劲性混凝土V撑+屈曲约束支撑复杂节点施工技术

丘先德，魏钰，祁迪，韩龑，丛震

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 210000)

河海大学信息服务中心项目建筑面积4.09万m2，建筑总长119m，宽101.4m，建筑高度33.95m，建筑性质为图书馆。主体建筑抽象于河海大学百年校徽，宛若水波扩散至方正边界，立面采用横向起伏的层层线条，既寓意承载了河海大学悠久历史与宝贵知识的书页，又如同层叠的河海之波源远流长。复杂造型需要创新结构体系进行呈现。本文围绕工程V 型劲性混凝土构件单侧斜撑节点，展开描述其钢筋连接施工技术及质量控制措施。

1 结构设计概况

为实现自由灵动的立面线条，满足室内大阶梯阅览使用功能，本工程涉及扭转不规则、偏心布置、楼板不连续、构件间断及局部不规则等多个结构超限。针对工程结构复杂特点，结构设计采用创新结构体系。建筑内部为规则的方正钢筋混凝土框架加屈曲约束支撑，外围上部钢筋混凝土框架，下部“V”型、“π”型劲性混凝土斜撑加屈曲约束支撑，斜撑作为转换构件，屈曲约束支撑为斜柱提供复位力，提高结构的抗侧刚度和水平承载力。

2 施工难点分析

劲性混凝土节点钢筋制作及绑扎施工烦琐，梁主筋与型钢腹板交叉、柱箍筋与型钢栓钉交叉及主筋连接方式，均需在型钢加工前进行专项深化设计，河海大学信息服务中心采用劲性混凝土-屈曲约束支撑结构，其单侧斜撑节点融合了劲性构件截面大、钢筋多、连接复杂几大难点。本工程复杂节点主要有双侧斜撑节点和单侧斜撑节点两类，以V 型劲性混凝土单侧斜撑节点为例，2 层转换劲性混凝土构件，钢骨柱上下错位，下部钢骨柱倾斜，上部钢骨柱垂直，混凝土截面800mm×800mm，型钢采用400mm×200mm×25mm×35mm十字型断面；楼面梁横向为斜钢骨梁，截面尺寸700mm×900mm，内设型钢为H600mm×350mm×30mm×40mm，楼面梁纵向为500mm×750mm 现浇混凝土梁。节点处抗侧力屈曲约束支撑，截面尺寸250mm×250mm，埋板尺寸1 000mm×200mm，屈服承载力2 500kN，所有材料均为Q355B（图1)。

图1 单侧斜撑节点大样

大截面、钢混结合、异型为节点突出特点，钢筋排布、钢筋与型钢连接方式为深化设计难点，钢筋连接质量及混凝土浇筑质量为现场控制要点。

2.1 钢筋安装难度大

楼面钢骨梁主筋12C25、11C25，抗扭筋N6C14。柱主筋16C25，混凝土梁主筋4C25，4C25，抗扭筋N6C14。纵向受力钢筋与钢结构连接采用可焊接机械连接套筒，梁柱节点钢筋众多，主筋规格均为25，且为双排布置。图纸设计为可焊接机械连接套筒连接，对施工精度要求非常高，现场实施难度大，实施过程中，极易出现套筒位置偏差、钢筋无法拧紧等质量问题。

2.2 混凝土质量控制难度高

本节点斜撑倾斜角度55°，工程实体斜柱截面尺寸最大可达1 400mm×800mm，最大倾斜角度64°，最长12.3m，与梁交接处均设有30mm厚翼缘加劲板，造成混凝土浇筑困难，节点处混凝土部分承受压力很高，箍筋绑扎和混凝土浇筑质量尤其关键。

3 钢结构深化

工程采用Tekla 软件进行钢结构深化，首先建立准确细致的三维模型，通过模型，分析施工重难点，并进行加工节点优化。同时设计院依据三维模型进行深化图审核，讨论分析方便快捷，提高深化图审核效率。深化模型审核通过后，可以直接生成零件和构件的加工图，提高出图效率。

3.1 钢筋连接深化

钢骨梁钢筋采用HTR600E 高强钢筋，降低配筋率，减少钢筋数量，优化后楼面700mm×900mm 斜梁主筋上部9 根25mm，下部8 根25mm，抗扭钢筋不变，主筋数量减少30%。

同时优化钢筋与钢结构连接方式，由套筒连接优化为连接板焊接。在钢骨柱翼缘处设置连接板，连接板下方设置垂直于连接板的加劲板，连接板厚度28mm，宽度不小于150mm，主要用于焊接梁主筋。钢骨柱内设置水平加劲肋，肋板对齐翼缘处的连接板（图2)。

图2 钢筋连接节点

结构梁主筋两排布置，下排钢筋2根，施工过程中首先焊接下排钢筋，下排筋焊接在连接板下方的垂直方向的加劲板，采用主筋90°弯折后单面焊接在竖向加劲板，焊接长度大于10d。上排筋焊接在连接板上方，采用双面焊接，焊接长度大于5d，4 根贯通钢筋从钢骨柱两侧弯折绕柱。当特殊节点钢筋更加密集时，主筋无法采用连接板焊接和弯折贯通的，在钢骨柱腹板上开孔穿钢筋，但每个节点不得多余2 个开孔，开孔位置需考虑垂直方向梁主筋。节点处腹板设置30mm 厚加劲板，箍筋采用开口箍，在腹板两侧与加劲板焊接。

3.2 型钢结构深化

单侧斜撑在建筑角柱，四周为悬挑梁，最大悬挑长度4 750mm。悬挑梁内部增设1 个变截面H 型钢，长度1 500mm。变截面H 型钢为H400/500×150mm×14mm×20mm，型钢端部1/2 段截面加高，用于梁悬挑钢筋与型钢梁上翼缘焊接。确保悬挑梁上部钢筋与连接板和端部悬挑钢梁上部翼缘焊接，焊接长度不小于20d。

3.3 混凝土优化

原设计为普通混凝土，-1 层～2 层柱混凝土标号C60，3 层、4 层柱混凝土标号C50，5 层及以上混凝土标号C40，梁板混凝土标号均为C40。

工程实际设计优化采用同等级的自密实混凝土，并经试验选择合适的混凝土施工配合比。自密实混凝土有良好的流动性和自动填充性能，并且不离析、不泌水，能够保证钢骨柱与钢筋狭小空间的混凝土的密实性。斜柱模板上方每隔2m设置一个300mm×300mm 入料孔，通过入料孔进行混凝土浇筑，减少混凝土在斜柱中的流动长度。

4 结语

本工程V 型劲性混凝土构件单侧斜撑节点，通过专业深化设计，解决了超长倾斜劲性混凝土复杂节点的钢筋施工难题，有效提高了工程施工混凝土质量，现场实施效果良好，钢筋绑扎一次成优，混凝土成型质量良好。在保证了工程质量的前提下，加快了施工进度，取得了良好的经济效益。