型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量控制

张宁

0 引言

在建筑施工过程中，混凝土施工环节是一项不容忽视的重要内容，混凝土结构施工质量对于建筑物的实用性、经济性、耐久性、安全性等方面有着很大的影响，在一定程度上关系到广大人民群众的生命安全和财产安全。学者林瑶[1]认为，梁柱节点施工质量的控制在型钢混凝土施工中占据重要位置，但是具体的控制方法并不是统一的，需要结合工程实际进行；学者崔壮壮[2]认为，型钢混凝土组合结构较为复杂，节点位置和钢筋形式比较繁琐，所以交叉作业难度较大；学者王大伟[3]认为，混凝土结构的设计要坚持“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的原则。目前国内在这一方面的研究不在少数，但是在具体的实施方法上依然不够完善，容易遇到各种各样的困难和问题，有必要进行深入探讨和研究。

1 型钢混凝土结构梁柱节点的介绍

1.1 梁柱节点构造要求

在混凝土组合结构中有很多不同的形式，按照“柱”的类型分类，可以将其分为钢筋混凝土柱、核心型钢混凝土柱、钢管混凝土柱以及配芯筋混凝土柱等几种不同的形式；按照“梁”的不同分类，可以将其分为型钢混凝土梁、钢筋混凝土梁以及型钢梁等几种类型。此外，作为连接“柱”和“梁”的关键媒介，梁柱节点的形式是多种多样的，且在具体构造上容易受到材料、工艺等不同因素的影响。

型钢混凝土属于混凝土组合结构中的一种特殊类型，对于这种混凝土结构的设计，不仅要关注其承载力，也要做好对于整体构造的优化与设计，尤其是一些高层建筑，需要始终坚持“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的原则，还要综合考虑项目的具体施工情况、施工设计要求以及相关规章制度，注意业主的一些特殊要求。

1.2 梁柱节点形式

型钢混凝土梁柱节点的连接构造通常要保证构造简单、传力明确，且能够为后续施工提供方便。型钢混凝土组合结构梁柱连接的形式主要包括“钢筋混凝土梁和型钢混凝土柱连接”“型钢混凝土梁和型钢混凝土柱连接”“型钢混凝土梁和钢筋混凝土柱连接”三种不同的类型。在本文的研究中主要探讨型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的节点。

1.3 节点一般构造

在型钢混凝土“柱”与各种“梁”连接的过程中，通常会使用柱钢骨贯通型，关于柱内型钢芯柱截面形状的选择和应用要充分考虑“梁”是否能够方便贯穿钢筋节点区域，避免出现梁纵筋贯穿型钢芯柱翼缘的问题，同时要适当减少梁纵筋贯穿型钢腹板的数量，防止柱形钢腹板在开孔时造成较大的截面损失率，需要将截面损失率控制在25%以内，一旦超出这个标准，需要进行适当的补强操作。柱内型钢和梁内型钢节点的连接要应用刚性连接，连接过程中需要将二者的上下翼缘处对应好，厚度要控制在12mm以上，和梁端型钢翼缘的厚度保持相同，并在角部设置相应的排气孔，方便混凝土的浇筑操作。

1.4 型钢连接方式

施工现场常用的梁柱型钢连接方式主要分为栓焊混合连接和全螺栓连接。栓焊混合连接是应用全熔透焊缝连接把梁钢骨翼缘和柱钢骨翼缘连接在一起，然后应用摩擦型高强度螺栓将焊在柱钢骨翼缘上的竖版和梁钢骨腹板连接起来，目前在建筑领域的应用十分广泛。全螺栓连接法目前在日本地区应用比较多，具体操作过程中，首先需要将悬臂梁段焊接到柱钢骨翼缘上，然后应用高强度螺栓将悬臂梁段和梁钢骨进行连接[4]。

2 型钢混凝土组合结构的梁柱节点受力性能以及其影响因素

相关调查研究显示，在建筑施工过程中，型钢混凝土组合结构的梁柱节点连接操作受力性能会受到很多因素的影响，具体主要表现在以下几个方面。

2.1 抗剪承载力

型钢混凝土梁柱节点中，抗力因素影响较大。同时，核心区的混凝土会受到翼缘框的约束，在一定程度上增加了型钢混凝土梁柱节点位置的烈度和极限承载力，这些性能参数相对明显高于普通混凝土梁柱节点。所以，节点的抗剪承载力问题通常情况下会受到轴压比、型钢腹板、型钢含钢率、型钢形式、箍筋位置配筋率、混凝土强度等因素的影响。

2.2 延性及耗能

在研究节点荷载的相关试验曲线时可以发现，型钢混凝土节点的耗能和延性明显优于钢筋混凝土节点。通常情况下，钢筋混凝土节点的承载力上升到一定的点后，会出现急剧下降的情况，但型钢混凝土节点不同，在塑化作用的影响下，当其承载力达到极限值后，下降的速度会变得十分缓慢，能够形成一个比较丰满的滞回环。所以，型钢混凝土节点的延性与耗能主要受到轴压比、含钢率、配箍率和节点形式等因素的影响。

2.3 核心区刚度退化以及剪切变形

通过分析相关试验结果可以得知，依照（GB50010-2010）《混凝士结构设计规范》配有最小配箍量的型钢混凝土节点和普通混凝土节点处于一个相同条件下，刚度退化速度较慢，剪切变形问题明显较轻[5]。以此可以得知，核心区约束程度、节点内梁的锚固情况是影响型钢混凝土节点剪切变形问题和核心区刚度退化问题的主要因素。

3 型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量控制

以某高校图书馆为例，其主楼平面呈碗状圆弧形，由内至外分别为A轴（半径14m）、1/A轴（半径17.2m）、B轴（半径22.184m）、D轴（半径25.6m）、F轴（半径31.1m）和G轴（半径34m）[6]。其中混凝土组合结构采用型钢混凝土结构，钢柱的截面型式为双翼缘十字柱，钢梁、横梁、联系梁均为H型钢。在具体施工过程中，要想从根本上保证型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量，施工队伍必须结合实际情况做好多方面的设计与优化，采取针对性的方法和手段加强对于每一个施工环节的管理和控制，施工过程中具体可实施的策略如下。

3.1 梁柱节点处理方法

对于混凝土梁柱节点的处理，主要采用“柱筋通，梁筋断”的方式，主梁中型钢与柱中型钢的十字型双翼相互连接，梁的钢筋贯穿梁柱连接节点，应用连接板焊接于钢柱的钢筋相贯位置。通过将钢筋和连接板焊接在一起，实现连续传力的效果。

在该项目具体施工过程中，型钢混凝土梁柱节点施工质量会受到很多因素的影响，属于一项综合性较强的工程。要想在施工过程中更好地保证型钢混凝土结构梁柱节点的施工质量，施工技术人员必须予以高度重视，并结合实际情况应用针对性的措施加以监督和控制。

3.2 加强原材料质量控制

在项目施工过程中，要加强施工材料的质量控制。过程中需要用到的主要施工材料有栓钉、钢板、混凝土、钢筋、套筒等，要确保所有材料均有检测合格证明，如果材料性能复试检测不合格则不能投入使用[7]。与此同时，还要对钢构件的进场验收和出厂检查等环节进行严格控制，确保钢构件的焊接质量和外观状态满足相关标准，且符合进场验收和出厂检查的要求，否则立即退货处理或不予出厂。

3.3 做好施工现场测量

利用全站仪完成精准测量和放样操作，明确设定图纸上的型钢构件坐标点，并构建一个完整的现场控制网。在应用钢尺测量位置点时需要用水准仪进行辅助测量，保证钢尺两端处于一个水平的状态，在拉尺的过程中要保证用力均匀，先后来回拉尺两次，然后将混凝土柱等周边构件高度标明，在吊运构件时用钢卷尺直接从该点向上测量，并使用水准仪进行往返测量，然后做好基准标高校核。除此之外，对于垂直度的测量，技术人员需要用经纬仪进行观测，并参照型钢棱角来控制垂直度。

3.4 安装型钢构件

对型钢梁、柱等构件进行分件吊装，安装完成后要对其位置进行及时调整和矫正，并加以固定，确保安装完的钢构件彼此之间可以形成一个相对稳定的空间体系。在吊装过程中，需要在钢构件起吊和就位处铺设相应的木板，起到保护构件边角的作用，避免构件受到外力撞击导致破坏；当钢构件达到就位处上方200mm位置时，先暂停吊装，使其处于一个稳定的状态，这一过程注意小心操作，避免出现任何磕碰问题，在降落到相应的位置后，对其标高、垂直度和轴线位置进行及时调整[8]。完成后用螺栓将其加固，同时完成临时构件的安装和固定；在用螺栓加固时，应该先用高强度螺栓进行初拧，合格后做好相应的标记，然后按照“先中间，后两端”的顺序依次拧紧螺栓。对于螺栓出现的偏孔问题，要及时应用微型砂轮磨光机或人工锉削进行处理和调整，保证其处于一个平衡、稳定、牢固的状态。

3.5 绑扎钢筋

在型钢混凝土组合结构梁施工过程中，关于钢筋梁的绑扎操作，首先要明确位置、安装主筋，然后再套牢箍筋、钢筋等，确保全面完成准备工作后再开始进行后续的合模；在连接柱主筋时，需要贯穿柱外连续对钢筋进行连接和绑扎，采取由上向下的方式插入主筋，并与下部接头连接；随后按照由内到外的顺序绑扎钢筋，先是内层钢筋，然后是外层钢筋，保证钢筋绑扎效果。

3.6 搭设模板

通常情况下，型钢混凝土组合结构的梁截面尺寸较大，需要对模板支撑体系进行严谨的计算，明确支撑架体的横向和纵向间距和梁侧对拉螺栓的排距，并结合相应的标准和规范优化其构造。通常情况下，对拉螺栓不能直接贯穿型钢梁，需要在相关部门和单位允许的前提下才能将对拉螺栓分成两部分，然后采取对称焊接的方式将其焊接到型钢梁腹板上，完成对于梁模板的固定操作。由于一些型钢梁的跨度较大，如果没有具体的参数要求，通常情况下需要将起拱高度控制在跨度的1/1000～3/1000。这一过程中，由于型钢梁下支撑脚手架容易产生挠度，因此可以将起拱高度适当增加。

3.7 梁柱节点施工

在型钢混凝土组合结构的梁柱节点处，梁为钢筋混凝土梁，钢为型钢，因此在实际施工过程中节点处梁纵向受力筋的安装十分关键。对此，可以在施工设计图纸中在梁柱节点处增加焊接牛腿，将一部分梁筋与牛腿焊接在一起，其余梁筋穿过型钢。具体技术措施如下：

在腹板上钻孔，将型钢内与翼缘板外的梁受力筋从此处穿过，型钢之外的梁受力筋正常通过；对于此处节点进行二次优化处理，结合纵横梁筋的排布位置来确定牛腿的尺寸、标高和高度方向，标记好腹板需要钻孔的位置；在加工型钢的过程中，根据设计图纸进行处理，不能在施工现场进行其他的加工作业；对于钢构件的加工精度予以严格控制，确保其达到相关的标准和要求，避免给现场的施工操作增加任何的困难和风险，有效减少返工问题的出现；除此之外，梁二排筋的焊接过程中很容易受到外界因素的不良影响，导致出现施工进度减慢的问题，所以需要做好多方的协商与沟通，适当优化设计方案。首先将直螺纹套筒焊接在型钢上，然后再与钢筋进行连接。这一过程中必须先进行焊接工艺试验，在试验结果符合实际要求后方可展开大面积操作，从而更好地保证施工进度，提升施工质量。

3.8 混凝土施工

在混凝土施工过程中，关于混凝土振捣要尽量减少与钢筋、型钢、模板之间的碰撞，不能出现过振和漏振的情况。首先，将振捣棒垂直插入混凝土中，深度控制在50～100mm之间，直到下层尚未初凝的混凝土中；一边浇筑、一边振捣，振捣棒快插慢拔，避免出现空洞和分层的情况，确保上层混凝土和下层混凝土互相融合；可以选择交错排列和行列式排列两种方式，振捣器的插点排列均匀；在应用振捣器时，要控制好振捣器和模板之间的距离，保持在20cm之上，振捣器插点之间的距离控制在400mm之内。

要想进一步提升混凝土的浇筑强度，需要确保在规定时间内达到一定的耐久性，避免裂缝或者收缩问题的出现，同时重视混凝土后期的养护工作。除此之外，在拆模的时候要重视细节的把控，确保完成拆模的部分设计强度和荷载力能够满足相关要求和标准，而且在具体施工过程中禁止出现超载使用的情况，以此更好地保证混凝土施工质量。

4 结论

相较于普通混凝土结构，型钢混凝土结构的节点区钢筋铺设相对比较密集，而且由于钢骨柱的阻碍，为梁柱节点处的施工造成了较大的困难。对此，要想在施工过程中保证型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量，必须做好多方面的优化：

（1）首先做好梁柱节点处理，然后加强施工材料质量控制，并做好施工现场测量；

（2）随后进行型钢构件安装、绑扎钢筋、搭设模板、梁柱节点施工、混凝土施工等一系列的施工操作，确保按照一定的顺序进行。

（3）施工过程中从材料到工艺，再到具体的施工操作，每一个细节都要做好优化与设计，加强监督与管控。

通过以上操作，才能强化型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量，并在此基础上提升项目工程的经济效益。