浅谈型钢混凝土结构钢骨穿筋深化设计

浅谈型钢混凝土结构钢骨穿筋深化设计

李亮

中铁建设集团有限公司北京分公司北京100040

摘要：第七届世界草莓大会展示中心工程地下结构采用为钢结构-钢筋混凝土组合结构。本工程钢结构构件截面种类多，连接节点类型多、构造复杂。重点介绍了展示中心工程地下钢骨柱穿筋孔、钢骨梁穿筋孔节点设计原则以及几种钢骨穿孔节点的综合对比分析。

关键词：钢骨混凝土；开孔、穿筋；深化设计

1.前言

组合结构最重要的是前期深化设计的节点能否满足现场施工的需要，因钢构件到现场后难以再开孔或扩孔，所以前期设计详细，无漏孔和缺孔现象，方便后期施工，如各专业出现矛盾，现场无法更改，甚至需要返回加工厂重新加工，造成现场窝工或工期延后，将带来直接和间接经济损失。

2.工程概况

第七届世界草莓大会展示中心建筑面积为21509m²，地上四层，地下一层，建筑高度21.7m。主体结构采用钢框架柱+钢框架梁+钢筋混凝土楼板组合结构，地下为钢结构-钢筋混凝土组合结构，抗震等级为一级,其中涉及到钢筋穿孔的钢柱形式如下表（表1），钢柱底标高为-1.7～-1.1m，框架梁顶标高为-0.1m，因此梁柱节点处需穿孔。

3.节点处施工工艺及主要方法

3.1钢骨混凝土节点施工流程

深化设计→基础柱钢筋绑扎、支模加固校正→埋设地脚螺栓→地脚螺栓精校→基础柱混凝土浇筑→待基础柱砼强度满足设计要求后钢柱吊装→整体校正→框架柱绑扎箍筋（内含钢柱）→穿框架梁钢筋、钢筋绑扎→混凝土浇筑

3.2深化设计

设计过程中与土建施工的衔接非常重要，要重点考虑以下问题：

3.2.1钢骨节点深化设计一定要在基础柱混凝土施工之前完成，才能对上不的预埋螺栓以及钢骨穿孔有知道意义。

3.3.2钢柱每段的制作长度问题在车间制作条件和现场吊装能力满足的前提下进行加工。

3.2.3钢柱制作长度和标高、现场钢柱安装标高、梁筋标高等会产生一定允许偏差。当多种允许偏差叠加在一起时，会造成梁截面与钢柱穿孔标高偏差，梁钢筋无法穿过钢柱预先留设的孔洞。施工中加强控制外，另深化设计时应考虑纵向、横向钢筋穿孔标高应错开，避免两个方向钢筋相碰。

3.2钢柱柱脚锚栓设置

柱脚底板与基础柱连为一体，钢柱生根于钢筋混凝土基础柱内。钢柱由预埋M24柱脚锚栓固定，柱脚螺栓的预埋质量直接关系到首节劲性柱的安装，柱脚螺栓主要是通过套板控制螺栓相互之间距离，柱脚板底预留50mm缝隙采用C40无收缩细石混凝土压力灌浆灌实。

3.3安装基础节钢柱

安装前将每根锚杆的调整螺母上标高调至设计的柱脚板底标高。当钢柱吊至距其位置上方200mm左右时，使其稳定，将柱脚底板的栓孔与锚杆对直，缓慢下落，下落过程中避免磕碰地脚螺栓丝扣。

3.4框架柱箍筋绑扎

由于节点中的柱内箍筋受钢柱影响，需穿过型钢柱腹板的箍筋，按照常规做法无法施工，采用制作“U”型箍筋，穿过预先在型钢柱的留孔，再将“U”型箍筋围绕主筋打弯后焊接闭合；或采用制作“L”型箍筋，穿过预先在型钢柱的留空，再将“L”型箍筋首尾相连焊接闭合。焊接长度满足规范要求，单面焊应不小于10d，双面焊5d。

3.5穿孔

施工中，钢筋不应穿过型钢柱的翼缘，也不得与型钢直接焊接，且型钢腹板开孔时，截面的缺损率不应超过腹板面积的25%，如开孔率过大时，应考虑适当的补强措施，在型钢上穿孔应兼顾减少型钢截面损失与便于施工两个方面。

4.重要节点形式

如何有效地保证型钢混凝土柱和梁的连接节点，实现设计中要求“强节点、弱构件”的理念，显得尤为重要。以本工程钢柱形式为实例，以下分别从几种连接方式进行阐述。

4.1梁纵向钢筋贯通式

型钢柱的翼缘较窄时，在型钢腹板上开孔，让梁的上、下纵向钢筋全部穿过节点（图1）。这种形式能保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施工，但是由于对型钢板腹板进行割孔，容易削弱截面强度，并且腹板开孔位置不易控制，需进行二次甚至三次的钢筋穿孔位置的深化工作。

4.2梁纵向钢筋与钢腹板处的钢筋连接器连接

同样，型钢柱的翼缘较窄时，梁的上、下纵向钢筋能够全部穿过翼缘，抵达腹板。但由于腹板的阻碍，纵筋不能贯通，并且在柱内不能够满足锚固长度的需求。这是采用在柱内腹板上焊接钢筋连接器，解决纵筋无法穿过的难题（图2）。这种形式既不会造成型钢腹板的截面削弱，又能保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施工，但是造价较高。

图3梁纵向钢筋与钢牛腿（连接板）焊接式

4.4钢筋加掖错开式

柱型钢的翼缘很宽时，采用钢筋加掖的形式绕过钢柱翼缘板宽度的范围穿过型钢柱腹板预设置的穿筋孔（图4），保证梁纵向钢筋的贯通锚固，同时也方便了施工。

5.节点处理方法的比较

各种典型节点处理方式的集成比较与实用范围，如表2所示。

6.结语：

由于组合结构涉及的分包单位比较多，在钢结构深化设计阶段，土建专业需对钢结构深化设计详细交底钢筋施工工序及细部构造，以便在深化设计阶段能考虑周全，避免漏孔和错孔的现象发生。本工程在深化设计前，通过熟悉和掌握组合结构施工工艺，根据设计图纸中钢柱以及框梁的类型、参数、尺寸，选用最为经济、合理的的穿孔形式，并且积极沟通办法及多层次的签字把关，保证了深化设计的正确性，避免了现场开孔现象，组合结构各工序得以顺利进行，满足了现场钢结构安装要求，减少了施工难度，提高了作业效率，积累了施工经验。

参考文献：

（1）第七届世界草莓大会展示中心设计施工图纸

（2）中国电子工程设计院04SG523型钢混凝土组合结构构造［M］.北京,2004.

（3）中国建筑科学研究院.JGJ138—2001型钢混凝土组合结构技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社,2002.

（4）《GB50017-2003钢结构设计规范》

（5）《JGJ138-2001型钢混凝土土组合结构技术规程》

作者简介：李亮，男，1984年出生，北京人，工程师，土木工程专业，项目总工，从事建筑工程建设与管理工作。