梁纵筋与型钢混凝土柱节点搭接探究

李洪亮　（安徽水利开发股份有限公司，安徽　蚌埠　233000）

梁纵筋与型钢混凝土柱节点搭接探究

李洪亮（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠233000）

参照国家有关型钢混凝土组合结构相关的规范、规程、标准、图集，结合已有的型钢混凝土梁柱节点试验和研究结论，系统阐述了几种关于梁柱节点搭接的理论，重点对几种常见的梁纵筋与柱型钢节点搭接的形式进行分析，指出研究中的不足，特别介绍了根据新的研究理论提出的一种新型梁纵筋与型钢混凝土柱搭接构造形式。

型钢混凝土柱；梁纵筋；搭接

0　前言

目前我国对型钢混凝土柱节点的搭接研究还不够全面，不成体系：节点的研究较片面，节点试验研究不系统，节点承载力计算理论需要进一步完善，节点内力传递机理需要进一步明确，很多理论和做法甚至直接从日本翻版套用。如何在不影响节点的抗承载能力和抗剪切承载能力，不增加施工难度和复杂性的基础上，设置合理的节点构造形式，是我国型钢混凝土研究的热点。

1　常见梁纵筋-柱型钢搭接形式

1.1梁纵筋不穿过型钢翼缘

在梁纵筋与柱型钢搭接问题的研究中，有研究人员认为：混凝土梁的主筋不得与型钢混凝土柱的型钢直接焊接，更不能穿过型钢翼缘；如果这样做将对型钢柱的抗剪能力以及抗弯能力产生重大影响。所以混凝土梁的主筋应尽可能不穿过或少穿过型钢，如需穿过，尽可能穿过腹板，而不穿过翼缘［1］。根据此理论，在施工中总结出以下几种搭接方法。

1.1.1梁纵向钢筋贯穿式（图1）

型钢柱的翼缘较窄时，在型钢腹板上开孔，让梁的上、下纵向钢筋全部穿过节点。这种形式能保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施工；但是由于对型钢板腹板进行割孔，容易削弱截面强度，需要对割孔进行补强，并且腹板开孔位置不易控制，需进行二次甚至三次的钢筋穿孔位置的深化工作。该方法适宜在工期较紧，纵筋直径较小的情况下使用。

1.1.2梁纵筋与型钢腹板钢筋连接器连接式（图2）

梁的上、下纵向钢筋能够全部穿过翼缘，抵达腹板。但由于腹板的阻碍，纵筋不能贯通，并且在柱内不能够满足锚固长度的需求。这是采用在柱内腹板上焊接钢筋连接器，解决纵筋无法穿过的难题。这种形式既不会造成型钢腹板的截面削弱，又能保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施工，但现场焊接量大影响施工进度，工厂焊接焊接位置不宜确定，且造价较高；适应在钢筋直径较大，混凝土浇筑质量要求较高的情况下使用。

1.1.3梁纵筋加掖错开式（图3）

柱型钢的翼缘很宽时，采用钢筋加掖的形式绕过钢柱翼缘板宽度的范围穿过型钢柱腹板预设置的穿筋孔保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施工。但钢筋加工量大，需进行钢筋的加掖施工，增加钢筋连接的难度。适宜在钢筋直径较小，易在工厂进行加掖。

图1　梁纵筋与型钢腹板贯通式

图2　梁纵筋与型钢腹板钢筋连接器连接式

图3　梁纵筋加掖错开式

1.2梁纵筋在翼缘两边断开

但是对于较大的梁，纵主筋不穿过柱型钢翼缘，单靠钢筋加掖很难满足承载力和抗剪力要求。为此，有人提出连接型钢混凝土柱的节点，梁主筋应尽可能从型钢两侧通过，对于必须与柱型钢相交的梁主筋，应在柱型钢两边断开，但应与柱翼缘可靠焊接。根据该理论，又产生了以下两种搭接方法。

梁纵筋-钢梁节点搭接方式（图4）。具体做法：在型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁添加短钢梁，加固其与梁内主筋的搭接效果。钢梁长度应大于钢筋混凝土梁截面高度1.8倍，高度大于钢筋混凝土梁1倍梁高，且符合钢筋搭接要求。为了加强连接的紧固性，在短钢梁的上翼缘、下翼缘上设置两排销钉。销钉间距不小于10cm，销钉间距与型钢边缘不小于5cm，且销钉直径不小于1.9cm。这种方法在型钢翼缘截面较窄时常使用，当翼缘截面较大的梁，使用钢梁反而会增大施工吊装难度，钢梁自身的重量也相应降低了节点的承载力和抗剪能力。

图4　梁内主筋通过牛腿与型钢柱连接

梁纵筋-钢牛腿节点搭接方式。为克服这个难题，在试验的基础上，北京市建筑设计院和清华大学的试验研究［2］，推荐做法：在型钢柱上增设工字钢牛腿，钢筋混凝土梁部分主筋通过型钢混凝土柱主筋，并连续配置，部分主筋在型钢混凝土柱两侧截断，与钢牛腿焊接。由于这种连接方式导致两端塑性铰向外移动，所以需要在梁端与钢牛腿以外部位设置箍筋加密区。关于采取在型钢柱上设置钢牛腿的方法，从实验表明：牛腿末端位置，截面承载力和刚度突然发生变化，混凝土很容易发生挤压破坏，所以牛腿的翼缘要设计成变截面翼缘，改善上述情况的出现；另外，设置钢牛腿的办法，在吊装型钢柱时，施工上也有不便之处，不是一种很理想的节点连接构造。

1.3梁纵筋通过型钢翼缘

还有一批研究人员认为：在型钢翼缘上开孔对型钢柱的抗弯性能和节点的抗剪性能影响并不明显。有研究结果证明［3］：部分钢筋混凝土梁梁主筋通过型钢翼缘，对型钢混凝土搭接节点的抗震性能的影响并不大。通过型钢翼缘的主筋锚固性能好，没有滑移现象，并且能够获得较好的延性和耗能能力。研究结果还证明：在型钢翼缘上开小孔，不但不会降低节点的受力性能和抗剪能力，还会提升节点受力性能和抗剪能力。在型钢上开小孔，使型钢两侧的混凝土可以相互流通，增强了混凝土与型钢的粘结能力，并能形成混凝土销钉，使节点核心区混凝土的整体性大大提高，便于施工。

2　梁纵筋贯穿柱型钢翼缘式

既然梁纵筋穿过型钢翼缘不会影响型钢柱的抗弯承载力和节点的抗剪承载力，在工程实际中我们就可以采用梁纵筋贯通的方式来型钢混凝土梁柱节点问题。可以采用角钢对被削弱的型钢柱的翼缘进行补强处理，型钢与角钢形成的钢牛腿，便于钢筋混凝土梁内部的剪力直接传递到型钢混凝土柱内，使受力性能大大提高。详见图5。

图5　梁纵筋通过柱型钢翼缘做法

2.1角钢补强的构造

本处重点介绍开孔的注意事项。钢筋从开孔通过时，开孔直径一般取钢筋直径加4～6mm，但由于市场上同种规格钢筋生产的偏差不一，分部偏差较大，实际施工时开孔直径取钢筋直径的6～8mm，同时还必须保证同一个钢筋在型钢中穿过2个以上的孔，所以在孔的制作时必须保证孔的偏差在规定允许范围内。施工节点详见图6。

图6　梁纵筋穿过柱型钢翼缘板补强

2.2节点受力过程分析

同济大学的研究人员的研究结果表明［4］：虽然型钢承担的节点剪切力较大，导致节点核心区域的箍筋应变增长速度很快，但是箍筋并没有屈服，对节点核心区域的混凝土约束能力依然很强。对于型钢混凝土柱-型钢混凝土梁承载力和刚度下降较型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁更慢，承载力和刚度更大。

3　结论

综合分析以上6种梁纵筋与柱型钢节点搭接方式，梁纵筋贯穿柱型钢翼缘式构造简单、造价低、施工较为方便，适应规模化和大跨度梁施工。在型钢上开小孔，使型钢两侧的混凝土可以相互流通，增强了混凝土与型钢的粘结能力，并能形成混凝土销钉，使节点核心区混凝土的整体性大大提高，便于施工。

但是在实际项目施工中，还应综合考虑项目规模、施工场地、梁柱直径、跨度大小等因素，合理选择搭接方法，确保节点处理方案最优化。

［1］JGJ138-2001，型钢混凝土组合结构技术规程［S］.

［2］蒋欢军，吕西林.新型耗能剪力墙模型低周反复载荷试验研究［J］.世界地震工程，2000，16（3）：63-67.

［3］陈丽华，李爱群，赵玲.型钢混凝土梁柱节点的研究现状［J］.工业建筑，2005（35）：32-45.

［4］梁威，王昊.我国型钢混凝土梁柱节点构造综述［J］.结构工程师，2007（4）.

TU323.1

A

1007-7359（2016）04-0129-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.052