超高層核心筒內連梁鋼板安裝節點探析及改進

黃書鑫

中建八局鋼結構工程公司/廣州經理部 廣東 廣州 510000

前言

隨著我國經濟水平的提高，超高層建筑隨之增多，進一步助推了混合結構體系的快速發展。該結構體系具有較高的剛度、良好的延性、穩定的滯回性能以及內力重分布能力強等優點。尤其適用于高烈度地區，在高層建筑結構中得到了越來越多的應用[1-3]。在高層剪力墻連梁內增加全長雙面設置栓釘的鋼板，焊接在鋼板上的栓釘能較好地傳遞混凝土與鋼板之間的橫向力，能充分發揮鋼材與混凝土在強度、剛度、延性、耗能性能及建筑功能適用性方面的優勢，并提高結構的抗震性級及抗側剛度。該結構體系可充分發揮混凝土勁性鋼柱柱與連梁鋼板各自性能的優勢，是性能優異的結構體系[4-6]。近年來已經越來越廣泛的應用在高層建筑中，是符合我國基本國情的一種高層結構形式，具備良好推廣性。

1 工程概況

項目包括辦公1#樓（31 層）、住宅2#樓（56 層）、住宅3#樓（38 層）、住宅4#樓（28 層）、商業2-1#、3-1#樓（2 層裙樓）、幼兒園6#樓（3 層）。其中，1#樓建筑高度151.7m，2#樓建筑高度204m，結構均采用混合框架+鋼骨混凝土核心筒；3#樓建筑高度132m，為鋼筋混凝土剪力墻結構；4#樓建筑高度88.2m，為鋼筋混凝土剪力墻結構；6#樓為幼兒園，建筑高度12.3m，采用鋼框架結構。整個工程總用地面積29023㎡，總建筑面231823.167㎡，地上計容建筑面積156723.44㎡，地上不計容面積7599.73㎡，地下建筑面積67500㎡。

2 連梁鋼板優點及受力特性

超高層建筑重力載荷巨大，結構的重力載荷代表值可達數十萬t以上，豎向構件能夠承受很大的豎向載荷，而連梁鋼板構件可以明顯地提高結構的抗側剛度，因此，該組合結構在抵抗風荷載和地震作用時也將發揮巨大作用。利用屈曲后性能的連梁鋼板作為一種新型抗側力構件，其邊緣框架是保證鋼板形成拉力帶并充分發揮作用的基礎，而形成拉力帶的鋼板又對邊緣框架產生較大的作用力[7]。該結構既能滿足高層建筑對承載力及延性的要求，又能充分發揮鋼材與混凝土的強度。同時降低構件尺寸，減輕建筑自重，提高建筑使用空間，因此在超高層建筑得到了廣泛應用。

3 連梁鋼板安裝節點形式

連梁鋼板的使用雖然有諸多優點，但作為較新型的節點形式，還沒有相對完善的施工工藝標準，目前主要通過項目的實際結構形式，結合現場施工的操作流程來確定連梁鋼板的安裝節點形式。本論文結合項目工程實踐，針對四種安裝節點形式進行探討。

（1）連梁鋼板與核心筒勁性鋼柱直接焊接節點。在高層剪力墻結構設計中，剪力墻連梁的兩端常設置有勁性鋼柱。在施工過程中，為提高施工效率，常會將連梁鋼板直接焊接于H勁性鋼柱腹板上（如圖1所示），使連梁鋼板和勁性鋼柱成為統一受力體。此種節點處理方式優點是，節點深化簡單，加工方便，便于工人按圖施工。但此節點仍存在一定局限性，對于高層混凝土結構中的勁性鋼柱多為大截面H型鋼柱，過長的H型勁性鋼柱又會在豎向高度上設置加勁板。因此造成連梁鋼板安裝時無法很理想的安裝進兩根H型勁性鋼柱內，同時由于安裝誤差，導致連梁鋼板兩端無法保證與鋼柱腹板剛好接觸。這時需要對連梁鋼板進行端頭切割，切割后又會導致鋼板與H型勁性鋼柱腹板有較大縫隙，無法正常焊接，因此該節點較適宜于小截面H勁性鋼柱和寬度小于300mm的連梁鋼板。

（2）連梁鋼板與核心筒勁性鋼柱的鋼板牛腿對接焊接節點。通過工程實踐，對較大截面的H型鋼勁性鋼柱與寬度大于300mm連梁鋼板相結合的節點進行優化設計。在勁性鋼柱的連梁鋼板位置，深化設計出安裝牛腿，將連梁鋼板與伸出勁性鋼柱翼緣板的牛腿進行對接焊接（如圖2所示）。該節點將焊接位置移到了H型勁性鋼柱外側，提高了施工的方便性。雖然此節點解決了連梁鋼板無法安裝到兩根H型勁性鋼柱之間的問題，但施工過程中兩根牛腿之間的間距難以控制，過大的間距不利于焊接，間距過小又無法正常安裝，需要修改連梁鋼板長度或者牛腿長度。故此節點適用于現場勁性鋼柱安裝精度高，便于調整固定的施工條件。

（3）連梁鋼板與核心筒勁性鋼柱的鋼板牛腿搭接焊接節點。綜合上述兩種情況，并結合連梁鋼板的受力特性，將連梁鋼板與H型勁性鋼柱的節點進一步優化為鋼板與鋼柱牛腿搭接拴接形式（如圖3所示）。螺栓孔根據規范要求，優化成橢圓孔，便于適當調節連梁鋼板的水平位置，可大幅度減小由牛腿間距偏差所帶來的影響。此節點便于施工，并具有施工效率高，后期調整方便等優點。

（4）連梁鋼板直接與鋼筋梁柱固定節點。在高層中，隨著樓層的逐漸增高，勁性鋼柱由下往上逐步減少至沒有。但是連梁鋼板會一直存在，此時連梁鋼板將與鋼筋梁柱固定連接（如圖4所示）。此連接關鍵在于鋼筋綁扎與連梁鋼板安裝工序的對接，必須待鋼筋柱綁扎到連梁鋼板位置，下部箍筋全部綁扎固定后進行。鋼筋柱垂直度調整到位后安裝連梁鋼板，其兩端埋入鋼筋柱內，并確保鋼板兩端錨固于混凝土內長度不小于500mm。連梁鋼板端頭焊接垂直于勁性鋼柱方向的d22鋼筋，防止連梁鋼板端頭從鋼筋柱中滑出，連梁鋼板安裝固定完成后，再對鋼板上部箍筋進行綁扎。

此節點應在連梁鋼板內預留出箍筋孔，使鋼板寬度范圍內的柱箍筋能正常綁扎。

4 安裝節點對比總結

通過現場實踐歸納出以上四種安裝節點方式，對比發現在有勁性鋼柱的情況下，第三種連梁鋼板節點相較于其他方法具有施工效率高，人工投入小，質量便于保證等優勢，具有很強的適用性。在沒有勁性鋼柱的結構中，就采取節點四安裝形式，該節點條件下可以將連梁鋼板的長度適當加長10cm，確保兩端錨固長度足夠并增加節點牢固性。

5 結束語

本論文根據現場施工對連梁鋼板的安裝節點優化過程，總結了四種安裝節點的優缺點，并歸納出各種安裝節點的適用條件，以期為同類型工程提供參考。