型钢混凝土在节点设计中值得注意的几点问题.pdf

第 3 7卷 第 1 1 期 2 0 1 0年 1 1月 建筑技术开发 Bu i l di n g Te c h n i q u e De v e l o p me n t Vo 1 3 7。 No 1 1 NO V 2 0l 0 型钢混凝土在节点设计 中值得注意的几点问题 张 岚 ( 常州第一建筑工程有限公司技术研发 中心，江苏常州 2 1 3 0 0 0 ) 摘 要 主要 阐述 了型钢混凝土结构 在型钢柱与型钢梁的拼接 、 混凝 土梁与混凝土柱 中的钢筋束 的布置、 节点核心 区 域的箍筋布置等节点设计中值得注意 的一些问题 ， 以及结合具体工程在施工过程 中积 累的经验 ， 采取 的相应 措施 。 【 关键词 S R C ； 实腹式 型钢混凝土梁 ； 实腹式型钢混凝 土柱 ； 钢筋束 ； 剪切破坏 ； 等强连接 ； 反弯点 ； 全熔透焊接 中图分类号 T U 3 9 2 1 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 1 1 - 0 0 0 8 - 0 3 1 型钢混凝土的特点 型钢混凝土也叫钢骨混凝土 ， 是指在混凝土内部 配置钢 骨 ， 并按规 定 设 置 柔 性 钢 筋 的组 合 结 构 ， 简 称 S R C( S t e e l R e i n f o r c e d C o n c r e t e ) 。 型钢混凝土比普通 的钢结 构或者钢 筋混凝 土结构具 有 以下几方面的优 点 ： 1 ) 由于内部 钢骨具 有很 好的强 度 ， 相对 同等截 面的构 件 ， 型钢混凝土的承载能力大大提高 。 2 ) 型钢没有 混凝土 的受 压徐变 问题 ， 因此 减少 了长期 受压时的变形问题 。 3 ) 在地震 中钢筋混 凝土 短柱 多发生剪 切型破 坏 ， 而 实 腹式型钢 的腹板能有效地承担剪力作用 ， 避免剪切破坏 。型 钢具有很好 的延性 ， 结 构的耗能性 能大大增强 ， 使型 钢混凝 土具有 良好 的抗震性能。 4 ) 外包的钢筋 混凝 土能够 约束型 钢 ， 从 而提 高钢 骨 的 抗屈曲能力 ， 因而可以大大地节约钢材 降低造价 。 5 ) 由于外包混凝 土部 分具有 防火 及防腐 性能 ， 又避 免 了钢结构本身的耐火性能差 和抗腐蚀性能差的缺点。 因此 ， 型钢混凝土被越来越广 泛地应 用到多 高层结构 、 大跨度结构和地 震区的建筑 中。 但是 ， 型钢混凝土结构也 存在 自身的短处 。如 ： 用钢 量 增加 ， 使结构 的成本上升 ； 钢筋与型钢交错穿插 ， 节点 的钢 筋 布筋 困难 ， 节点处的混凝 土浇筑不方便而且不宜密实。 2工 程实 例 2 0 0 9 年我们承接了南车集团戚研所技术 中心工程 的深化 设计和施工。该工程为型钢混凝土的框架结构， 型钢柱为十字 形交叉的实腹式焊接 H型钢 ， 型钢截面 4 0 0 m m 4 O O m il l ， 混凝 土柱的外包截面为 7 0 0 m m 7 0 0 m m。型钢梁为实腹式焊接 H 型钢 ， 截面尺寸 1 0 0 0 m m 3 0 0 m m x1 6 m m 2 4 m m， 混凝土梁 收稿 日期 ： 2 0 1 00 81 5 作者简介 ： 张岚 ( 1 9 7 0 ) ， 女， 辽宁沈阳人， 毕业 于重庆建筑工程学院 ， 本科学历 ， 高级工程师 ， 现从事钢 结构方面 的设计 与施 工 技术研究与开发工作 。 8 的外包截面为 1 3 0 0 mm x 5 0 0 ra m( 如图 1和图 2 ) 。框架柱 及框架梁 中的钢筋 种类多 、 数量多 ， 在柱脚处 与地梁 的钢筋 交错布置 ， 在每层框架 的节 点处 的钢 筋更是双 向纵横交叉 ， 多数 的主筋都 与内部 的型钢相碰 ， 为 了避免 了在型钢的翼缘 上面打孔 ， 我们采用 了在型 钢柱上加焊 牛腿的做 法， 把梁 中 的钢筋焊接在 牛腿上 ， 既满 足了钢筋 的锚 固要求 ， 又保证 了 结构的截面不被削弱 。 图 1 型钢柱大样 I l J I O 啦l 4 5 盐1 0 4 0 0 8 H 3 0 0 x 1 0 0 0 x 2 4 x 1 6 0 3 4 5 2 梁配筋详平面 J 昌 ： J 图 2型钢梁大样 型钢柱长 2 4 3 m， 沿高度方 向分 为两 段 ， 连 接处位于第 第 3 7卷 张岚 ： 型钢混凝土在节点设计 中值得 注意的几点问题 第 1 1期 二层柱的弯矩反弯点处。为了保证安装定位的准确性 ， 我们 采用在型钢柱的腹板采用 高强螺栓连接 ， 外翼缘上焊接安装 耳板 ， 螺栓定位后将翼缘全 熔透焊接 ， 安装 结束后 再将耳板 割除( 如图 3 ) 。 o 图 3 高强螺栓连接型钢柱腹板 1 一下柱 ； 2一上柱； 3一衬板 型钢柱脚 为铰接柱脚 ， 底板为 5 0 0 m m 5 0 0 m m， 采用 四 个 M3 0的锚栓将柱脚与基础相连 ( 如 图 4 ) 。 图 4型钢柱大样 3受力钢筋 的设置 在钢柱 、 钢梁梁 的设计过程 中 ， 除了按 照正常 的受力分 析配筋 以外 ， 还应考虑到型钢混凝 土中的型钢大多分布在 中 心位置 ， 为了避免钢筋过 多地穿过 型钢截面 ， 对型 钢截面产 生削弱现象 ， 应把梁的主要受力 筋分 布集 中在混凝土截 面的 四角处 。当柱端或梁端 弯矩较 大时 ， 需 要较 多根数 的钢筋 ， 这时集 中布置在混凝土截面 的角部 ， 难 以保证钢筋 间的最小 净距要求 。根据 型钢混凝 土组合结构构 造与计算 手册 中 的试验研究结果 ， 当满 足以下条件 时， 可 以在局部 区段采用 两根钢筋 间无间距的钢 筋束 ， 条件是 ： 1 ) 钢筋为直径 2 5 m m 以下的钢筋 ； 2 ) 钢筋束 与其他钢筋束 间的净距大 于等于 1 5 d ( d 为 钢筋束 的公称直径) ； 3 ) 做钢筋束 的钢筋直 通节 点伸 出梁、 柱边 满足一 定 的 延伸长度 z ， z 。 = a ( f , ) d 。 +( 7 8 ) h o 式 中， z 延伸长度 ； 钢筋受拉强度设 计值 、 混 凝土 轴心 受拉 强度 设计值 ； o 锚 固钢筋的外形系数 ， 两根钢筋组成 的钢筋束 为 0 20； d 。 钢筋束公称直径 ； 有效截面高度。 当部分钢筋不可避免地穿过型钢时 ， 宜在型钢梁 上预先 焊 接小 型牛腿 ， 混凝 土梁上 的钢筋与牛腿采用焊接连接。当 非抗震框架 时， 也可以采用直 接和型钢上 的连接套 筒连接 。 当主筋穿过 型钢 的腹板时 ， 可 以将钢筋采用塞焊的方 法焊接 在型钢上 ， 在工地将 预焊 钢筋段 的一端用连接套筒和梁的主 筋连接 。在本工 程 中 ， 采 用 的就 是 焊接 小型 牛腿 的连接 方 法 ， 如 图 5 。 图 5 小型牛腿的连接 4箍 簏的设置 节点核心区域的箍筋对于提 高型钢混凝 土框架 的节点 抗震性能非常重要 ， 因此 对箍筋 的构 造要求也 很严格 ， 对最 大 间距 、 最小直径和配箍率都有严格要求 。由于节点核心 区 域 的箍筋穿过型钢节 点十 分困难 ， 可 以采用 U型 或 L型箍 筋现场焊接成封闭箍筋 。焊接 的位置应 避开 主筋。也可 以 采用焊接钢板箍代替箍筋 。由于考虑到 核心区域 内的十字 形钢柱 的翼缘和直交型钢梁 对于混凝 土也具有一定 的约束 能力 ， 型钢的腹板也 可以承受一定 的剪力 ， 在型钢混 凝土 的 梁柱节点 区域也可以考虑采 用加厚 型钢腹板 的方法 取代设 置箍筋 。 5加 劲肋 的设 置 型钢 的内部需 要设置加劲肋 。为 了便于混凝土的浇捣 ， 在满足尽量减少加劲肋的尺寸 ， 并在 中心处留有排气孔 。 6 栓 钉的设置 为 了保证型钢与外部混凝 土的传力可靠和共同工作 ， 在 型钢 的翼缘外部一般设置抗剪件 ， 如栓钉。在布置栓钉 的时 候应注意与牛腿的位置避开 ， 在基础钢筋的绑扎 和箍筋 的绑 扎 时也要注意适 当调整距 离( 如图 6 ) 。 7混 凝 土 的选 择 另外 ， 在选择混凝土 时也要根据 工程 的实际情 况 ， 尽 可 能地选择石子的粒径 比较合适 的混凝土 ， 以免石子 的粒径 过 大 ， 在 浇筑 的过程 中产生卡在劲板或者栓钉处 而影响 型钢混 凝土 的整体质量 。 ( 下转第 3 1页) 9 第 3 7卷 阎 文， 等 ： 铝合金建筑模板体 系探 究 第 1 1期 钢大模板和胶木模 板体 系为分析 目标 ， 基 于 0 4评 分法 ， 展 开技术经济分析与评价 ， 铝合金模板 与其他主流模板 的基本 技术经济指标见表 1 。 表 1 主流模板体 系主要技术经济指标 铝合金 低合金 全钢大 胶木 项目 模板 模板 模板 模板 F l 模板重量 ( k g m ) 1 8 2 3 9 l l 5 1 6 模板单fi r ( 元 m ) 6 3 0 3 2 0 8 0 0 1 8 8 周转次数 次 3 0 0 2 0 0 2 5 0 1 0 0 摊销费用 ( Y r , 次) 1 1 9 l 1 8 2 1 8 8 可实现的表 清水饰面 普通清水 普通清水 普通清水 观质量水平 混凝土 混凝土 混凝土 混凝土 按需 1 2 定性规格 种 1 3 5种 9 6 种 定制 2 4 m 回收价值 5 l 1 0 ( 钢材为 1 ) 经函询执业 于西安市建 筑市场 的 5位具有 一级建 造师 执业 资质 的专业人士后 ， 得 到主流模板体系主要功 能技 术经 济评价 ， 其 中专家基于 0 4评 分法对 7项功能评 分结果 见 表 2 ， 表 2中 F 对应 于表 l中各项 目， 专 家对 四种 主流模 板 体系的评分结果见表 3 。 表 2主流模板体 系各主要功能评分 F l F 2 F 5 F 一 得 分 权 重 F l 2 2 3 3 4 4 l 8 0 2 1 4 F 2 2 2 3 3 4 4 1 8 0 2 1 4 2 2 3 3 4 4 1 8 0 2 1 4 1 1 1 2 3 3 1 1 0 1 3 l l 1 1 2 3 3 l l 0 1 3 l O 0 O 1 l 2 4 0 0 4 8 F ， O 0 0 1 1 2 4 0 0 4 8 表 3主流模板体 系各主要功能评分结果 铝合金模板 低合金模板 全钢大模板 胶木模板 Fl 9 6 4 1 0 F 2 5 7 4 9 9 6 8 3 9 l 0 6 4 ， ，5 l 0 7 7 5 1 0 8 8 3 F 1 0 6 6 2 功能得分 8 3 7 l 6 9 6 5 5 7 9 9 6 1 2 7 由表 3最终 功 能 得分 分 值 可 以看 出 ， 铝合 金 模 板 体 系具有 显著 的技术 经济 优势 ， 具有进 一步 推广 的价值 。 4 结 语 建 筑模 板 系 统 是 构 成 现 代 土 木 工 程 施 工 的 重 要 因 素 ， 从最 初 的木 模板 进化 到最新 型 的铝 合金 模板 ， 既是 建 筑 材料 的更新 ， 也是 建筑施 工技 术方 法 、 工 艺 质量 水平 的 飞跃 ， 基 于上 述种种 分析 ， 施 工单 位使 用 自重 轻 、 性 能好 、 残 值高 、 易于 回收利用 的铝合金 建筑 模 板 的前景 可 观 ， 是 全 面实 现绿色 施 工 的捷 径 ， 必将 实现 显 著 地经 济效 益 和 社 会效 益 。 参考文献 1 吴添祖 ， 虞晓芬 ， 龚建立 ， 等 技术经济学概论 M 北京 ： 高 等教 育 出版社 ， 1 9 9 8 2 虞和锡 工程经济学 M 北京 ： 中国计划出版社， 2 0 0 2 3 陈传为 ， 吴缤璇， 李 慧萍 5 4型铝合 金建筑模板 的经 济和技术特 点 J 施工技术资讯 ， 2 0 0 9 ， ( 7 ) ： 3 1 3 2 ( 上接 第 9页) 图 6栓钉的设 置 8结束语 随着低碳时代的到来 ， 节约能源已经成为建筑行业 可持 续发展的 目标 ， 型钢 混凝 土汇集 了混凝土 与钢结构 的优 势， 是我们建筑业发展的趋 势之一 。我们相信 ， 型钢混凝 土将 会 占有越来越多的市场 ， 发展钢结构也是大势所趋 。以上就是 我们在 型钢 混 凝 土 的 设 计 和施 工 中 的一 些 体 会 ， 与 大 家 共享 。 31