梁纵筋与型钢混凝土柱节点搭接探究.pdf

梁纵筋与型钢混凝土柱节点搭接探究 李洪亮 ( 安 徽 水利 开 发 股份 有限 公司， 安 徽 蚌 埠 2 3 3 0 0 0 ) 摘 要 ： 参照国家有关型钢混凝土组合结构相关的规范、 规程、 标准、 图集， 结合已有的型钢混凝土梁柱节点试验和研 究结论 ， 系统阐述了 几种关于粱柱节点搭接的理论， 重点对几种常见的粱纵筋与柱型钢节 点搭接的形式进行分析， 指出研究中的不足， 特别介绍了根据新的研 究理论提 出的一种新 型梁纵筋与型钢混凝土柱搭 接构造形式。 关键词 ： 型钢混凝土柱； 梁纵筋； 搭接 中图分 类号 ： TU 3 2 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 6) 0 4 0 1 2 9 0 3 DOI ： 1 0 1 6 3 3 0 j c n k i 1 0 0 7 7 3 5 9 2 0 1 6 0 4 0 5 2 0 前言 目前我国对型钢混凝土柱节点的搭接研究还不 够全面， 不成体系： 节点的研究较片面， 节点试验研究 不系统 ， 节点承载力计算理论需要进一步完善 ， 节点 内力传递机理需要进一步明确， 很多理论和做法甚至 直接从 日本翻版套用。 如何在不影响节点的抗承载能 力和抗剪切承载能力 ， 不增加施工难度和复杂性 的基 础上 ， 设 置合理 的节点构造形式 ， 是我 国型钢混凝土 研究的热点。 1 常见梁纵筋 一柱型钢搭接形式 1 1梁纵筋不穿过型钢翼缘 在梁纵筋与柱型钢搭接问题 的研究 中， 有研究人 员认为： 混凝土梁的主筋不得与型钢混凝土柱的型钢 直接焊接， 更不能穿过型钢翼缘 ； 如果这样做将对型 钢柱的抗剪能力以及抗弯能力产生重大影响。 所以混 凝土梁 的主筋应尽可能不穿过或少穿过型钢 ， 如需穿 过 ， 尽可能穿过腹板 ， 而不穿过翼缘【 ” 。 根据此理论 ， 在 施工中总结出以下几种搭接方法。 1 1 1梁纵 向钢筋贯穿式( 图 1 ) 型钢柱的翼缘较窄时， 在型钢腹板上开孔 ， 让梁 的上、 下纵向钢筋全部穿过节点。这种形式能保证梁 纵向钢筋的贯通锚固， 同时也方便了施工； 但是由于 对型钢板腹板进行割孔 ， 容易削弱截面强度， 需要对 割孔进行补强 ， 并且腹板开孔位置不易控制 ， 需进行 C= 二次甚至三次的钢筋穿孑 L 位置的深化工作。 该方法适 j= 宜在工期较紧， 纵筋直径较小的情况下使用。 旺： 1 1 2梁纵筋与型钢腹板钢筋连接器连接式( 图 2 ) ： 梁的上、 下纵向钢筋能够全部穿过翼缘 ， 抵达腹 ：型 板。 但由于腹板的阻碍， 纵筋不能贯通， 并且在柱内 不 蠹丽 能够满足锚固长度的需求。 这是采用在柱内腹板上焊 ： 接钢筋连接器， 解决纵筋无法穿过的难题。这种形式 ： 既不会造成型钢腹板的截面削弱， 又能保证梁纵向钢 筋的贯通锚固， 同时也方便了施工 ， 但现场焊接量大 影响施工进度， 工厂焊接焊接位置不宜确定 ， 且造价 较高； 适应在钢筋直径较大 ， 混凝土浇筑质量要求较 高的情况下使用。 1 1 - 3梁纵筋加掖错开式 ( 图 3 ) 柱型钢的翼缘很宽时， 采用钢筋加掖的形式绕过 钢柱翼缘板宽度的范围穿过型钢柱腹板预设置的穿 筋孔保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施 工。 但钢筋加工量大， 需进行钢筋的加掖施工， 增加钢 筋连接的难度 。适宜在钢筋直径较小 ， 易在工厂进行 加掖 。 。 n l 。 I 蔓 I ： ： ： ： 一 图 1 粱纵筋与型钢腹板贯通式 旺 【 I r _ 一 1 l H I =_l l I I I I 1 H “ir 1 I 翻 1 | _ I - I t L I L l 巳 鹭 j ： = _一 _ -_ j 一 2 =： 图 2梁纵筋与型钢腹板钢筋连接器连接式 _ 囡 避 蚕 瞄豳 善 1 曾 1 1- 龋 图 3梁 纵 筋 加 鞭 错 开 式 1 2梁纵筋在翼缘两边断开 但是对于较大的梁，纵主筋不穿过柱型钢翼缘， 单靠钢筋加掖很难满足承载力和抗剪力要求。为此， 有人提出连接型钢混凝土柱的节点， 梁主筋应尽可能 从型钢两侧通过 ，对于必须与柱型钢相交的梁主筋 ， 应在柱型钢两边断开， 但应与柱翼缘可靠焊接。根据 该理论 ， 又产生了以下两种搭接方法。 梁纵筋一 钢梁节点搭接方式( 图 4 ) 。具体做法 ： 在 型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁添加短钢梁 ， 加固其与 梁 内主筋的搭接效果 。 钢梁长度应大于钢筋混凝土梁 截面高度 1 8 倍 ，高度大于钢筋混凝土梁 1 倍梁高， 且符合钢筋搭接要求 。为了加强连接的紧 固性 ， 在短 钢梁的上翼缘、 下翼缘上设置两排销钉。销钉间距不 小 于 l O c m， 销钉 间距与型钢边缘不小于 5 e m， 且销钉 直径不小于 g c m 。这种方法在型钢翼缘截面较窄时 常使用 ， 当翼缘截面较大的梁 ， 使用钢梁反而会增大 施工吊装难度， 钢梁自身的重量也相应降低了节点的 承载力和抗剪能力 。 图 4梁 内 主 筋 通 过 牛 腿 与 型 钢柱 连 接 梁纵筋一 钢牛腿节点搭接方式。 为克服这个难题 ， 在试验的基础上， 北京市建筑设计院和清华大学的试 验研究闭 ， 推荐做法 ： 在型钢柱上增设工字钢牛腿 ， 钢 筋混凝土梁部分主筋通过型钢混凝土柱主筋， 并连续 配置 ， 部分主筋在型钢混凝土柱两侧截断 ， 与钢 牛腿 焊接。由于这种连接方式导致两端塑性铰向外移动， 所 以需要在梁端与钢牛腿 以外部位设置箍筋加密区。 关 于采取在型钢柱上设置钢牛腿 的方法 ，从实验表 明 ： 牛腿末端位置 ， 截面承载力和刚度突然发生变化 ， 混凝土很容易发生挤压破坏 ， 所以牛腿的翼缘要设计 成变截面翼缘 ， 改善上述情况的出现； 另外， 设置钢牛 腿的办法 ， 在 吊装型钢柱时 ， 施工上也有不便之处 ， 不 是一种很理想的节点连接构造。 1 3梁纵筋通过型钢翼缘 还有一批研究人员认为 ： 在型钢翼缘上开孔对型 钢柱 的抗弯性能和节点的抗剪性能影响并不明显 。 有 研究结果证 明引 ： 部分钢筋混凝土梁梁 主筋通过型钢 翼缘， 对型钢混凝土搭接节点的抗震性能的影响并不 大 。 通过型钢翼缘的主筋锚 固性能好 ， 没有滑移现象 ， 并且能够获得较好的延性和耗能能力。 研究结果还证 明： 在型钢翼缘上开小孔， 不但不会降低节点的受力 性能和抗剪能力 ，还会提升节点受力性能和抗剪能 力 。在型钢上开小孔 ， 使型钢两侧的混凝土可 以相互 流通 ， 增强 了混凝土与型钢的粘结能力 ， 并 能形成混 凝土销钉，使节点核心区混凝土的整体性大大提高， 便于施工。 2 梁纵筋贯穿柱型钢翼缘式 既然梁纵筋穿过型钢翼缘不会影响型钢柱 的抗 弯承载力和节点的抗剪承载力 ， 在工程实际中我们就 可以采用梁纵筋贯通 的方式来 型钢混凝土梁柱节点 问题 。 可以采用角钢对被削弱的型钢柱 的翼缘进行补 强处理 ， 型钢与角钢形成的钢 牛腿 ， 便于钢筋混凝土 梁内部的剪力直接传递到型钢混凝土柱内， 使受力性 能大大提高。详见图5 。 图 5梁纵筋通过柱型钢翼缘做法 2 1角钢补强的构造 本处重点介绍开孔的注意事项。 钢筋从开孔通过 争 兽 时， 开孔直径一般取钢筋直径加 4 6 ra m， 但由于市场 上同种规格钢筋生产的偏差不一，分部偏差较大， 实 际施工时开孔直径取钢筋直径的- 8 m m，同时还必 须保证同一个钢筋在型钢中穿过 2 个以上的孔， 所以 在孔的制作时必须保证孑 L 的偏差在规定允许 范围内。 施工节点详见 图 6 。 图 6梁纵 筋 穿过 柱 型钢 翼 缘板 补 强 2 2节点受力过程分析 同济 大学 的研究人员的研究结果表 明嗍 ： 虽然型 钢承担的节点剪切力较大， 导致节点核心区域的箍筋 应变增长速度很快 ， 但是箍筋并没有屈服， 对节点核 心区域的混凝土约束能力依然很强。 对于型钢混凝土 柱一 型钢混凝土梁承载力和刚度下降较型钢混凝土 柱一 钢筋混凝土梁更慢， 承载力和刚度更大。 3 结论 综合分析以上 6 种梁纵筋与柱型钢节点搭接方 式 ， 梁 纵 筋 贯 穿 柱 型 钢 翼 缘 式 构 造 简 单 、 造 价 低 、 施 工甚 较为方便， 适应规模化和大跨度梁施工。在型钢上开 ： 小孔， 使型钢两侧的混凝土可以 相互流通， 增强了混 嚣： 凝土与型钢的粘结能力， 并能形成混凝土销钉， 使节 ；鞲 点核心区混凝土的整体性大大提高， 便于施工。 主：羲 但是在实际项 目 施工中，还应综合考虑项 目规 霹： 模 、 施工场地、 梁柱直径、 跨度大小等因素， 合理选择 “ ： 搭接方法 ， 确保节点处理方案最优化。 参考文献 【 1 】 J G J 1 3 8 2 0 0 1 ， 型钢混凝土组合结构技术规程 s 】 【 2 蒋欢军 ， 吕西林新型耗能剪力墙模型低周反复载荷试验研究叨 世界地震工程， 2 0 0 0 ， 1 6 ( 3 ) ： 6 3 6 7 【 3 】 陈丽华， 李爱群 ， 赵玲 型钢混凝土梁柱节点的研究现状【 J 】 工业建 筑， 2 0 0 5 ( 3 5 ) ： 3 2 4 5 4 】 梁威 ， 王昊 我国型钢混凝土梁柱节点构造综述叨 结构工程师 ， 2 0 0 7 ( 4 ) ( 上接 第 1 0 2页) 质量水平有明显的提高。 由于早拆模板上述体系模板的特点， 使得其构造 简单、 操作方便、 施工工艺容易掌握， 适应当前中国建 筑施工工人的技术操作水平。模板配置量的减少， 可 以节省人工的消耗 ， 模板装拆的简便快速也能节省综 合用工 。 随着拆模混凝土强度 的降低 ， 大大缩短 了建设周 期， 使项 目不仅在施工技术上进步了， 更是在工效、 工 期、 费用方面都能明显的提高效益。随着这项技术大 规模的推广， 不仅有利于提高企业的经济效益和竞争 力， 且有利于节约社会资源， 提高生产效率。 5 结论 综合以上分析， 早拆模体系不仅是施工技术进步 的体现， 而且更是能够显著提高经济效益。 因此， 大力 推广早拆模板体系不但有利于提高建筑企业的经济 效益和竞争力， 而且有利于节约社会资源 ， 提高社会 生产率 。 参 考文献 【 1 1 毛杰， 李全智， 李臻， 等 几种顶板模板快拆体系的研究与应用 J 1 施 工技术， 2 0 0 7 ( 3 6 ) 【 2 】 李文红 现浇结构早拆模技术的应用分析 J _ 中州煤炭 ， 2 o o 9 ( 8 ) 【 3 】 黄楠， 沈杰早拆模体系的综合效益分析册 建筑管理现代化 ， 2 0 0 8 ( 6 )