預應力混凝土梁-型鋼混凝土柱的新型框架結構設計

李 劍

（山西昌興致誠建筑工程有限公司，山西 太原 030000）

針對當前廣泛采用的混凝土構件和鋼構件，提出了混凝土梁與型鋼混凝土結合的混合結構，充分發掘兩種材料的受力特點，提出了新型的框架結構形式 （PC梁-SRC柱）。本文針對其設計與施工的方法進行了研究。

1 PC梁-SRC柱的設計

1.1 設計方法

本次參照預應力混凝土梁的受力計算方法，遵照預應力混凝土結構的相關設計規范進行了PC梁的設計，首先對梁體的截面尺寸進行估計，然后確定預應力鋼筋的位置和數量，對預應力損失進行估計，然后計算梁體的承載力和正常使用受力，最后計算梁體的抗裂能力和局部錨固受壓計算。對于型鋼混凝土柱可以預選截面尺寸，然后對截面的承載力進行計算，最后設計柱腳。參考相關規范對PC梁-SRC柱的節點設計的規定以及相關的文獻，可以對節點進行設計，如圖1和圖2所示，在所示節點中，預應力經采用開孔穿入的方法，與普通鋼筋的連接有一定的不同。

圖1 穿筋節點設計

圖2 可焊連接器連接

在圖1的設計中，梁體穿筋盡可能使所有的主要鋼筋穿過，其他的鋼筋可以在型鋼柱的腹板上預留孔洞，保證型鋼腹板的截面損失小于總面積的30%，如果需要在柱子的內部型鋼翼緣板上預留孔洞，則需要預留在彎矩最小處，并對截面進行彎矩計算，如果強度不足需要補強結構。如果梁的縱向鋼筋與柱的鋼翼緣接觸，可以在鋼翼緣上設置連接器進行連接，并增加水平加勁肋，如圖2所示。

圖3 鋼短梁的連接

圖4 鋼短梁的焊接

可以在型鋼柱中設置鋼短梁進行連接或者焊接，采用這種連接方法需要保證至少有一半的梁縱向鋼筋穿過型鋼混凝土柱，鋼短梁滿足焊接要求，且在上下翼緣設置栓釘，間距不大于200mm，梁端直到鋼梁端部外的150mm范圍，箍筋按照混凝土結構設計規范進行加密。

1.2 梁體受力計算原則

PC梁-SRC柱受力收到型鋼、混凝土等多種因素的影響，抗剪主要采用型鋼腹板抵抗，因此節點的抗剪力隨著鋼腹板的面積增加而增大，箍筋也對構件的承載能力有一定的影響，而且在一定的范圍內也可以抑制裂縫的產生和發展，在計算中不考慮構件軸壓力對受剪承載力的影響。

2 施工案例

PC梁-SRC柱施工的難點主要在于型鋼混凝土柱的施工和節點處鋼筋的布置，需要避免鋼筋的交叉便于施工，因此需要精確制作在型鋼上預留孔的留置，制孔需要考慮周全并與施工人員多溝通，避免在施工中出現難以穿孔等問題，開孔的大小也需要注意，因為開孔過大會削弱截面的承載力，開孔過小無法施工，鋼筋等材料等的誤差必須考慮進去。

為了保證混凝土與鋼材的協調變形，在型鋼柱上設置部分栓釘，這與箍筋的施工有一定的交叉，因此可以根據工程的難度和特點，對箍筋的形式和位置進行調整，比如把箍筋變為幾個小箍筋等。如果梁柱節點處需要牛腿時，還需要將箍筋制作成U形、L形，等鋼筋綁扎好之后在進行焊接。

3 結語

本文對PC梁-SRC柱結構體系進行了分析，對梁柱節點的特點與連接形式進行了闡述與分析，并分析了構件的受力特點，接著對該體系的施工方法以及關鍵點進行了研究。該體系的承載力主要分為型鋼、混凝土和鋼筋幾部分，在受力計算時需要考慮箍筋的抗裂能力。在施工中需要注意施工的先后順序以及構件的預制，只有把握好幾方面的施工工序，才能夠做好PC梁-SRC柱結構的施工，保證工程質量。