预应力混凝土梁-型钢混凝土柱的新型框架结构设计

李 剑

（山西昌兴致诚建筑工程有限公司，山西 太原 030000）

针对当前广泛采用的混凝土构件和钢构件，提出了混凝土梁与型钢混凝土结合的混合结构，充分发掘两种材料的受力特点，提出了新型的框架结构形式 （PC梁-SRC柱）。本文针对其设计与施工的方法进行了研究。

1 PC梁-SRC柱的设计

1.1 设计方法

本次参照预应力混凝土梁的受力计算方法，遵照预应力混凝土结构的相关设计规范进行了PC梁的设计，首先对梁体的截面尺寸进行估计，然后确定预应力钢筋的位置和数量，对预应力损失进行估计，然后计算梁体的承载力和正常使用受力，最后计算梁体的抗裂能力和局部锚固受压计算。对于型钢混凝土柱可以预选截面尺寸，然后对截面的承载力进行计算，最后设计柱脚。参考相关规范对PC梁-SRC柱的节点设计的规定以及相关的文献，可以对节点进行设计，如图1和图2所示，在所示节点中，预应力经采用开孔穿入的方法，与普通钢筋的连接有一定的不同。

图1 穿筋节点设计

图2 可焊连接器连接

在图1的设计中，梁体穿筋尽可能使所有的主要钢筋穿过，其他的钢筋可以在型钢柱的腹板上预留孔洞，保证型钢腹板的截面损失小于总面积的30%，如果需要在柱子的内部型钢翼缘板上预留孔洞，则需要预留在弯矩最小处，并对截面进行弯矩计算，如果强度不足需要补强结构。如果梁的纵向钢筋与柱的钢翼缘接触，可以在钢翼缘上设置连接器进行连接，并增加水平加劲肋，如图2所示。

图3 钢短梁的连接

图4 钢短梁的焊接

可以在型钢柱中设置钢短梁进行连接或者焊接，采用这种连接方法需要保证至少有一半的梁纵向钢筋穿过型钢混凝土柱，钢短梁满足焊接要求，且在上下翼缘设置栓钉，间距不大于200mm，梁端直到钢梁端部外的150mm范围，箍筋按照混凝土结构设计规范进行加密。

1.2 梁体受力计算原则

PC梁-SRC柱受力收到型钢、混凝土等多种因素的影响，抗剪主要采用型钢腹板抵抗，因此节点的抗剪力随着钢腹板的面积增加而增大，箍筋也对构件的承载能力有一定的影响，而且在一定的范围内也可以抑制裂缝的产生和发展，在计算中不考虑构件轴压力对受剪承载力的影响。

2 施工案例

PC梁-SRC柱施工的难点主要在于型钢混凝土柱的施工和节点处钢筋的布置，需要避免钢筋的交叉便于施工，因此需要精确制作在型钢上预留孔的留置，制孔需要考虑周全并与施工人员多沟通，避免在施工中出现难以穿孔等问题，开孔的大小也需要注意，因为开孔过大会削弱截面的承载力，开孔过小无法施工，钢筋等材料等的误差必须考虑进去。

为了保证混凝土与钢材的协调变形，在型钢柱上设置部分栓钉，这与箍筋的施工有一定的交叉，因此可以根据工程的难度和特点，对箍筋的形式和位置进行调整，比如把箍筋变为几个小箍筋等。如果梁柱节点处需要牛腿时，还需要将箍筋制作成U形、L形，等钢筋绑扎好之后在进行焊接。

3 结语

本文对PC梁-SRC柱结构体系进行了分析，对梁柱节点的特点与连接形式进行了阐述与分析，并分析了构件的受力特点，接着对该体系的施工方法以及关键点进行了研究。该体系的承载力主要分为型钢、混凝土和钢筋几部分，在受力计算时需要考虑箍筋的抗裂能力。在施工中需要注意施工的先后顺序以及构件的预制，只有把握好几方面的施工工序，才能够做好PC梁-SRC柱结构的施工，保证工程质量。