非下插式短型鋼梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

汪愛園 徐孟育 泮鑫濤 趙海峰

【摘? ? 要】：為解決傳統(tǒng)型鋼-混凝土梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)做法中因整根型鋼梁貫通設(shè)置而造成的節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋交錯(cuò)復(fù)雜、現(xiàn)場焊接量大、施工工序繁瑣等一系列施工難題，以上海金鼎天地培訓(xùn)中心項(xiàng)目為例，采用混凝土梁內(nèi)預(yù)埋連接短型鋼的優(yōu)化節(jié)點(diǎn)，取消通長型鋼，實(shí)現(xiàn)建筑上部鋼結(jié)構(gòu)與下部混凝土框架組合結(jié)構(gòu)的平滑過渡，顯著減小節(jié)點(diǎn)用鋼量，優(yōu)化轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)施工工序。

【關(guān)鍵詞】：非下插式；短型鋼；梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)；型鋼梁貫通

【中圖分類號】：TU755【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）03-60-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.018

Construction Technology of Non Downward Inserted Short Steel Beam Column

Transfer Joint

WANG Aiyuan， XU Mengyu， PAN Xintao， ZHAO Haifeng

（Zhejiang Dadi Steel Structure Co. Ltd.， Hangzhou 311231， China）

【Abstract】：In order to solve a series of construction problems such as complex interlocking of steel bars in the node area， large on-site welding volume， and cumbersome construction procedures caused by the installation of the entire steel beam in the traditional method of steel concrete beam column transfer joint， taking the Shanghai Jinding Tiandi Training Center Project as an example， this paper uses optimized joint with embedded short steel connections in concrete beams and eliminates full-length steel， the smooth transition between the upper steel structure and the lower concrete frame composite structure of the building is achieved， and significantly reduces the amount of steel used at the nodes and optimizes the construction process of the transfer joint.

【Key words】：non downward insertion; short steel; beam column transfer joint; steel beam penetration

現(xiàn)代高層建筑向多功能和綜合化方向發(fā)展，同一建筑在豎向功能分配上的顯著差異，常導(dǎo)致上下層結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)無法完全匹配，需通過水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)將上部豎向構(gòu)件所受荷載間接傳遞至下部的豎向構(gòu)件[1]。現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊中沒有明確規(guī)定上部鋼結(jié)構(gòu)柱和下部鋼筋混凝土梁連接的梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)相關(guān)設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造要求；常規(guī)型鋼-混凝土梁轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)采用雙向型鋼混凝土梁托柱的形式，往往會(huì)出現(xiàn)按構(gòu)造要求確定的型鋼截面過大、焊接工作量大、型鋼梁端梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集、混凝土澆筑困難等施工不利情況。本文提出非下插式短型鋼梁柱轉(zhuǎn)換施工工藝，保證安裝精度及控制焊接變形的有效方法。

1 工程概況

某建筑地上部分由A、B、C、D4棟單體組成，各單體間采用鋼連廊連接，最大建筑高度79.9 m。地上均為鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)，局部為大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)；地下為3層整體地下室，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)鋼柱腳多數(shù)坐落于B2層混凝土柱頂部，其中D棟B1層3-G軸以南區(qū)域建筑功能為下沉廣場，為滿足下沉廣場大空間布局要求，上方29 m大跨度梁托柱處設(shè)置9組非下插式型鋼梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)。見圖1。

轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)采用箱形、H形組合截面，上部箱形鋼柱僅下插至節(jié)點(diǎn)區(qū)域[2]，梁底部縱筋貫通設(shè)置，梁上部縱筋采用鋼筋套筒及連接板與轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)連接。見圖2。

2 節(jié)點(diǎn)深化及制造加工

2.1 節(jié)點(diǎn)深化要求

1）確定鋼柱分段點(diǎn)。柱內(nèi)自密實(shí)混凝土澆筑高度為梁頂面以上600 mm，為防止鋼柱對接焊接時(shí)高溫對柱內(nèi)混凝土質(zhì)量的影響，同時(shí)避免鋼柱進(jìn)行仰焊，分段點(diǎn)設(shè)置于梁頂面以上1.4 m處。

2）確定梁縱筋連接方式。梁縱筋與型鋼轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)有2種連接方式：一種是節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行焊接；另一種是接駁器及鋼筋套筒連接。采用鋼筋套筒連接時(shí)遵循“一端套筒”原則，即1根鋼梁縱筋若兩端都使用套筒，中間段鋼筋需打斷分別擰入兩端套筒后再進(jìn)行搭接；因此一端為鋼筋套筒，一端為連接板連接方式，可先將套筒一端鋼筋擰緊，另一端鋼筋與連接板焊接[3]，有效保證現(xiàn)場施工便捷，確保工程質(zhì)量。

3）確定焊縫位置。轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)焊縫均為一級焊縫，隔板較多，焊縫交叉重合易造成焊接應(yīng)力集中，在深化時(shí)充分考慮每道焊縫的位置、坡口角度、施焊空間等，在整體構(gòu)造上進(jìn)行規(guī)劃處理，避免焊縫交叉重合。

2.2 制造加工要求

1）兩側(cè)短H型鋼腹板插入通長型鋼柱內(nèi)，與通長H型鋼腹板單面開坡口焊接，與翼緣板單面坡口融透焊接。下部H型鋼內(nèi)隔板與上部箱型鋼柱腹板及翼緣板平齊，避免焊接時(shí)鋼柱翼緣板直接撕扯H型鋼翼緣板，隔板與翼緣板采用單面坡口融透焊接[4]。

2）在板材下料、制孔、矯正、成品、檢測等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程跟蹤檢查控制，確保轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)加工質(zhì)量。

3 施工工藝流程

3.1 型鋼轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)吊裝

單個(gè)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)質(zhì)量約為3.69～4.70 t，在D棟施工區(qū)域布置的一臺吊裝半徑60 m的塔吊進(jìn)行吊裝。

3.1.1 吊裝準(zhǔn)備

吊裝前，對構(gòu)件編號、外形尺寸等進(jìn)行全面復(fù)核，再次核定塔吊吊裝半徑、額定起重量等參數(shù)，確保復(fù)合設(shè)計(jì)圖紙及施工方案要求。

3.1.2 構(gòu)件吊裝

根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)，采用鋼柱連接板進(jìn)行“四點(diǎn)吊裝”，在底部鋼梁端部分別拉設(shè)溜繩用于調(diào)整構(gòu)件水平方向。正式吊裝前進(jìn)行試吊，將構(gòu)件離地200～500 mm，檢查機(jī)械狀況、制動(dòng)性能等，確認(rèn)安全后方可正式起吊。構(gòu)件正式起吊至距離預(yù)定安裝位置支撐面40～100 mm后，調(diào)整構(gòu)件使其與支撐面基準(zhǔn)線保持一致，指揮吊機(jī)緩慢下降就位。見圖3。

3.1.3 偏差調(diào)整

由于轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)下部無豎向支撐構(gòu)件，構(gòu)件吊裝完成后完全安置于下部支撐架體結(jié)構(gòu)上。經(jīng)實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)下部鋼梁兩端存在高程偏差，采用臨時(shí)支架及千斤頂對轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)底部型鋼支架標(biāo)高、垂直度進(jìn)行測量調(diào)整，糾正偏差后焊接固定。

3.2 節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋施工

3.2.1 工序

支撐架體搭設(shè)→梁底模支設(shè)→安裝轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)下方型鋼支架→轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)安裝→梁鋼筋綁扎→梁鋼筋與套筒或搭筋板連接→梁側(cè)模與樓板模板支設(shè)→后續(xù)鋼筋與混凝土施工。

3.2.2 鋼筋下料

節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋下料長度對整體施工質(zhì)量控制尤為重要[5]。下料過長過短，都會(huì)影響梁鋼筋的安裝與質(zhì)量。在下料前，需復(fù)合轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)實(shí)際安裝精度并由鋼筋翻樣人員進(jìn)行核對，確保下料鋼筋與圖紙要求、現(xiàn)場需求相匹配。

3.2.3 鋼筋焊接

現(xiàn)場采用二氧化碳保護(hù)焊進(jìn)行搭接鋼筋的焊接，焊接速度快、質(zhì)量較好，有效避免焊縫裂紋、夾渣、氣孔等質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。鋼筋焊接完成后，兩端收到約束，因溫度影響會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮效應(yīng)導(dǎo)致鋼筋變形；因此，節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋焊接時(shí)采用澆水降溫措施控制變形。

3.3 節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土澆筑

轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)吊裝、鋼筋連接緊固完成且復(fù)核無誤后，需盡快澆筑混凝土，為后續(xù)施工工序提供工作面。由于梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)外縱筋及箍筋較密，影響梁柱節(jié)點(diǎn)外部混凝土密實(shí)程度及結(jié)構(gòu)安全；因此澆筑混凝土過程中需從混凝土原材、澆筑方式等方面進(jìn)行控制。

1）原材控制。澆筑前與混凝土攪拌站進(jìn)行充分溝通，明確混凝土粗骨料最大粒徑、流動(dòng)性，配制最適合現(xiàn)場施工的C40優(yōu)質(zhì)混凝土。在試件澆筑同時(shí)，制作相應(yīng)的混凝土立方體同養(yǎng)試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后對所有試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確保混凝土原材質(zhì)量。

2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)混凝土澆筑。采用導(dǎo)管澆筑法，在柱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%（約7～10 d）后，進(jìn)行鋼管柱密實(shí)度檢測，采用敲擊法及超聲波法進(jìn)行檢測，敲擊檢測應(yīng)全數(shù)進(jìn)行，超聲波檢測數(shù)量不少于總數(shù)的20%。

3）節(jié)點(diǎn)外部混凝土澆筑。轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)外部混凝土采取常規(guī)澆筑方式，澆筑過程中采用混凝土溜槽與澆搗管配合澆筑。

4 結(jié)語

非下插式型鋼梁柱轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的成功應(yīng)用，解決了因上下層建筑功能不一致而導(dǎo)致的上部結(jié)構(gòu)鋼柱無法落到基礎(chǔ)底板的難題，實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的精細(xì)化設(shè)計(jì)，達(dá)到減小用鋼量、便捷施工、節(jié)省工期的目標(biāo)，可為類似轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]高勁洋，聶鑫，丁然，等．鋼管柱-混凝土框架非下插轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J/OL]．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)：1-11[2022-01-05].

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