超高層混凝土梁柱節點深化設計研究范文
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關鍵詞：勁性混凝土；BIM深化設計；鋼筋接駁器
深圳太子廣場為大型城市商業綜合體，異形結構多，跨度大，轉換結構多，型鋼柱、型鋼梁分布廣，共有型鋼柱211根，型鋼梁188根，其中最大的框支梁截面達1000mm×1800mm；型鋼梁柱節點鋼筋密集，局部梁底32鋼筋多達3排，節點連接復雜。針對復雜型鋼梁柱節點，規范要求梁鋼筋與型鋼柱采用搭接板（即短托座）或套筒連接。若單獨使用套筒或搭接板的單一連接方式，遇多層梁鋼筋同時與型鋼柱連接時，由于操作面間隙狹窄，施工難度大，難以保證鋼筋連接質量。為提高施工可操作性，降低施工難度，減少鋼筋搭接接頭數量和成本，縮短施工工期，邀請設計、監理、建設單位參加研討會，形成了針對型鋼柱與型鋼梁，鋼筋混凝土結構框梁，型鋼柱與斜梁、正交梁，型鋼主次梁，箱形柱與鋼筋混凝土結構框梁，箱形柱與柱帽等節點施工的會議紀要，經設計院多次復核后，針對節點實際情況，綜合采用搭接板、鋼筋接駁器、型鋼腹板開孔、優化鋼筋間距、排距繞過型鋼、微調整梁的平面位置繞過型鋼等方法，利用各種鋼筋連接方式和工廠化加工的優點，提高了現場的可操作性，降低了施工難度，減少鋼筋搭接接頭的數量和鋼筋連接的現場焊接量，保證了鋼筋與鋼結構的連接質量，降低了綜合成本，縮短了工期。本文介紹勁性結構梁柱節點深化設計技術。
1十字形型鋼柱的柱、梁節點深化設計
1.1型鋼柱與型鋼梁
型鋼梁與型鋼柱鋼筋通常采用搭接板連接或套筒連接，經比較本工程采用搭接板連接。當型鋼柱主筋為單排，型鋼梁底部鋼筋為單排且不大于7根時操作空間較大，可在型鋼柱兩側采用搭接板連接，梁鋼筋與搭接板焊接長度為雙面焊5d（d為鋼筋直徑），搭接板長度為5d+20mm。在搭接板鋼筋施工前，先按鋼結構深化設計圖結合土建設計圖，對梁鋼筋在搭接板處位置進行優化設計，初步確定鋼筋型鋼腹板開孔位置及繞過型鋼柱的鋼筋根數，然后結合BIM軟件，在電腦上將鋼筋、型鋼生成三維圖紙，最后確定鋼筋位置，以保證鋼筋與搭接板位置不與型鋼及節點處鋼筋位置發生矛盾，同時確定繞過型鋼柱的梁鋼筋根數，如圖1所示。當型鋼柱主筋為單排，型鋼梁底部鋼筋為雙排及以上時，由于操作空間很小，若梁兩端采用搭接板連接很難保證施工質量；因現場型鋼柱、梁已經安裝就位，兩端同時采用套筒連接也難以實現。經比較，采用套筒+搭接板連接形式，對于型鋼梁、柱節點，由于梁、柱間距離已確定，要求搭接板長度為5d+20mm+套筒長度（d為焊接鋼筋直徑），鋼筋下料長度為型鋼柱凈距–套筒長度–10mm，并在鋼筋一端套絲扣。深化設計時還要確保鋼筋凈距滿足要求，以保證鋼筋能完全擰入套筒內（圖2–4）。
1.2型鋼柱與普通框架梁
型鋼柱與普通框架梁連接節點涉及2種情況：（1）一端采用型鋼柱，另一端采用普通鋼筋混凝土柱，針對這種情況在型鋼柱與普通框梁節點處采用套筒連接，此時在另一端沒有型鋼柱限制框梁鋼筋長度，可很快捷地將擰進套筒內；（2）梁兩端均有型鋼柱，此時在節點位置采用搭接板+直落套筒形式。
1.3型鋼斜梁、正交梁與型鋼柱
型鋼斜梁、正交梁與型鋼柱節點深化設計如圖5所示。
1.4型鋼主、次梁節點
對型鋼梁內鋼筋排布進行優化，將次梁截面00mm×1100mm，底部鋼筋2432（8/8/8）調整為2432（4/10/10），以保證盡可能多的底部鋼筋在鋼骨下通過，不能在鋼骨下通過的鋼筋采取彎錨或開孔穿過型鋼腹板（圖6）。
1.5型鋼懸挑梁節點
型鋼懸挑梁懸挑長度長，梁上部配筋多，梁身變截面、梁底部鋼筋需按變截面斜邊長度進行下料。為保證梁下部焊接質量，型鋼柱處搭接板須按梁下部變截面角度加工成一定的傾角，以保證梁底部鋼筋完全放置在搭接板上。梁上部鋼筋排布時若鋼筋間距較小可參照規范采用并筋形式，上部鋼筋按設計要求加工彎起鋼筋，具體做法如圖7所示。
1.6型鋼柱鋼筋與框梁或型鋼梁鋼筋焊接搭接板節點
本工程裙房4層20軸處設截面為800mm×800mm的型鋼柱，配筋為422+2020，鋼骨為十字柱（400×200×20×20）；型鋼梁截面為600mm×1200mm，配筋為上下各525，鋼骨為H800×300×20×30。焊接搭接板長度要求由規范規定的5d+20mm改為5d+40mm，做法如圖8所示。
2箱形鋼骨柱的柱梁節點深化設計
2.1箱形鋼骨柱采用單排筋時的梁柱節點設計
箱形鋼骨柱與普通框梁的連接節點盡量采用搭接板。在搭接板處暗柱縱筋采用開孔形式穿過，開孔規格應比鋼筋規格大一個等級（圖9），具體做法見12SG904—1《型鋼混凝土結構施工鋼筋排布規則與構造詳圖》一般構造要求，如直徑32mm鋼筋孔表中要求開孔為40，若在箱形鋼骨柱處提高一個級別，開孔為44。
2.2箱形鋼骨柱采用雙排筋時梁柱節點的設計
箱形鋼骨柱配筋為雙排時，在鋼骨柱與框架梁節點處，除在鋼骨柱上開孔+搭接板采用這種方法進行節點設計外，為保證鋼筋在鋼骨處的焊接質量（焊槍伸進暗柱雙排豎向鋼筋里側或在其旁邊焊接難度很大），深化節點時將搭接板長度由按規范要求的5d+20mm（d為焊接鋼筋直徑），調整為鋼骨至暗柱最外排主筋距離+5d+20mm；框梁縱向鋼筋為雙排時，將第2排搭接板長度調整為鋼骨至暗柱最外排主筋距離+2（5d+20mm），其他要求均與箱形鋼骨柱主筋為單排筋時相同，具體做法如圖10所示。
3箱形柱的柱、梁、板節點深化設計
3.1帶柱帽箱形柱柱帽節點
超高層結構設計中，核心筒外側會設截面尺寸較大的鋼柱或勁性柱，與核心筒一起作為豎向構件共同承受荷載。本工程在塔樓核心筒東西兩側各有1根箱形鋼混凝土柱貫通整個塔樓，是塔樓核心筒外側的主要受力構件。地下室結構均采用帶四棱臺柱帽的形式，需重點解決四棱臺柱帽鋼筋混凝土結構與箱形柱鋼結構節點的施工。節點深化時應優先考慮搭接板連接，因柱帽處頂板鋼筋一般為雙層雙向鋼筋，且鋼筋直徑較小（一般不大于18），不采用機械連接。搭接板深化設計時須考慮x,y方向鋼筋高差，2個方向搭接板頂標高相差一個直徑等級。具體做法如圖11所示。
3.2箱形柱與框梁節點
本工程箱形柱在x,y方向均設有框架梁，參照柱帽節點深化原則，板的鋼筋采用搭接板焊接，并考慮x,y方向標高相差一個鋼筋直徑等級，同時在箱形柱四角處對x,y方向搭接板進行連接，標高隨搭接板面的低標高。梁的主筋由于底部鋼筋為：上部鋼筋為單排時全部采用搭接板連接；上部鋼筋為雙排鋼筋時上部第1排鋼筋采用直螺紋套筒，第2排鋼筋采用搭接板連接，具體做法如圖12所示。
3.3箱形柱與鋼筋混凝土懸挑梁節點
本工程在標準層箱形柱處設有跨度達5m的懸挑梁，設計要求下部鋼筋采用搭接板設計，上部鋼筋要求在箱形柱開孔，并在柱內側加強，為此在進行節點深化時，按規范要求懸挑梁上部鋼筋錨固長度為44d，即1408mm，即在箱形柱對稱的一側不再開通孔，懸挑梁上部鋼筋可直錨入柱內，另一側框架梁采用搭接板連接。具體做法如圖13所示。
作為主體結構施工的重點控制項目，在復雜型鋼梁柱節點鋼筋連接中，將鋼筋連接形式、錨固長度、與搭接板焊接質量、焊縫長度、擰進套筒的絲扣長度等作為驗收的主要控制項目。施工過程中應提前驗收鋼結構安裝精度，嚴格實行三檢制；對復雜型鋼柱梁柱節點鋼筋單獨組織驗收，合格后方可進行大面積梁板鋼筋施工。
5結束語
作為主體結構施工過程中的控制點，本工程勁性結構鋼筋與鋼結構綜合連接施工過程中加強了對鋼結構安裝的精度控制，提前深化各節點鋼筋排布，待鋼結構安裝就位，鋼筋在現場量取尺寸后下料。根據各種型鋼梁、柱節點鋼筋的不同情況和相應規范及技術規程、圖集，針對各節點確定處理方式，采取勁性結構鋼筋與鋼結構綜合連接技術，降低了施工難度，保證了復雜型鋼梁柱節點鋼筋連接可靠，減少了現場焊接量，加快了施工進度，經濟效益良好。型鋼梁柱節點單獨組織驗收，保證了節點施工質量和結構安全可靠。
參考文獻
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[4]混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖–現澆混凝土框架、剪力墻、梁、板:11G101—1[S].
作者：姚建兵 石萌 謝群 郭笑冰 單位：北京建工集團有限責任公司總承包部