在《》中我们介绍了中国建筑工业化宁乡基地工厂等项目钢结构深化设计的内容和要点，这次我们来聊聊五大钢结构中的第二个——“井钢”。
刚构结构又称钢-混凝土组合结构，顾名思义，是一种将钢材埋入钢筋混凝土中的独立结构形式。钢-混凝土组合结构构件由型钢、主筋、箍筋和混凝土组成。核心部分为钢结构构件，外部为受箍筋约束并设有适当纵向受力主筋的混凝土结构。
型钢混凝土梁、柱是型钢混凝土结构的基本构件。刚构钢结构与钢结构相比，耐久性和防火性好，受力性能好，可以节省钢材。与钢筋混凝土结构相比，型钢混凝土具有承载力高、施工周期短、抗震性能好等特点。因此，其应用范围十分广泛，尤其适用于高层、超高层建筑。
刚构钢结构深化设计要点
刚构结构作为组合结构形式，在施工过程中需要钢结构与钢筋混凝土结构进行交叉操作，深度设计人员利用3D建模，避免实际施工中两大专业发生碰撞。
刚构钢结构深化设计流程分为三个阶段：深化设计准备阶段、深化设计阶段、深化成果输出阶段，这里重点讲解深化设计阶段如何操作。
混凝土构件施工
混凝土构件的详细建模
钢结构深化设计的最终目的是对钢构件进行深化设计，但钢结构作为组合结构的一部分，需要与混凝土构件紧密配合，在建立三维模型时，必须先建立与钢结构相连的混凝土构件，以模拟现场施工时二者的位置关系，方便现场对钢构件进行精确定位，保证钢构件的准确度和精度。
在对混凝土构件进行建模时应注意以下几点：
（1）柱、梁、板等构件的截面尺寸和几何尺寸必须准确，保证钢构件深化时的准确性和精密性。
（2）基础底板的高度和厚度有多种不同情况，建模时需要注意高程的变化，以及电梯井、集水坑的存在。
（3）混凝土柱在不同高度的截面尺寸不同，需注意区别。由于上部荷载较大，往往底部柱截面尺寸大于上部柱。中柱与边柱的上下柱走线方式不同，有中心走线、偏心走线等多种方式。地下室的柱子往往有柱帽，这也是建模过程中需要注意的一点。
（4）混凝土梁顶标高在交错位置会有所不同。局部落板区域的梁应注意梁顶标高的变化。一般情况下，梁顶标高等于标高较高的板的顶标高。对于增加梁轴的梁，应注意梁轴的方向和尺寸。请记住，地下室剪力墙所在的位置经常布置隐梁。
(5)对于有人防设计的工程项目，应注意人防设计中的梁、柱、墙与正常设计中的梁、柱、墙有所不同，其截面形状和布置方式往往比较复杂。
钢结构构件施工
钢结构构件详细建模
钢结构中的钢构件是深化设计的重点，作为钢结构的一种类型，它除了具有其他钢结构固有的钢结构特性外，还具有截面形式复杂多样的特点。
钢结构构件建模时应注意以下几个方面：
（1）钢柱、钢梁的截面尺寸、板厚、材质均有不同，须按照结构设计要求制作。
（2）钢结构中钢柱的截面型式多种多样，有H型、十字型、箱型、圆管型、日式型、田字型及其组合等。其中H型、箱型、圆管型比较简单，而十字型、日式型、田字型等其他组合形式复杂多样，形状各异，需要考虑工艺等因素。深化设计时，要在满足结构设计要求的同时，便于加工制造，保证质量。
钢筋施工
钢筋详图建模
钢筋是钢结构中不可缺少的一部分，与钢筋混凝土结构一样钢结构柱脚灌浆方法，钢结构中的钢筋数量庞大，规格、种类繁多。这些各式各样的钢筋与钢构件一起包裹在混凝土中，与钢构件有着千丝万缕的联系。可以说，其尺寸、位置、规格的准确性决定了钢结构工程施工的成败。一旦出现差错，将严重影响工程质量、工期，给施工造成极大损失。在深化设计时，需要对与钢构件连接的钢筋进行准确的施工，以便组合件能够进行精细的加工。
钢筋施工时应注意以下几点：
（1）钢筋直径必须准确，为后续钢结构节点加工提供良好的基础。
（2）对于柱纵筋、梁主筋等直径较大的钢筋，施工时不易移动，其位置必须准确。
（3）箍筋形状需考虑到施工安装的可行性，在满足结构设计要求的前提下，应尽可能选择便于施工、穿插的形状。
（4）应考虑钢筋的施工顺序，特别是在柱筋、梁筋、箍筋等交织非常密集的节点处，如果事先不考虑周全，可能会出现部分钢筋无法连接的情况。
节点深度设计
节点深化设计也是钢结构深化设计的重点，节点设计的好坏关系到钢构件能否方便、准确地进行连接。
钢结构中需进一步设计以下节点：
(1)柱底部节点详细设计
柱底座节点详细建模
钢结构柱脚常见的节点型式有非预埋式和预埋式两种。在基础顶面与柱底板之间需预留50-100mm的二次灌浆层，以方便调整脚，保证钢结构柱的垂直度和标高。当基础埋置深度达不到设置预埋锚栓所需的锚固深度时，可在钢柱脚底部设置支撑架，代替预埋锚栓固定钢柱。
a.非预埋柱脚详细设计
下图为常见的十字形钢混凝土柱非预埋柱脚，其他类型钢柱除截面形式不同外要求基本相同。
十字型钢混凝土柱非预埋柱脚
b.预埋柱脚深化设计
下图为常见的十字形钢混凝土柱预埋柱脚，其他类型钢柱除截面形式不同外要求基本相同。
十字型钢混凝土柱预埋柱脚
(2)钢柱-混凝土梁连接节点详细设计
钢柱混凝土梁节点深化建模
钢柱与混凝土梁连接节点详细设计主要在于混凝土梁钢筋与钢柱的连接方式设计，常见的连接方式有四种：
a.钢柱开孔钢筋穿接连接
该类连接方法是牺牲钢构件的受力截面面积来保证钢筋施工的连接方法。因此，应尽量将钢筋从钢柱侧面绕开，减少钢柱上的孔洞数量，以最大限度降低钢柱的截面损失率。当截面损失率不能满足规范要求时，应按照规范要求对钢构件进行加固。
b.钢柱上设置支架焊接连接
此种连接方式在施工中应用较多，最可靠，施工方便，重点注意的是现场焊缝的质量控制，预留钢支架焊接连接要求如下：
①纵向钢筋焊接在连接板上，双面焊长度不应小于5d，单面焊长度不应小于10d，有条件时应尽可能采用双面焊。
②焊缝尺寸应符合《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）第4.9.9.2条的规定，钢支架与钢架之间应采用全焊透焊缝。
③钢筋与钢板间的搭接焊缝宽度不应小于钢筋直径的0.6倍，焊缝厚度不应小于钢筋直径的0.35倍。
c.钢结构柱上焊接钢筋连接件连接
钢筋连接件连接又称套筒连接，套筒连接有以下要求：
①连接套筒应采用性能不低于Q345b的低合金可焊钢，与钢结构的连接应采用全熔透坡口焊。
② 可采用部分熔透角焊缝，且须满足连接套等强度要求。
③套筒连接应进行工艺试验，确定安装控制指标。
④套筒与钢筋的连接应满足相应部位机械连接等级的要求。
⑤套筒连接现场检验可采用千斤顶进行拉拔试验，检验比例可参照钢筋机械连接现场检验要求，在工艺质量稳定后，经质检部门同意，可适当减少抽检比例。
⑥钢筋两端与钢架上的套筒连接时，应在钢筋中段加设专用加长调节套筒进行连接。
d. 钢柱牛腿搭接连接
这种连接方式并不常用，其主要要求是：
①钢柱与混凝土梁钢筋搭接时，钢梁的高度不应小于梁高的0.8倍，长度应大于或等于梁截面高度的2倍，并应满足梁内主筋搭接长度的要求。
②钢梁的上下翼缘均应采用螺栓连接。
（3）钢柱、钢梁连接节点详细设计
钢柱、钢梁节点详细建模
钢结构中钢柱、钢梁的连接方式以刚接为主，在深化设计时需考虑以下几点：
①连接节点的位置应方便现场焊接操作；
②应考虑螺柱的影响，螺柱与焊缝距离应大于50mm，避免影响现场焊接；
③连接位置应避开钢筋，特别是柱纵筋，避免焊缝位置钢筋截面受到削弱或焊接时压伤钢筋；
④工厂加工的悬臂梁段长度应大于梁高的2倍，考虑到运输方便，悬臂梁段不宜过长，在1米左右即可。
（4）钢柱、钢梁的开孔及配筋
钢柱、钢梁与钢筋相碰处需开孔，以完成钢筋的贯通连接。在钢筋上开孔会削弱钢筋的截面钢结构柱脚灌浆方法，因此钢筋需要加板加固。预留钢筋开孔主要要求如下：
①型钢开孔时，尽量避免在型钢翼缘上打孔。
②当钢腹板上需要预留通孔时，钢腹板的截面损失率宜小于腹板面积的25%。
③当钢筋穿孔造成截面损失，不能满足承载力要求时，可对截面进行局部加厚加固。加厚板与钢构件应有可靠的连接。加厚板一般布置在两侧，厚度为钢板厚度的0.5～0.7倍。
组件编号模型完成
经过以上一系列的创建过程，模型就建立好了，模型建立完成后需要对模型零件进行整体的编号，编号完成后系统会自动给每一个部件、零件分配一个唯一的编号。
★ 深度设计阶段工作现已完成★
刚构结构作为常见的建筑结构形式，在我们日常的建设中得到了充分的应用，在各种形状的场馆、超高层建筑中，刚构结构隐藏在其中，支撑着巨大的建筑，刚构建筑的深化设计就是要把握住每一个细节，让刚构结构完美地发挥它的作用。
➥西安华润万象城T1塔——核心筒+混凝土外框架的超高层建筑，总高度近200米，45层，钢结构总吨位5000吨，钢结构主要分布在180米以下的钢筋混凝土柱上。
➥西安中大国际城——包含酒店、住宅、商业等建筑的城市综合体项目，钢结构遍布整个综合体项目，主要由刚度钢柱组成，结构形式为框架剪力墙结构，总用钢量约4000吨。
➥长沙六都国际大厦为196米框架核心筒超高层建筑，钢结构主要分布在11层以下，包括刚接钢柱、钢结构大堂屋盖等，大厦总用钢量2000吨。
➥长沙汇景环球——框架-核心筒结构超高层公共建筑，包含A、B两座塔楼。A塔楼地上47层、地下4层，建筑高度210米，B塔楼地上50层、地下4层，建筑高度230米。该建筑总用钢量5000吨。
➥长沙江山1号住宅楼——由中建五局旗下中建信和置业有限公司开发的城市超高层住宅项目。该项目总用钢量近3000吨，主要位于7层以下，分布在多栋住宅楼中。
作者：杨勇
单位丨中建五局第三建设有限公司钢结构事业部
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