型鋼混凝土結構梁柱節點的分析與施工過程控制

張常青 王剛 董昆

摘要：型鋼混凝土組合是鋼和混凝土組合結構中的一種形式，在其他國家已經有了非常多的應用。本文對梁柱節點構造要求、節點受力性能以及其影響因素、型鋼混凝土結構梁柱節點施工進行了分析，對于我們的實踐工作有一定指導意義。

關鍵詞：型鋼混凝土 梁柱節點；施工控制措施

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

引言

伴隨著社會的發展，當前建筑的要求也越來越高。在這種背景下，型鋼混凝土機構可以很好的滿足當地建筑需求，也正因為這一原因，使得其在高層結構以及超高層建筑中應用越來越多。不過由于此類結構施工過程中土建以及鋼結構交叉作業難度較大，尤其是節點位置鋼筋形式非常復雜，而且過于集中，因此做好這方面的研究及處理是非常有必要的。

一、型鋼混凝土結構梁柱節點的分析

1、梁柱節點構造要求

在鋼—混凝土組合結構構成的柱、梁以及框架中，具有非常多樣的形式。針對柱來說，可以分為鋼筋混凝土柱、核心型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱、配芯筋混凝土柱以及核心型鋼混凝土柱等；至于梁，則其形式可以分為型鋼混凝土梁、鋼筋混凝土梁以及型鋼梁等。在柱和梁進行連接的過程中，節點的形式也比較多，而這些節點構造過程中由于受到施工、材料等因素的影響，導致存在著一些比較不合理的地方。

在鋼—混凝土組合結構中，型鋼混凝土組合結構屬于其中的一種形式，在其設計的過程中，不僅要對其承載力設計進行強調，還要對構造設計進行重視，特別是在一些高層建筑物結構設計過程中，除了要滿足“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”等一般原則，還要結合具體的施工情況確保其符合設計要求、相關規范要求以及業主的特殊要求。以下將對型鋼混凝土梁柱節點構造中的設計要點進行分析。

2.梁柱節點形式

對于型鋼混凝土梁柱節點來說，其連接構造要保證傳力明確、構造簡單以及方便施工，一般來說，型鋼混凝土組合結構梁柱連接要采取以下3種形式：鋼筋混凝土梁和型鋼混凝土柱的連接、型鋼混凝土梁和型鋼混凝土柱的連接、型鋼混凝土梁和鋼筋混凝土柱的連接?？紤]到施工中的實際情況，以下將針對型鋼混凝土梁和型鋼混凝土柱的節點為例進行探究。

3.節點一般構造

在各類梁和型鋼混凝土柱的連接中都應使用柱鋼骨貫通型，選擇柱內型鋼芯柱截面形狀的時候要對方便梁縱向鋼筋貫穿節點區域進行考慮，防止出現梁縱向鋼筋貫穿型鋼芯柱翼緣的情況發生，此外還要降低梁縱筋貫穿型鋼腹板的數量，確保柱形剛腹板由于開孔所形成的截面損失率小于25%，一旦超出了這一百分比則要使用一些補強措施。

柱內型鋼和梁內型鋼在節點以內要使用剛性連接，節點位置的柱型鋼將和梁型鋼上下翼緣處對應，厚度和梁端型鋼翼緣一致，而且要大于12mm，水平加緊肋應在角部進行排氣孔的設置，使混凝土澆注更為有利。

4.型鋼連接方式

在當前梁柱型鋼間現場連接的過程中，主要使用的方式有栓焊混合連接和全螺栓連接這兩種方式。其中，栓焊混合連接這種方式主要是使用全熔透焊縫連接把梁鋼骨翼緣和柱鋼骨翼緣連接起來，焊在柱鋼骨翼緣上的豎版和梁鋼骨腹板之間使用摩擦型高強度螺栓進行連接，此方法在國外有著較為廣泛的應用。至于全螺栓連接，則是先工廠焊接懸臂梁段到柱鋼骨翼緣之上，然后再通過高強度螺栓把懸臂梁段和梁鋼骨連接在一起，全螺栓連接方式在日本有比較多的應用。

二、節點受力性能以及其影響因素

通過分析我國這方面的試驗資料可以看出來低周反復荷載下型鋼混凝土梁柱節點具有比較好的延性和剛度，對提升節點抗剪承載力以及抗裂度比較有利，而且可以提升結構耗能能力，避免節點出現脆性破壞。

1. 抗剪承載力

型鋼混凝土梁柱節點中包含著型鋼，而型鋼又會參與到其工作過程中，使其多了一個抗力因素。此外，由于翼緣框會對核心區的混凝土產生約束作用，這就使得節點位置的極限承載力以及裂度相對于普通混凝土梁柱節點都要高很多。在節點抗剪承載力方面，主要的影響因素包括型鋼含鋼率、型鋼腹板、節點位置箍筋的配筋率、型鋼形式、混凝土強度等級以及軸壓比等。

2.延性及耗能

通過研究節點荷載的相關試驗曲線可以發現，對于型鋼混凝土節點來說，無論是在延性上，還是在耗能方面，其都要比鋼筋混凝土節點優秀很多。具體來說，鋼筋混凝土節點的承載力一旦到達極限之后就會出現急劇下降，而型鋼混凝土節點則受到塑化作用的影響，在其達到極限之后承載力則會比較緩慢的下降，具有比較豐滿的滯回環。在這方面主要的營銷因素包括型鋼節點形式、含鋼率、軸壓比以及配箍率等。

3.核心區剛度退化以及剪切變形

通過對型鋼混凝土結構梁柱節點進行相關的試驗發現，依照（GB50010—2002）《混凝土結構設計規范》配有最小配箍量的型鋼混凝土節點，在相同條件下，剪切變形相對于普通混凝土節點要小得多，而且剛度退化也比較緩慢。在這方面的影響因素主要包括核心區約束程度、節點內梁筋的錨固情況。

三、對型鋼混凝土結構梁柱節點施工控制

為減少型鋼與模板、鋼筋施工的交叉影響，將其一項項分解解決，在各分項工程施工中采取了以下措施：

1）型鋼安裝及連接

腹板及翼緣板均為全熔透坡口焊一級焊縫，為了提高施工進度，在混凝土澆筑之前即將型鋼吊裝到位，用連接耳板進行連接固定。待混凝土澆筑完后再進行準確定位焊接，在安裝過程中，始終在縱橫2個方向用經緯儀進行定位，保證了安裝和連接效果。焊縫全部探傷，保證施工質量。

2）箍筋施工

型鋼框架柱截面1200mm×1200mm，型鋼截面600mm×300mm，因此有約1/3箍筋與型鋼相遇，以及梁柱節點處由于型鋼牛腿的存在，使得按正常方式箍筋無法施工。為此，經與設計協商，將箍筋設計為異型八角箍筋。采用此種技術處理辦法減少了關聯工序的交叉作業問題，解決了型鋼處箍筋的施工問題并解決了柱箍筋在此部位的加密問題，避免了窩工，提高了施工效率和加快了施工進度。

3）梁柱節點施工

在梁柱節點處，梁為鋼筋混凝土梁，框架內含型鋼，因此此處梁縱向受力筋的安裝連接成為施工中的一大難點。設計中在梁柱節點處增加焊接牛腿，即部分梁筋可與牛腿相焊，其余梁筋穿過型鋼。采用了如下技術措施。

與翼緣板相遇的梁受力筋與牛腿相焊，型鋼內與翼緣板外的梁受力筋在腹板上打眼通過，型鋼之外的梁受力筋可正常通過不受型鋼影響。先對本節點部位進行二次深化設計，根據縱橫梁筋的排布位置，確定牛腿的標高及高度方向的尺寸和腹板需打眼的準確部位。型鋼加工時，根據此二次深化設計圖紙進行加工，禁止在工地現場進行打眼等加工作業。在此要求鋼構件的加工精度必須達到規范要求，否則將給現場的施工造成很大困難，甚至返工。

在實際施工過程中，梁二排筋的平焊或仰焊，焊接施工不便，進度緩慢且工程質量不易保證，經與設計協商，采用先將直螺紋套筒焊接在型鋼上再與鋼筋連接。在焊接過程中，為確保焊接質量，均進行工藝焊接試驗后，可大面積施焊。此項技術措施大大加快了施工進度，節約了施工成本。

4）施工措施

型鋼混凝土框架柱混凝土施工中，經與設計協商，對箍筋形式進行改造，使之形成網格狀。同時對封閉箍的架立筋進行改造，取消了部分架立筋，在網格內均可方便澆筑混凝土及振搗工作，在按此種方式安裝的箍筋，進行高強混凝土的澆筑和振搗?？蚣苤鹉：?，混凝土養護液緊接著跟上，以便保證混凝土強度的正常增長。經同條件、標養及現場實體結構檢測，混凝土強度達到了設計要求。

結語

相對于鋼筋混凝土結構，型鋼混凝土組合結構具有非常大的優勢，對于提升構件延性、抗震性能、耐火性以及耐久性能非常有利。但是由于本文篇幅所限，有很多內容難以展開，因此，還希望各位同行能夠加強這方面的學習及探索，使其獲得更好、更廣泛的應用。

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