1、建筑混凝土型钢组合柱的施工工艺摘要：型钢混凝土劲性钢柱结构由于在建筑使用功能方面具有的良好性能优势，在我国很多城市高层住宅建筑中得到应用，是高层住宅建筑今后发展和推广应用的重要结构体系。本文探讨了建筑混凝土型钢组合柱的施工工艺，具有一定的参考价值。 关键词：型钢; 混凝土; 组合柱; 施工工艺。 中图分类号：TU392.1 文献标识码： A 1 概述 型钢混凝土结构和钢结构相比有良好的耐久性和耐火性，且受力性能较好；和混凝土结构相比承载力高可增加建筑面积和净高，施工周期短，抗震性能好。同时型钢混凝土组合结构施工过程工艺复杂，质量不易控制，施工前应对各个工序的施工方案进行科学编制，把型钢混凝土组
2、合结构中劲性钢柱的加工安装、钢柱的测量、梁柱节点施工、混凝土和模板工程作为施工控制点重点解决。 2 建筑混凝土型钢组合柱的施工工艺 为了提高型刚组合柱的抗剪能力，需在下列这些部位设置栓钉。型刚组合柱柱脚埋入部位及柱脚向上一层的范围内，型钢柱翼缘板外侧需设置栓钉，转换层或过渡层内，多高层建筑型钢混凝土组柱顶层均应在翼缘板外侧设栓钉。 栓钉的直径( d2) 规格一般选用 19 mm 或 22 mm，栓钉的长度不应小于 4 d2，栓钉竖向间距为 C，则 7. 5 d2C200 mm，栓钉距翼缘板外边距离应不大于 50 mm，栓钉根据翼缘的宽度来设置列数，一般设两列，翼缘板宽 100 mm 时，设一列
3、栓钉，当 100 S200，设两列栓钉，当翼缘板宽度 200 mm 时，水平间距可根据竖向间距确定栓钉设置列数。型钢混凝土组合柱向型钢柱或钢筋混凝土柱过渡应设置过渡层，当结构下部采用型钢混凝土组合柱，上部采用钢筋混凝土柱时，下部型钢混凝土组合柱中的型钢应向上延伸一层或两层作为过渡层，过渡层的型钢不参与结构计算，结构受力只按钢筋混凝土柱进行计算，过渡层的箍筋沿柱全长加密; 当结构下部采用型钢混凝土柱，上部采用钢结构柱时，设置一层过渡层，过渡层的型钢按上部钢结构设置要求的截面配置，且向下延伸至梁下部以下两倍柱型刚截面高度为止，过渡层内柱箍筋全长加密。 图 1 型钢柱栓钉设置 型钢混凝土组合柱中的型
4、钢需改变截面时，一般采取保持型钢截面高度不变，用改变翼缘板或腹板厚度来改变截面; 另一种方法就是不改变翼缘板和腹板的厚度，用改变型钢的截面高度来实现组合柱截面而改变。这种方式必须逐步减少截面高度，实行截面逐步过渡，同时需在变截面的上、下端设置水平加劲肋钢板( 见图 2) ; 第三种方式是同时改变腹板、翼缘板的厚度和组合柱的截面高度，这种方式施工较麻烦，使用较少。 图 2 型钢柱变截面 型钢混凝土组合柱在各楼层现浇板位置水平设置上翼缘加劲肋，水平上翼缘加劲肋呈异形，焊于型钢组合柱的腹板和翼缘板上，在靠组合柱中央的加劲肋板上留浇注排气孔，如果型刚组合柱截面较大时，可将浇注排气孔留得较大一些，直径为
5、 200 mm 左右，又可当作混凝土浇注孔。型钢混凝土组合柱的混凝土保护层厚度须大于 150 mm，柱脚型钢的混凝土保护层的要求较高，中间组合柱柱脚的保护层至少 180 mm，边柱和角柱柱脚型钢的保护层厚度要大于 250 mm。型钢混凝土组合柱型钢四周设置柱竖向受力主筋，主筋再用箍筋约束并固定，型刚组合柱竖向受力主筋直径必须大于 16 mm，间距大于 50 mm，同时大于粗骨料最大直径 1. 5 倍。或钢筋最大直径的 1. 5 倍，同时不得大于 300 mm，抗震锚固长度( Lae) 应符合国家规范要求，也可参见图 3 中数据进行施工，抗震等级为一级、二级的较多，本图仅只列出一、二级抗震等级的
6、抗震锚固长度。 图 3 组合柱竖向纵筋在有抗震要求时绑扎搭接长度( Lle) 可按抗震锚固长度( lae) 乘以一个搭接长度修正系数计算而得，Lle = lae，可根据竖向受力主筋的钢接头百分率来确定，一般施工过程中，搭接接头百分率为 50%，竖向受力主筋绑扎搭接长度修正系数一般取 1. 4。 多高层建筑工程中，柱竖向受力主筋多采用电渣压力焊或机械连接进行接长，钢筋接头位置错开设置，接头不能位于柱箍筋加密区内，同时接头不能位于梁柱节点内，接头还不能位于构件受力较大的部位。 型钢组合柱的竖向受力主筋的配筋率不应小于 0. 6%，其主筋的混凝土层保护层厚度应符合国家相关规范要求。型钢混凝土组合柱主
7、筋外的箍筋必须采取封闭箍筋，其末端做成 130弯钩，弯钩的平直长度为 10 倍箍筋直径，箍筋分方形和菱形，方形箍筋分正方形、长方形封闭箍筋，也可做成 U 型或 L 型箍筋，这两种箍筋必须焊接成封闭箍筋，上、下箍筋焊接位置应错开，箍筋直径一般大于 10 mm，一、二级抗震结构中柱箍筋多采用直径至少为 12 的钢筋，抗震等级越高，箍筋直径要求越大，一级以上抗震等级的角柱应沿柱全长加密箍筋，其它柱上、下端加密长度按后面三项取大值进行加密，矩形柱取长边( 圆柱取直径) ，层间柱净高的 1 /6 和 500 mm 三者取大值来设置柱的加密箍筋，加密区箍筋间隔一般为100mm，梁柱节点核心区的柱箍筋必须加
8、密。 型钢组合柱与梁的连接方式，因梁的结构类型不同而不同，梁可采用钢梁、混凝土梁，型钢混凝土组合梁，这里只谈难度较大的型钢组合柱与钢筋混凝土梁的连接与施工。梁柱节点施工时，混凝土梁的钢筋应尽量避开组合柱的型钢，能绕过型钢柱尽可能绕过，梁上部钢筋不能打断，当基本可以绕过时，但必须保证钢筋弯折水平偏移宽度与顺钢筋方向弯折长之比小于 16，方可采用如下方式绕过。 图 4 绕钢柱梁钢筋 当梁钢筋不能弯折绕过型钢柱时，可在型钢柱腹板上穿孔通过，不能在型钢翼缘板上穿孔通过的梁钢筋，型钢腹板上穿孔应将梁钢筋穿孔位置和柱高准确定位后，在工厂采用机床或专用设备钻孔，严禁在现场用氧气乙炔切割开孔，梁钢筋孔洞一般开
9、为圆孔，不应开为方孔，梁纵横方向的上部或下部钢筋刚好错开一根钢筋直径的位置，同时要先确定纵横方向哪个方向的钢筋在上，哪个方向的钢筋在下，上、下部钢筋应一致，钢筋孔定位还必须考虑钢筋排列、间距、保护层等进行定位，钢筋孔洞的直径一般比所穿钢筋直径大 4 8 mm，按图 5 中数据进行钻孔。图 5 型钢组合柱腹板因钢筋穿孔造成型钢腹板截面损失率小于 25%，可以不进行补强，如果不能满足承载力要求时，或能与腹板截面损失率大于25%时，必须对腹板进行补强，可采用在穿孔周围局部加焊钢板进行补强，对腹板进行穿孔塞焊可不进行补强。 当梁钢筋必须通过型钢组合柱翼缘板时，翼缘板不能钻孔，可在翼缘板上加焊“工字型”
10、牛腿，再将梁钢筋焊于牛腿工字钢的上、下面板上，双面焊 5d( d 为钢筋直径，单面焊为 10 d，从而确定钢牛腿伸出翼缘板的长度，钢牛腿必须比梁筋焊接长度大 30 50 mm，钢牛腿宽度同型钢柱翼缘板的宽度，钢牛腿钢板厚度由设计确定，一般为 20 40 mm。型钢组合柱的连接一般可采用高强螺栓加钢板连接，大多数采用焊接连接，焊接连接采用完全焊透的坡口对接焊缝连接方式，坡口有单面坡口和双面坡口之分，焊缝为一级焊缝。 梁钢筋在型钢组合柱内的锚固，如果梁筋可打断锚入组合柱内，必须保证水平段大于 0. 4 Lae，包括弯折部分在内大于 Lae、弯折部分至少为 15 d，如果钢筋不能弯折 ( 弯折无法穿
11、过组合柱 ) 又必须穿过型钢柱，平直长度不足 Lae，可在端头加焊短钢筋节进行机械锚固，单面焊短钢筋节长度至少为 10 d，包括短钢筋节在内的锚固长度可为 0. 7Lae。 高层混凝土结构技术规程中要求在型钢组合柱顶层梁上部第一排钢筋通长设置，向下弯折锚入柱内，总共锚固长度大于 1. 7Lae，上部第二、三排钢筋穿过型钢柱锚固长度达到 Lae 即可。 3 结语 笔者阐述了型钢混凝土组合柱的各方面基本知识，以及施工中应注意的一些问题，同时涉及到施工中的一些细节，有利于型钢混凝土组合柱在工程中的应用，在应用过程中还要继续总结并提高。 参考文献： 1 陈水福,易建龙,钟建海.型钢混凝土组合柱正截面承载力的分析与评估J.结构工程师,2004（5）:2831. 2 钟建海，陈水福.型钢混凝土组合柱正截面承载力的计算与评估J.市政技术，2003（6）：372374.
