工程实录 Ｇｏｎｇ Ｃｈｅｎｇ Ｓｈｌ Ｌｕ 建筑与发展 Ｊｉａｎ ＺｈｕＹＵ Ｆａ Ｚｈａｎ ・ ７１・ 型钢混凝土结构梁柱节点的设计探讨 黎小猴 无锡市民用建筑设计院有限公司 ２１４０００ 【摘要】文章结合节点在框架结构中的重要性，针对某型钢混凝土结构建筑，对粱柱节点的设计提出了重要的构造措施，以供参考。 【关键词】型钢混凝土结构 梁柱节点 结构设计 引言 型钢混凝土结构因其特有的优点已越来越多地应用于大跨结构和抗 本工程采用ＰＫＰＭ—ＳＡＴＷＥ进行结构整体受力分析。由于楼板开洞面 积较大，且结构在平面及竖向均为不规则结构。除在构造上加强洞口 震要求高的建筑项目中，又因该结构体系能充分发挥型钢混凝土的优 越性，是一种很有发展前景的结构形式。本文结合框架结构中的重要 部位——节点，对其设计方法进行了一系列的分析，希望能为类似工 程设计提供参考资料。 １工程概况 某综合楼主楼平面呈Ｌ形，长６１．５ｉｎ，宽４８Ｉｌｌ，地上５层，地下 １层，高２ ３ｍ，建筑面积为１０００ ０ｍ。。本工程抗震设防类别为丙类， 建筑结构设计使用年限为５ ０年，建筑结构安全等级为二级。抗震设 防烈度为７度，设计基本加速度值为０．１０ｇ，设计地震分组为第一组， 场地类别为Ｉ Ｖ类，结构体系为框架结构，抗震等级为三级。各层梁、 板、柱混凝土强度等级为Ｃ３５，型钢型号为Ｑ３４５Ｂ。该建筑未设置抗 震缝，故在长宽方向平面凹进尺寸均大于相应投影方向的０．３ＢｍａＸ， 属于平面凹凸不规则；建筑在二层至屋顶４轴～７轴楼板均开洞，且 个别楼层有效楼板宽度小于该楼板层典型宽度的５０％，属楼板局部不连 续。建筑在顶层Ｆ轴～Ｊ轴为影剧院，跨度为２４．３ｍ。由于建筑功能 需要（如：净高、声学、屋面有较重设备），故结构设计在此处 采用型钢混凝土梁、柱且该处框架梁、柱抗震等级为二级（见图 】 ）。 图１二层及屋顶楼板模板图 ２结构设计及整体受力分析 ２．１结构设计 ２．１．１上部结构采用混凝土框架结构。局部大空间部分采用型钢混 凝土梁、柱，Ｆ轴和Ｊ轴型钢混凝土柱从地下室升至屋顶，由于型钢 梁柱较少，故结构阻尼比仍采用５％。 ２．１．２本工程地下部分仅为一层。地下室顶板顶板厚２６０ｍｍ，双层 双向配筋，为上部结构的嵌固层。基础采用下柱帽式桩一筏板基础。 筏板厚６００ｍｍ，中２０＠１５０双层双向配筋，配筋率约为０．３６％。桩采用 ３１ｉｎ长，４００（２５０）宽预应力混凝土空心方桩。基础沉降量＜１ ５０ｍｍ。 ２．１．３上部楼盖采用梁板结构，主要楼板厚为１ １０ｍｍ。为加强楼板 平面内刚度，在洞口四周及Ｌ形连接部位楼板厚为１ ５０ｍｍ，且双层双 向配筋。 ２．１．４主要构件截面尺寸：ＳＲＣ框架柱：７００×１０００、７００×７００ＳＲＣ 框架梁５００ Ｘ １０００、７００×１５００普通框架柱７００×７００、６００×６００普 通框架梁３５０×１０００、３５０ Ｘ ８００。 ２．２整体受力分析 范围内楼板剐度（洞口四周板厚取为１ ５０ｍｍ）以外，同时采用楼板有 限元分析进行补充结构设计分析（Ｐ Ｍ ｓ Ａ Ｐ）（见表１）。 从以上分析结果得出结论：该结构抗震性能良好，位移满足要 求，抗扭刚度较大，结构扭转影响较小。满足抗震设计要求。 型钢混凝土构件根据本工程整体计算（采用ＳＡＴＷＥ软件进行分析 计算）所得的构件控制内力进行设计。整体计算时型钢混凝土梁、柱 均根据其最终的截面特性输入以保证构件及整体结构刚度的准确性， 这样也能得到准确的构件内力。型钢构件及其连接节点的设计均按规 范、规程［１．２］中要求及参考手册及图集［３ｌ ］的做法进行。以下 着重介绍型钢构件及其连接节点的处理方式。 表１主要涉及结果 计算程 Ｔ１＜５）平 Ｔ２（ｓ）平 Ｔ３（ｓ＞扭 ｘ向最大性 Ｙ向最大像 序 勒 动 转 移角 移角 ＳＡ御Ｅ ０．８９９１ Ｏ．８３ｂ５ ０．７７８０ １／７５２ １／６０３ ＰＭＳＡＰ Ｏ ９６４０ Ｏ．８６４０ Ｏ．７９６１ １／６８８ １／７５６ ３型钢混凝土梁、柱截面设计 ３．１型钢混凝土柱截面设计 主要型钢混凝土柱截面为７００×１０００方柱，内设焊接３００×６００ 一 ×１４×１４和２５０×４５０×１４×１４十字型钢（见图２）。型钢混凝土柱 全部纵向受力钢筋的配筋率为１．Ｏ％；受力型钢的含钢率为４．２％；加密 区柱箍筋体积配箍率为１．４５％；型钢混凝土柱最大轴压比为０．４５。同时 满足型钢混凝土柱型钢保护层厚度＞１２０ｍｍ要求和型钢钢板宽厚￣Ｅｂａｆ／ ｔｆ＜１９、ｈｗ／ｔｗ＜８ｌ的要求，故不进行局部稳定验算。型钢混凝土框 架柱内十字形截面型钢柱拼接采用翼缘、腹板全熔透坡口对接焊缝 （见图２）。 蓝Ｉ！ Ｃ＊ ＃８ Ｃｌ ＃一聃§棚 图２型钢混凝土柱 ３．２型钢混凝土梁截面设计 主要型钢混凝土梁截面为７００×１５００，内设３００×ｌ０００×１２× １ ４焊接工字型钢（见图３）。型钢混凝土梁下部纵向受力钢筋的配筋 率为０．６Ｏ％；受力型钢的含钢率为１．９１％；加密区梁箍筋 １ ０＠１００ （４）。同时满足型钢混凝土梁型钢保护层厚度＞１００ｍｍ的要求和型钢 钢板宽厚比ｂａｆ／ｔｆ＜１９，ｈｗ／ｔｗ＜９１要求，故不进行局部稳定验算。 根据规范［１］公式５．２．２－１、５．３．２计算梁最大裂缝小于０．３ｍｍ，梁 挠度＜Ｌ ０／３ ０ ０，满足要求（见图３）。 建筑与发展 ・７２・ Ｊｉａｒｌ ＺｈｕＹｕ ＦｏＺｈａｎ 工程实录 Ｇｏｎｇ Ｃｈｅｎｇ Ｓｈｉ Ｌｕ 一画 ｛ｌ｝颦ｌ羲瓣 零戢譬 獬戴糖 一札 ” 钢混 换梁 缘板 图３ 型钢混凝土梁 ４型钢混凝土梁柱节点设计 ４．１柱脚设计 为确保工程质量，本工程柱脚采用埋入式柱脚。柱脚埋置深度为 ３倍的型钢柱截面高度，型钢底板的锚栓埋深大于２ ５倍锚栓直径。柱 翼缘与底板间采用全熔透坡口对接焊缝连接，柱腹板与底板采用双面 角焊缝连接。且自柱脚部位向上延伸一层范围的型钢柱设置０ １９平头 焊接栓钉＠１ ５ Ｏ（见图４）。 图４ 型钢混凝土柱柱脚节点 ４．２型钢混凝土柱与混凝土梁连接节点 由于规程［【］规定：混凝土梁纵向钢筋不应穿过型钢翼缘，也不 应与柱内型钢直接焊接连接。且当必须在柱内型钢腹板上预留穿孔 时，型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积２ ５％。故采用梁内部分主筋 焊在型钢牛腿上，钢牛腿长度满足梁内主筋强度充分发挥的焊接长度 要求（单面焊ｉ ０ ｄ，双面焊５ ｄ）。其余梁主筋弯锚入混凝土柱内， 且从梁端至钢牛腿端部以外２倍梁高范围内，按钢筋混凝土梁端箍筋加 密区的要求配置箍筋（见图５）。 膊前南图５ 型钢混凝土柱与混凝土梁连接节点 ４．３型钢混凝土梁柱连接节点 型钢混凝土梁、柱之间采用刚接连接。为确保型钢梁、柱之间 连接焊缝质量，将与型钢柱相连的一段型钢梁（钢梁约１ ｎｌ长）在工 厂与钢柱相连，即采用工厂焊接。其余部分型钢梁与该段梁在工地拼 接，拼接时型钢梁翼缘板之间采用全熔透对接焊缝连接，腹板之间采 用高强度螺栓连接。当有钢筋混凝土次梁支承与型钢梁上时，在型钢 梁腹板的两侧设置加劲肋以加强集中力的传递，且该处的箍筋加密 （见图６）。 图７型钢混凝土转换梁构造 ５型钢混凝土的施工要求 ５．１型铜混凝土框架结构施工顺序 型钢混凝土的加工、制作——型钢构件进场一柱钢筋的制作，并 将箍筋套装在型钢柱上一一型钢柱的安装，架设柱纵筋、箍筋等一一 型钢梁的安装——柱纵筋、箍筋的定位、绑扎及焊接——梁纵筋的绑 扎、连接或焊接一一梁箍筋的定位、绑扎和安装梁、柱节点部位的 梁纵筋、箍筋的绑扎一一主次梁处钢筋的绑扎一柱、梁、板模板的 安装、铺设一一板钢筋的绑扎一一砼浇筑 ５．２型钢混凝土的浇筑 梁混凝土浇筑时，在工字钢梁的下翼缘板以下从钢梁一侧下料， 用振捣器在工字钢梁一侧振捣，将混凝土从钢梁底挤向另一侧，待混 凝土高度超过钢梁下翼缘板１０Ｏｍｍ以上时，改为两人两侧同时对称下 料，对称振捣；待浇至上翼缘板１ ００ｍｍ时再从梁跨中开始下料浇筑， 从梁的中部开始振捣，逐渐向两端延伸至上翼缘板下的全部气泡从钢 梁梁端及梁柱节点位置穿钢筋的孔中排出为止。 结束语 由于型钢混凝土构件节点施工复杂、用料较多，对施工单位的要 求较高。大跨度结构采用型钢混凝土梁、柱可有效减小构件尺寸、提 高结构抗震性能，更好的满足建筑功能要求。地下室采用一般混凝土 结构，地下室顶板为上部结构嵌固层。型钢混凝土柱伸入基础，采 用埋入式柱脚，结构更为安全可靠。 参考文献 ［１］型钢混凝土组合结构技术规程． ［２］钢骨混凝土结构技术规程． ［３］型钢混凝土组合结构构造． ［４］刘维亚．钢与混凝土组合结构理论与实践．中国建筑工业出版 社，２ＯＯ８年．
