劲性混凝土梁柱节点处深化设计的应用

李 敏

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030006)

劲性混凝土梁柱节点处深化设计的应用

李 敏

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030006)

结合工程实例，对劲性混凝土组合结构施工时梁柱节点区域的穿筋、连接、箍筋绑扎等施工难题进行了研究，并从梁柱节点设计深化入手，运用软件建立了三维模型，据此细化了节点，提升了钢骨混凝土结构梁柱连接的精度。

钢骨混凝土梁柱节点深化设计，CAD制图，安装施工

0 引言

钢骨混凝土组合结构具有钢结构和混凝土结构的双重优点，在建筑工程中已广泛应用。但在型钢混凝土组合结构实际施工时，对梁柱节点域处的穿筋、连接、绑扎各专业施工的衔接等方面很容易产生问题，由于梁、柱型钢的截面尺寸大，且钢筋粗、数量多，造成梁柱节点的处理复杂。如何真正有效地解决钢骨混凝土梁柱节点问题是我们施工过程中面临的一项科技攻关课题。

1 工程概况及施工难点

我单位施工的太原市公安局业务技术用房工程1号楼、3号楼主体结构中部分框架柱采用劲性钢柱结构，型钢为H型钢柱，其结构形式为型钢外面包混凝土的构件，如图1所示。在劲性钢柱中，型钢的对接采用焊接连接，焊缝等级为一级；型钢与混凝土梁钢筋的连接采用机械连接，型钢腹板方向为型钢开孔，钢筋直接穿过腹板，型钢翼缘板方向为翼缘板上焊接直螺纹套筒与钢筋机械连接。钢骨柱钢骨梁节点钢筋连接示意图见图2。以3号楼为例，3号楼钢骨混凝土组合结构柱，标高从基础底标高到27.9 m，采用H型钢加工而成，共计50根；其中H500×300×25×25共有26根，H850×300×30×30共有24根。在3层，5层，7层设置钢筋混凝土钢骨梁，其中3层1根，型号为H1 500×300×25×25，5层，7层各4根，共计9根,其中H1 700×300×25×25共计6根，H1 200×300×20×20共计2根。型钢与混凝土钢筋的连接方法为：钢筋穿型钢腹板方向时，型钢腹板开孔，使钢筋通长穿过，腹板开孔尺寸应满足规范要求；钢筋穿型钢翼缘板方向时，型钢翼缘板上焊接直螺纹套筒，与钢筋采用机械连接法连接。3号楼构件布置图见图3。该工程中钢骨柱多，型钢柱、梁截面尺寸大，梁柱节点域处的穿筋、连接、箍筋绑扎等方面施工难以控制。在工程施工中，型钢的每个节点位置尺寸都直接影响工序的施工，型钢的开孔位置及套筒焊接位置都必须符合设计要求，才能满足土建钢筋及模板工序的施工。所以为满足施工及设计要求，对每个型钢节点都需进行点深化设计。通过确定钢筋与钢骨柱的配合关系，用来指导工程施工。

2 节点深化设计

钢结构二次深化设计是钢骨梁钢骨柱节点顺利施工的前提，在进行钢结构二次深化设计的过程中，首先根据楼层将钢骨柱分段，施工将每两层划分为一个施工段，减少现场焊接节点；同时将钢骨柱拼接位置定为超出楼板顶1.3 m，利于焊工操作,再根据设计图纸来确定梁柱节点位置。

通过对设计图纸的熟悉，掌握型钢的布置，标高及长度，以及与其相配合的混凝土柱、梁的截面尺寸、标高位置及配筋分布，通过计算来确定钢骨柱钢骨梁与钢筋的对应关系。确定好对应关系后，利用CAD制图将每层构件梁柱节点处钢结构及钢筋的交叉关系，钢构件穿筋孔、滚轧直螺纹焊接等的位置直观的绘制于图纸上，使腹板开孔、直螺纹套筒焊接位置的准确性大大提高。

钢骨柱节点见图4，图5。

通过绘制钢柱节点详图，可以清晰显示混凝土梁与钢柱的位置关系。绘制完节点详图后，为验算其准确性，通过Xsteel建模对劲性节点进行模拟，提前清晰的反映梁柱节点中钢结构及钢筋的交叉关系，可以直观的检查出其相对位置关系是否有冲突重合的现象，以便及时更正，并且对钢构件穿筋孔、滚轧直螺纹焊接等的设置，以及节点处钢筋的下料提供了直观的参考依据，从而使腹板开孔、焊接套筒位置的准确性大大提高。在确认核实无误后于构件制作厂加工。

3 现场施工

根据设计图纸要求腹板方向钢筋穿过钢柱腹板，梁腹板开孔后，梁截面受到一定程度的削弱，首先要保证腹板截面面积的削弱不会影响构件正常使用，根据04SG523型钢混凝土组合构造图集要求，腹板开孔面积损失率不得大于25%，当型钢腹板截面损失率大于25%时，应对腹板补强，钢柱开孔采用磁力钻于车间进行开孔，严格控制开孔位置尺寸，确保工程质量(见图6)。

翼缘板方向采用焊接直螺纹套筒，连接工艺原理使用于连接的套筒具有可焊性，可方便实现与型钢柱间的焊接连接；套筒的直径及螺纹丝扣应与钢筋相同，可方便实现框架梁筋与框架梁间的连接；连接施工时由持证焊工先将带有内螺纹的可焊性套筒按指定位置焊接在型钢柱上，将带有右旋螺纹的钢筋旋入可焊性套筒并连接牢固，由焊缝和螺纹共同传力的一种钢筋等强度连接方法。在现场实际施工过程中，由于土建结构与钢结构的交叉作业，标高轴线等会有些许偏差，导致部分直螺纹套筒不能利用，工程质量受到影响。为此我们采取部分套筒于钢柱安装完毕后进行焊接，这样可以避免由于安装误差导致的混凝土梁保护层不符合规范要求的情况，确保工程质量(见图7)。

在套筒焊接完成后可以进行焊缝磁粉探伤，进行焊缝外观质量检查(见图8)。

4 注意事项

钢构件的制作质量是钢结构工程施工的重要影响部分。在本工程施工中，除型钢截面尺寸、板材规格、腹板中心偏移、翼缘板垂直度等控制点外，钢柱钢梁深化设计节点更要严格控制，型钢腹板开孔应符合规范要求，超出规范要求的要对腹板进行补强，孔距与配合的钢筋尺寸要相符；开孔位置及标高要与钢筋配筋相符。翼缘板焊接套筒的位置、套筒材质、规格应符合设计要求，套筒材质应与焊接母材相近，易于焊接。型钢翼缘板方向的螺纹套筒位置与腹板方向的开孔位置应按钢筋排布先主梁后次梁的关系进行布置，避免钢筋工程施工时的交叉影响。

5 结语

通过钢骨混凝土结构梁柱节点的深化设计，利用计算机采用CAD绘图、Xsteel建模，清晰地反映梁柱节点中钢结构及钢筋的交叉关系，保证了钢筋定位的准确性。施工过程中通过严格的执行与控制，不仅加快施工进度，而且提升了钢骨混凝土结构梁柱连接的工程质量和节点域承载能力。为今后类似工程的施工起到了借鉴作用。

Application of deepen design of steel-reinforced concrete beam-column joint

Li Min

(Shanxi1stConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Combining with engineering examples, the paper studies the steel-reinforced concrete structure construction difficulties including steel tendon, connection, and binding in beam-column joint region. Starting from the aspect of deepeen design of beam-column joint, it establishes three-dimensional model with software, and specifies the joint. As a result, it improves the beam-column connection accuracy of steel-reinforced concrete.

deepen design of steel-reinforced concrete beam-column joint, CAD charting, installation construction

2015-08-27

李 敏(1973- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0123-02

TU375

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