单位:中建五局钢结构公司
型钢混凝土结构,简称 SRC,是以型钢作为骨架,并且在型钢的周围配置钢筋以及浇筑混凝土,形成的是一种埋入式组合结构体系。因为型钢混凝土内部的型钢和外包的混凝土能够形成一个整体,共同承担受力,所以它的受力性能要比这两种结构单纯地叠加更好。正因如此,型钢混凝土结构在我国已经获得了越来越广泛的应用。
在超高层项目里,SRC 结构因其强度高、延性好,还有防火和耐腐蚀性能佳等优势钢结构牛腿,很受结构设计师的喜爱。本篇文章会从深化设计的角度出发,以我司参与建设的威海双岛湾—国家(威海)创新中心 2 号楼单体为例,来讲讲 SRC 结构中劲性柱的一些连接节点的做法。
深化设计模型图
国家(威海)创新中心 2 号楼项目,其结构形式是由外部钢框架与内部混凝土核心筒共同构成框架核心筒结构。地下有 1 层地下室,地上 1 至 5 层是裙房钢结构牛腿,5 层以上是塔楼,建筑的总高度为 148.5 米,该项目总的用钢量大约为 1.5 万吨。
该项目中几种型钢混凝土柱连接节点:
H型钢骨-劲性柱与混凝土梁连接节点
十字型钢骨-劲性柱与混凝土梁连接节点
十字型钢骨-劲性柱与型钢梁连接节点
十字型钢骨-劲性柱与型钢混凝土梁连接节点
结合上图的几种型钢混凝土柱连接节点,小编对其进行了“去粗取精”的处理。按照混凝土梁中钢筋连接钢骨柱的区域,小编归纳总结出了钢骨柱与钢筋连接的几种常用作法,这些作法短小精悍,容易被理解和接受。
一
混凝土梁中钢筋与钢骨柱的翼板连接
3. 钢筋会与钢骨柱翼板上焊接的套筒进行现场机械连接。
第一种处理方式是绕筋。这种方式在钢骨柱翼板宽度较窄,并且钢筋直径较小的时候可以使用。然而,当遇到直径较大的钢筋时,现场施工就会比较困难。(节点图选自 12SG904-1 型钢混凝土钢筋排布及构造详图)
第二种处理方式是采用焊接连接。由于牛腿的形式存在差异,所以处理该节点的难度也各不相同。在该项的焊接连接节点中,采用的是 T 型钢牛腿。并且,牛腿的长度与钢骨柱外包混凝土的厚度以及钢筋规格有关。(节点图选自 12SG904-1 型钢混凝土钢筋排布及构造详图)
第三种处理方式是采用套筒连接。采用套筒连接就对工厂的加工精度和现场的安装精度有很高的要求。在该项目中,对于上/下部钢筋且层数为两层以上的混凝土梁,与钢骨劲性柱的连接采用的是 T 型钢牛腿和套筒组合连接。(节点图选自 12SG904-1 型钢混凝土钢筋排布及构造详图)
二
混凝土梁中钢筋与H型钢骨的腹板连接
2. 在型钢柱腹板区设置搭筋板,然后将钢筋与搭筋板焊接连接。
第一种处理方式是预留穿筋孔。采用这种方式,对施工单位来说比较省时省力。然而,腹板上预留穿筋孔会导致型钢柱腹板截面有损失。在该项目中,结构设计要求腹板的截面损失率不超过 15%。(节点图选自 12SG904-1 型钢混凝土钢筋排布及构造详图)
第二种处理方式是采用焊接连接。腹板区域的钢筋与腹板上设置的搭筋板进行焊接连接。这种作法是从翼板区域焊接连接作法衍生出来的。这种作法的前提是要满足钢筋的焊接长度以及焊缝质量。(节点见下图)
劲性结构的深化设计与纯钢结构的深化设计相比,难度会增加许多。因为很多详图工程师在土建方面的知识存在不足,这是他们的“短板”。并且,在很多实际工程的节点中,设计图、规范和图集中并未给出具体的节点作法。希望这篇文章能对你在 SRC 结构中劲性柱节点的施工和深化设计提供一些帮助。