深化设计在型钢混凝土结构中注意的问题

姜琳

摘 要：型钢混凝土用钢骨在构件中做骨架，很好地改善了混凝土的受力状态，缩小了混凝土竖向构件的截面，增加了建筑物的使用面积，因此近几年来，钢骨混凝土在高层建筑中应用得较多。在进行型钢混凝土结构构件的深化设计时，设计者常会遇到一些细节问题。以具体工程为例，提出需要注意的几个问题，以期为有关方面提供参考和借鉴。

关键词：型钢混凝土；钢骨；牛腿腹板；钢柱高度

中图分类号：TU222 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.098

1 工程案例简介

该工程位于乌鲁木齐市国际会展中心片区。上部结构主要由三部分组成，分别为A区——辅楼（6层），B区——主楼（23层，带2～4层裙房），C区——连接体（2层）；结构设计标准为：设计基准期为50年，使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，B区结构体系为框架—核心筒结构，框架与核心筒的抗震等级均为一级。B区大部分钢骨采用“十”字柱，截面宽度在600～1 000 mm之间，材质除个别采用Q390GJ外，其余均采用Q345B。该工程结构如图1所示。

2 设计要点

本项目在进行深化设计时，设计者需要注意以下几个设计要点。

2.1 钢柱高度误差控制

B区共有23层，其中，型钢混凝土部分共有10层。根据车间生产和现场吊装要求，采取了一层一段，分段制作的方式。设计要求上、下柱采用连接板连接，柱与柱之间留有5 mm的间隙，焊缝为全熔透焊缝。现场施工时，先找对拼接位置，固定、检验、校准后施焊。如果车间加工出现误差，上、下柱间间隙太大或者太小，极易导致施焊时焊缝堆积过多或者施焊空间不足，无法满足结构设计要求。

2.2 取消栓钉

栓钉在以下区域需取消：①C区在标高-0.15（请询问作者此处数字的单位）以上全部采用钢框架结构，因此在这个标高以上的栓钉需全部取消。②在型钢柱与钢筋混凝土梁的连接中，如果节点区域设置栓钉，会影响梁上部钢筋、下部钢筋与牛腿的焊接；同时，设置栓钉的目的是承受剪力，牛腿位置受力已经满足，此位置的栓钉也需取消，具体如图2所示。

2.3 钢骨构件与混凝土相关的部分构造

钢筋和混凝土之所以共同工作，主要出于以下三个原因：①混凝土结硬后，能与钢筋牢固地黏结，互相传递应力、共同变形。

这两者间的黏结力是钢筋和混凝土共同工作的基础。②钢筋和混凝土具有相近的温度线膨胀系数。当温度变化时，混凝土与钢筋之间不会产生过大的相对变形和温度应力。③混凝土提供的碱性环境可以保护钢筋免遭锈蚀，因此，零部件都应该包在混凝土里面。

2.4 钢筋穿孔大小

由于该工程设计钢筋为HPB300级热轧光圆钢筋和HRB400级热轧带肋钢筋，对于钢筋穿孔大小，设计要求参照表1.设计中需特别强调，型钢上穿孔应兼顾减少型钢截面损失与便于施工两个方面。实际构件被加工运到现场后，穿钢筋作业并不便利，因此建议当钢筋直径≥25 mm时，穿孔大小都要大于钢筋直径15 mm。如果钢筋满足锚固长度，不需要在钢骨腹板上打孔或者加设连接板。

2.5 劲板的标高

根据设计要求，在牛腿标高对应钢骨的位置加设劲板。前期劲板刚好放在孔下方，车间在焊接成型后，由于焊缝的堆积，实际可用孔径已经远远小于设计图中的孔径。为了改善这种状况，建议劲板至少错开腹板孔10 mm，也可根据实际情况加以调整。

2.6 缀条的下料

根据设计要求，在“十”字柱四周加设缀条。如果缀条按照钢骨翼缘外边到外边端点最长点下料，车间焊接成型后，焊缝堆积，缀条全部凸出钢柱。经过调整，改为板件靠近钢骨内侧尺寸下料，很好地避开了上述问题，具体如图3所示。

2.7 劲板的分解

根据设计要求，原有劲板是沿着钢骨内侧连接成的异形板，后期考虑到混凝土的浇筑，如果劲板与焊接在外侧的缀条间隙过小，不利于后期施工。通过与设计院沟通，更改了劲板的形状，增加了圆弧倒角，具体如图4所示。

2.8 牛腿腹板

由于牛腿上翼缘板布置上部钢筋，下翼缘板布置下部钢筋，腹板将上、下翼缘连接为一个整体。如果梁钢筋第二排比较少，可以直接穿过钢骨。为了使牛腿腹板避开箍筋孔，可以采用参考节点。但如果第二排钢筋比较多，可以将一部分钢筋穿过腹板，另一部分焊接在上翼缘板上，腹板与较长翼缘平齐，此时的腹板无法避开箍筋孔，具体如图5所示。由于节点域箍筋比较密集，箍筋形式多样，许多施工人员为了施工方便，在距钢骨较远的箍筋孔打长圆孔，这在很大程度上削弱了牛腿腹板，更不利于土建施工。对于上述问题，笔者建议采用以下两个方案解决：①参考避开箍筋孔的方法处理，使牛腿上、下翼缘悬挑；②取消牛腿腹板，使密集的箍筋自由穿过。

2.9 双排钢筋对设计的影响

根据设计要求，当梁上部钢筋比较密集时，在满足保护层的前提下，按照钢筋在梁截面均分的原则布置双排钢筋。经过实际放样，发现很多钢筋的净间距无法满足要求的最小间距——25 mm，很多仅有13 mm。同时，根据图纸要求，当腹板截面损失大于25%时，需要补强。目前，补强方案有以下三种：①开U形槽，如图6所示；②在补强板上开长圆孔，如图7所示；③将单排钢筋布置成双排。

针对上述问题，设计者在设计图纸时应将钢骨打孔考虑进去。当梁截面宽度较窄时，考虑是否可以将单排钢筋布置成双排。在满足结构受力的前提下结合实际，避免焊缝被打穿。

2.10 其他要点

深化设计中，标注尺寸时应从钢骨中心标注，不宜从柱边标注。钢板在生产、制作过程中有负偏差，钢柱加工成型后截面也会出现偏差。另外，结构受力都是沿着形心线传递，因此，钢骨中心才是标注尺寸的基准点。

当两个方向的梁截面相同时，如果上、下都有两排钢筋，除必须满足两个方向钢筋穿过钢骨错开一个钢筋直径+5 mm外，还要兼顾一个方向部分钢筋穿过牛腿腹板预留孔，对于有干扰的箍筋孔、其他抗扭钢筋用板等都应该避让。

3 总结

通过本文的论述，可总结出以下几点：①分解图纸前，需仔细阅读图纸，并与设计师沟通；②分解图纸时应考虑便于施工操作；③分解图纸时应尽量保证原设计的意图，需要改变时应从最早的设计考量出发，协调设计、加工、施工操作（此条是有先后主次关系的）；④不同设计阶段需要注意的要点不同，要在遵循自己所在阶段的原则的同时，兼顾上一阶段、下一阶段的可靠和便捷。

参考文献

[1]冶金工业部建筑研究总院.GB 50205—2001 钢结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2001.

[2]王家鼎，王新武，王映梅.建筑结构[M].第二版.大连：大连理工大学出版社，2013.

〔编辑：刘晓芳〕