钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点连接做法浅析.pdf

第4 3 卷第2 期 2 0 1 6 年2 月 施工技术 Co ns t r u c tio n Te c hn o l o g y 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点连接做法浅析 徐伟英 ( 昆明市盘龙区建设工程质量监督站，昆明 6 5 0 0 3 4 ) 摘要 某工程采用钢管混凝土柱，设计了钢管贯通型连接和钢板翅片转换型连接、钢管钢筋转换型连接两种施工方案， 根据工程实际情况，综合应用两种方案，最终以达到即可传力又适用的目的，经过设计单位确认以及实际施工应用，取得了 很好的效果。 关键词 钢管混凝土 ； 翅片转换连接 ； 钢管钢筋转换连接 中图分类号 T U5 2 8 0 6 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 2 J o 1 2 4 _ 0 2 An a l y s i s o n No d e Co n n e c t i o n b e t we e n S t e e l Tu b e Co n c r e t e Co l u mn a n d Re i nf o r c e d Co nc r e t e Be a m XuW e i - yi n g Ab s t r a c t S t e e l t u b e c o n c r e t e c o l u mn wa s u s e d i n a p r o j e c t ， s o s t e e l t u b e t h r o u g h c o n n e c t i o n a n d s t e e l p l a t e fi n t r a n s i t i o n c o n n e c t i o n ， s t e e l t u b e a n d s t e e l b a r t r a n s i t i o n c o n n e c t i o n we r e d e s i g n e d Ba s e d o n e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s ， t h e s e t wo c o nn e c t i o n me tho d s we r e c o mb i n e d t o g e t h e r t o r e a l i z e b o t h f o r c e tr a n s mi s s i o n a n d f e a s i b i l i t y F a v o r a b l e e f f e c t s we r e r e a l i z e d a ft e r c o n fi r ma t i o n b y t h e d e s i g n u n i t a n d p r a c t i c a l c o n s t r u c t i o n K e y wo r d s】s t e e l t u b e c o n c r e t e ； fi n t r a n s i t i o n c o n n e c t i o n ； s t e e l t u b e a n d s t e e l b ar t r a n s i t i o n c o n n e c t i o n 空心钢 管混 凝土 是 2 O世 纪 8 0年 代在 电力 工业 中的送 电 1 工程概况 和变电构架中采用的一种新型构件。随着工业发展和使用范 围的不断扩大，空心钢管混凝土构件 已应用于中型工业厂房 中。采用空心钢管混凝土柱的结构，避免了现场浇灌混凝土， 既有利于环境保护，又减轻了结构 自重，还可利用柱子中部 的空心部分，用作设备管线的通道，是很有发展前途的一种 新型结构，不但适用于杆塔结构，也可用于工业厂房与民用 建筑。钢管混凝土的特点。 ( 1 )承载力大大提高 ： 钢管混凝土受压构件的强度承载 力可以达到钢管和混凝土单独承载力之和的 1 72 0 倍。 ( 2 )具有良好的塑性和抗震性能 ：在钢管混凝土构件轴 压试验中，塑性性能非常好。钢管混凝土构件在压弯剪循环 荷载作用下，表明出的抗震性能大大优于钢筋混凝土。 ( 3 )施工简单，可大大缩短工期 ：与钢柱相比，零件少， 焊缝短，且柱脚构造简单，可直接插入混凝土基础预留的杯 口中，免去了复杂的柱脚构造 ；与钢筋混凝土柱相比，免除 了支模、绑扎钢筋和拆模等工作 ；由于自重的减轻，还简化 了运输和吊装等工作。 ( 4 )经济效果显著 ：与钢柱相比，可节约钢材5 0 ，与 钢筋混凝土柱相比，可节约混凝土约7 O ，减少 自重约7 0 ， 节省模板 1 0 0 ，而用钢量约略相等。 采用钢 管混凝 土柱时， 梁采用钢梁或钢 一混凝土组合梁时 ， 梁柱节点简单可靠，也有利于现场整体吊拼装和机械化施工， 因此 钢管混凝土结构技术规范 ( G B 5 0 9 3 6 -2 0 1 4 ) 推荐采用， 但为节约造价，也常采用钢筋混凝土梁。无论采用哪种组合， 梁柱节点都是钢管混凝土结构中最核心、最关键、也是最薄 弱的环节，施工中应依据施工图设计文件进行放大样或做 出 模型，标明构造形式，钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁、钢筋 之间的关系，严格执行 钢管混凝土工程施工质量验收规范 GB 5 0 6 2 8 -2 0 1 0 第4 5 1 条强制性条文规定，确保钢管混凝土 结构工程质量符合设计要求和规范规定。 本文根据某典型的钢管柱混凝土结构工程实例，通过对 可以采取的各种钢管柱与钢筋混凝土粱连接节点方案进行分 析讨论，并进行二次深化设计，最终确定连接方案并在施工 中取得了很好的效果。 收稿日期 ： 2 0 1 6 0 1 1 5 作者简介 ： 徐伟英 ( 1 9 6 9 ) ， 女 ， 江苏高邮人 ，副高级工程师， 站长。 1 2 4 采用钢管混凝土柱 的部位地上结构为4 层，顶部为球 型网架结构 的阳光棚，地 上钢结构延伸 到地下二 层，在 B1 _ F 4 层形成钢管柱混凝 土结构。其中混凝 土成形尺寸为 1 0 0 0 mml O 0 0 mm，钢管柱的直径为7 0 0 mm，壁厚为2 5 mm； 墙、柱、梁主筋直径为2 5 ，2 8 ，3 2 mm，箍筋直径为2 0 ，1 6 ， 1 4 ra m。墙体混凝土等级为C 4 0 。其中钢管柱内灌 C 5 0 混凝土。 、 ； ； I I 1 1 f I I f 图1 钢管贯通型节点连接构造 ( a )平剖面； ( b )立剖面 2 连接 方案分析 ( 1 )钢管贯通型连接 ： 粱的大部分纵向钢筋直接贯通柱混 凝土核心区，不大于3 O 时构造上不要求补强，但纵向钢筋 宜采用等级高的钢筋和直径大的钢筋，尽量减少钢筋的根数， 并且需设置柱帽，并在核心区的钢管壁外焊接环箍。但本工 程未设计柱帽，故，此种做法不适用本工程，具体做法见图I 。 ( 2 )钢板翅片转换型连接以及钢管钢筋转换型连接 ： 需 在圆管内加焊核心钢管和钢板翅片，除需要设置柱帽及加强 环箍外，还需在钢管内施焊，加工复杂，且柱径较小，因此， 此种 做法 同样 也不适用于本工程 。具体做法如 图2 ，3 。 ( 3 )加混凝土环梁连接 ：钢管混凝土柱环梁节点主要是 由钢管混凝土柱、钢筋混凝土环梁、钢筋混凝土框架梁和抗 剪环构成，其构造如图4 所示。抗剪环是一圈焊接在钢管柱上 的 2 5 圆钢筋，包裹在环梁之内，位置一般靠近在梁底。该 构造无穿过钢管柱的托座及加劲板等构件，环梁的钢筋绑扎 无方向性， 方便地面预制， 机械吊装就位。经过现场实践证明， 该项设计新颖独特的节点形式，在工程施工中具有较强的技 术优势和施工便利性 ( 4 )承重销式节点连接 ：当荷载处于设计值范围内时， 紧箍在钢管壁外的梁端截面的混凝土与钢管壁之间的粘着力 建筑技术开发 Bu i ld i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 施工技术 Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y 第4 3 卷第2 期 2 0 1 6 年2 月 r 筑孔 L 环箍 l I + I H d 坚 塑 篁 l ( a ) ( b ) 图2 钢板翅片转换型连接节点 ( a ) 平剖图；( b ) 立剖图 1 _厂 A 翅 兰 造 箕 j ： 一 址 f f 厂 = 鲁 卦 j E 接 坚 l I 超竺 管 核 肋 钢管混凝土柱 、 梁纵筋 L 进 大于1 上加劲 环肋 | 下帅劲环 曲 l 一 - - c 、 塑 笪 凝 = 图3 钢管钢筋转换型节点 ( a ) 立剖图；( b ) 连接节点与管外连接竖筋焊接 钢管混凝土柱 U 蛰鎏 ， 图4钢管混凝土柱环梁构造图 ( a ) 节点侧面；C o ) 节点平面；( c ) 1 一 培0 面 或磨擦力 ，及承重 销共 同传递梁端剪力 ：当荷载 不断增加时 ， 混凝土内出现微裂时，剪力便全是由承重销承担。弯矩化为 一 对力偶，拉力 由穿过钢管壁的纵向钢筋传递，压力则由混 凝土梁截面与钢管壁的直接接触传递给柱。 承重销式节点优点： 传力途径明确、可靠，现场焊接量少； 缺点是有穿心构件，加工较为复杂，焊接质量要求也高，非 常不方便制作，并且此节点因钢筋及承重销穿过钢管，影响 混凝土浇筑， 所以仅用于剪力较大而且管径较大的情况 ( 图5 ) 。 、 。 钢筋混凝士 i I ! 、 、 、钢筋混凝土 ， 、， V h i 双 钢 筋 一 、 J J ， l 1 、 l I 钢 蹙 一 ： 幸 下 l j J 图5 纵筋贯通一 承重销梁柱连接 ( a )立剖图； ( b )1 - 1 剖面 ( 4 )上下加强环板节点连接 ： 规程推荐加强环式节点，它 通过上下钢板加强环传递弯矩，两个加强环之间均匀排列着放 射状的加劲肋板，并与管壁及上下环板焊接，用以传递剪力。 这种节点没有任何零部件穿过钢管，因此特别适用于小 直径 的钢管混凝土柱，尤其是当采用多层钢管混凝土柱一次 泵送项升浇灌法时，管内没有障碍物是很重要的。 但规范要求加强环的板厚 t 及连接宽 ( 加强环外径 一钢管 半径)B ， 根据与梁端纵筋等强原则，宽度 B最小尺寸为O 7 梁宽， 而叠合柱外的混凝土厚度仅1 5 0 mm， 减3 0 mm保护层厚度， 则梁宽大于1 7 0 m m便会露出柱外，因此不适用本工程 ( 图6 ) 。 柱 壁加劲肋 1 _ 一 T 筋 混 凝 土 梁 f f 一 1 l U - f n l I I劲 墅 = l I L 1 L 一 图6 纵筋贯通式 环形牛腿柱连接 ( a ) 立剖图；C o ) I 一 培0 面 本工程最终确定的连接节点方案 据工程实情， 综合应用两种方案， 达到即传力又适用 目的。 ( 1 )除叠合柱的 1 5 0 mm钢筋混凝土外包混凝土层外，节 通过半穿心牛腿传递剪力，由贯穿主筋承担弯矩 ( 图7 ) 。 (a ) ( b ) 图7 实际梁柱连接节点 ( a ) 立剖图；( b ) 1 - 1 剖面 托座需伸入柱内以加强锚固，托座长度根据构造设为梁 高的1 2 ，翼缘宽度为所连接的钢筋混凝土梁每侧减去 5 0 mm。 根据叠合柱的外包钢筋混凝土厚度减去保护层及钢筋厚度 确定加强环的最小外伸尺寸，此加强环可以传递一部分弯矩。 ( 2 )梁内部分主筋穿过钢管混凝土柱连续配置，当有并 筋穿过时，开孔8 0 ram3 5 mr a ( 高 ，并在管外加同厚度套管 补强 ； 若因钢筋太密，少数主筋可在柱两侧截断，与柱钢管 伸出的钢托座双面焊接，钢筋在柱焊接板上满足双面焊5 d的 锚固要求 ( 图8 ) 。主筋主要传递弯矩。 r 长圆孔 c O 3 5 j 图8钢管柱及钢筋锚固大样 ( a )立剖图； ( b )1 - 1 剖 面 因叠合柱外有 1 5 0 m m混凝土环抱，托座伸入钢管内加强 锚固，且柱外加焊加强环 ， 只要这三部分未发生屈服，该节点 不会发生因牛腿的转动而带动钢管壁剥离核心混凝土，造成 鼓出破坏。此方案更容易实现 ： ( 1 )钢管异地购买不受节点 作法影响 ； ( 2 )柱子施工完毕无加强环露出，外观整齐 ； ( 3 ) 更方便混凝土浇筑，避免最后不必要的混凝土补强及工程质 量问题 ； ( 4 )更容易的解决了梁柱密集区节点的钢筋连接及 锚固，减少了现场钢筋间距与设计钢筋穿孔间距之间的矛盾。 4 结束语 本工程钢管柱混凝土结构采用以上连接方案，经过设计 单位确认以及实际施工应用，取得了很好的效果。 参考文献 【 1 】 戚金有 ， 任常保 ， 葛冬云 ， 等 深圳平安金融中心巨型钢骨混凝土 组合结构施工技术 J 建筑技术 ，2 0 1 4 ，4 5 ( 6 ) ： 4 9 0 4 9 6 1 2 5