鋼管混凝土柱-鋼梁加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)與施工

車媛

摘 要：近幾年，在工程施工中，鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，其直接關(guān)系著工程的整體質(zhì)量，因此，必須對(duì)相關(guān)問(wèn)題加大重視程度。做好相關(guān)節(jié)點(diǎn)的加強(qiáng)工作，能夠提升工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性以及合理性，與此同時(shí)，焊接的難度更低，制作安裝更加簡(jiǎn)便，因此受到廣大施工單位的廣泛歡迎。基于此，本文主要研究了鋼管混凝土柱-鋼梁加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土柱;鋼梁;加強(qiáng)節(jié)點(diǎn);深化設(shè)計(jì);施工

中圖分類號(hào)：TU398.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）05-0096-03

Abstract： In recent years， in the construction of projects， the application of concrete-filled steel tube columns and steel beam joints has become more and more common， which directly affects the overall quality of the project. Therefore， more attention must be paid to related issues. Doing a good job of strengthening the relevant nodes can improve the stability， safety and rationality of the overall structure of the project. At the same time， the welding is less difficult and the production and installation are easier. Therefore， it is widely welcomed by the majority of construction units. Based on this， this paper mainly studied the design of reinforced joints of concrete-filled steel tube columns and steel beams and the issues that needed to be paid attention to during construction.

Keywords： concrete-filled steel tubular column;steel beam;trengthened joint;in-depth design;construction

鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)階段工程施工過(guò)程中十分常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相比于傳統(tǒng)的施工結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，在施工中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。其不僅受到了廣大業(yè)主的歡迎，也受到了廣大工程施工人員的歡迎，尤其是在高層建筑的施工過(guò)程中，這項(xiàng)技術(shù)能夠大大提升建筑物整體的穩(wěn)定性和實(shí)用性，具有較高的推廣價(jià)值。本文主要從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面對(duì)節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究，希望能夠全面提升節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工程更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

1 鋼管混凝土柱-鋼梁加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

1.1 鋼管混凝土柱-鋼梁柱腳加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

建筑物中，由于工廠底板厚度普遍較高，部分鋼管柱需要埋入地下，因此，在墊層上部和底板承臺(tái)以下中間的位置，其結(jié)構(gòu)是在混凝土底板中懸浮，鋼管柱埋入地下的深度最高可達(dá)8 cm。

由于鋼管柱埋入地下的長(zhǎng)度整體較長(zhǎng)，因此，深度的確定需要依據(jù)實(shí)際情況。從現(xiàn)實(shí)的角度來(lái)講，在展開(kāi)這部分施工工作的過(guò)程中，土建專業(yè)人才要與鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才充分配合，鋼管柱底部位置需要做好支架設(shè)置工作，確保首層鋼梁和首節(jié)鋼管柱具備更強(qiáng)的支撐力量，在此基礎(chǔ)上，在支架固定的位置和柱底板的位置用地腳螺栓進(jìn)行固定，安裝完畢后，采用混凝土澆筑的方式統(tǒng)一對(duì)基礎(chǔ)底板進(jìn)行處理，進(jìn)而確保工程施工的有效性，推動(dòng)工程更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

由于鋼柱多數(shù)處于底板混凝土內(nèi)部，加上它的截面面積普遍高于其他部件，因此，必然會(huì)與底板上其他部件產(chǎn)生碰撞，且底板上下兩側(cè)均存在細(xì)密的鋼筋布置，尤其是下部，鋼筋的數(shù)量更多[1]。為了最大限度地避免底板受力失衡的情況出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中做好節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)十分有必要。筆者發(fā)現(xiàn)，以往柱腳底板的設(shè)計(jì)多采用圓形結(jié)構(gòu)，為了解決上述問(wèn)題，可在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上加入扇形角，將柱腳底板的形狀調(diào)整為方形，在此基礎(chǔ)上，充分考慮鋼筋的布置情況，頂層鋼筋采用搭接焊的方式設(shè)置補(bǔ)充件，底層的鋼筋采用連接器進(jìn)行連接，保證設(shè)計(jì)的貫通性與合理性，使增補(bǔ)鋼板的作用能夠充分發(fā)揮，保證受力均勻。

1.2 鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

部分建筑的剪力墻需要較高的強(qiáng)度和較大的厚度，因此，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要保證其強(qiáng)度高于鋼板的拉伸強(qiáng)度，在連接的過(guò)程中可以采用高強(qiáng)螺栓，但是，螺栓使用過(guò)多，孔位位置確定的難度會(huì)相應(yīng)增加，進(jìn)而導(dǎo)致施工難度加大。除此之外，鋼板墻受外力作用，高強(qiáng)螺栓的位置非常容易出現(xiàn)偏離，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到影響[2]。在此過(guò)程中，如果選擇焊接方式進(jìn)行連接，由于建筑中鋼板墻的面積整體較大，鋼板將會(huì)受到周邊框架的約束，因此非常容易出現(xiàn)材料撕裂的問(wèn)題。在充分考慮各方面條件的情況下，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要做好多種方案的對(duì)比工作，周邊框架與鋼板墻連接時(shí)，可以采用雙面角焊縫的方式設(shè)置節(jié)點(diǎn)，保證焊接的穩(wěn)固性。在對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，要盡量避免采用工地仰焊的方式，有效控制焊接點(diǎn)，使焊接質(zhì)量最大限度地得到保證，為現(xiàn)場(chǎng)施工工作的高質(zhì)量展開(kāi)提供便利。在焊接鋼管柱與鋼板墻的過(guò)程中，要盡量選用角柱焊接的方式，焊接過(guò)程要保證整體性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，另外一項(xiàng)重要的工作是確定焊接順序，要最大限度地控制焊接應(yīng)力，全面保證焊接效果。

從建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造來(lái)講，為了使鋼管柱的內(nèi)部剪力增強(qiáng)，可在內(nèi)部加設(shè)相關(guān)部件，在常規(guī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，嘗試安裝勁縱肋，將鋼板墻牛腿安裝至柱子外部。但是，鋼管柱內(nèi)部操作范圍有限，因此在優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，需要從縱向角度剖開(kāi)鋼管，管壁的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要連接縱肋。

2 鋼管混凝土柱-鋼梁加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)施工策略

2.1 施工開(kāi)始前需要做好節(jié)點(diǎn)的計(jì)算工作

首先，從本質(zhì)上來(lái)講，節(jié)點(diǎn)在受力的過(guò)程中具有較高的復(fù)雜性，因此需要充分考慮不同的施工情況，進(jìn)而做好對(duì)比工作，將會(huì)對(duì)荷載產(chǎn)生不利影響的組合方式篩選出來(lái)，在此基礎(chǔ)上，核算節(jié)點(diǎn)的有限元，嘗試采用節(jié)點(diǎn)設(shè)置的方式對(duì)荷載進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

其次，正式開(kāi)始計(jì)算分析之前，需要建立加載模型。

最后，對(duì)不同施工情況進(jìn)行分析，判斷節(jié)點(diǎn)的受力情況，對(duì)最不利于受力的施工方式進(jìn)行分析，判斷分析對(duì)象工作開(kāi)展過(guò)程中的彈性度，明確節(jié)點(diǎn)是否具有富裕的承載力[3]。針對(duì)無(wú)法滿足受力要求位置的節(jié)點(diǎn)，要做好加強(qiáng)工作，加強(qiáng)工作結(jié)束后，分析計(jì)算工作需要重新展開(kāi)，直到節(jié)點(diǎn)的受力能力能夠達(dá)到施工要求。

2.2 提前確定節(jié)點(diǎn)制作方案

在最終深化節(jié)點(diǎn)的確定方面，要充分考慮計(jì)算結(jié)果，根據(jù)深化節(jié)點(diǎn)的實(shí)際情況建立完善的制作方案，合理選擇制作工藝[4]。

當(dāng)前，要提前明確節(jié)點(diǎn)制作的步驟。第一，要切割節(jié)點(diǎn)的相貫線，分割遠(yuǎn)觀卷制。第二，貫穿板在平直的狀態(tài)下，需要借助外力將其折彎，彎度需要依照實(shí)際施工需要確定。第三，在裝配節(jié)點(diǎn)圓管、節(jié)點(diǎn)內(nèi)隔板、節(jié)點(diǎn)貫穿板的過(guò)程中，經(jīng)常需要開(kāi)始焊接工作，在此過(guò)程中，需要將其與外部附件的裝配有機(jī)結(jié)合到一起。第四，裝配工作結(jié)束之后，圓管主體以及外部附件之間經(jīng)常存在接縫的問(wèn)題，接縫位置要做好焊接工作，保證焊縫穩(wěn)固。

2.3 依照相關(guān)工序開(kāi)展節(jié)點(diǎn)制作工作

從節(jié)點(diǎn)的制作角度來(lái)講，要嚴(yán)格依照相關(guān)工序，具體需要落實(shí)以下幾方面的工作。

首先，要切割節(jié)點(diǎn)的相貫線，做好節(jié)點(diǎn)的圓管卷制。由于節(jié)點(diǎn)具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此，為了保證焊接過(guò)程中能夠具有足夠的空間，通常會(huì)采用內(nèi)側(cè)橫向加勁板與外側(cè)橫向加勁板相結(jié)合的方式，在充分考慮節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的前提下，將涉及相關(guān)節(jié)點(diǎn)的圓管分成三份，具體包括上段、中段和下段，每段2小片，共計(jì)6小片。

其次，要做好H型牛腿的制作工作，從實(shí)際操作的角度來(lái)講，由于節(jié)點(diǎn)在內(nèi)側(cè)空間方面普遍有限，很難滿足實(shí)際的操作需要，因此，為了最大限度地給焊接工作提供便利，要提前針對(duì)H型牛腿做好焊接拼裝工作，相關(guān)工作的開(kāi)展要保證在貫穿板內(nèi)進(jìn)行。

最后，上述所有工作結(jié)束之后，針對(duì)需要進(jìn)行裝配焊接的節(jié)點(diǎn)，人們要做好以下工作。

第一，結(jié)束貫穿板下料工作之后，要做好裝配位置線的標(biāo)注工作，具體內(nèi)容包括封板的裝配位置線、圓管的裝配位置線、牛腿翼板的裝配位置線、貫穿隔板的裝配位置線、橫向隔板的裝配位置線[5]。

第二，裝配工作開(kāi)展過(guò)程中，要嚴(yán)格依照狀態(tài)位置線的要求，尤其是在對(duì)中間分片圓管和貫穿隔板進(jìn)行操作的過(guò)程中，更需要對(duì)此類問(wèn)題加強(qiáng)關(guān)注，檢查工作結(jié)束后，需要針對(duì)下貫穿隔板、中間分片圓管、貫穿隔板之間存在的接縫做好焊接工作，焊接工作結(jié)束后需要對(duì)焊縫進(jìn)行有效處理，為了保證焊接質(zhì)量，焊接工作結(jié)束后需要對(duì)相關(guān)位置進(jìn)行UT檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格后，方可展開(kāi)下一步的裝配工作。

第三，在貫穿板的裝配過(guò)程中，正式開(kāi)始裝配之前需要對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行檢查，保證相關(guān)部件質(zhì)量滿足施工需要，之后方可對(duì)貫穿板、中間分片圓管段、貫穿隔板之間的焊縫進(jìn)行處理，處理后，同樣需要展開(kāi)UT檢測(cè)，在保證檢測(cè)結(jié)果合格的前提下，繼續(xù)開(kāi)展下一步的工作。

第四，在對(duì)加勁板進(jìn)行裝配的過(guò)程中，對(duì)于橫向加勁板來(lái)說(shuō)，無(wú)論是內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，都需要做好與中間圓管片的連接工作，在對(duì)外側(cè)橫向加勁板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，要保證焊縫貫穿圓管和貫穿板。與此同時(shí)，在針對(duì)內(nèi)側(cè)橫向加勁板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，下部貫穿板以及上部貫穿板之間的焊縫需要提前做好處理，處理結(jié)束后，采用UT技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，保證各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)合格方可繼續(xù)開(kāi)展下一步工作。

第五，在裝配節(jié)點(diǎn)位置上需要加裝圓管片，圓管片分為上下兩段，每一段都需要做好焊縫的對(duì)接工作，確保其能夠與內(nèi)側(cè)橫向加勁板與外側(cè)橫向加勁板之間的焊縫有效連接，與此同時(shí)，需要處理好貫穿板與焊接圓管之間的焊縫，接觸焊接工作之后，同樣需要采用UT技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，保證相關(guān)檢測(cè)結(jié)果符合實(shí)際施工需要。

第六，需要在節(jié)點(diǎn)箱內(nèi)部加裝H型牛腿，H型牛腿需要提前焊接裝配完畢，與此同時(shí)，針對(duì)貫穿板以及H型牛腿翼板之間的焊縫，要提前進(jìn)行加固處理，加固工作結(jié)束之后，最后一次進(jìn)行UT檢測(cè)，將封板裝配在節(jié)點(diǎn)位置，即為最終成品。

2.4 將制作好的節(jié)點(diǎn)交予相關(guān)單位進(jìn)行預(yù)拼裝

帶狀桁架、鋼板剪力墻、鋼管柱、立面斜撐等部位結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)拼裝難度較高。在節(jié)點(diǎn)制作工作結(jié)束后，為了最大限度地提升整體施工效率，確保現(xiàn)場(chǎng)能夠順利安裝，人們可以嘗試采用工廠預(yù)拼裝的方式。在對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行預(yù)評(píng)裝的過(guò)程中，工廠需要提前做好配鉆工作，確定連接栓孔，避免施工人員因拼裝技術(shù)不到位而導(dǎo)致拼裝失敗，最大限度地減少因拼裝不合理而出現(xiàn)返工的情況，從整體角度出發(fā)提升施工效益，為后續(xù)施工工作的高質(zhì)量展開(kāi)打下良好的基礎(chǔ)。針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，在施工人員能力允許的情況下可進(jìn)行自主操作，有效降低運(yùn)輸難度，控制施工成本，提升工程整體的施工效益。

針對(duì)需要工廠進(jìn)行預(yù)拼裝的部件，施工單位需要提前做好預(yù)估，明確哪些節(jié)點(diǎn)需要工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，避免因后期施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)無(wú)法進(jìn)行拼裝而浪費(fèi)施工時(shí)間和資源。在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝的過(guò)程中，施工單位需要提前做好監(jiān)督工作，針對(duì)其中不合理的部分及時(shí)給出調(diào)整意見(jiàn)，確保拼裝好的節(jié)點(diǎn)能夠最大限度地滿足實(shí)際的施工需要，減少拼裝返工問(wèn)題的出現(xiàn)，節(jié)約工廠人力物力，縮短施工時(shí)間。節(jié)點(diǎn)拼裝過(guò)程中，在需要其他單位輔助的情況下，要提前做好溝通工作，及時(shí)與相關(guān)單位交流，最大限度地保證節(jié)點(diǎn)預(yù)拼裝工作的有效性，為節(jié)點(diǎn)安裝工作的高質(zhì)量展開(kāi)打下良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼管混凝土柱-鋼梁加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工是工程建設(shè)內(nèi)容的重要組成部分，其不僅關(guān)系著工程整體的穩(wěn)定性與使用壽命，也關(guān)系著項(xiàng)目自身的實(shí)用性。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，建筑高度越大，穩(wěn)固性要求越高，而在此過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)固性發(fā)揮了十分重要的作用。其間既要保證節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)固性，確定節(jié)點(diǎn)位置，又要保證節(jié)點(diǎn)設(shè)置的合理性。只有充分滿足兩方面條件，節(jié)點(diǎn)才能在建筑中充分發(fā)揮自身的支撐作用，達(dá)到分擔(dān)應(yīng)力的目標(biāo)。

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