型钢混凝土组合结构节点施工工艺探讨
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摘要:近几年，型钢混凝土结构在我国建筑工程中应用日益广泛，很大原因就是相对于钢筋混凝土结构具有抗震性能好、承载力高、耐火性和耐久性好等优点。但型钢混凝土在节点施工方面难度较大，本文结合建筑工程实例，就型钢混凝土组合结构节点施工工艺就行探讨，有效地保证了施工质量。
关键词:建筑工程；型钢混凝土；组合结构；型钢柱；型钢梁；节点；连接方法；技术优化
随着建筑工程的需要，近几年型钢混凝土结构应用较为广泛。该技术在钢骨周围配置钢筋，并浇筑混凝土的结构，属于钢-混凝土组合结构的一种，充分发挥了钢和混凝土各自的优势，可以在满足承载力的同时大幅度减小构件尺寸，从而减轻自重，获得更大的建筑实用空间。同时它具有抗震性能好、承载力高、耐火性和耐久性好等优点。在实际应用中，由于施工难度较大，在梁柱节点研究还存在一些问题，必须对施工技术进行优化处理。
1 型钢混凝土结构的优点
随着建筑行业和科学技术的发展，型钢混凝土结构已越来越多地应用于高层建筑以及超高层建筑。与钢结构相比,SRC结构可节省大量钢材,能增大截面刚度,克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点,使钢材的性能得以充分发挥。采用SRC结构,一般可比纯钢结构节约钢材50%以上。与普通钢筋混凝土(RC)结构相比,型钢混凝土结构中的配钢率比钢筋混凝土结构中的配钢率要大很多,所以型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上,从而可以减小构件的截面积,避免钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱现象,增加建筑结构的使用面积和空间,减少建筑的造价,产生较好的经济效益。在施工上,型钢混凝土结构钢骨架可作为施工的自承重体系,获得很好的经济和社会效益。同时,由于SRC结构整体性强、延性性能好,能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质,使结构抗震性能得到明显的改善。
2 工程概况
某建筑工程，工程建筑面积25946m2,地下2层,地上25层,建筑檐高82.55m,采用框架剪力墙结构体系。第6层以下作为商业区,采用型钢混凝土(SRC)组合结构。
3 结构技术难点与施工难点
(1)钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱斜交,型钢混凝土柱头部分框架梁钢筋与型钢混凝土柱连接部位多,连接角度(框架梁钢筋与H型钢柱相交的角度)多,连接节点多。
(2)框架梁钢筋与型钢混凝土柱连接形式比较复杂,现场钢筋通过连接器、型钢牛腿和连接板与H型钢柱连接,焊接工作量大。采用连接板连接时,当梁钢筋上铁或下铁为上下两排时,应在现场分别将上下排钢筋与连接板上层及下层焊接,施工难度较大,见图1。
图1 梁柱节点平面
(3)柱头部位钢筋较密,且存在多根框架梁相交于同一柱头的现象,导致多层钢筋互相重叠,钢筋与H型钢柱连接及钢筋标高的控制难度很大。
(4)门厅结构6层平面部分型钢柱与型钢梁相连,柱纵向钢筋在型钢梁处截断,采用直螺纹连接器与型钢梁相连,柱箍筋在型钢梁处截断,端部分别与型钢梁上加劲肋焊接。
4 型钢混凝土组合结构节点施工工艺
4.1 梁柱相交节点框架柱钢筋连接方法
第6层以下型钢柱不与型钢梁相连,型钢框架柱纵向受力钢筋不需截断,可以上至下采用电渣压力焊接进行连接,因型钢柱采用“一柱三层”的方式分段安装,故外围箍筋绑扎不同于普通钢筋混凝土框架柱,从柱纵向钢筋接头处向下套入。而只能将箍筋掰开就位,箍筋就位后,再将变形的箍筋恢复原状进行绑扎。
第6层以下结构平面部分型钢柱与型钢梁相连,个别纵向钢筋遇型钢梁截断,与型钢梁通过连接器进行连接。上下两层型钢梁之间的柱纵向钢筋两端均为连接器,中间采用焊接连接,连接器与翼缘焊接,型钢梁型钢柱节点部位柱箍筋需截断,截断的箍筋两端均与型钢梁加劲肋焊接封闭,见图2。
图2 型钢梁柱节点立面
4.2 梁柱相交节点框架梁钢筋连接方法
根据框架梁与轴线的角度及型钢柱H型钢的特点,框架梁钢筋与型钢柱主要采用以下连接方式:
(1)当梁纵向钢筋与H型钢柱翼缘垂直相交时,采用直螺纹连接器与型钢柱连接,见图1；或采用梁纵向钢筋通过型钢牛腿焊接与型钢柱连接,见图3。
图3 梁内纵筋通过牛腿与柱连接
(2)梁纵向钢筋与H型钢柱腹板垂直相交时及与H型钢柱斜向相交时,采用与连接板焊接的方式与型钢柱连接,见图1。
4.3 梁柱相交节点采用型钢牛腿的连接方法
框架梁内部分主筋穿过型钢混凝土柱连续配置,部分主筋可在型钢柱两侧截断,与型钢混凝土柱伸出的型钢牛腿可靠焊接或搭接,型钢牛腿的高度按主筋间位置确定,型钢牛腿的长度应满足焊接强度的要求。
当采用搭接时,在型钢牛腿的上下翼缘上设置两排栓钉连接件,栓钉的直径不小于19mm,栓钉的间距大于100mm,且栓钉至型钢边缘的距离不小于50mm。框架梁内应有大于1/3主筋的面积穿过型钢混凝土柱连续配置,框架梁端至牛腿端部以外1.5倍梁高范围内设置箍筋加密区。
4.4 梁柱相交节点采用连接板的连接方法
采用连接板连接时,当框架梁钢筋上铁或下铁为上下两排时,上下排钢筋需分别与连接板上表面及下表面焊接,上排钢筋可在型钢柱吊装就位后在作业面焊接,下排钢筋若在型钢柱吊装就位后焊接就必须仰焊,否则不易保证质量。因为下铁下排钢筋若待下部框架柱浇筑完毕后焊接,则没有操作面；若在下部框架柱混凝土浇筑前焊接,则存在上、下交叉作业的情况,不利于组织施工。因此,对梁上上铁或下铁的下排钢筋,在型钢柱吊装前预先在连接板上焊接短钢筋(见图2),型钢柱吊装就位后,再利用直螺纹套筒将钢筋接长,这样就可以将仰焊操作改变为平焊操作,既保
证了质量,又降低了施工难度。
4.5 钢筋两端采用连接器与连接板共用的连接方法
型钢柱、框架梁纵向钢筋两端均与型钢梁、型钢柱连接时,钢筋连接形式根据实际情况分别采用以下两种联结方式:
(1)钢筋一端为连接器,另一端为连接板。采用这种形式先将钢筋在连接器一端拧紧,然后再将钢筋另一端与连接板(下铁或下铁上排钢筋)或短钢筋(上铁或下铁下排钢筋)焊接,钢筋在中间不需要断开。
(2)钢筋两端均采用连接器。采用这种连接形式只能将钢筋分两段,两端分别与连接器拧紧后,在中间焊接连接。
采用以上两种连结法时均需注意在钢筋下料考虑连接器的丝头长度,以免在连接器一端拧紧后,钢筋另一端与连接板或钢筋焊接接头的搭接长度不符规范要求。
4.6 梁柱节点纵横向梁钢筋重叠相交的连接方法
梁柱节点纵横向梁纵向钢筋存在交叉现象,考虑到必须确保框架梁有效截面高度,当纵横向框架梁在柱头部位相交时,存在钢筋超高的现象,此时采取在确保框架主梁截面有效高度的情况下,调整框架次梁的断面尺寸来解决柱头部位钢筋超高问题,使楼面结构标高符合设计要求。
梁柱节点存在多于4根梁框架相交于同一柱头的现象,导致多层钢筋互相重叠。将此部位斜梁纵向钢筋端部成90°弯钩与型钢柱腹板进行焊接处理。
4.7 梁柱节点内型钢梁、柱连接方法
梁柱节点内型钢梁、柱相交一般柱内型钢在节点处贯通,梁内型钢在柱型钢两侧断开,并与柱型钢翼缘用焊接或螺栓连接。在节点中柱型钢翼缘两侧之间,分别在型钢梁上、下翼缘水平处各设一道柱加劲肋,以保证梁翼缘的拉力可靠地传递到节点,并防止柱型钢翼缘板发生局部弯曲。为了便于浇捣节点核心区的混凝土,加劲肋可以不是通长的,仅在柱型钢翼缘外局部设置。
5结语
综上所述，型钢混凝土结构相对于钢筋混凝土结构和钢结构来说，具有良好的力学性能，在建筑工程中应用会越来越广泛。但总的来说，型钢混凝土结构在我国应用仍是处于起步阶段，随着研究不断深入，不断有针对性的优化在梁柱节点施工方面，对其进一步推广应用具有极其重要的意义。
参考文献
[1] 陈洋 刘玉彬 赵培霞;型钢混凝土组合结构施工技术[J]建筑技术;2007年04期
[2] 朱朝彩;型钢混凝土的施工技术与质量控制[J]山西建筑;2009年32期
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