钢骨柱与混凝土梁连接节点分析论文

钢骨柱与混凝土梁、柱连接节点分析

张迎松，贾彦学，汪小伟，刘斌

（中国建筑第八工程局有限公司，上海，200125）

摘要：以山东黄金时代广场西地块A座（主楼）项目为背景，对比分析钢骨柱与混凝土梁、柱连接节点并介绍其施工工艺。关键词：钢骨柱；节点；深化；控制；施工工艺

Analysis of joint between steel column and concrete beam and column

Zhang Yingsong,Jia Yanxue,Wang Xiaowei,Liu Bin (China Construction Eighth Engineering Bureau Ltd，Shanghai，200125，China) Abstract: Taking the A block (main building) of the west block of the golden age square in Shandong as the background, the connections between the steel column and the concrete beam and column are compared and the construction technology is introduced.

Keywords: Steel column; node; deepening; control; construction process.

1 工程概况

本工程地下4层，地上45层（不含机电层），建筑高度218m，总建筑面积14.6万㎡。本工程结构体系为型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，钢结构主要分布于地下室、塔楼地上及多功能厅屋盖，核心筒结构为劲性钢柱和混凝土剪力墙，外框结构为地上为劲性十字柱和钢梁，地下为劲性十字柱和混凝土梁。

图1 项目整体效果图

本工程地下室为劲性十字柱钢骨柱+混凝土梁结构，每层有48根钢骨柱，平均每层有96根混凝土梁与钢骨柱连接，每层约有142个劲性节点，因此如何保证钢骨柱与混凝土梁筋的连接质量和施工效率是本工程的重难点。

地下室平面布置如图2所示。

图2 地下室梁柱平面布置

2 节点简介

2.1 梁柱节点-套筒连接节点

混凝土梁筋与钢骨柱通过套筒连接，节点见图3。套筒一端焊接在钢骨柱翼缘上，另一端与混凝土梁筋拧紧，从而实现钢筋与钢骨柱的连接。

图3 套筒连接节点示意

2.2梁柱节点-型钢牛腿连接节点

混凝土梁筋与钢骨柱通过型钢牛腿连接，节点见图4。在钢骨柱与混凝土梁连接处设置型钢牛腿，混凝土梁筋直接搭接于型钢牛腿上，然后将钢筋与型钢牛腿焊接在一起，钢筋双面焊接长度不小于5d。

图4 钢牛腿连接节点示意

2.3 梁柱节点-粱筋穿过或绕过钢骨

劲性结构施工最重要的是保证现场施工质量，从而保证整个工程的质量。同时满足设计要求：粱筋满足50%的贯通率。粱筋除与套筒、型钢牛腿连接之外的钢筋，通过混凝土梁加腋，钢筋穿过或绕过钢骨，见图5。本工程十字柱截面呈长方形，长边方向钢骨腹板开孔，钢筋穿过腹板孔贯通，短边方向钢筋绕过钢骨翼缘边贯通。

图5 梁筋穿过或绕过钢骨示意图2.4 梁柱节点-粱筋双层节点

本工程混凝土粱面筋、底筋存在双层布置情况，为保证钢筋与钢骨柱连接强度，设置双层不等长型钢牛腿，见图6。为避免两层等长型钢牛腿钢筋无法焊接，下层型钢牛腿长度为上层的2倍，方便现场焊接，同时保证了焊接质量。

图6 双层型钢牛腿连接示意图

2.5 柱纵筋节点

柱纵筋被钢骨牛腿挡住，常规处理方法有：牛腿翼缘开洞（开槽），钢筋穿过；牛腿上下焊接套筒（搭筋板）连接钢筋。由于牛腿翼缘开洞后，对牛腿强度削弱较大，并且导致孔边粱筋无法满足焊接要求，故本项目柱纵筋牛腿上方采用套筒，牛腿下方采用搭筋板形式连接钢筋，见图7；牛腿边缘钢筋开槽通过，见图8。

图7 柱纵筋套筒、搭筋板连接节点示意图

图8 柱纵筋搭筋板开槽节点示意图

2.6 柱纵筋节点-柱纵筋双排

本工程柱纵筋存在双排情况，更增加了施工难度，为了方便施工且保证施工质量，柱双排纵筋采用内外不等长双排搭筋板或双排套筒连接，见图9。采用这种形式，施工时内侧柱纵筋就位后，先将内侧钢筋焊接在搭筋板上，然后再施工外侧钢筋。见图9。当柱纵筋倾斜时，由于套筒端头水平，极难控制套筒角度，故均采用搭筋板形式连接，见图10。

图9 柱双排纵筋双排搭筋板连接示意图

图10 柱纵筋切斜搭筋板连接示意图

2.7 柱箍筋节点-外环箍

柱箍筋梁柱节点区域，箍筋遇到钢牛腿腹板时，钢牛腿腹板开孔，箍筋穿孔通过，见图11；在钢牛腿强度满足受力要求时，腹板适当缩短，箍筋从腹板端头穿过，见图12。

图11 柱箍筋穿牛腿腹板示意图

图12 柱箍筋牛腿腹板边穿过示意图

2.8 柱箍筋节点-对拉箍

本工程十字柱呈长方形，原设计图纸中长腹板方向箍筋全部穿腹板通过，同一截面穿孔4个，箍筋间距100mm。如此密集的箍筋孔会大大削弱腹板强度，而且现场施工难度较大，参考型钢混凝土图集12SG904-1，通过增加竖向钢筋勾箍形式，减少一半开孔，见图13。

图13 柱箍筋节点示意图

2.9 墙柱箍筋节点

本工程核心筒角柱为非对称十字柱，钢板均为50mm厚，原设计图纸中腹板方向开孔穿箍筋，腹板较厚开孔对钢柱强度削弱较大，钢柱加工速度慢同时现场施工难度大，故将箍筋形式改为八角箍，见图14。

图14 墙柱箍筋节点示意图

3 节点对比分析

3.1 套筒连接节点

套筒连接是常规的连接方式，它具有以下优点：

1）套筒施工与钢筋绑扎穿插少，现场管理协调难度小；

2）成本相对较小。

缺点有以下几点：

1）对套筒焊接质量以及钢筋绑扎精度均要求较高，一旦有偏差就可能导致钢筋拧不进套筒；

2）施工效率慢，套筒位置需根据钢筋的绑扎对视调整位置，增加了施工难度，降低了施工效率；

3）对于钢骨柱与混凝土梁斜交的类型，套筒需根据钢梁斜度确定套筒角度，现场梁筋施工难度大；

4）梁筋较密时，受套筒焊接空间局限性，套筒可能排布不开。

3.2 型钢牛腿连接节点

优点有以下几点：

1）对钢筋绑扎精度要求相对较低，只需将钢筋搭接焊在型钢牛腿上即可；

2）施工效率快，省去了钢筋与套筒对准的环节，施工方便，有助于缩短工期；

3）由于钢筋是搭接焊在钢牛腿上，遇到钢骨柱与混凝土斜交等复杂节点时对钢筋的定位要求低。

缺点有以下几点：

1）现场焊接量大，对焊接质量要求高；

2）钢筋焊接与绑扎工序穿插太多，现场管理协调难度大。

3.3 钢板开孔连接节点

优点有以下几点：

1）保证良好的钢筋贯通率；

2）钢筋、箍筋定位准确，严格按照图纸放样施工。

缺点有以下几点：

1）钢结构加工速度慢，影响工期；

2）钢筋折弯、箍筋定位精确度高，施工难度大，施工困难。

3.4 钢筋绕钢骨连接节点

优点有以下几点：

1）保证的钢筋贯通率；

2）钢筋、箍筋定位精度低，施工速度快。

缺点有以下几点：钢筋施工精度低，施工质量一般；

4 施工工艺

4.1 套筒连接施工工艺

1）深化设计根据结构图纸钢筋的分布，在构件深化图上对套筒进行排布和定位；

2）加工制作在加工厂提前将套筒焊接在钢构件上并做好套筒的保护，防止钢筋插入前有杂物影响钢筋拧入；

3）现场施工将结构图纸中钢筋拧入钢骨柱对应规格的套筒中。混凝土梁钢筋绑扎须严格按照设计间距及位置进行绑扎，如若钢筋与套筒位置偏差较大，会导致钢筋无法拧入套筒。

4.2 钢牛腿连接施工工艺

1）深化设计时，根据混凝土梁钢筋的型号和位置来确定钢牛腿的位置及尺寸，型钢牛腿上下翼缘板主要用来搭接梁筋，因此翼缘板的设置需考虑钢筋的保护层厚度及钢筋搭接焊的长度（双面焊不小于5d，单面焊不小于10d，d为梁搭接钢筋的最大型号）；

2）施工前复核型钢牛腿位置是否与混凝土梁位置相匹配；

3）混凝土梁底钢筋绑扎完成后需暂缓面筋的绑扎，给钢筋焊接预留一定时间，应按照底筋绑扎-底筋焊接-面筋绑扎-面筋焊接的顺序进行施工；

4）钢筋焊接完成后，检查焊缝长度以及焊脚尺寸是否满足规范和设计的要求。

4.3 钢板开孔连接施工工艺

1）钢结构深化设计时，根据梁柱配筋的型号和位置，在钢柱腹板上确定粱筋孔、箍筋孔位置及标高，孔径一般大于钢筋直径5mm；

2）钢筋绑扎施工时，根据钢结构腹板孔位置穿过对应钢筋即可；

3）钢筋绑扎完成时，检查钢筋数量及是否穿孔。

4.4 钢筋绕钢骨连接施工工艺

1）钢结构深化设计时，对梁钢筋、箍筋进行初步放样，出典型节点；

2）钢筋施工时，按照图纸对钢筋进行弯折，然后进行绑扎；

3）钢筋绑扎完成时，对梁宽度、箍筋大小进行检查。

5 结语

随着建筑行业的不断发展，钢结构与混凝土组合结构越来越普遍，而钢结构与混凝土结构的连接节点也一直是施工的重难点，同时采用的节点类型也影响着整个工程的质量，良好的节点形式，可以保证施工质量并加快工期进度。本项目总结了几种钢结构与混凝土连接节点施工技术，为钢结构与混凝土连接节点的施工质量提供保证，同时也提高了施工效率，为以后类似工程施工提供经验与借鉴。参考文献：

[1] 钢结构工程质量验收规范GB50205-2001,北京，中国计划出版社，2002。

[2]高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-2015,北京,中国建筑工业出版社,2015。

[3]高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-2015）.北京：中国建筑工业出版社，2015