钢骨柱顶部梁柱桁架斜撑共用节点连接技术研究

韦文魁

(晋城市丹河新城房地产开发有限公司，山西 晋城 048000)

在建筑工程领域，钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术是一项重要的研究课题。传统的节点连接方式存在一些问题，如复杂的构造、施工周期长、成本高等。为了解决这些问题并提高工程质量和效率，钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术应运而生。该技术可以实现节点的统一化设计和施工，减少材料的使用和构件的连接数量，提高结构的整体性能和稳定性。在晋城市丹河新城金村新区起步区教育园区共享项目和教育园区酒店项目等实际工程中的应用，为进一步研究和推广该技术提供了实践基础和经验借鉴。

1 钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术概述

1.1 技术介绍

钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术是一种创新的建筑节点设计和施工技术。传统建筑节点连接存在复杂、繁琐的问题，而该技术通过将钢骨柱顶部的梁、柱、桁架和斜撑共用1个节点连接，实现了节点的简化和统一。该技术的关键在于准确计算节点受力情况，合理选取连接材料和连接方式，确保节点的稳定性和承载能力。采用这种共用节点连接技术，可以降低节点连接的材料和施工成本，提高工程的结构整体性能和安全性。同时，该技术还具有较好的适应性和灵活性，可应用于各种大跨度建筑结构，为建筑工程的设计和施工带来了新的技术思路和解决方案。

1.2 技术原理和优势

钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术的原理是通过将梁、柱、桁架和斜撑的连接点集中在钢骨柱的顶部，实现节点的共用和简化。该技术采用合理的连接方式和材料，确保节点的稳定性和承载能力，同时减少了连接件的数量和复杂度。

该技术的优势主要体现在以下4个方面：1)结构简化：共用节点连接技术简化了节点的构造，减少了连接件的使用，降低了施工难度和复杂度；2)成本节省：共用节点连接技术减少了材料的使用量和施工时间，降低了工程成本；3)空间利用：通过节点的共用，可以有效利用空间，减少了构件的体积和占用空间；4)结构稳定性：共用节点连接技术使得节点的连接更加牢固和稳定，提高了整个结构的稳定性和抗震性能。

综上所述，钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术具有结构简化、成本节省、空间利用和结构稳定性等优势，为建筑工程的设计和施工提供了新的解决方案。

2 技术应用案例

2.1 项目概况

晋城市丹河新城金村新区起步区教育园区共享项目(职院范围)设计施工总承包-体育场工程采用了钢结构空间网格体系组成的桁架单元作为钢屋盖的主体上部。这种结构形式利用了看台支座及两端落地支座来承担竖向和水平荷载，形成了整体闭合的结构体系。

具体设计中，看台支座采用劲性钢骨混凝土框架柱、斜撑和钢梁共同作为支撑系统，总共设有48个支撑支座，采用抗震铰接支座形式。为了简化节点连接并提高施工效率，施工中采用了钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术。该技术的特点是构造简单、安装方便、操作灵活，能够确保斜撑与钢柱及钢梁的安装质量[1]。

通过采用钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术，工程实现了构造简化、安装方便和操作灵活的优势。这不仅提高了施工效率，节约了施工成本，还保证了斜撑与钢柱及钢梁的连接质量。该技术的应用为项目的顺利进行和高质量完成提供了重要支持。

2.2 实施过程

2.2.1 柱脚锚栓及埋件的施工工艺

柱脚锚栓及埋件的施工工艺是确保结构柱脚连接牢固和安全的关键步骤。下面是柱脚锚栓及埋件的施工工艺的主要步骤：柱脚锚栓及埋件进场验收：在施工开始之前，柱脚锚栓及埋件需要进行进场验收，以确保其质量和规格符合设计要求。验收时，需要注意以下3个方面。

(1)检查锚栓和埋件的材质、规格、数量是否与设计要求相符。

(2)检查锚栓的表面是否平整、无明显缺陷，并进行必要的防腐处理。

(3)检查埋件的位置、深度、间距是否符合设计要求。

验收合格后，方可进行下一步的施工工艺。如果发现锚栓或埋件存在质量问题或不符合设计要求，应及时与供应商或设计单位联系，进行处理和更换。

2.2.2 柱基锚栓及埋件的埋设

柱基锚栓及埋件的埋设是柱脚连接的重要环节，其正确的施工可确保柱脚的稳定性和安全性。以下是柱基锚栓及埋件的埋设工艺的主要步骤：

(1)准备工作：在进行柱基锚栓及埋件的埋设之前，需要进行一些准备工作：清理柱基表面，确保其干净、平整，并去除杂物和污垢。

根据设计要求，确定柱基锚栓及埋件的位置和数量，并进行标记。

(2)预埋：将预先加工好的柱基锚栓和埋件按照设计要求的位置和数量嵌入到柱基中，确保其与柱基紧密贴合。

(3)定位和调整：根据设计要求，使用水平仪和测量工具对锚栓和埋件进行精确的定位和调整，以保证其垂直度和水平度。

(4)灌浆固定：将高强度的灌浆材料灌注到柱基中，填满锚栓孔和埋件周围的空隙，使其紧密固定在柱基中，并确保灌浆材料充分填充。

(5)养护：对灌浆固定后的柱基进行养护，保持适宜的湿度和温度，以确保灌浆材料的充分硬化和强度发展。

柱基锚栓及埋件的埋设工艺需要严格按照设计要求和施工规范进行操作，以确保柱脚的牢固连接和结构的稳定性。

3 项目所依托的工程概况

3.1 项目概况

河北大学科技教育园区多功能馆及风雨操场屋面是1个采用大跨度钢结构屋盖的建筑项目。其屋面结构形式为倒三角管桁架结构，具有优越的承载能力和稳定性。具体参数为短边长度为66m，长边长度为109.2m，坡屋顶的最高点为26.304m，最低点为20.450m。

在支撑系统方面，该项目采用钢筋混凝土框架柱作为支撑，周边设有58个支撑支座，支座采用抗震球绞支座形式，提供稳定的支撑力和抗震能力。其中，该项目采用了钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术，这一关键技术的应用使得节点的构造更加简单，安装更加方便，操作更加灵活。通过共用节点连接技术，实现了柱、梁、桁架和斜撑的紧密连接，确保了整体结构的稳定性和安全性。这种技术的应用不仅提高了施工的安全性，还大幅度提高了工作效率，缩短了工期，并且降低了施工成本。通过优化节点设计和施工工艺，实现了结构的高效建造，为项目的顺利完成和使用提供了坚实的基础[2]。

3.2 实施过程

钢柱钢梁吊装工况分析见表1。

表1 钢柱钢梁吊装工况

根据所提供的数据，表1展示了在河北大学科技教育园区多功能馆及风雨操场屋面工程中钢骨柱和钢骨梁的安装情况。

3.3 H型劲性钢梁吊装准备

为确保吊装安全和提高吊装速度，钢梁在工厂加工时可以预留吊装孔或设置焊接吊耳作为吊点。具体选择预留吊装孔还是焊接吊耳，需根据钢梁的重量和翼缘板厚进行判断。

对于重量小于4.0t且翼缘板厚≤16mm的钢梁，可以采用开吊装孔的方式进行吊装。预留吊装孔可以提供便利的吊装点，使吊装过程更加高效。对于重量大于4.0t或翼缘板厚>16mm的钢梁，建议采用焊接吊耳的方法进行吊装。通过在钢梁上焊接吊耳，可以提供坚固的吊装点，以满足大跨度和大吨位钢梁的吊装需求。对于轻型钢梁，可以通过预留吊装孔进行串吊。通过在钢梁的适当位置预留吊装孔，可以使用吊索或钢丝绳等工具进行串吊，实现吊装操作。选择合适的吊装方式可以确保钢梁的吊装安全性和施工效率。在进行吊装前，需对钢梁进行质量检查，确保焊接吊耳或吊装孔的质量符合要求。同时，在吊装过程中，需使用适当的起重机械和吊具，并由经验丰富的专业人员进行操作，以确保吊装过程的安全性和稳定性。

4 外场桁架斜撑的施工工艺

(1)工作高度：吊装桁架斜撑时，工作高度是1个重要考虑因素。根据施工现场的实际情况，确定吊装高度，包括起吊高度和吊装过程中的提升高度。合理的工作高度能够确保吊装过程的安全性和施工效率。

(2)吊装位置：桁架斜撑的吊装位置需提前确定，包括吊装点的选择和布置。吊装点应位于结构强度较高的部位，以确保吊装过程中的稳定性和安全性。

(3)吊装设备：根据桁架斜撑的规格、重量和施工条件，选择适当的吊装设备。常用的吊装设备包括起重机、汽车吊等。吊装设备的承载能力和稳定性应满足桁架斜撑的吊装要求。

(4)吊装方案：制定合理的吊装方案，包括吊装序列、吊装顺序和吊装方法。考虑到桁架斜撑的长度和重量，可以采取分段吊装的方式，将其分割成适当的段落进行吊装，以降低吊装难度和风险。

(5)吊装过程中的控制：在吊装过程中，需要进行严格的控制和监测，确保吊装动作的平稳进行。对吊装角度、吊装速度和吊装力的控制要精确，以防止过大的摆动或失控情况的发生。

通过综合考虑上述因素，对桁架斜撑的吊装工况进行分析，可以制定合理的吊装方案，保证吊装过程的安全性和施工效率。同时，密切监控吊装操作，及时调整和处理可能出现的问题，确保吊装工作顺利进行[3]。

5 结语

本研究旨在探讨钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术的应用和性能。通过对该连接技术进行系统研究和实验分析，得出以下结论：

首先，钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术在结构设计和施工中具有显著的优势。通过共用节点连接技术，可以减少节点数量，简化施工工序，提高工作效率，降低施工成本。其次，通过实验测试和数值分析，验证了该连接技术的可靠性和承载能力。共用节点连接技术能够满足设计要求，在承受荷载时具有良好的刚性和稳定性，并能够有效地传递力和保持结构的整体性能。此外，钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术还具有良好的适应性和灵活性。它可以根据不同结构和工程要求进行调整和优化，以满足不同场景下的实际应用需求。然而，需要注意的是，该连接技术在设计和施工过程中仍存在一些问题和限制。在实际应用中需要考虑节点的构造细节、材料的选择以及施工操作的规范性，以确保连接的可靠性和安全性。

综上所述，钢骨柱顶部梁、柱、桁架、斜撑共用节点连接技术具有广阔的应用前景和经济效益，为钢结构设计和施工提供了一种可行的解决方案。进一步研究和实践将有助于深入理解和优化该连接技术，推动钢结构领域的发展和创新。