李明坤

(1.中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 山西太原 030006;2.中鐵三局集團(tuán)有限公司 山西太原 030001)

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是將鋼構(gòu)件和混凝土或鋼筋混凝土部件組合成為整體而共同工作的一種新型結(jié)構(gòu)，因其兼具鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)良特性，已廣泛應(yīng)用于高層建筑、大型廠房、公路橋梁等建筑工程領(lǐng)域[1-3]。然而，作為兩種不同類型的材料結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，其受力特性和性能區(qū)別較大，如何優(yōu)化鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)和提高其連接性能一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究特點(diǎn)[4-8]。袁軍海[6]基于低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究觀察試件的受力全過程，研究了柱截面的配鋼形式、軸壓比、扭彎比、混凝土強(qiáng)度、配箍率、配鋼率等參數(shù)對(duì)型鋼混凝土試件抗震性能的影響。譚正龍[7]研發(fā)了一種以高強(qiáng)度螺栓為剪力連接件的新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連接方式，并基于推出試件對(duì)其抗剪性能進(jìn)行了系列研究。曹佃凱[8]基于ABAQUS有限元軟件對(duì)螺栓連接件在不同受力狀態(tài)下的初始彈性行為、抗剪承載力及其影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

結(jié)合某實(shí)際工程，該文對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)施工關(guān)鍵技術(shù)開展研究，以期可以有效提高不同類型關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的連接性能，為今后類似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

朔州市大醫(yī)院建設(shè)工程作為當(dāng)?shù)氐谝蛔揍t(yī)院，是朔州市委、市政府根據(jù)朔州實(shí)際，從人民群眾需求出發(fā)做出的一項(xiàng)重要決策，是解決百姓看病難、看病貴的一項(xiàng)民生工程，是填補(bǔ)空白、完善功能、提升品位的公益性建設(shè)項(xiàng)目。該工程總占地面積209 333 m2，總建筑面積206 309 m2，圖1為工程建設(shè)效果圖。該工程主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，構(gòu)件種類多，結(jié)構(gòu)單元超長超大，節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜，為保證施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)選擇合適科學(xué)的節(jié)點(diǎn)處理方式。如圖2 所示，該文主要針對(duì)柱板節(jié)點(diǎn)、鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)等方面，開展節(jié)點(diǎn)連接關(guān)鍵技術(shù)研究。

圖1 本工程建設(shè)效果圖

圖2 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)斷面圖

2 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)柱板節(jié)點(diǎn)施工關(guān)鍵技術(shù)

為了提高鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中柱板節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度，該工程采用如圖3 所示的柱板節(jié)點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)。該柱板節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括樓板、型鋼柱底板、定位箍筋、混凝土、異形連接構(gòu)件和型鋼柱；型鋼柱由型鋼腹板、加勁肋板、型鋼翼緣和吊耳板在工廠焊接而成，型鋼腹板四周設(shè)置型鋼翼緣，型鋼翼緣側(cè)部設(shè)置加勁肋板，型鋼翼緣上部設(shè)置吊耳板，吊耳板設(shè)置吊耳孔；在型鋼混凝土板柱節(jié)點(diǎn)處的型鋼柱連接通過異形連接構(gòu)件將吊耳板和型鋼柱底板連接，異形連接構(gòu)件由L形滑絲筋、豎形滑絲筋、高強(qiáng)套筒和鋼筋焊接而成，豎形滑絲筋與L形滑絲筋通過高強(qiáng)套筒連接，L 形滑絲筋側(cè)部設(shè)置鋼筋。

圖3 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)柱板節(jié)點(diǎn)示意圖

施工時(shí)，先對(duì)吊耳板和型鋼柱除銹，異形連接構(gòu)件穿過吊耳板的吊耳孔和墊片固定在吊耳板上，通過扭轉(zhuǎn)高強(qiáng)六角螺母來保證異形連接構(gòu)件的垂直度，將4個(gè)豎形滑絲筋控制在同一標(biāo)高處，通過綁扎定位箍筋將4 個(gè)異形連接構(gòu)件連接；待型鋼柱頂部的柱帽處鋼筋綁扎完畢后，澆筑C30混凝土，振搗養(yǎng)護(hù)后完成下部型鋼混凝土柱施工；清理柱帽表面，將墊層鋪設(shè)平整，定位后將型鋼柱底板栓接固定在柱帽上部，將型鋼柱底板上部的型鋼柱與型鋼柱底板焊接。

3 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)

如圖4所示，鋼柱拼接結(jié)構(gòu)包括定位直桿、定位耳板、型鋼腹板、加勁肋板、型鋼翼緣、定位筒凸口和定位筒；其中，定位直桿焊接在十字形的型鋼腹板上部中間，保證了上部型鋼柱的垂直度，在型鋼腹板上部兩側(cè)焊接定位耳板，限定了上部型鋼柱在同一水平面的位移；型鋼腹板下部設(shè)置定位筒凸口和定位筒。

圖4 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)示意圖

工廠預(yù)制時(shí)，對(duì)型鋼柱拼接結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拼，滿足要求后方可運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)；吊裝時(shí)，定位筒凸口與定位直桿對(duì)準(zhǔn)且上部型鋼腹板與下部型鋼腹板對(duì)準(zhǔn)后緩慢下放，剛好上部型鋼腹板卡在定位耳板內(nèi)，上下部的加勁肋板鉆孔后用高強(qiáng)螺栓連接。

4 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工關(guān)鍵技術(shù)

如圖5 所示，該工程中的梁柱節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要包括型鋼腹板、型鋼翼緣、鋼板套筒、L形架立筋、梁上部縱筋、梁下部縱筋、上腹板凹槽、下部型鋼凸腹板、固定焊條、環(huán)形抱箍、定位螺旋拉桿、弧形定位墊片、定位旋把；其中，在型鋼翼緣和型鋼腹板處焊接鋼板套筒，鋼板套筒用鋼板和套筒焊接而成，梁下部縱筋穿設(shè)在鋼板套筒內(nèi)，梁上部縱筋搭設(shè)在下部型鋼凸腹板上部，下部型鋼凸腹板位于下部型鋼腹板的頂部，梁上部縱筋和梁下部縱筋通過L 形架立筋連接；上部型鋼腹板底部的上腹板凹槽與下部型鋼腹板頂部的下型鋼凸腹板相配合，將定位螺旋拉桿穿設(shè)于上部型鋼腹板底部的定位孔內(nèi)，定位螺旋拉桿一端的弧形定位墊片與下部的型鋼翼緣貼合，定位螺旋拉桿上設(shè)置定位旋把，旋轉(zhuǎn)定位旋把改變定位螺旋拉桿長度，從而將上部型鋼柱定位，上部型鋼翼緣和下部型鋼翼緣通過固定焊條連接固定，固定焊條通過環(huán)形抱箍連接在一起。

圖5 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)示意圖

工廠預(yù)制時(shí)，對(duì)型鋼柱梁柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拼；下部型鋼柱安裝完成后，在型鋼翼緣和型鋼腹板處焊接鋼板套筒，梁下部縱筋穿在鋼板套筒內(nèi)，梁上部縱筋搭設(shè)在下部型鋼凸腹板上，用L 形架立筋將梁上部縱筋和梁下部縱筋連接；上部型鋼柱吊裝時(shí)，將上部腹板凹槽和下部型鋼凸腹板對(duì)準(zhǔn)后，將定位螺旋拉桿穿于定位孔內(nèi)，定位螺旋拉桿一端的弧形定位墊片與下部的型鋼翼緣貼合，通過旋轉(zhuǎn)定位旋把調(diào)整上部型鋼柱前后位置，型鋼翼緣連接處焊接固定焊條使上下部型鋼柱連接固定，最后用環(huán)形抱箍將固定焊條連接在一起。

5 結(jié)論

結(jié)合某實(shí)際工程，該文以型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)為研究載體，分別從柱板節(jié)點(diǎn)、鋼柱拼接節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)等方面開展連接關(guān)鍵技術(shù)研究，得出主要結(jié)論如下。

（1）針對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的板柱節(jié)點(diǎn)連接，采用異形連接構(gòu)件將吊耳板和型鋼柱底板連接，替代傳統(tǒng)的L形預(yù)埋筋，有效加強(qiáng)了上下型鋼柱連接性能，加快了施工效率，防止節(jié)點(diǎn)處混凝土空洞。

（2）針對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的鋼柱拼接，通過定位直桿和定位耳板定位，加快了施工效率，通過在加勁肋處栓接高強(qiáng)螺栓形成穩(wěn)定的整體，有效提高了型鋼柱拼裝節(jié)點(diǎn)的抗震性。

（3）針對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的梁柱節(jié)點(diǎn)連接，梁下部縱筋通過鋼板套筒分別與型鋼翼緣和型鋼腹板連接，梁上部縱筋通過L 形架立筋與下部縱筋定位固定，加強(qiáng)了梁柱節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性；通過旋轉(zhuǎn)定位旋把改變定位螺旋桿長度，從而改變上部型鋼柱位置，大幅度減小此節(jié)點(diǎn)處上下型鋼柱定位工作量，增強(qiáng)了鋼混梁柱連接性能。