一種新型勁性柱與鋼梁節點區做法

崔 進， 茍生貴， 張寶云， 付效鐸

（中建八局第三建設有限公司，北京 100097）

勁性構件是由外部鋼筋、核心型鋼以及混凝土3種材料組合而成的一種構件,有良好的抗震性能，較強的承載力以及較好的耐久性和耐火性[1]。隨著鋼-混凝土混合結構體系的設計形式日益增多，衍生出較多復雜節點，勁性柱與鋼梁節點區往往是導致整個框架破壞的原因之一[2]。勁性柱與鋼梁連接節點配筋較復雜，施工困難，連接構造是組合結構中的關鍵技術[3]。勁性柱與鋼結構梁連接節點的做法通常是在連接一側焊接牛腿，在牛腿上焊接鋼筋連接器或開設穿筋孔，增加工作量且造價較高。本文提出采用鋼結構圍板代替勁性柱與鋼梁連接節點區的鋼筋和模板的方法，增加節點部位強度，減少連接節點區的施工難度，更好的保證澆筑質量，滿足設計及施工要求。

1 工程概況

某項目地下4 層、地上17 層，外框勁性柱截面為十字形鋼柱，水平受力體系為H 型鋼結構梁，與核心筒連接采用預埋板加連接板的鉸接節點，與型鋼柱連接采用型鋼牛腿加全熔透焊接的剛接節點，與次梁采用鉸接節點；節點部位螺栓均采用10.9s 扭剪型高強螺栓，樓板采用鋼筋桁架樓承板。

外框勁性柱每層約為50 根，柱截面尺寸為1 100 mm×1 100 mm，1～4層采用C70混凝土澆筑,以上各層采用C50 混凝土澆筑，型鋼柱鋼板厚度為18 mm。鋼結構梁每層約為260 根（包括主次梁），框架梁截面最大高度為880 mm，鋼板厚度為30～50 mm。見圖1。

圖1 鋼結構BIM模型

2 節點區做法

常規的勁性柱與鋼梁連接節點區做法工作量大，節點區箍筋密集，需在牛腿上開設較多的穿筋孔，削弱結構強度，現場施工困難；同時受鋼梁牛腿影響，需將模板分段拼裝，加固體系無法形成閉環。

對勁性柱核心區復雜節點進行優化，采用鋼結構圍板代替柱節點核心區箍筋及模板。鋼結構圍板在工廠加工制作一次成型，現場無需進行勁性柱節點核心區的箍筋綁扎及模板支設，圍板與柱中伸出的牛腿翼緣及加勁肋進行焊接固定。

對勁性柱圍板進行定位，主要確認圍板尺寸、位置、標高，鋼板屈服強度不得＜十字型鋼柱屈服強度，鋼板的的厚度應≥原箍筋直徑。鋼結構制作深化圖紙樣板，規范和統一深化設計標準[4]。

按照勁性柱截面尺寸及牛腿尺寸，定制梁柱節點核心區鋼結構圍板，圍板圍繞節點核心區形成閉環，無牛腿部位使用豎向鋼板與十字柱翼緣焊接固定，減少變形。圍板分段與鋼柱牛腿加勁板、上下翼緣焊接；頂面與牛腿上翼緣平齊，底面與高度較高的牛腿下翼緣平齊，截面尺寸與勁性柱成形面相同；外表面與勁性柱澆筑完成面一致，縱向受力鋼筋通過圍板內側伸至上一層。模板支設時頂部伸出圍板底部≥100 mm，內側貼緊圍板外表面，混凝土從圍板頂部澆筑，勁性柱腹板位置留設≥300 mm 澆筑孔，振搗棒通過澆筑孔伸至柱內進行混凝土振搗。見圖2。

圖2 鋼結構圍板設置

3 施工要點

3.1 工廠加工

圍板由鋼結構生產廠家進行加工制作，所用材料必須符合國家規范要求，材料規格、外觀、尺寸、材質等需與設計圖紙一致。施工現場的進場材料進行嚴格的檢查和驗收[5]，重點檢查焊接部位焊縫質量，鋼結構焊接時由專業焊工施焊，焊絲型號應符合設計要求，焊縫應飽滿，不允許存在裂紋、弧坑縮孔或焊瘤缺陷，嚴格按照圖紙尺寸加工。鋼結構圍板表面無裂紋，圍板尺寸應與勁性柱相同，無變形，防銹漆噴涂厚度符合要求。加工時核查圍板標高，以防出現錯臺。加工制作、運輸、吊裝過程中應注意成品保護，防止圍板變形。對鋼結構圍板承載能力、抗彎、抗剪性能及混凝土側壓力進行計算，滿足現場混凝土澆筑及結構使用安全。

3.2 主筋及模板施工

勁性柱主筋采用直螺紋套筒連接，如主筋遇牛腿無法伸至上一層時，在當前樓層底牛腿上翼緣搭筋板，樓層頂牛腿下翼緣設置直螺紋套筒，均需與牛腿焊接固定，便于施工現場作業人員操作，其余鋼筋全部伸至上一層。搭筋板高度要求必須滿足鋼筋雙面焊接搭接長度5 d（d為鋼筋直徑）的要求，因鋼筋上端需擰在直螺紋套筒內，為施工方便，鋼筋總長度不能滿足凈高尺寸，故需增加搭筋板高度，在原高度上增加一個直螺紋套筒長度。當柱縱向受力鋼筋可彎折繞開牛腿時，應按照1∶6的斜率適當調整鋼筋位置，減少主筋斷開的情況。除圍板內無需設置箍筋外，其余部分均需按照設計要求設置箍筋且必須為封閉箍。見圖3。

圖3 鋼筋連接

勁性柱模板采用鋁合金模板，支設時直接將模板內表面貼合在鋼結構圍板的外表面，頂面應超出圍板下口100 mm 以上，保證結合部位不漏漿。鋼結構圍板垂直度優于現場直接支設模板且減小了施工現場模板支設、支撐體系無法加固等困難。鋁合金模型頂部為鋼柱牛腿時，應將模板頂緊貼牛腿下翼緣并加設海綿條。采用方柱扣或槽鋼等無對拉螺桿的加固體系進行勁性柱鋁合金模板加固，使用安全計算軟件對加固體系間距進行計算，確保安全，不發生漲模現象。

混凝土從鋼結構圍板頂部進行澆筑，鋼骨柱在加勁板位置留設澆筑孔，便于混凝土澆筑及振搗。

使用鋼結構圍板極大程度降低了勁性柱節點核心區的鋼筋密度，有利于高強度混凝土澆筑，需加強節點區振搗，拆模后及時進行覆膜養護。

4 結論

勁性柱與鋼梁節點核心區設置鋼結構圍板代替箍筋，解決了牛腿腹板位置開孔問題，減少因開孔造成鋼結構損傷，現場無需進行箍筋焊接作業，優化傳統箍筋施工繁瑣的問題；遵循建筑抗震設計中“強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱構件”的原則，提高梁柱節點位置抗剪及抗彎性能，既保證結構安全，又增加了現場施工便捷性。

使用鋼結構圍板作為節點核心區模板，在配模時無需考慮節點部位的模板支設時拼板困難、模板支撐體系受鋼構件影響加固困難等問題，除勁性柱節點區外，其他部位模板支設按照正常方式施工，直接與鋼結構圍板搭接固定，保證了節點核心區混凝土澆筑質量。

施工現場混凝土澆筑強度各不相同，柱混凝土強度高于板混凝土，使用鋼結構圍板有效解決了混凝土混澆問題，使得節點部位混凝土強度易于控制，澆筑樓板混凝土時混凝土不易流入鋼結構圍板內，免于傳統的模板支設方法中攔槎的繁瑣工序。主體結構施工時，水平及豎向結構可分開施工，即勁性柱混凝土澆筑與樓板混凝土澆筑無影響，相互不受制約，可視施工現場實際情況統籌安排。

鋼結構圍板的應用有效解決了在勁性柱與鋼梁連接節點區鋼筋綁扎及模板支設困難的問題，減少了現場焊接及綁扎作業工作量，全部采用工廠制作的方式，一次成型，提高現場的施工效率，極大程度降低了工程施工成本，縮短建設工期，加快施工效率且現場安裝便捷，符合國家提倡的節能、綠色環保發展理念。