型钢混凝土结构节点优化设计

型钢混凝土结构节点优化设计

黄日晓

中国建筑第五工程局有限公司 山西省 太原市 030000

摘要：伴随超高层结构的大规模建设，型钢混凝土结构在结构设计中大规模应用。本文通过施工过程实践对型钢混凝土结构的节点主要构造设计进行分析，指出型钢混凝土组合结构存在的主要问题及处理方式，对其施工过程的质量控制点进行阐述，对相关设计施工过程实际问题提供参考

关键词：型钢混凝土； 构造设计 ；优化设计；节点处理

前言

伴随城市综合体的高层建筑的发展，结构设计上：型钢混凝土、钢管混凝土构件能够有效满足高层建筑构件内力以及结构抗震性能要求，在满足结构受力要求的同时，满足的公建类项目对平面空间的要求。建筑设计上：型钢混凝土结构形式在适用高度上提高了约20%，可以有效解决建筑设计及降低工程成本的要求。在型钢混凝土组合结构在型钢混凝土柱、钢板剪力墙、伸臂桁架的大规模的使用过程，设计人员往往参考《型钢混凝土组合结构构造》以及《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》的相关节点进行示意，其详细节点需要后期进行优化设计，在前期设计阶段重视结构的尺寸及承载力要求，轻视型钢混凝土组合结构梁柱、墙柱、楼层转换过程的实际施工的空间位置冲突及节点连接，现场施工人员往往因现场施工空间及施工工艺，造成节点受力不明确的结构安全隐患。而型钢混凝土组合结构深化设计的实质是梁柱交接点位型钢与钢筋排布的位置冲突的问题。

如何有效做到节点构造简单，施工方便，结构受力安全应当以重工程实际问题出发，进行节点构造的问题分析解决目前型钢混凝土结构存在的施工难点。

1. 型钢混凝土柱主筋与型钢连接板的优化设计

在钢-混凝土组合结构中，型钢结构外围设置柱竖向钢筋，采用连接板连接时，柱竖向钢筋在连接板节点高度缺乏对连接板的冲突分析，造成柱子竖向主筋与型钢连接板相互冲突。若采取在型钢连接板预留孔，则对型钢连接板处型钢截面造成削弱，不利于结构传力，连接板处成为节点受力薄弱点。优化设计时应该与设计单位对钢筋连接板处柱主筋进行位置，直径进行相应调整，减少因型钢连接板预留孔造成的连接板截面削弱。

2. 型钢梁内拉筋的优化设计

型钢梁为满足受力要求，其设计截面竖向高度一般较大，应该按照图集要求设置梁拉筋。型钢梁内拉筋与型钢腹板大面积冲突，若采取预留孔的处理方式，则对型钢腹板受力截面造成削弱。优化设计时，拉筋在腹板位置进行弯折的方式进行处理，使用焊接的方式将拉筋与型钢腹板向连接，焊接长度应该满足单面焊10d的焊接要求。

3. 型钢梁与柱箍筋的优化设计

型钢梁高度范围与钢筋柱连接时，柱箍筋存在大面积冲突，若采取在箍筋所在位置梁腹板预留孔，进行箍筋安装，会造成型钢腹板连接截面的大面积削弱。可以采用在型钢梁与柱钢筋冲突位置，改变箍筋形状，箍筋改为对抱箍形式，一侧型钢梁腹板直接采用焊接的方式进行处理，焊接长度满足单面焊10d的焊接长度要求，避免因型钢梁腹板开洞造成的受力薄弱截面，修改的箍筋另一侧同样采用焊接的方式进行连接，保证箍筋的整体受力。

4. 型钢柱与多排梁钢筋部位的优化设计

型钢连接板与梁构件连接时，梁钢筋两侧主筋采用1:6；1:12的方式进行弯折处理，其弯折进柱内钢筋锚固长度伸至柱外侧纵筋内侧并弯折15d，平直段长度应大于等于0.4labe的锚固要求。但超高层钢-混凝土结构设计中，梁配筋数量多，梁截面两侧钢筋可以按照上诉基本原则进行处理，位于梁中部钢筋只能采用焊接或钢筋直螺纹套筒的处理方式。采用焊接时，因连接板与型钢柱之间的焊缝，钢筋无法伸至翼缘板边，钢筋两端焊接焊弧位置影响，当遇到上部大截面钢筋时，无法满足焊接长度，造成连接板长度无法满足焊接长度要求。当梁钢筋设计多排钢筋时，其需要设计两排钢筋连接板，高度较低的连接板，因为空间狭小，无法进行有效焊接，无法保证施工过程质量，二排连接板可以较1层连接板多5d，但是将影响到柱下部箍筋的安装。所以型钢柱与多排梁钢筋连接时，位于两侧钢筋应该优先考虑弯折锚固的方式进行处理。一排位于中间部位钢筋优先考虑型钢连接板连接，连接版长度应该满足5d+25mm，二排钢筋比两根多时，应该优先考虑使用钢筋套筒的连接方式。若采用二排连接板+5d的钢筋与型钢焊接的方式，应重点关注增设连接板的焊接质量。

5. 型钢混凝土施工质量控制

钢-混凝土组合结构结构施工过程中，因型钢梁柱节点部位钢筋与型钢多方式组合连接，钢筋数量多，梁底部钢筋焊接及直螺纹连接受施工作业空间限制，施工过程中钢筋与型钢，直螺纹套筒与型钢焊接进行焊接工艺评定，保证型钢关键节点的传力明确，焊接和直螺纹连接的质量可靠。

6. 结语

钢-混凝土组合结构多构件连接部位往往是受力的关键部位，受到材料特性，截面设计，位置关系，施工作业空间的多因素影响，在设计阶段应该提前对型钢节点提前考虑，从设计层面减少后期施工的作业难度及质量风险。深化设计阶段应考虑多连接方式结合，易于施工，减少截面削弱的基本原则。施工阶段，应该根据现场实际施工环境及施工工艺水平，在满足施工质量的前提下，达到节约成本，缩短工期的目的。

参考文献：

[1] 超高层钢混凝土组合结构节点优化处理 毛进 徐凯 宋利 鹏梁 俊海

[2] 钢板箍在超高层钢－混凝土组合结构中的应用 宋利鹏 吴学军 毛进梁 俊海

[3] BIM的型钢混凝土钢筋连接节点施工优化设计 张鹏

[4] 型钢混凝土钢筋深化与施工技术 殷晓林

[5] 型钢混凝土柱施工的关键技术控制 曾国燕

[6] 型钢混凝土组合结构的构造设计 大光

[7] 型钢混凝土组合结构的连接构造设计 李云鹏

[8] 型钢混凝土组合结构深化设计探讨 李志峰