劉浩宇 張秀剛

上海寶冶鋼結(jié)構(gòu)工程公司 上海 200941

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在大型公共建筑中應(yīng)用越來越廣泛。大型鋼建筑地下結(jié)構(gòu)通常為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，因其一層使用功能多樣，荷載較大，故一般一層樓蓋截面尺寸及配筋量較大，型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)較為復(fù)雜。針對此類節(jié)點(diǎn)，一些構(gòu)造在圖集規(guī)范中規(guī)定較為粗略，尚有較多深化細(xì)節(jié)需要注意。

商丘市圖書館、展示館、方志館、市民中心（簡稱商丘三館一中心）是多館合一的文化組團(tuán)綜合體建筑，建筑高度28.2m，地下2層，地上5層，總建筑面積92320m2，由4個(gè)單體和其間連體組成；其中單體地下一層為框架結(jié)構(gòu)，構(gòu)件主要為型鋼混凝土柱和混凝土梁，局部設(shè)置型鋼混凝土梁，型鋼混凝土柱內(nèi)置型鋼為箱型，型鋼混凝土梁內(nèi)置型鋼為H型。典型構(gòu)件截面及配筋如表1所示。

表1 商丘三館一中心典型型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)

1 鋼筋與型鋼相對關(guān)系

1.1 梁鋼筋與柱型鋼關(guān)系

在梁柱節(jié)點(diǎn)中，從平面位置看，梁縱筋遇到型鋼時(shí)，其錨固構(gòu)造一般應(yīng)盡可能自然彎曲繞過，不能繞過的焊接于鋼牛腿，但焊接于鋼牛腿的鋼筋面積率不應(yīng)大于30%。對于大型建筑，梁柱構(gòu)件截面較大[1]，按照圖集推薦做法施工時(shí)，如圖1所示，鋼筋彎折角度較大，鋼筋加工困難，施工時(shí)難以放置；對于混凝土梁上部受拉縱筋，當(dāng)鋼筋轉(zhuǎn)折角度較大時(shí)，會對梁柱連接處混凝土造成向外推力，易造成局部混凝土開裂甚至崩壞。針對此情況，本項(xiàng)目采用加腋做法，如圖2所示。通過加腋，將梁縱筋從節(jié)點(diǎn)外開始彎折，可極大減小鋼筋彎折角度，同時(shí)在彎折處增設(shè)加密箍筋，加強(qiáng)對縱筋約束作用；加腋斜率應(yīng)根據(jù)梁柱截面及其受力特點(diǎn)取值，通?？扇　?∶4。縱筋彎折后間距過大時(shí)，可填補(bǔ)附加筋，防止混凝土產(chǎn)生裂縫，改善其性能，附加筋通?？刹捎?2，最大間距不大于200mm。

圖1 梁柱節(jié)點(diǎn)平面鋼筋圖集推薦做法

圖2 大型梁柱節(jié)點(diǎn)加腋做法

當(dāng)混凝土梁斜交于型鋼混凝土柱時(shí)，主要考慮鋼筋彎曲程度設(shè)置加腋起始點(diǎn)，兩側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)可以錯開設(shè)置，鋼牛腿可根據(jù)鋼筋布置偏向一側(cè)。當(dāng)梁一側(cè)為洞口不允許設(shè)置加腋時(shí)，鋼牛腿可偏向一側(cè)設(shè)置，同時(shí)梁邊緣縱筋內(nèi)折，連接于鋼牛腿上，如圖3所示[2]。

圖3 斜梁及洞口處加腋做法

從豎直方向看，梁柱節(jié)點(diǎn)四周梁位于同一標(biāo)高時(shí)，梁上部縱筋會在節(jié)點(diǎn)區(qū)域會產(chǎn)生碰撞，按照圖集采用一個(gè)方向縱筋抬高做法時(shí)，會造成加腋區(qū)梁上表面傾斜，破壞建筑設(shè)計(jì)標(biāo)高。本項(xiàng)目通過降低一個(gè)方向的縱筋標(biāo)高，另一方向平直通過。對于設(shè)置雙層縱筋的梁，縱筋可分別于牛腿翼緣上下表面焊接，同時(shí)進(jìn)一步減小牛腿尺寸，令雙層鋼筋均從牛腿上下兩側(cè)繞行；當(dāng)存在梁截面不同時(shí)，垂直于該梁的牛腿腹板需在縱筋通過位置進(jìn)行打孔，孔直徑可為鋼筋直徑的1.5倍，如圖4所示。

圖4 梁柱節(jié)點(diǎn)豎直方向鋼筋位置

1.2 柱鋼筋與鋼牛腿關(guān)系

圖5a給出了柱鋼筋平面布置圖，為盡量避開鋼牛腿，保證鋼筋連續(xù)，柱鋼筋需在柱截面角部加密，中部放寬。調(diào)整鋼筋間距后，一般可保證與鋼牛腿沖突的數(shù)量較少，間距較大，縱向鋼筋與牛腿連接宜采用套筒焊接。牛腿范圍內(nèi)的箍筋會被牛腿腹板阻隔，一般采用斷開箍筋或牛腿腹板開孔措施。柱箍筋直徑一般采用10～16mm，現(xiàn)場焊接連接質(zhì)量較差，故一般采用腹板開孔，保證箍筋連續(xù)。值得注意的時(shí)，大型建筑柱箍筋一般均為復(fù)合箍，內(nèi)側(cè)箍筋尚需牛腿腹板開設(shè)孔洞；外側(cè)箍筋一般為多個(gè)箍筋疊放，其開孔應(yīng)為長圓孔，在平面圖紙中不易察覺，是鋼結(jié)構(gòu)深化過程中易錯的地方?？v筋連接及箍筋開孔如圖5b所示[3]。

圖5 柱鋼筋與牛腿相對關(guān)系示意圖

1.3 型鋼混凝土主梁與混凝土次梁關(guān)系

商丘三館一中心設(shè)置有阻尼墻，一層阻尼墻下為型鋼混凝土梁，型鋼上部設(shè)置有露出混凝土與阻尼墻連接的副梁。副梁對主梁及相交次梁縱筋均造成阻擋，故兩個(gè)方向均需要進(jìn)行開孔，如圖6所示。施工時(shí)，次梁縱筋疊壓在主梁縱筋上方，兩個(gè)方向開孔位置應(yīng)有高低差。鋼結(jié)構(gòu)深化時(shí)，常常僅根據(jù)鋼筋保護(hù)層即確定孔洞位置，導(dǎo)致現(xiàn)場需進(jìn)行擴(kuò)孔處理。

2 牛腿尺寸設(shè)置

2.1 牛腿長度

牛腿長度主要需要滿足鋼筋的焊接長度?；炷亮旱卓v筋放置于牛腿下翼緣時(shí)，鋼筋焊接為仰焊，施工時(shí)下方均為密集的腳手架，造成作業(yè)不便且質(zhì)量難以保證，故一般放置于下翼緣上表面；當(dāng)梁底縱筋放置于牛腿下翼緣上表面時(shí)，可能會被牛腿加勁肋阻擋，其鋼筋焊接長度應(yīng)從隔板算起，同時(shí)需考慮加勁肋組合焊縫焊的焊腳尺寸，由此確定的翼緣較長，故一般以梁底縱筋確定牛腿長度。當(dāng)牛腿長度滿足以上條件時(shí)，應(yīng)盡可能短，如圖7所示。牛腿長度可按式1確定[4]。

圖7 混凝土梁下部縱筋與鋼牛腿連接示意圖

式中，a為柱型鋼至牛腿加勁肋距離；t為牛腿加勁肋厚度；c為牛腿加勁肋組合焊縫焊腳尺寸，可取為10mm；l為鋼筋最小焊接長度。

2.2 牛腿寬度

牛腿寬度根據(jù)鋼筋焊接面積率、鋼筋間距及設(shè)計(jì)要求設(shè)置，同時(shí)還應(yīng)滿足牛腿距混凝土梁邊緣要求，可按式2計(jì)算，如圖8所示?；炷亮嚎v筋在節(jié)點(diǎn)錨固時(shí)，應(yīng)盡量保證其通長，當(dāng)必須打斷時(shí)，焊接于牛腿上的鋼筋面積率不應(yīng)超過30%。

圖8 牛腿寬度平面示意圖

式中，a為鋼筋與牛腿邊緣距離；s為鋼筋凈距，梁上部縱筋水平方向凈距應(yīng)保證不小于30mm及1.5d；n為焊接于牛腿是鋼筋的數(shù)量；d為鋼筋直徑；c為牛腿與混凝土邊緣距離，牛腿邊緣與最外側(cè)縱筋凈距應(yīng)保證不小于30mm、1.5d及1.5倍粗骨料粒徑[5]。

2.3 牛腿翼緣厚度

牛腿寬度設(shè)置后，根據(jù)焊接鋼筋面積，牛腿厚度hf可按屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)分別滿足式3和式4，考慮到鋼筋對牛腿翼緣的局部拉力及極限承載力狀態(tài)下變形要求，對翼緣厚度還應(yīng)有構(gòu)造要求，一般不宜小于20mm，或滿足S3級要求。

式中，As為焊接鋼筋面積，fyk為鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；fy為鋼材屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；b為翼緣寬度；fstk為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；fu為鋼材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值[6]。

3 結(jié)束語

大型公共建筑型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋密集，內(nèi)置型鋼對鋼筋放置造成較大障礙，通過總結(jié)施工中常見問題，采取混凝土梁加腋、鋼筋彎曲繞行、鋼筋與牛腿焊接、牛腿尺寸設(shè)置，確保了現(xiàn)場鋼筋安裝的便捷性和質(zhì)量保證，為類似工程提供參考。