型钢混凝土组合结构梁柱节点钢筋穿插深化设计探讨

刘若磐 李丹丹

摘要：型钢混凝土组合结构的梁柱节点钢筋穿插施工是其质量控制的隐患点，同时也是钢结构与钢筋混凝土施工流水控制的薄弱环节。结合工程实际情况，提前展开深化设计，明确钢筋穿插顺序，合理组织各工种展开流水作业，对型钢混凝土组合结构梁柱节点钢筋穿插施工进行全面统一的管理。结果表明，钢筋穿插深化设计对施工质量和工期提供了有效保障。

关键词：型钢混凝土组合结构；梁柱节点；钢筋穿插；深化设计

1 工程概况

某工程总建筑面积为176428㎡，地下2层，地上部分A楼10层，B楼2层，C楼4层，D楼18层。其中，A、B两楼设计有型钢混凝土组合结构，型钢混凝土柱主要截面尺寸为700*700mm，其型钢骨包括400*200mm十字形和工字型两种，节点处钢筋混凝土梁主要截面宽度为600mm，梁、柱纵筋主要为为C25和C28。

型钢混凝土组合结构梁柱节点的施工难点在于多梁与柱相交处钢筋密集、层次较多，且钢筋与型钢骨之间不可避免的空间位置重合。本工程型钢混凝土组合结构体量大、平面布置不规则、构件尺寸大、配筋多、钢筋直径大，梁柱節点的钢筋穿插施工难度极大。如果缺少充分的深化设计，容易导致返工和窝工，或在工期压力下出现在型钢骨上进行现场切割焊接作业的现象，对工期和质量均会造成损害。

2 深化设计

型钢混凝土组合结构梁柱节点深化设计是以选择最佳的钢筋穿插工艺为出发点，完成型钢深化和钢筋穿插顺序的提前设计，以达到加快施工进度和确保质量的目的。深化中采用了绕过型钢柱、穿过型钢柱腹板、使用牛腿板焊接以及在柱翼缘上焊接套筒四种工艺解决，为工程顺利施工提供了技术保障。

2.1 梁主筋绕过型钢柱

钢柱为工字型时，垂直翼缘方向两侧每排可分别绕过3根主筋，垂直腹板方向两侧每排可分别绕过1根主筋；钢柱为十字形时，其两侧每排可分别绕过1根主筋。钢筋较多时，将外侧主筋按1：6预先弯折，每侧可额外绕过1根主筋。如图1所示。

2.2梁主筋穿过型钢柱腹板

梁外侧主筋绕过型钢柱后，内侧主筋的穿插优先考虑在型钢柱上开孔。根据规范及设计要求，不考虑在型钢翼缘上开孔，则此法仅适用于垂直于腹板方向的梁主穿插。根据经验，穿插D=25mm的螺纹钢所需孔径为32mm，按照腹板截面损失率<25%的规范要求，本工程腹板开孔按每排2个控制，以保证腹板刚度和整体性。腹板孔仅限于在加工厂机械钻孔，不能在现场采用火焰切割等办法。

本工程十字形型钢柱因受垂直方向翼缘板阻挡，仅在腹板靠近上下翼缘端分别有80mm宽可开孔区域，因此每排钢筋可从该区域分别从穿过1根主筋。十字形钢柱上开孔时，应特别注意X向与Y向钢筋错层问题，留出足够空间确保不同方向梁主筋交错穿过节点区。

工字型钢柱腹板净宽为340mm，开孔位置与翼缘净距为30mm，避免开孔对翼缘和腹板间的焊缝造成损伤。

2.3梁主筋焊接于牛腿板

当梁主筋较多，绕过型钢和腹板开孔两种工艺结合使用仍不能解决时，本工程采用了将梁主筋焊接于牛腿板上的工艺。根据设计要求采用14mm厚牛腿板，材质同型钢骨，为减小牛腿板长度，便于现场施工，焊接采用双面焊，焊缝长度5d（d为钢筋直径），牛腿板长度为180mm。因采用双面焊接工艺，钢筋间距应在规范标准（≥25且≥d）的基础上适当加大，按30-35mm控制。牛腿板焊接在加工厂完成。

牛腿板焊接于翼缘上时，宽度为200mm，可焊接3根主筋，牛腿板焊接于腹板上时，宽度为340mm，扣除穿孔钢筋占用的宽度后，同样可焊接3根主筋。如图4所示。

十字形钢柱因穿孔钢筋已占据可利用的宽度，则不采用在腹板上焊接牛腿板的工艺。180mm长牛腿板焊接在钢柱翼缘上时，柱筋需适当调整避让，焊接在工字型钢柱腹板上时，柱筋可顺利穿过节点。

2.4梁主筋与套筒连接

梁主筋与直螺纹套筒连接的工艺适用于梁底筋与型钢柱的连接。梁高较大时，因作业面狭窄，采用牛腿板焊接工艺施工梁底筋中间的钢筋较为困难，因此本工程改用套筒连接该部分钢筋。为验证套筒与型钢焊接的可靠性，项目部与设计、监理协商后进行试验，将套筒焊接到型钢骨上并安装钢筋，通过拉拔试验来测试套筒与型钢间焊缝的抗拉强度，试验结果表明，钢筋达到屈服强度时，套筒与型钢的焊缝仍未破坏。由此证明，套筒连接的工艺可行。实际施工时，在加工厂预先焊接套筒，现场将钢筋车丝后直接安装到套筒内即可。套筒净距按≥30mm且不小于套筒外径控制，则每排可焊接2个套筒。

根据每个节点的特殊情况综合使用上述四种工艺，必要时采取双排或多排钢筋的办法，并由设计复核，形成初步深化设计方案。

3 结语

本文分析了某工程型钢混凝土梁柱节点钢筋穿插深化设计方法，包括梁主筋绕过型钢柱、穿过型钢柱腹板、使用牛腿板焊接以及在柱翼缘上焊接套筒四种工艺，并详细介绍了其各自的适用特点和深化注意事项，具有较强的指导性和可操作性，为型钢混凝土组合结构梁柱节点钢筋穿插施工提供了有效的技术保障，起到了一定的借鉴作用。

参考文献：

[1] 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

[2] 04SG523，型钢混凝土组合结构构造【S】

[3] 12SG901-1 型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图【S】

刘若磐

摘要：型钢混凝土组合结构的梁柱节点钢筋穿插施工是其质量控制的隐患点，同时也是钢结构与钢筋混凝土施工流水控制的薄弱环节。结合工程实际情况，提前展开深化设计，明确钢筋穿插顺序，合理组织各工种展开流水作业，对型钢混凝土组合结构梁柱节点钢筋穿插施工进行全面统一的管理。结果表明，钢筋穿插深化设计对施工质量和工期提供了有效保障。

关键词：型钢混凝土组合结构；梁柱节点；钢筋穿插；深化设计

1 工程概况

某工程总建筑面积为176428㎡，地下2层，地上部分A楼10层，B楼2层，C楼4层，D楼18层。其中，A、B两楼设计有型钢混凝土组合结构，型钢混凝土柱主要截面尺寸为700*700mm，其型钢骨包括400*200mm十字形和工字型两种，节点处钢筋混凝土梁主要截面宽度为600mm，梁、柱纵筋主要为为C25和C28。

型钢混凝土组合结构梁柱节点的施工难点在于多梁与柱相交处钢筋密集、层次较多，且钢筋与型钢骨之间不可避免的空间位置重合。本工程型钢混凝土组合结构体量大、平面布置不规则、构件尺寸大、配筋多、钢筋直径大，梁柱节点的钢筋穿插施工难度极大。如果缺少充分的深化设计，容易导致返工和窝工，或在工期压力下出现在型钢骨上进行现场切割焊接作业的现象，对工期和质量均会造成损害。

2 深化设计

型钢混凝土组合结构梁柱节点深化设计是以选择最佳的钢筋穿插工艺为出发点，完成型钢深化和钢筋穿插顺序的提前设计，以达到加快施工进度和确保质量的目的。深化中采用了绕过型钢柱、穿过型钢柱腹板、使用牛腿板焊接以及在柱翼缘上焊接套筒四种工艺解决，为工程顺利施工提供了技术保障。

2.1 梁主筋绕过型钢柱

钢柱为工字型时，垂直翼缘方向两侧每排可分别绕过3根主筋，垂直腹板方向两侧每排可分别绕过1根主筋；钢柱为十字形时，其两侧每排可分别绕过1根主筋。钢筋较多时，将外侧主筋按1：6预先弯折，每侧可额外绕过1根主筋。如图1所示。

2.2梁主筋穿过型钢柱腹板

梁外侧主筋绕过型钢柱后，内侧主筋的穿插优先考虑在型钢柱上开孔。根据规范及设计要求，不考虑在型钢翼缘上开孔，则此法仅适用于垂直于腹板方向的梁主穿插。根据经验，穿插D=25mm的螺纹钢所需孔径为32mm，按照腹板截面损失率<25%的规范要求，本工程腹板开孔按每排2个控制，以保证腹板刚度和整体性。腹板孔仅限于在加工厂机械钻孔，不能在现场采用火焰切割等办法。

本工程十字形型钢柱因受垂直方向翼缘板阻挡，仅在腹板靠近上下翼缘端分别有80mm宽可开孔区域，因此每排钢筋可从该区域分别从穿过1根主筋。十字形钢柱上开孔时，应特别注意X向与Y向钢筋错层问题，留出足够空间确保不同方向梁主筋交错穿过节点区。如图2所示。

工字型钢柱腹板净宽为340mm，开孔位置与翼缘净距为30mm，避免开孔对翼缘和腹板间的焊缝造成损伤。如图3所示。

2.3梁主筋焊接于牛腿板

当梁主筋较多，绕过型钢和腹板开孔两种工艺结合使用仍不能解决时，本工程采用了将梁主筋焊接于牛腿板上的工艺。根据设计要求采用14mm厚牛腿板，材质同型钢骨，为减小牛腿板长度，便于现场施工，焊接采用双面焊，焊缝长度5d（d为钢筋直径），牛腿板长度为180mm。因采用双面焊接工艺，钢筋间距应在规范标准（≥25且≥d）的基础上适当加大，按30-35mm控制。牛腿板焊接在加工厂完成。

牛腿板焊接于翼緣上时，宽度为200mm，可焊接3根主筋，牛腿板焊接于腹板上时，宽度为340mm，扣除穿孔钢筋占用的宽度后，同样可焊接3根主筋。如图4所示。

十字形钢柱因穿孔钢筋已占据可利用的宽度，则不采用在腹板上焊接牛腿板的工艺。180mm长牛腿板焊接在钢柱翼缘上时，柱筋需适当调整避让，焊接在工字型钢柱腹板上时，柱筋可顺利穿过节点。

2.4梁主筋与套筒连接

梁主筋与直螺纹套筒连接的工艺适用于梁底筋与型钢柱的连接。梁高较大时，因作业面狭窄，采用牛腿板焊接工艺施工梁底筋中间的钢筋较为困难，因此本工程改用套筒连接该部分钢筋。为验证套筒与型钢焊接的可靠性，项目部与设计、监理协商后进行试验，将套筒焊接到型钢骨上并安装钢筋，通过拉拔试验来测试套筒与型钢间焊缝的抗拉强度，试验结果表明，钢筋达到屈服强度时，套筒与型钢的焊缝仍未破坏。由此证明，套筒连接的工艺可行。实际施工时，在加工厂预先焊接套筒，现场将钢筋车丝后直接安装到套筒内即可。套筒净距按≥30mm且不小于套筒外径控制，则每排可焊接2个套筒。

根据每个节点的特殊情况综合使用上述四种工艺，必要时采取双排或多排钢筋的办法，并由设计复核，形成初步深化设计方案。

2.5放样预演

根据上述四种工艺，梁主筋在型钢混凝土梁柱节点处的穿插方式已经解决。但仍需通过CAD软件放样来预演钢筋穿插过程，完成最终的深化设计。重点包括：（1）相邻节点间梁钢筋联合校对；（2）节点处各梁主筋标高交错问题；（3）梁主筋与柱主筋、箍筋交错问题；（4）节点处各梁宽度、高度不同时钢筋穿插先后顺序问题。

首先将各节点深化图与梁柱体系组合成完整的平面布置图，根据梁配筋图找出通长钢筋，排查是否存在通长钢筋在两端支座处水平定位不统一的情况，并进行调整；然后明确节点处各梁的主筋交错关系，适当调整梁主筋与柱主筋、箍筋位置关系，将此部分放样结果与拟定的穿插工艺体现在型钢柱深化设计图上。最后将节点处各梁的面筋、底筋（包括多层面筋和多层底筋的情况）按层分解，以每个梁柱节点为单位，绘制钢筋穿插施工顺序图，明确各梁各排钢筋穿插的先后顺序。

3 结语

本文分析了某工程型钢混凝土梁柱节点钢筋穿插深化设计方法，包括梁主筋绕过型钢柱、穿过型钢柱腹板、使用牛腿板焊接以及在柱翼缘上焊接套筒四种工艺，并详细介绍了其各自的适用特点和深化注意事项，具有较强的指导性和可操作性，为型钢混凝土组合结构梁柱节点钢筋穿插施工提供了有效的技术保障，起到了一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]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

[2]04SG523，型钢混凝土组合结构构造【S】

[3]12SG901-1 型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图【S】