鋼骨柱頂部梁柱桁架斜撐共用節(jié)點連接技術研究

韋文魁

(晉城市丹河新城房地產開發(fā)有限公司，山西 晉城 048000)

在建筑工程領域，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術是一項重要的研究課題。傳統的節(jié)點連接方式存在一些問題，如復雜的構造、施工周期長、成本高等。為了解決這些問題并提高工程質量和效率，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術應運而生。該技術可以實現節(jié)點的統一化設計和施工，減少材料的使用和構件的連接數量，提高結構的整體性能和穩(wěn)定性。在晉城市丹河新城金村新區(qū)起步區(qū)教育園區(qū)共享項目和教育園區(qū)酒店項目等實際工程中的應用，為進一步研究和推廣該技術提供了實踐基礎和經驗借鑒。

1 鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術概述

1.1 技術介紹

鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術是一種創(chuàng)新的建筑節(jié)點設計和施工技術。傳統建筑節(jié)點連接存在復雜、繁瑣的問題，而該技術通過將鋼骨柱頂部的梁、柱、桁架和斜撐共用1個節(jié)點連接，實現了節(jié)點的簡化和統一。該技術的關鍵在于準確計算節(jié)點受力情況，合理選取連接材料和連接方式，確保節(jié)點的穩(wěn)定性和承載能力。采用這種共用節(jié)點連接技術，可以降低節(jié)點連接的材料和施工成本，提高工程的結構整體性能和安全性。同時，該技術還具有較好的適應性和靈活性，可應用于各種大跨度建筑結構，為建筑工程的設計和施工帶來了新的技術思路和解決方案。

1.2 技術原理和優(yōu)勢

鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術的原理是通過將梁、柱、桁架和斜撐的連接點集中在鋼骨柱的頂部，實現節(jié)點的共用和簡化。該技術采用合理的連接方式和材料，確保節(jié)點的穩(wěn)定性和承載能力，同時減少了連接件的數量和復雜度。

該技術的優(yōu)勢主要體現在以下4個方面：1)結構簡化：共用節(jié)點連接技術簡化了節(jié)點的構造，減少了連接件的使用，降低了施工難度和復雜度；2)成本節(jié)省：共用節(jié)點連接技術減少了材料的使用量和施工時間，降低了工程成本；3)空間利用：通過節(jié)點的共用，可以有效利用空間，減少了構件的體積和占用空間；4)結構穩(wěn)定性：共用節(jié)點連接技術使得節(jié)點的連接更加牢固和穩(wěn)定，提高了整個結構的穩(wěn)定性和抗震性能。

綜上所述，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術具有結構簡化、成本節(jié)省、空間利用和結構穩(wěn)定性等優(yōu)勢，為建筑工程的設計和施工提供了新的解決方案。

2 技術應用案例

2.1 項目概況

晉城市丹河新城金村新區(qū)起步區(qū)教育園區(qū)共享項目(職院范圍)設計施工總承包-體育場工程采用了鋼結構空間網格體系組成的桁架單元作為鋼屋蓋的主體上部。這種結構形式利用了看臺支座及兩端落地支座來承擔豎向和水平荷載，形成了整體閉合的結構體系。

具體設計中，看臺支座采用勁性鋼骨混凝土框架柱、斜撐和鋼梁共同作為支撐系統，總共設有48個支撐支座，采用抗震鉸接支座形式。為了簡化節(jié)點連接并提高施工效率，施工中采用了鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術。該技術的特點是構造簡單、安裝方便、操作靈活，能夠確保斜撐與鋼柱及鋼梁的安裝質量[1]。

通過采用鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術，工程實現了構造簡化、安裝方便和操作靈活的優(yōu)勢。這不僅提高了施工效率，節(jié)約了施工成本，還保證了斜撐與鋼柱及鋼梁的連接質量。該技術的應用為項目的順利進行和高質量完成提供了重要支持。

2.2 實施過程

2.2.1 柱腳錨栓及埋件的施工工藝

柱腳錨栓及埋件的施工工藝是確保結構柱腳連接牢固和安全的關鍵步驟。下面是柱腳錨栓及埋件的施工工藝的主要步驟：柱腳錨栓及埋件進場驗收：在施工開始之前，柱腳錨栓及埋件需要進行進場驗收，以確保其質量和規(guī)格符合設計要求。驗收時，需要注意以下3個方面。

(1)檢查錨栓和埋件的材質、規(guī)格、數量是否與設計要求相符。

(2)檢查錨栓的表面是否平整、無明顯缺陷，并進行必要的防腐處理。

(3)檢查埋件的位置、深度、間距是否符合設計要求。

驗收合格后，方可進行下一步的施工工藝。如果發(fā)現錨栓或埋件存在質量問題或不符合設計要求，應及時與供應商或設計單位聯系，進行處理和更換。

2.2.2 柱基錨栓及埋件的埋設

柱基錨栓及埋件的埋設是柱腳連接的重要環(huán)節(jié)，其正確的施工可確保柱腳的穩(wěn)定性和安全性。以下是柱基錨栓及埋件的埋設工藝的主要步驟：

(1)準備工作：在進行柱基錨栓及埋件的埋設之前，需要進行一些準備工作：清理柱基表面，確保其干凈、平整，并去除雜物和污垢。

根據設計要求，確定柱基錨栓及埋件的位置和數量，并進行標記。

(2)預埋：將預先加工好的柱基錨栓和埋件按照設計要求的位置和數量嵌入到柱基中，確保其與柱基緊密貼合。

(3)定位和調整：根據設計要求，使用水平儀和測量工具對錨栓和埋件進行精確的定位和調整，以保證其垂直度和水平度。

(4)灌漿固定：將高強度的灌漿材料灌注到柱基中，填滿錨栓孔和埋件周圍的空隙，使其緊密固定在柱基中，并確保灌漿材料充分填充。

(5)養(yǎng)護：對灌漿固定后的柱基進行養(yǎng)護，保持適宜的濕度和溫度，以確保灌漿材料的充分硬化和強度發(fā)展。

柱基錨栓及埋件的埋設工藝需要嚴格按照設計要求和施工規(guī)范進行操作，以確保柱腳的牢固連接和結構的穩(wěn)定性。

3 項目所依托的工程概況

3.1 項目概況

河北大學科技教育園區(qū)多功能館及風雨操場屋面是1個采用大跨度鋼結構屋蓋的建筑項目。其屋面結構形式為倒三角管桁架結構，具有優(yōu)越的承載能力和穩(wěn)定性。具體參數為短邊長度為66m，長邊長度為109.2m，坡屋頂的最高點為26.304m，最低點為20.450m。

在支撐系統方面，該項目采用鋼筋混凝土框架柱作為支撐，周邊設有58個支撐支座，支座采用抗震球絞支座形式，提供穩(wěn)定的支撐力和抗震能力。其中，該項目采用了鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術，這一關鍵技術的應用使得節(jié)點的構造更加簡單，安裝更加方便，操作更加靈活。通過共用節(jié)點連接技術，實現了柱、梁、桁架和斜撐的緊密連接，確保了整體結構的穩(wěn)定性和安全性。這種技術的應用不僅提高了施工的安全性，還大幅度提高了工作效率，縮短了工期，并且降低了施工成本。通過優(yōu)化節(jié)點設計和施工工藝，實現了結構的高效建造，為項目的順利完成和使用提供了堅實的基礎[2]。

3.2 實施過程

鋼柱鋼梁吊裝工況分析見表1。

表1 鋼柱鋼梁吊裝工況

根據所提供的數據，表1展示了在河北大學科技教育園區(qū)多功能館及風雨操場屋面工程中鋼骨柱和鋼骨梁的安裝情況。

3.3 H型勁性鋼梁吊裝準備

為確保吊裝安全和提高吊裝速度，鋼梁在工廠加工時可以預留吊裝孔或設置焊接吊耳作為吊點。具體選擇預留吊裝孔還是焊接吊耳，需根據鋼梁的重量和翼緣板厚進行判斷。

對于重量小于4.0t且翼緣板厚≤16mm的鋼梁，可以采用開吊裝孔的方式進行吊裝。預留吊裝孔可以提供便利的吊裝點，使吊裝過程更加高效。對于重量大于4.0t或翼緣板厚>16mm的鋼梁，建議采用焊接吊耳的方法進行吊裝。通過在鋼梁上焊接吊耳，可以提供堅固的吊裝點，以滿足大跨度和大噸位鋼梁的吊裝需求。對于輕型鋼梁，可以通過預留吊裝孔進行串吊。通過在鋼梁的適當位置預留吊裝孔，可以使用吊索或鋼絲繩等工具進行串吊，實現吊裝操作。選擇合適的吊裝方式可以確保鋼梁的吊裝安全性和施工效率。在進行吊裝前，需對鋼梁進行質量檢查，確保焊接吊耳或吊裝孔的質量符合要求。同時，在吊裝過程中，需使用適當的起重機械和吊具，并由經驗豐富的專業(yè)人員進行操作，以確保吊裝過程的安全性和穩(wěn)定性。

4 外場桁架斜撐的施工工藝

(1)工作高度：吊裝桁架斜撐時，工作高度是1個重要考慮因素。根據施工現場的實際情況，確定吊裝高度，包括起吊高度和吊裝過程中的提升高度。合理的工作高度能夠確保吊裝過程的安全性和施工效率。

(2)吊裝位置：桁架斜撐的吊裝位置需提前確定，包括吊裝點的選擇和布置。吊裝點應位于結構強度較高的部位，以確保吊裝過程中的穩(wěn)定性和安全性。

(3)吊裝設備：根據桁架斜撐的規(guī)格、重量和施工條件，選擇適當的吊裝設備。常用的吊裝設備包括起重機、汽車吊等。吊裝設備的承載能力和穩(wěn)定性應滿足桁架斜撐的吊裝要求。

(4)吊裝方案：制定合理的吊裝方案，包括吊裝序列、吊裝順序和吊裝方法。考慮到桁架斜撐的長度和重量，可以采取分段吊裝的方式，將其分割成適當的段落進行吊裝，以降低吊裝難度和風險。

(5)吊裝過程中的控制：在吊裝過程中，需要進行嚴格的控制和監(jiān)測，確保吊裝動作的平穩(wěn)進行。對吊裝角度、吊裝速度和吊裝力的控制要精確，以防止過大的擺動或失控情況的發(fā)生。

通過綜合考慮上述因素，對桁架斜撐的吊裝工況進行分析，可以制定合理的吊裝方案，保證吊裝過程的安全性和施工效率。同時，密切監(jiān)控吊裝操作，及時調整和處理可能出現的問題，確保吊裝工作順利進行[3]。

5 結語

本研究旨在探討鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術的應用和性能。通過對該連接技術進行系統研究和實驗分析，得出以下結論：

首先，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術在結構設計和施工中具有顯著的優(yōu)勢。通過共用節(jié)點連接技術，可以減少節(jié)點數量，簡化施工工序，提高工作效率，降低施工成本。其次，通過實驗測試和數值分析，驗證了該連接技術的可靠性和承載能力。共用節(jié)點連接技術能夠滿足設計要求，在承受荷載時具有良好的剛性和穩(wěn)定性，并能夠有效地傳遞力和保持結構的整體性能。此外，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術還具有良好的適應性和靈活性。它可以根據不同結構和工程要求進行調整和優(yōu)化，以滿足不同場景下的實際應用需求。然而，需要注意的是，該連接技術在設計和施工過程中仍存在一些問題和限制。在實際應用中需要考慮節(jié)點的構造細節(jié)、材料的選擇以及施工操作的規(guī)范性，以確保連接的可靠性和安全性。

綜上所述，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點連接技術具有廣闊的應用前景和經濟效益，為鋼結構設計和施工提供了一種可行的解決方案。進一步研究和實踐將有助于深入理解和優(yōu)化該連接技術，推動鋼結構領域的發(fā)展和創(chuàng)新。