装配式钢构梁柱连接处的减震加固施工技术

◇内江职业技术学院 毛朝勋 姚锡伟 刘世雄 康恩铨 邓金燕

本文介绍了在建筑工程装配式钢结构施工中，运用梁柱连接处的减震加固施工技术。该技术通过设置于柱体和梁架之间的连接基体、限位腔体与连动机构，能够在保证梁柱结构稳定性的前提下，使梁架与柱体之间的连接处留有间隙，在梁柱外部发生震动时，能够提高梁柱整体的抗震能力，降低连接处应力开裂的可能性，提高了装配式钢结构的抗震安全性。对于同类型工程具有广泛的借鉴和指导意义。

1 前言

在建筑工程装配式钢结构施工中，由于各种施工原因，经常需要对装配式钢结构进行加固设计，其中梁柱节点是结构的重要组成部分，包括梁柱相交的节点核心区以及与之相连的梁端和柱端[1]。对其进行抗震设计的原则是强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固。强节点可以保持钢结构框架的整体性，使内力在梁、柱构件中分配传递，协调各杆件共同抵抗外力[2]。考虑到由于梁柱节点相交梁的存在，空间梁柱节点无法像平面钢结构框架样直接加固；因此目前梁柱的加固方案多采用通过加固梁柱节点外侧梁、柱端的方法来提高空间框架中梁柱节点的抗剪承载力[3]。由于梁柱均采用钢骨架作为支撑单元，因此梁柱的连接节点缺少抗震能力，在受到震动时连接处容易应力集中而断开。针对现有技术存在的不足，在某建筑装配式钢结构施工过程中，我们采用了一种建筑梁柱连接处的减震加固方案，以解决上述背景技术中的问题。

2 工艺介绍

本工艺在既有技术的基础上，对钢构梁柱连接处的减震加固方案进行了设计。施工时装置包括柱体、梁架、连接基体、限位腔体以及连动机构。连接基体是一端固定装配于柱体的外壁面上，另一端朝向梁架设置，用于装配连接梁架；限位腔体是布设于连接基体朝向梁架一侧，与梁架间隙配合设置，用于限位梁架在连接处的运动范围；连动机构是布设于限位腔体和梁架之间，一端与连接基体平行装配相连，且该端面滑动布设于限位腔体中，另一端固定连接梁架，用于活动连接梁架和柱体。通过设置于柱体和梁架之间的限位腔体与连动机构，能够在保证梁柱结构稳定性的前提下，使梁架与柱体之间的连接处留有间隙，在梁柱外部发生震动时，能够提高梁柱整体的抗震能力，降低连接处应力开裂的可能性。

3 施工流程

如图1～图7所示，在装配式钢结构施工中，梁柱连接处的减震加固是将连接基体一端固定装配于柱体的外壁面上，另一端朝向梁架设置，用于装配连接梁架；同时限位腔体布设于连接基体朝向梁架一侧，与梁架间隙配合设置，用于限位梁架在连接处的运动范围；以及连动机构布设于限位腔体和梁架之间，一端与连接基体平行装配相连，且该端面滑动布设于限位腔体中，另一端固定连接梁架，用于活动连接梁架和柱体。安装的工艺流程为：柱体→安装连接基体→安装限位腔体→安装连动机构→固定连接梁架。

图1 装置立体结构示意图

图2 连接基体结构示意图

图3 固定架结构示意图

4 施工操作要点

（1）梁架通过连动机构活动装配于连接基体上，且由于连接基体一端固定安装于柱体上，另一端通过限位腔体与连动机构活动装配相连，使得梁架与柱体之间的接缝处间隙配合，当梁柱在发生震动时，限位腔体能够使得梁架在水平与竖直方向上存在余量间隙，在限位装配于柱体上的同时，具有良好的抗震功能，同时兼具加固强化的优点，有效防止因震动引起的结构断裂。柱体和连接基体均采用的钢骨架结构，钢骨架结构通过螺钉柳接。

（2）如图1和图4所示，连接基体包括L型板和定位件。L型板布设于连接基体和柱体之间，用于固定连接柱体和连接基体；定位件与柱体上的定位槽匹配设置，用于定位安装连接基体。连接基体在装配于柱体上时，通过定位件定位装配于定位槽中，使得连接基体在水平与竖直方向上不会发生偏移，便于对接梁架。

图4 柱体半剖示意图

（3）定位件和定位槽不仅限于定位作用，在柱体进行混凝土灌装后起到辅助支撑的目的，分担L型板上所受的剪切应力，增加整体的结构强度。

（4）如图1和图2所示，限位腔体包括腔底和腔底：腔底呈V型布设于连接基体表面，且腔体的V形尖端部分指向重力方向一端，用于限位连动机构的运动；腔顶位于V型腔体的顶部，用于限位连动机构在竖直方向上的位移。

（5）限位腔体整体呈V型设置，也可采用其余结构设置，但考虑到V型结构在限位连动机构运动时，在重力作用的自然状态下驱使连动机构朝向V型尖端一侧运动，使得梁架在自然状态下处于稳定状态，并且在发生横向震动时，V型结构的两侧倾斜壁面，能够在连动机构克服重力作用沿倾斜壁面滑动时，给以连动结构一个倾斜方向上的导向作用，使其在水平上方上留有活动间隙，并且在震动后能够重新复位至腔底底部，因此此处优选采用V型结构施工。

（6）V型结构的腔底与腔顶之间的间隙值大于连动机构与限位腔体的重合部分，以使连动机构能够在限位腔体中活动，且余量间隙根据现场施工的实际需求进行施工。

（7）如图5、图6和图7所示，连动机构包括固定架、连接架、第一限位槽、第一活动架和第二活动架。固定架布设于连接基体朝向外部一侧，且通过连接架与连接基体固定连接；第一活动架通过第一限位槽滑动限位装配于固定架内侧；第二活动架滑动限位装配于第一活动架内侧，朝向外部一侧用于连接梁架。

图5 连动机构结构示意图

图6 连动机构侧视图

图7 第二活动架结构示意图

（8）固定架通过连接架固定安装于连接基体外表面上，且第一活动架滑动限位安装于固定架内侧，第二活动架滑动限位装配于第一活动架内侧，使得第二活动架在发生水平和竖直方向上的移动时，能够限位在固定架中。

（9）如图5、图6和图7所示，第二活动架包括滑动部、第二限位槽和外壳体。滑动部与限位腔体匹配设置，且与限位腔体的腔体内壁滑动配合；第二限位槽设于第二活动架上，与第一活动架滑动配合，用于限位第二活动架的运动；外壳体设置于第二活动架外侧，覆盖于固定架表面，用于连接梁架。

（10）外壳体包覆在固定架外部，对第一活动架和第二活动架起到保护作用，防止水汽和灰尘进入第一限位槽和第二限位槽,造成连接处的锈蚀。

（11）如图1和图7所示，外壳体外部设有连接件,连接件用于匹配连接不同型号的梁架。连接件根据梁架的类型匹配设置，具有可更换适配的功能，提高装置整体的灵活匹配性。

（12）如图1所示，限位腔体和连动机构均采用金属材质。限位腔体和连动机构均以柱体 和梁架的钢骨架结构为基础进行拼接，因此优选采用金属材质，确保与所述钢骨架结构具有相似的热缩涨率，同时确保了梁柱本体的稳定性。

5 质量控制要点

（1）刚结构设计、施工质量标准执行《钢结构设计标准》（GB50017-2017）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）、《焊缝质量管理规程》（JB3223-83）。

（2）型材、锚固件等材料必须有厂家的试验报告和出厂合格质量证明，使用前先按要求进行分批检验，每批进场材料均由试验室检验合格后方可使用。

（3）严格按照《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）的规定进行施工作业。

（4）材料堆放应做到下垫上盖，使用前应将表面的油腻、漆皮、铁锈清除干净，以免机械损伤或受潮锈蚀破坏。

（5）在施工中，建立操作人员自检、班组互检、工序交接检查和工前检查、工中检查和工后检查以及分项分部检查、定期检查和随机抽查的内部检查制度。

（6）安全措施和环保措施按照实际情况及时交底，加强管理，现场层层落实。

6 结束语

西南某建筑工程装配式钢结构施工中，项目地处地震带，采用运用梁柱连接处的减震加固施工技术，保质保量完成了装配式钢结构工程的施工，取得了很好的效果，实现了良好的经济效益和社会效益，获得授权国家发明专利。采用本施工技术使结构的减震抗震效果也得到了实践的检验，其优势在实践中得到了充分的体现。