段國(guó)平

摘? ? 要：隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展也進(jìn)入到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的階段，當(dāng)前，建筑的速度有所加快，并且由于預(yù)制裝配式構(gòu)件都可以在工廠進(jìn)行制作，裝配的工序都有嚴(yán)格的要求，所以能夠確保房屋的質(zhì)量。節(jié)點(diǎn)作為房建結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)都有重要的意義，對(duì)于保證房建的質(zhì)量十分重要。

關(guān)鍵詞：房建工程;梁柱節(jié)點(diǎn);施工技術(shù)要點(diǎn)

1? 引言

節(jié)點(diǎn)作為鋼框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)鋼框架整體受力性能、抵抗變形能力有著重要影響，國(guó)內(nèi)外多次地震災(zāi)害作用下，鋼結(jié)構(gòu)的破壞通常發(fā)生在節(jié)點(diǎn)處。

2? 裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件拼裝節(jié)點(diǎn)

鋼筋間距應(yīng)在滿足規(guī)范要求的前提下，預(yù)留現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)施工誤差及鋼筋相互避讓所需間距。為保證鋼筋避讓的鋼筋間距控制要求，并使現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，在前期結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)時(shí)，特別要注意構(gòu)件截面寬度的確定，要適當(dāng)加大構(gòu)件截面面積，控制構(gòu)件的截面配筋率及鋼筋數(shù)量，為預(yù)制構(gòu)件安裝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)創(chuàng)造相互避讓的條件，從而為生產(chǎn)與安裝提供便利。進(jìn)行截面選取時(shí)，除考慮結(jié)構(gòu)計(jì)算需要，還要根據(jù)鋼筋的錨固形式考慮鋼筋的錨固構(gòu)造要求，如框架梁的底筋錨入柱中的最小長(zhǎng)度、頂層柱的縱向鋼筋錨入屋面梁的長(zhǎng)度、次梁底筋深入主梁的最小長(zhǎng)度等，構(gòu)件截面的尺寸應(yīng)滿足鋼筋錨固要求，以實(shí)現(xiàn)拼裝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合規(guī)性和安全性目的。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要兼顧現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)澆與鋼筋如何放置的問(wèn)題，現(xiàn)澆層的鋼筋在節(jié)點(diǎn)處的施工操作空間要留足，如梁柱連接節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋的放置空間，現(xiàn)場(chǎng)施工的接駁鋼筋、焊接鋼筋的施工操作空間等。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件吊裝順序綜合考慮，提前確定現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的吊裝順序，然后根據(jù)吊裝順序考慮節(jié)點(diǎn)鋼筋的避讓做法，從而避免現(xiàn)場(chǎng)安裝出現(xiàn)碰撞導(dǎo)致無(wú)法安裝的情況發(fā)生。

3? 梁柱節(jié)點(diǎn)的連接分類

3.1? 濕連接

首先用少量的腳手架支撐住預(yù)制梁，將預(yù)制板安裝在預(yù)制梁的上方，然后將預(yù)制柱安裝到位，將預(yù)制梁和預(yù)制柱疊合的層面以及節(jié)點(diǎn)的核心處布置一些鋼筋，再現(xiàn)澆混凝土。濕連接的方法只需要少量的腳手架固定住預(yù)制梁，不需要大量的腳手架以及現(xiàn)場(chǎng)模板，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工的成本和造價(jià)。但是需要在預(yù)制梁和預(yù)制柱的節(jié)點(diǎn)中捆扎鋼筋，過(guò)度的鋼筋捆扎會(huì)使得混凝土在澆筑的過(guò)程中出現(xiàn)澆筑不嚴(yán)實(shí)的現(xiàn)象，影響預(yù)制裝配混凝土的整體質(zhì)量，影響整體結(jié)構(gòu)的安全性。

3.2? 托座式梁柱連接節(jié)點(diǎn)

這種連接方式主要是憑借托座的可靠性進(jìn)行連接。這種方式根據(jù)托座的可靠性可以分為三種。第一種是明托座式梁柱連接節(jié)點(diǎn)。這種方式目前在預(yù)制鋼筋混凝土應(yīng)用比較多，主要是這種方式的承載能力大，節(jié)點(diǎn)的剛性比較好，能夠提供良好的結(jié)構(gòu)效能，但是這種連接方式的托座占用面積較大，節(jié)點(diǎn)的美觀度比較低。第二種是暗藏式混凝土托座式梁柱連接節(jié)點(diǎn)。這種方式下將預(yù)制柱的托座做成了既美觀又不占用空間的暗托座，在對(duì)于美觀要求比較高的建筑中比較常用。但是因?yàn)樵谥谱鞯倪^(guò)程中托座的高度要設(shè)計(jì)成為與梁同高，所以在節(jié)點(diǎn)承載力的設(shè)計(jì)方面還存在一定的問(wèn)題，節(jié)點(diǎn)連接的局限性比較大。第三種是暗藏式鋼托座式梁柱連接節(jié)點(diǎn)。這種連接方式是為了改善之前使用的暗藏混凝土托座中承載力不足的問(wèn)題，在保證節(jié)點(diǎn)美觀的情況下提升節(jié)點(diǎn)的承載力，改善混凝土托座的局限。

4? 試驗(yàn)方法

為分析建筑用鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能，進(jìn)行了試件承載力強(qiáng)度、柱對(duì)節(jié)點(diǎn)分布力學(xué)性能影響、梁對(duì)節(jié)點(diǎn)分布力學(xué)性能影響試驗(yàn)，具體如下：（1）試件承載力強(qiáng)度設(shè)建筑用鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)承受的加載力依次是正向與負(fù)向，將正向加載下的位移延性系數(shù)設(shè)為1.5、1.9、2.2、2.6、2.8，負(fù)向加載下的位移延性系數(shù)設(shè)為-1.9、-2.2、-2.6、-2.8、-3.3，分析設(shè)計(jì)的5種鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力變化。（2）柱對(duì)節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能影響：①當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)梁柱遭到正向加載力，且位移延性系數(shù)是1.5時(shí)，將軸壓比設(shè)成0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8，柱直徑、梁翼緣寬度、梁翼緣厚度設(shè)成10、9、5.5m，分析此條件下，梁柱節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力情況。②當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)梁柱遭到正向加載力，且位移延性系數(shù)是1.5時(shí)，將柱直徑設(shè)成5、6、7、8、9、10m，軸壓比、梁翼緣寬度、梁翼緣厚度設(shè)成0.5、9、5.5m，分析此條件下，梁柱節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力情況。（3）梁對(duì)節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能影響：①當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)梁柱遭到正向加載力，且位移延性系數(shù)是1.5時(shí)，將梁翼緣寬度設(shè)成5、6、7、8、9m，軸壓比、梁翼緣厚度、柱直徑設(shè)成0.5、5.5、8m，計(jì)算A1～A5試件梁柱節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力，分析其力學(xué)性能。②當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)梁柱遭到正向加載力，且位移延性系數(shù)是1.5時(shí)，將梁翼緣厚度依成5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5m，軸壓比、梁翼緣寬度、柱直徑設(shè)成0.5、9、8m，計(jì)算A1～A5試件梁柱節(jié)點(diǎn)處分布應(yīng)力，分析其力學(xué)性能。

5? 初始剛度計(jì)算

連接節(jié)點(diǎn)的初始剛度是指在彎矩作用下，M-θ曲線處于彈性范圍內(nèi)時(shí)連接節(jié)點(diǎn)所具有的剛度，通常用彈性極限對(duì)應(yīng)的割線斜率描述節(jié)點(diǎn)初始剛度。節(jié)點(diǎn)剛度是衡量節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)能力的重要參數(shù)，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的根本原因是節(jié)點(diǎn)區(qū)域的變形，本文基于鋼框架柱栓焊混合拼接節(jié)點(diǎn)的變形特征和破壞模式，提出節(jié)點(diǎn)初始剛度的計(jì)算模型。在彎矩作用下，假設(shè)鋼柱截面變形符合平截面假定，對(duì)于H型鋼柱，截面的正應(yīng)力沿截面高度線性分布，翼緣部分的彎曲正應(yīng)力最為顯著。在拼接節(jié)點(diǎn)區(qū)域，翼緣采用全熔透坡口對(duì)接焊連接，且焊材可以實(shí)現(xiàn)與鋼材等強(qiáng)，因此翼緣部分保證了拼接節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和剛度的連續(xù)性。在腹板區(qū)域，上下柱端不連續(xù)且沒(méi)有接觸頂緊，不能夠傳遞荷載，只能通過(guò)拼接板實(shí)現(xiàn)協(xié)同受力和變形。GB 50661—2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》要求焊縫兩側(cè)腹板開(kāi)孔，規(guī)定半徑不小于35mm，以便加襯墊保證翼緣全焊透，從而限制了拼接板的寬度，不能實(shí)現(xiàn)腹板全尺寸拼接覆蓋。因此拼接節(jié)點(diǎn)腹板處承受的彎矩相較于連續(xù)截面有所下降，從而造成翼緣較大的彎曲正應(yīng)力和變形，兩側(cè)翼緣的變形差直接導(dǎo)致了螺栓群的轉(zhuǎn)動(dòng)，即節(jié)點(diǎn)域的轉(zhuǎn)角θ。根據(jù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域的變形及轉(zhuǎn)動(dòng)特征，對(duì)于常見(jiàn)雙軸對(duì)稱H型截面柱及對(duì)稱螺栓群布置，現(xiàn)做出如下基本假定：（1）螺栓群的轉(zhuǎn)動(dòng)中心與螺栓群的幾何中心重合;（2）螺栓群的幾何中心位于截面中性軸上。根據(jù)以上分析及假設(shè)，可得出鋼柱栓焊混合拼接節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的本質(zhì)是翼緣變形引起的螺栓群轉(zhuǎn)動(dòng)，螺栓群的轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于截面中性軸上，且螺栓群的轉(zhuǎn)動(dòng)形式取決于柱截面的應(yīng)力分布情況。

6? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在進(jìn)行預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)拼裝節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要考慮節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，如錨固長(zhǎng)度、錨固形式等，另一方面要滿足預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求，考慮實(shí)際施工時(shí)的碰撞問(wèn)題。對(duì)于常見(jiàn)的混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑均可上述幾種節(jié)點(diǎn)做法進(jìn)行拼裝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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