裝配式鋼構梁柱連接處的減震加固施工技術

◇內江職業技術學院 毛朝勛 姚錫偉 劉世雄 康恩銓 鄧金燕

本文介紹了在建筑工程裝配式鋼結構施工中，運用梁柱連接處的減震加固施工技術。該技術通過設置于柱體和梁架之間的連接基體、限位腔體與連動機構，能夠在保證梁柱結構穩定性的前提下，使梁架與柱體之間的連接處留有間隙，在梁柱外部發生震動時，能夠提高梁柱整體的抗震能力，降低連接處應力開裂的可能性，提高了裝配式鋼結構的抗震安全性。對于同類型工程具有廣泛的借鑒和指導意義。

1 前言

在建筑工程裝配式鋼結構施工中，由于各種施工原因，經常需要對裝配式鋼結構進行加固設計，其中梁柱節點是結構的重要組成部分，包括梁柱相交的節點核心區以及與之相連的梁端和柱端[1]。對其進行抗震設計的原則是強柱弱梁、強剪弱彎、強節點、強錨固。強節點可以保持鋼結構框架的整體性，使內力在梁、柱構件中分配傳遞，協調各桿件共同抵抗外力[2]。考慮到由于梁柱節點相交梁的存在，空間梁柱節點無法像平面鋼結構框架樣直接加固；因此目前梁柱的加固方案多采用通過加固梁柱節點外側梁、柱端的方法來提高空間框架中梁柱節點的抗剪承載力[3]。由于梁柱均采用鋼骨架作為支撐單元，因此梁柱的連接節點缺少抗震能力，在受到震動時連接處容易應力集中而斷開。針對現有技術存在的不足，在某建筑裝配式鋼結構施工過程中，我們采用了一種建筑梁柱連接處的減震加固方案，以解決上述背景技術中的問題。

2 工藝介紹

本工藝在既有技術的基礎上，對鋼構梁柱連接處的減震加固方案進行了設計。施工時裝置包括柱體、梁架、連接基體、限位腔體以及連動機構。連接基體是一端固定裝配于柱體的外壁面上，另一端朝向梁架設置，用于裝配連接梁架；限位腔體是布設于連接基體朝向梁架一側，與梁架間隙配合設置，用于限位梁架在連接處的運動范圍；連動機構是布設于限位腔體和梁架之間，一端與連接基體平行裝配相連，且該端面滑動布設于限位腔體中，另一端固定連接梁架，用于活動連接梁架和柱體。通過設置于柱體和梁架之間的限位腔體與連動機構，能夠在保證梁柱結構穩定性的前提下，使梁架與柱體之間的連接處留有間隙，在梁柱外部發生震動時，能夠提高梁柱整體的抗震能力，降低連接處應力開裂的可能性。

3 施工流程

如圖1～圖7所示，在裝配式鋼結構施工中，梁柱連接處的減震加固是將連接基體一端固定裝配于柱體的外壁面上，另一端朝向梁架設置，用于裝配連接梁架；同時限位腔體布設于連接基體朝向梁架一側，與梁架間隙配合設置，用于限位梁架在連接處的運動范圍；以及連動機構布設于限位腔體和梁架之間，一端與連接基體平行裝配相連，且該端面滑動布設于限位腔體中，另一端固定連接梁架，用于活動連接梁架和柱體。安裝的工藝流程為：柱體→安裝連接基體→安裝限位腔體→安裝連動機構→固定連接梁架。

圖1 裝置立體結構示意圖

圖2 連接基體結構示意圖

圖3 固定架結構示意圖

4 施工操作要點

（1）梁架通過連動機構活動裝配于連接基體上，且由于連接基體一端固定安裝于柱體上，另一端通過限位腔體與連動機構活動裝配相連，使得梁架與柱體之間的接縫處間隙配合，當梁柱在發生震動時，限位腔體能夠使得梁架在水平與豎直方向上存在余量間隙，在限位裝配于柱體上的同時，具有良好的抗震功能，同時兼具加固強化的優點，有效防止因震動引起的結構斷裂。柱體和連接基體均采用的鋼骨架結構，鋼骨架結構通過螺釘柳接。

（2）如圖1和圖4所示，連接基體包括L型板和定位件。L型板布設于連接基體和柱體之間，用于固定連接柱體和連接基體；定位件與柱體上的定位槽匹配設置，用于定位安裝連接基體。連接基體在裝配于柱體上時，通過定位件定位裝配于定位槽中，使得連接基體在水平與豎直方向上不會發生偏移，便于對接梁架。

圖4 柱體半剖示意圖

（3）定位件和定位槽不僅限于定位作用，在柱體進行混凝土灌裝后起到輔助支撐的目的，分擔L型板上所受的剪切應力，增加整體的結構強度。

（4）如圖1和圖2所示，限位腔體包括腔底和腔底：腔底呈V型布設于連接基體表面，且腔體的V形尖端部分指向重力方向一端，用于限位連動機構的運動；腔頂位于V型腔體的頂部，用于限位連動機構在豎直方向上的位移。

（5）限位腔體整體呈V型設置，也可采用其余結構設置，但考慮到V型結構在限位連動機構運動時，在重力作用的自然狀態下驅使連動機構朝向V型尖端一側運動，使得梁架在自然狀態下處于穩定狀態，并且在發生橫向震動時，V型結構的兩側傾斜壁面，能夠在連動機構克服重力作用沿傾斜壁面滑動時，給以連動結構一個傾斜方向上的導向作用，使其在水平上方上留有活動間隙，并且在震動后能夠重新復位至腔底底部，因此此處優選采用V型結構施工。

（6）V型結構的腔底與腔頂之間的間隙值大于連動機構與限位腔體的重合部分，以使連動機構能夠在限位腔體中活動，且余量間隙根據現場施工的實際需求進行施工。

（7）如圖5、圖6和圖7所示，連動機構包括固定架、連接架、第一限位槽、第一活動架和第二活動架。固定架布設于連接基體朝向外部一側，且通過連接架與連接基體固定連接；第一活動架通過第一限位槽滑動限位裝配于固定架內側；第二活動架滑動限位裝配于第一活動架內側，朝向外部一側用于連接梁架。

圖5 連動機構結構示意圖

圖6 連動機構側視圖

圖7 第二活動架結構示意圖

（8）固定架通過連接架固定安裝于連接基體外表面上，且第一活動架滑動限位安裝于固定架內側，第二活動架滑動限位裝配于第一活動架內側，使得第二活動架在發生水平和豎直方向上的移動時，能夠限位在固定架中。

（9）如圖5、圖6和圖7所示，第二活動架包括滑動部、第二限位槽和外殼體。滑動部與限位腔體匹配設置，且與限位腔體的腔體內壁滑動配合；第二限位槽設于第二活動架上，與第一活動架滑動配合，用于限位第二活動架的運動；外殼體設置于第二活動架外側，覆蓋于固定架表面，用于連接梁架。

（10）外殼體包覆在固定架外部，對第一活動架和第二活動架起到保護作用，防止水汽和灰塵進入第一限位槽和第二限位槽,造成連接處的銹蝕。

（11）如圖1和圖7所示，外殼體外部設有連接件,連接件用于匹配連接不同型號的梁架。連接件根據梁架的類型匹配設置，具有可更換適配的功能，提高裝置整體的靈活匹配性。

（12）如圖1所示，限位腔體和連動機構均采用金屬材質。限位腔體和連動機構均以柱體 和梁架的鋼骨架結構為基礎進行拼接，因此優選采用金屬材質，確保與所述鋼骨架結構具有相似的熱縮漲率，同時確保了梁柱本體的穩定性。

5 質量控制要點

（1）剛結構設計、施工質量標準執行《鋼結構設計標準》（GB50017-2017）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）、《建筑鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002）、《焊縫質量管理規程》（JB3223-83）。

（2）型材、錨固件等材料必須有廠家的試驗報告和出廠合格質量證明，使用前先按要求進行分批檢驗，每批進場材料均由試驗室檢驗合格后方可使用。

（3）嚴格按照《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB50205-2020）的規定進行施工作業。

（4）材料堆放應做到下墊上蓋，使用前應將表面的油膩、漆皮、鐵銹清除干凈，以免機械損傷或受潮銹蝕破壞。

（5）在施工中，建立操作人員自檢、班組互檢、工序交接檢查和工前檢查、工中檢查和工后檢查以及分項分部檢查、定期檢查和隨機抽查的內部檢查制度。

（6）安全措施和環保措施按照實際情況及時交底，加強管理，現場層層落實。

6 結束語

西南某建筑工程裝配式鋼結構施工中，項目地處地震帶，采用運用梁柱連接處的減震加固施工技術，保質保量完成了裝配式鋼結構工程的施工，取得了很好的效果，實現了良好的經濟效益和社會效益，獲得授權國家發明專利。采用本施工技術使結構的減震抗震效果也得到了實踐的檢驗，其優勢在實踐中得到了充分的體現。