孔，孔徑大小為D=d+5 mm。同時，柱中型鋼沿高度方向，在對應型鋼梁上下翼緣位置要設置水平加勁肋，為便于澆筑混凝土，加勁肋不宜通長設置，僅設置在型鋼柱翼緣。

圖14　型鋼梁與型鋼混凝土柱的節點連接

3　幾個探討問題

1）在安裝型鋼柱時，型鋼柱出樓板面預留高度與柱縱筋預留高度位置相當，在焊接柱連接節點時需要扒開柱縱筋，焊接后再將柱縱筋恢復至原狀，鋼筋反復彎曲后會有損傷。在質量等級為一級的焊縫強度條件下，鋼柱的連接節點位置應可以自由設置，從而與預留柱縱筋的高度錯開，便于鋼柱的焊接。

2）在施工中，涉及柱縱筋穿型鋼梁翼緣，柱箍筋穿型鋼梁腹板，梁縱筋穿型鋼柱及剪力墻水平筋錨固等工序。此種形式的節點施工交叉難度大、工序繁多。梁柱連接節點形式應力求簡便，既能保證施工質量，又不影響施工進度，如可以采用梁縱筋焊接在加強環梁或牛腿上，箍筋采用U型箍等形式。

4　結語

型鋼混凝土結構已經被廣泛的用于高層和超高層建筑結構中，這種結構相比鋼筋混凝土結構具有多項優勢，如承載能力高、抗震性能好、耐火性好等優點。本文僅就在施工中常涉及到的幾種型鋼梁柱節點形式做了簡要分析總結，在實際施工中，型鋼梁柱節點的研究還有待繼續完善，比如節點構造復雜的梁柱節點研究、不同節點形式的內力傳遞機理、型鋼柱開孔后承載能力的變化等。所以，應該繼續從理論和實際施工中加強對于型鋼混凝土梁柱節點的深入研究。

［1］梁威，王昊.我國型鋼混凝土梁柱節點構造綜述［J］.結構工程師，2007，23（4）：98-104.

［2］閆麗娟.型鋼混凝土結構梁柱節點研究［J］.科技情報開發與經濟，2007，17（33）：258-259.

［3］ JGJ 138—2001，型鋼混凝土組合結構技術規程［S］.

［4］ CECS188：2005，鋼管混凝土疊合柱結構技術規程［S］.

［5］ 劉其祥.多高層房屋鋼結構梁柱剛性節點的設計建議［J］.建筑結構，2003，（9）：3-7.

［6］ 04SG523，型鋼混凝土組合結構構造［S］.

［7］王示，周學軍.方鋼管混凝土梁柱節點試驗及非線性分析比較［A］.中國鋼結構協會鋼-混凝土組合結構分會第十次年會論文集［C］.2005.

□丁全民/天津天河城購物中心有限公司。

□鄭雅靜、沈振川、初煥冰/中建一局集團建設發展有限公司。

TU398.9

C

1OO8-3197（2O16）O1-13-O3

2O15-12-21

張秀川/男，1985年出生，工程師，中建一局集團建設發展有限公司，從事工程技術營理工作。

□DOI編碼：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.OO5