一种H型钢梁新型包梁构造

□文/曲红红 梁书新 张妍妍

近年来，装配式建筑快速发展，尤其是装配式混凝土建筑和装配式钢结构建筑。装配式钢结构建筑重点研究领域在主体结构安装、围护体系与主体结构的连接及钢梁包梁等方面。主体结构安装方式大同小异；围护体系与主体结构的连接也大体相似；钢梁包梁构造及结构却是多样化的。目前比较常见的钢梁形式为H型钢梁，不同的包梁构造有各自的优缺点，因此装配式钢结构建筑H型钢梁的包梁形式依旧是一个值得研究的领域，特别是民用钢结构建筑钢梁的包梁形式亟待研究与改善。

1 现有包梁形式

钢材是一种对温度比较敏感的材料，温度升高对钢材的强度和变形都会产生巨大影响。在不涂防火涂料的情况下，当温度达到600 ℃时普通建筑用钢几乎失去承载力，一旦发生火灾，钢结构建筑会迅速坍塌，造成灾难性事故，危害人民的生命和财产[1]。因此，对钢结构必须采取防火保护措施，钢梁也不例外，目前比较常见的包梁构造即为厚涂型防火涂料外敷装饰面板[2]和防火保温板包梁，其中防火保温板包梁又有多种不同的连接方式。

1.1 防火保温板+通长角钢

将钢梁运至装配式钢结构安装现场安装就位，将通长的L型过度角钢焊接在钢梁上下翼缘的左右边缘内侧，焊接完成后，将按尺寸预制的防火保温板敷在L型角钢竖板外侧，用自攻螺钉固定,最终使钢梁包裹在防火保温板内。见图1。

图1 防火保温板+通长角钢包梁

此种方式包梁，防火保温板在钢梁垂直立面外侧凸出，为使钢梁与内侧墙面在同一垂直面上，必须加厚室内内墙。综合整个包梁及之后需要修饰美化的过程，这种包梁形式存在着优点，但也同样存在着缺陷。优点是在观感上解决了钢梁凸显的问题，缺点是施工工序比较复杂，安装精度比较难以保证，为保证包梁安装精度，人力及措施费用消耗将增加；同时，为保证内侧墙面与包好的钢梁内侧面齐平，要适当加大墙板厚度，不仅减少了室内的使用面积，还直接增加了整个项目的成本；由于这种包梁构造焊接的是通长角钢，因此也大大增加了现场焊接和安装工作量[3]，大大降低了施工效率，通长角钢焊接使得钢梁变形增大，增加了结构上不安全因素，另外通长角钢焊接所需材料多，使得成本进一步上升。

1.2 防火保温板+方管+角钢

针对防火保温板+通长角钢包梁构造存在的焊接工作量大的问题，近些年来，出现新的钢梁包梁结构——防火保温板+方管+角钢形式。见图2。

图2 防火保温板+方管+角钢

此种包梁构造的具体做法：工字梁安装后，在工字梁两侧及底板分别固接包防火保温板；工字梁的上翼缘内侧两边端面各焊接L型角钢，采用点焊形式焊接，在梁的下翼缘的外侧两边缘各焊接一个方管，然后用自攻螺钉将防火保温板固定在钢梁上部的L型角钢竖板和钢梁下部的方管外沿，钢梁底部的防火保温板与钢梁底部的方管通过自攻螺钉固定连接。为提高钢梁两侧防火保温板与楼板之间的连接性能，防止产生裂缝，钢梁两侧的防火保温板顶部通过具有防火功能的嵌缝剂与楼板固接，钢梁下部的防火保温板通过与内隔墙等宽的聚乙烯泡沫板及两侧的垫块固接，两侧的垫块分别与钢梁底部两侧的方管通过自攻螺钉固接，钢梁两侧的防火保温板底端与钢梁底部的防火保温板通过防火胶对应连接[4]。

此种包梁构造的优点是大部分工序采用点焊，施工过程更加简化，施工难度也大幅降低，钢梁包梁定位更加可靠，墙体的强度也有了一定的提高；不足之处是钢梁凸出，凸出的钢梁非常影响观感，室内钢梁一侧与墙面垂直方向上不平齐，增大了后续室内装修的操作难度。

1.3 防火保温板凹型包梁

近些年来，出现一种凹型包梁形式。见图3。

图3 防火保温板凹型包梁

钢梁安装好后，将防火保温板涂料层粘结在相应位置，大部分都粘结在钢梁腹板两侧及钢梁上下翼缘内侧，其中211 部位粘结在钢梁翼缘垂直方向处及楼板处，为保证结构牢固性，在钢梁的下翼缘各焊接角钢，角钢的横板焊接在钢梁下翼缘两侧端部，角钢的竖板固定在内墙上，防火保温板涂层231 粘结在角钢的竖板上，在角钢下端面和内墙之间还设有与内墙等宽的聚乙烯泡沫板。

此种包梁结构操作简便，减少了湿作业，在一定程度上简化了施工过程，降低了施工难度，提高了墙体安装强度，很全面地保证了钢梁包覆的定位准确性；不足之处是观感上有很大缺陷，而且内墙靠近梁底部位的防火保温板涂层相对于室内侧墙面来说突出较明显，给室内后续装修增加困难。

2 新型包梁构造

针对上述四种包梁构造的优缺点进行了实际调研及文献研究，依托某装配式钢结构住宅项目，对H型钢梁的包梁构造进行了探索与研究并进行了现场实践验证。

本文所研究的H 型钢梁包梁主要包括H 型钢梁、防火保温板、通长螺栓、螺母、粘结砂浆等，其中H型钢梁由上、下翼缘和钢梁腹钢板组成，左右两侧防火保温板整体宽度与装配式内隔墙（外墙）厚度一致，通长螺栓用于固定防火保温板。见图4。

图4 防火保温板对穿螺栓包梁

为保证对穿螺栓能够穿过钢梁，要通过受力计算确定钢梁上下圆孔的位置，钢梁在工厂加工时，提前在钢梁上完成定位打孔，待现场钢梁安置好后，将现场的防火保温板对应其包覆的钢板，找到对应的开孔位置，进行定位；两侧防火保温板分别开设上下圆孔。为保证防火保温板能够顺畅嵌入于H型钢梁腹钢板内且能顺利固定，需根据现场的钢梁上下翼缘的尺寸及厚度对左右侧的防火保温板上下端面进行剔槽处理；为避免与对穿螺栓相匹配的螺母凸出于防火保温板垂直面而影响观感，还要根据上下对穿螺栓对应的螺母大小对防火保温板进行剔槽处理，凹槽大小与螺母尺寸相近；但有时为便于施工，所剔凹槽可能会略大于螺母尺寸。见图5。

图5 防火保温板剔槽开孔

将裁切好的防火保温板嵌入H 型钢梁，将对穿螺栓穿过防火保温板和钢梁腹板上的圆孔，然后用螺母对穿螺栓两侧拧紧。见图6。

图6 防火保温板固定

进行凹槽的填充，所用材料一般为粘结砂浆，填充好后整个包梁结构正式完成。见图7。

图7 填充粘结砂浆

包覆好的钢梁与内隔墙在同一垂直面上，从而保证了墙面的整体性并进一步提升了整体的稳固性，在后期的装饰装修中也不需要再增加墙厚，保证了室内的使用面积；没有焊接工作，减少了工序，操作简便易学，缩短了工期，节约了人力及材料成本，具有良好的经济效益。

3 结语

本文研究出一种新型的钢结构包梁结构，在实际操作中，还可根据钢梁高度调整对穿螺栓的数量，当钢梁高度较小时，只需在钢梁腹板中间安装一个对穿螺栓即可，大大降低了施工成本，此种包梁构造无论从施工操作性、观感，还是从施工成本角度来说都有很大优势，为后续装配式钢结构包梁方式提供了很大的借鉴。