钢筋混凝土组合结构是钢结构（S）与钢筋混凝土（RC）组合而成的结构，又称SRC结构或钢-混凝土组合结构。钢筋混凝土组合结构可以充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗拉强度。根据抗震性能试验和实际震害研究，混凝土和箍筋的约束作用可以提高钢结构的局部和整体稳定性。
由于混凝土壳体作为内部钢结构的保护壳，刚性混凝土组合结构比纯钢结构具有更好的抗锈蚀、腐蚀和耐高温性能。其挑战在于刚性混凝土通常用于超限结构，配筋率较高，特别是在梁柱节点处，钢框架与钢筋交错、配筋密集，柱钢筋需穿过多根钢腹板，在保证钢框架截面尺寸的同时，在钢框架腹板上开孔。
另外刚构混凝土结构钢筋密集，混凝土振捣困难，尤其在柱、梁节点处，易出现蜂窝状表面等质量问题，本文结合某中央剧场工程，对刚构混凝土结构复杂梁柱节点进行分析研究，探讨其施工质量控制要点。
1 项目概况
通州区大运河畔有一座中心剧场，包括歌剧院、音乐厅、剧场三个演艺“文化容器”（图1），三个单元地上独立，地下相通。结构采用框架剪力墙体系，有大量刚架钢结构。歌剧院、音乐厅、剧场的外围及屋面均采用钢结构体系，项目用钢总量超过1.5万吨。
图 1 剧院的三维轴测图
本工程钢框架类型较多，有箱形钢框架柱、H型钢框架柱、十字形钢框架柱、钢板墙、钢框架梁等，其刚架结构轴测图如图2所示。
图2 刚性结构轴测图（歌剧院F2层）
2 复杂梁柱节点处理方法及施工质量控制要点
在历次地震中，框架梁柱节点破坏最为严重，因此在结构抗震设计中一直坚持强节点、弱构件的设计原则，为使结构达到设计的抗震性能，在施工过程中必须保证梁柱节点的强度和施工质量。与普通钢筋混凝土结构不同，刚度混凝土结构中梁柱节点更为复杂多变，应加强复杂节点的质量控制，这也是监督检验过程中重要的质量控制环节。
钢筋混凝土梁、型钢混凝土柱的梁柱节点均设计为刚接节点，梁的纵向受力筋应伸入节点核心区并满足设计锚固长度。梁的纵向受力筋应穿过型钢腹板，但不能在翼缘开孔，也不能直接焊接在柱内型钢上。梁外侧的纵向钢筋在空间允许时应绕型钢弯曲，钢筋应连续穿过节点。
某中央剧场项目主体结构存在大量钢筋与钢构件相碰的情况，针对这一问题，主要采用的方法是在钢构件上钻孔（穿刺）、采用可焊机械连接套筒或与连接板焊接（焊缝）、以及钢筋相互绕行（绕圆）的连接方法，保证了梁柱节点位置的施工质量。
2.1 节点碰撞处理方法优缺点分析
2.1.1“缠绕”加固适用性分析
“包裹式”钢筋从受力角度看是最理想的处理方法，是首选的处理方法，但本工程施工过程中难度较大，且仅适用于个别钢筋，主要存在以下问题：
（1）规范建议梁钢筋直径宜在16~25mm之间，但本工程梁的纵筋直径大多在25~32mm之间，钢筋直径过大不易连续弯曲。
（2）北京地区抗震设防要求高，钢筋排列密集，需要弯曲的钢筋数量较多，弯曲空间较小，弯曲精度要求高，工程现场无法大批量采用弯曲。
2.1.2“穿透式”加固适应性分析
“贯穿”加固即在钢构件上钻孔，这种方式钢筋不需直接与钢柱连接，钢筋可以连续穿过，受力性能好，但应用也有限制，首先规范要求不能在翼缘开孔：当梁钢筋直接与翼缘相对时，不能采用开孔的方法穿过；其次腹板开孔的截面损失率不应大于20%，当大于25%时，结构应进行加固。
2.1.3 “焊接”钢筋适用性分析
“焊接式”肋条采用可焊机械连接套连接，或用连接板焊接（焊补）连接。以下分析这种连接方式的优缺点。
（1）与钢筋焊接的附加连接板（钢支撑）
（图3）其机动性强，可用于连接斜梁、异形柱、翼缘等部位，但遇到多层梁加固时，需依次加长加劲板，由于梁柱节点处空间狭小，焊接质量难以保证，且需对柱筋位置进行钻孔或开槽，导致施工效率低、成本高。
图3 钢筋与钢柱连接板焊接形式示意图
（2）套筒工厂焊接、现场安装方式安装效率高，但该方式对套筒定位要求高，若套筒工厂焊接偏差过大、钢柱安装偏差过大，会造成钢筋无法与套筒对位。梁钢筋与钢骨架连接方式对比见表1。
表1 梁加固与钢框架连接方式对比
从表1可以看出，单一的连接方法无法解决所有的钢筋与钢框架之间的碰撞问题，必须采用多种方法联合处理。
2.2 节点碰撞处理——以“穿透”和“焊接”为主，以“缠绕”加固为辅
结合本工程特点钢结构节点连接三维图，最终确定本工程连接原则为：主要是在钢构件上钻孔（穿孔），采用可焊机械连接套筒或与连接板焊接（焊补），并结合钢筋绕行（缠绕）连接方法。
（1）在腹板上钻孔。
（2）翼缘一侧采用钢套筒连接，另一侧采用焊接连接板（钢支撑）连接。即对于梁的纵向钢筋，一侧采用钢套筒连接，另一侧采用连接板（钢支撑）焊接连接。此种方式对套筒的精度要求低，适合大面积推广，有利于保证钢筋连接施工质量（图4、图5）。
图4 钢筋与箱形钢框架柱连接方式示意图
图5 钢筋与H型钢柱连接方式示意图
（3）对于空间较大、钢筋可以弯曲绕过的区域，采用“缠绕”加固方法。
本项目充分发挥BIM的作用，对不同的复杂连接节点进行三维模拟（图6、图7），并应用BIM模型进行技术交底，减少返工，提高施工效率和工程质量。
2.3 节点连接方式质量控制要点
为了更好地提高施工质量，我们在钢-混凝土组合结构施工中坚持先模型化，在施工前以特定尺度模拟复杂节点，进行模型搭建，根据施工情况对节点进行优化设计，并进行过程评估。
2.3.1“包裹”钢筋连接施工质量控制要点
（1）当条件允许时，梁的纵向钢筋应采用其他措施加强，尽可能多地贯穿节点，配筋的坡度不宜大于1/6，并在梁宽度变化处设置箍筋，如图8所示。
图8 变宽度梁结构示意图
（2）直径28毫米及以下钢筋的平行钢筋根数不宜超过3根，直径32毫米钢筋的平行钢筋根数宜为2根，直径36毫米及以上的钢筋不宜采用平行钢筋。
（3）梁纵向钢筋之间的净间距及纵向钢筋与钢骨架之间的最小净间距不应小于30mm，且不应小于粗骨料最大粒径的1.5倍和梁纵向钢筋直径的1.5倍。
(4)为优化施工需要改变钢筋直径时钢结构节点连接三维图，应在施工前及时办理设计变更。
2.3.2 贯通式钢筋连接质量控制要点
控制开孔位置，钢翼缘不应有开孔，腹板开孔时，柱腹板截面损失率不宜大于20%，当开孔率超过25%时，需设置开孔配筋（图9）。
图9：孔洞补强图
2.3.3“焊接式”机械套筒连接质量控制要点
（1）梁中主要钢筋不得与柱钢筋直接焊接。
（2）连接套筒宜采用一级接头，连接套筒的抗拉强度不应小于被连接钢筋抗拉强度的1.1倍，连接套筒与钢结构应采用等强度焊接，并在工厂内完成。
（3）套筒连接时，应在钢结构相应套筒位置设置加劲肋，加劲肋、腹板及焊缝应经计算确定（图10）。
图10 钢筋连接套筒位置对应加劲肋布置示意图
（4）钢筋与钢筋连接套筒的焊接应采用角焊缝，焊缝高度应经计算确定。当钢筋上需焊接多根钢筋连接套筒时，套筒间的净距不应小于30mm。且不应小于套筒外径。
(5)型钢与钢套筒之间的接头需进行检验，并按一级接头的要求评定接头等级。
2.3.4 “焊接”连接板（钢支架）连接方法质量控制要点
（1）连接板（钢支撑）连接需设计连接板尺寸、焊缝高度等，一般连接板长度不应小于混凝土梁截面高度的1.5倍，高度不应小于混凝土梁高的0.7倍。
（2）连接板（钢支架）的上下翼缘应设置直径不小于19mm的螺柱，其间距不大于200mm，螺柱至钢支架翼缘边缘的距离不应小于50mm。
（3）钢筋与连接板（钢支撑）焊接时，宜采用双面焊，当不能采用双面焊时，可采用单面焊，双面焊缝长度不小于5d，单面焊缝长度不小于5d，焊缝长度不得小于10d。
（4）钢筋焊缝宽度不得小于钢筋直径的0.60倍，焊缝厚度不得小于钢筋直径的0.35倍。
(5) 应对钢连接件和钢部件的焊接工艺进行评估。
3 结论
梁柱节点设计与施工是刚构混凝土结构的重点和难点之一，不仅前期需要进行深入设计和模拟推演，现场操作时还需加强技术交底并做好施工质量交接检查。
质量监理单位不同于监理单位，对施工现场的检查多为重点部位的抽检，而刚架混凝土结构梁柱节点的施工质量是质量监理单位检查的重点和难点，也是确保结构安全性和抗震性能的关键。
摘自《建筑技术》2023年1月号 杨林、张睿
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