劲性钢柱与梁钢筋套筒连接技术研究

罗锦山+雷入云+符明+邓同泉

摘 要：随着我国经济的飞速发展，城市现代化进程加快，建筑行业中高层及超高层建筑不断增加。劲性柱截面小，承载力高，抗震性好，耐火性、耐久性好[1]，作为主要的承重构件，也被应用广泛。但劲性钢柱与梁钢筋节点连接始终是施工中的重难点。关于此节点，结合现场施工和行业经验，研究通过可焊接套筒连接劲性钢柱与直螺纹梁钢筋技术，能丰富行业中劲性钢柱与梁钢筋节点连接方式及施工经验，值得借鉴推广，意义重大。

关键词：劲性钢柱；可焊接套筒；直螺纹梁钢筋

1 工程概况

寰宇汇金中心凯旋大厦（9号商业办公楼）总建筑面积约24.7万m2。其中T1地上58层，地下3层。从地下三层至地上18层外围24根柱内芯采用劲性钢柱，劲性钢柱均为十字型钢柱，与劲性钢柱连接的主梁采用普通钢筋混凝土梁（详见图1.1-1.3）。

2 连接技术现状

2.1 连接方式种类

如今，劲性混凝土钢柱施工中，钢筋混凝土结构梁纵向钢筋与劲性柱连接主要有穿孔、与连接板焊接、直螺纹套筒机械连接三种方式。

穿孔连接：主要根据梁纵向钢筋的位置，工厂加工过程中在对应的钢柱腹板上预留穿筋孔（详见图2.1）。待后期绑扎主梁钢筋时，纵筋直接穿过预留的穿筋孔与劲性钢柱进行锚固连接。

与连接板焊接：通常穿孔连接方式对劲性钢柱存在损伤。也可前期加工过程中，在十字钢柱翼板上按焊接要求焊接连接板。后期梁钢筋安装时，将梁纵向钢筋按照间距要求及锚固长度要求，直接焊接在连接板上进行连接。

本工程主梁面筋和底筋大部分是双层钢筋，且上下层间距小，为了现场焊接施工方便，将连接板设置成一长一短。纵向主筋采用C25的钢筋，纵筋与连接板焊接锚固长度不小于5d=5×25=125cm（详见图2.2）。

直螺纹套筒机械连接：除了以上两种连接方式之外，也可提前在十字钢柱工厂加工时，通过前期深化设计的精确定位，将可焊接套筒提前焊接在十字钢柱翼板上。后期梁钢筋安装时，直螺纹梁钢筋通过套筒跟十字钢柱进行连接（详见图2.3）。

2.2 各连接方式优劣

3 关键技术

3.1 工程难点和特点

（1）本工程24根钢柱采用十字钢柱，主梁采用钢筋混凝土梁。十字钢柱翼板区域主梁纵筋采用直螺纹套筒机械连接。

（2）主梁纵筋单层最少5条C25钢筋，最多8条C25钢筋，而梁宽只有600mm。除此之外，十字钢柱外围每面存在7条C28或C32的竖向柱筋。钢筋直径粗且间距密集（详见图3.1）。要求翼板上的焊接套筒定位精度要十分高，稍有偏差都会影响连接质量。

（3）本工程劲性柱与梁钢筋套筒机械连接最大的难点在于：劲性柱之间间距固定（详见图3.2），柱间主梁直螺纹纵筋两端需与劲性柱用套筒进行连接。而套筒与十字钢柱翼板是垂直焊接，所以主梁钢筋不能弯折安装，也不能斜向安装，只能垂直安装。

3.2 套筒定位精度控制技术

3.2.1套筒定位精度影响原因

影响套筒定位精度的原因主要有两方面：一方面是十字钢柱本身垂直度偏差大，导致焊接的套筒随之偏位；另一方面是前期工厂套筒焊接时，十字钢柱翼板上套筒定位有误，导致套筒焊接偏位。

3.2.2钢柱垂直度控制

在上下两节钢柱吊装完成后，焊接开始前。使用全站仪对十字钢柱四个面进行垂直度测量，存在误差及时进行纠偏。劲性钢柱垂直度偏差，单层钢柱，层高H≤10m，垂直度偏差不大于H/1000。钢柱全高垂直度偏差不大于35mm[2]。

3.2.2套筒定位控制

根据结构图对劲性钢柱进行深化设计，充分考虑斜梁、十字钢柱外围又粗又密的竖向柱筋、保护层厚度等诸多因素，对焊接套筒进行精准定位（详见图3.3）。同时，在十字钢柱进场对套筒间距和位置进行复核（详见图3.4），及时纠偏。防止主梁安装时才发生偏差，纠偏费时费力。

3.2 劲性钢柱与主梁纵向钢筋直螺纹套筒机械连接

3.2.1直螺纹套筒机械连接原理

两劲性钢柱之间距离一定，采用直螺纹套筒机械连接的方式来连接劲性钢柱与主梁纵向钢筋时，由于直螺纹纵筋两端都必须拧入套筒，不能弯折安装，也不能斜向安装，只能垂直安装，需要预留安装空间。所以，一跨中的直螺纹梁纵筋必须分两段交错与拧入套筒安装。即两根劲性柱与中间的主梁纵筋连接需要三处套筒连接。

本工程主梁纵筋为C25，根据直螺纹套筒连接规范，主梁纵筋直螺纹丝头长度35mm，连接套筒单边外露长度不超过2P=2×3=6mm[3]。套筒長度58～70mm之间。综合考虑安装误差、市场套筒规格以及便于检查，套筒选择60mm长。

假设两劲性钢柱之间距离为S，主梁纵筋加工时，加工长度应为S-60mm（为了垂直安装预留安装空间）详见图3.5。

车丝情况为：三端长丝（60mm），一端短丝（30mm）。接头应采用Ⅱ级接头或Ⅰ级接头，接头百分率不应大于50%[3]。所以梁主筋分为1/3Ln长和2/3Ln长两种。2/3Ln长钢筋丝头一长一短。长端60mm，短端30mm。1/3Ln长钢筋丝头两端均车60mm长。套筒均采用60mm长套筒（详见图3.6）。

3.2.1直螺纹套筒机械连接流程

（1）先安装两端车长丝（60mm）的钢筋，丝头全部拧进套筒中。

（2）安装车丝一长一短的钢筋，长丝头与型钢连接，短丝头在跨中，钢筋一端与套筒平齐。

（3）车丝一长一短钢筋，长丝拧进套筒30mm，两段钢筋安装完成，跨中位置尚有30mm间距。

（4）先将钢筋向梁跨中方向反向拧出，拧出30mm，再将跨中的连接套筒反向拧出一半，约30mm。

（5）重复1～5步内容，长短钢筋交错布置，连接接头应布置在跨中Ln/3的范围内，接头位置相互错开≥35d。

4 结束语

对于两劲性钢柱间距离一定，劲性钢柱与主梁纵向钢筋采用直螺纹套筒机械连接时，将主梁纵筋断成两节，通过改变车丝头的长度，实现钢筋先进后退，保证垂直安装间隙的方法，能保证纵筋拧入套筒长度，从而实现劲性柱与梁钢筋套筒连接的有效性，保证梁纵筋安装质量。值得在建筑施工中同类情况中进行推广应用。

参考文献

[1]王少卿，刘海，林德胜，论劲性柱施工[J]，施工技术，2010，8。

[2]中华人民共和国建筑部，钢结构工程施工质量验收规范[M]，2002，1，10。

[3]中国建筑工业出版社，建筑施工手册（第五版）[M]，2013，9。endprint