学校代码10530学号201013011636分类号TU398+.9密级
硕士学位论文
型钢混凝土柱
型钢混凝土柱--型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
学位申请人张福军
指导教师陈俊副教授
学院名称土木工程与力学学院
学科专业结构工程
研究方向混凝土结构设计理论研究
二〇一三年四月二十日
Finite E lement A nalysis of M echanical Behavior of S teel R einforced C oncrete Column-S teel R einforced C oncrete B eam
J oint
Candidate Zhang Fujun
Supervisor Associate Professor Chen Jun
College College of Civil Engineering and Mechanics
Program Design theory study of concrete structure
Specialization Structural Engineering Degree Master of Engineering University Xiangtan University Date April,2013
湘潭大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日
学位论文版权使用授权书
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日
导师签名：日期：年月日
湘潭大学工学硕士论文
摘要
型钢混凝土（Steel Reinforced Concrete，简称SRC）是指混凝土内含有型钢和钢筋的一种新型组合结构，它是混凝土与钢材的一种完美组合。目前国内外，型钢混凝土结构的推广及应用都更加普及。因此，对SRC结构进行深入分析研究，掌握型钢混凝土结构的力学性能，并应用于工程实践中，具有极其重要的意义。
节点是连接梁、柱的关键部位，在型钢混凝土结构的设计和计算中，一个关键问题就是节点的设计和计算。节点将上层梁和柱的内力传递给下层，其能否安全可靠的传递内力，直接影响结构能否正常工作。节点区受力情况比较复杂，多数情况下，其受到结构给它的压弯剪合力作用，因此，研究并探索节点的受力性能和破坏机理成为构造合理、设计可靠、传力可靠节点的关键步骤。尤其是有抗震要求的情况下，节点的合理设计更为重要。
本文针对型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点，在低周反复荷载作用下的拟静力试验，利用有限元软件ANSYS，建立了有限元分析模型，研究了节点在循环加载情况下的力学性能。主要研究内容概括如下：
（1）回顾了SRC结构国内外的主要研究现状，对SRC结构有限元分析方法做了简要描述，简要分析了节点的计算理论；
（2）在反复荷载作用下，利用有限元软件ANSYS分析SRC柱-SRC梁节点的滞回性能。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线及特征荷载、位移，与试验得到的结果基本吻合，说明了本文所建立的有限元分析模型是合理有效的；同时，节点的刚度退化、延性等抗震性能指标，均与试验数据基本符合；
（3）为了更深入的了解该SRC节点力学性能，本文做了相关的参数分析。关键词：型钢混凝土；节点；有限元分析；滞回性能；
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
Abstract
Steel reinforced concrete(abbreviation SRC)is the structure that refers to the concrete contain reinforced and steel.It is a chief form of concrete and steel composite structure.At present,nationally and internationally,the preferment and application of SRC structure have become more and more widespread.Therefrom,it is extremely significant to research SRC,predominate its mechanical properties,and apply it to engineering practice.
Nodes are the key parts to connect beams and columns.To SRC structure，the design and calculation of nodes is a key issue.The internal forces of beams and columns are transmitted through the nodes.so the joint safety and reliability is a precondition to ensure the structural normal work.on the basis of the intricate stress, joint generally are in bending-shear compound stress state,so it is significant to study and discover the joint stress performance and failure principle,to make sure that they are designed reasonably,calculated reliably and can transmit the power clearly. Additionally,In the earthquake,it is more significant of the reasonable design of it.
Based on the quasi-static experimental study of steel reinforced concrete column to steel reinforced concrete beam joint under low-cycle reversed loading,finite element numerical analysis of the joint under cyclic loading by using finite element software ANSYS is established.The main work and conclusions are listed as follows:
1、The main research status of SRC structure at home and abroad is reviewed; and the theory analysis method of SRC structure is briefly summarized;and the calculation theory of nodes is briefly analyzed;
2、Nonlinear analysis is conducted to analyze hysteretic behavior of steel reinforced concrete column to steel reinforced concrete beam joint under low-cycle reversed loading.The?
P hysteresis loops,skeleton curves,feature loads and
?
displacements from finite element model calculation agree well with experimental results.It is demonstrated that the nonlinear finite element models were rationally established.At the same time,seismic behavior indicators,such as the rigidity degradation,ductility compared well with the experimental results;
3、In order to understand better the mechanical behavior of the SRC joint, parametric analyses are conducted in this paper.
Key words：steel reinforced concrete；joint；FEM analysis；hysteretic behavior
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目录
第1章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2型钢混凝土结构的简介 (1)
1.2.1型钢混凝土结构的主要类型 (1)
1.2.2型钢混凝土结构的特点 (3)
1.3型钢混凝土结构国内外的研究及发展状况 (4)
1.3.1SRC结构在国内的研究 (4)
1.3.2SRC结构在国外的研究 (4)
1.3.3SRC结构的研究设计方法 (6)
1.4SRC结构梁柱节点的研究现状 (6)
1.4.1国外主要研究 (6)
1.4.2国内主要研究 (8)
1.4.3存在的问题 (9)
1.5本文中研究的主要内容 (10)
1.5.1研究的目的及意义 (10)
1.5.2本文的主要工作 (11)
第2章SRC结构有限元分析理论简介 (12)
2.1有限元法综述 (12)
2.1.1有限元分析计算的基本步骤 (12)
2.1.2弹塑性矩阵[D]ep的推导 (14)
2.2塑性理论简介 (15)
2.2.1塑性 (15)
2.2.2相关的几个定义及假定前提 (17)
2.2.3Von Mises模式简介 (18)
2.3有限元非线性问题求解基本方法 (19)
2.4SRC结构力学模型建立 (20)
2.5本文的模型选取 (24)
2.6大型有限元分析软件——ANSYS简介 (24)
第3章SRC梁柱节点的计算理论 (25)
3.1SRC梁柱节点受力机理分析 (25)
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
3.2SRC梁柱节点抗剪承载力分析 (27)
3.2.1型钢腹板部分的抗剪承载力 (29)
3.2.2混凝土部分的抗剪承载力 (30)
3.2.3箍筋部分的抗剪承载力 (31)
3.3SRC梁柱节点的计算方法 (32)
3.3.1国外的重要计算方法 (32)
3.3.2国内的重要计算方法 (32)
3.3.3计算方法的比较 (34)
第4章低周反复荷载作用下节点的有限元分析 (35)
4.1概述 (35)
4.2节点的试验概况 (35)
4.3节点有限元模型的建立 (36)
4.3.1单元类型的选取 (36)
4.3.2本构模型的选取 (36)
4.3.3几何模型的建立、边界条件及加载方式 (40)
4.3.4有限元模型的求解与结果后处理 (42)
4.4节点有限元计算结果与试验结果对比分析 (43)
4.4.1SRC节点的滞回曲线 (43)
4.4.2SRC节点的骨架曲线 (43)
4.4.3SRC节点的承载力与位移 (44)
4.5SRC节点的参数分析 (45)
4.5.1轴压比的影响 (45)
4.5.2混凝土强度的影响 (46)
4.5.3型钢腹板厚底的影响 (47)
4.6本章小结 (47)
第5章结论与展望 (48)
5.1主要结论 (48)
5.2研究展望 (48)
参考文献 (50)
致谢 (52)
附录A攻读硕士学位期间发表的学术论文 (53)
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第1章绪论
1.1引言
近年来，中国的经济一直处于迅猛发展的状态，使得高层、超高层建筑不断地出现，对高层、超高层建筑来说，传统RC结构主要的缺陷是，构件截面过大，导致可用面积减小；而SRC结构相对RC结构主要的优势是，承载力高、刚度较大、构件截面小、延性和耗能性能良好，故在北京、上海、广州等一线城市中大部分的高层、超高层建筑，都采用SRC结构。SRC是指传统的钢筋混凝土结构、构件中含有钢骨的一种新型组合结构，是将混凝土和钢这两种材料完美结合的组合结构的一种主要形式。由于SRC结构有很多优点，比如说，刚度大、承载力高、截面小、延性和耗能良好，所以其已被应用于各类高层、超高层建筑、桥梁结构、高耸结构、地铁站台等建筑与构筑物中。为了进一步地掌握SRC结构的力学性能，使其在工程中得到更充分、更广泛的应用，系统地对其进行研究是有必要的。
1.2型钢混凝土结构的简介
型钢混凝土(简称SRC)结构指已成型的钢筋混凝土构件或结构中含有钢骨架的一种新型组合结构，是充分利用混凝土和钢材这两种材料各自的力学性能，并将其有机结合的结构。在英美等强国被称为混凝土包钢结构，日本称其为钢骨混凝土结构；以前中国一直沿用前苏联的设计方法，如今在中国行业内，统一称它为SRC结构；而在前USSR时期，它被称为劲性RC结构。SRC结构主要截面特性是钢材在混凝土内部紧紧的被包裹，即混凝土作为钢筋骨架和型钢的保护层。型钢与钢筋一方面对混凝土可以起到约束作用，另一方面对防止型钢局部屈曲混凝土起了很大的作用，故混凝土中使用型钢可以使构件在不降低构件延性的前提下提高刚度和承载能力，从而使构件的抗震性能得到提高。
1.2.1型钢混凝土结构的主要类型
SRC结构中型钢按截面形式可分为如下两种：第一种是实腹式，第二种是空腹式。实腹式有I形、十字形、H形、矩形等形式，它是由型钢或者钢板焊接而成的，如图1-1、图1-3所示。空腹式型钢构件一般是由缀条或缀板连接槽钢或角钢组成的钢桁架。钢桁架按腹杆不同又分为斜腹杆和平行腹杆两种，其截面可以为十字形、工字形及箱形等。图1-2、图1-4为空腹型钢混凝土柱、梁截面
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
示意图。
在高层建筑中，SRC结构与抗震墙或核心筒相结合组成抗侧力体系，柱截面内的型钢可以为T形或工字形。
图1-1实腹式型钢混凝土柱截面形式
图1-2空腹式型钢混凝土柱截面形式
图1-3实腹式型钢混凝土梁截面
图1-4空腹式型钢混凝土梁截面
早在上世纪60年代，日本就对平行空腹桁架SRC结构做了大量研究，研究表明，平行空腹桁架式SRC结构的抗剪承载力以及延性性能等都比较低，不能满足实际结构工程的需要，建议用实腹式SRC结构代替平行空腹桁架式SRC结构。因此，1975年修订规范时，将斜腹杆桁架式SRC正式纳入规范，而斜腹杆
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桁架式型钢因加工费时费力也较少采用。日本之所放弃桁架式型钢混凝土结构，最主要的原因是，在历次震害中，破坏较为严重的SRC结构，大多为桁架式型钢混凝土结构。目前我国也多应用实腹式的SRC结构，同时，由于我国存在低地震烈度地区和非抗震设防区，桁架式SRC结构也被采用[1]。
1.2.2型钢混凝土结构的特点
由钢材和混凝土结合在一起组成的SRC结构，对于纯钢结构来说，RC部分为新的组成部分，对于RC结构来说，型钢部分是新的组成部分。相对于RC结构和纯钢结构来说，SRC结构的性能，不仅有量的变化还发生质的飞跃，避开它们各自缺点的同时，也很好的发挥了这两种结构的优点，整体上说有以下特点：（一）相对于钢筋混凝土结构的优点
1.型钢的材料强度远大于混凝土的强度，在RC截面中增加型钢，能够在减小构件截面尺寸的要求下，达到建筑高延性，高压力的要求，此外，型钢不会在长期受压状况下产生变形，从而避免了构件受压徐变的问题。
2.在地震作用下，钢筋混凝土结构经常发生受压破坏或受剪破坏等呈现出脆性的破坏现象，对结构安全产生非常不利的影响。而型钢加入到钢筋混凝土构件中共同承受地震作用，并发挥其塑性变形的优势，从而从根本上避免了钢筋混凝土构件脆性破坏的发生，提高其抗震能力。
3.在发生地震损害时，钢筋混凝土柱柱端的混凝土，在较强地震荷载及其它荷载共同作用下时常有压碎、剥离、脱落的现象，并且外观上钢筋呈现灯笼状，整个柱失去承载能力。而SRC柱柱端，包裹在型钢外部的混凝土虽然破坏，但在型钢的约束作用下，其内部混凝土仍能与型钢共同工作来承受外部荷载的作用，保证了房屋大震时坏而不倒。
4.震害中钢筋混凝土短柱多发生剪切破坏，而SRC结构中的型钢腹板能有效地承担剪力作用，避免剪切破坏。
5.施工中，可将建筑物沿着竖向划分成若干个施工段，先将型钢骨架按照从下到上的顺序安装，等到下一层钢筋混凝土浇注完成，即进行上一层钢骨架安装，此时的施工荷载由下一层型钢钢骨架承担。如此依次进行主体施工。
（二）相对于混凝土结构的缺点
1.在构件中钢筋与型钢并存，节点布筋难，构造很复杂，不方便浇注混凝土。
2.SRC结构比RC结构用钢量大大的增加，且型钢的造价比钢筋高，增加了建筑成本。
（三）相对钢结构的优点
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
1.钢结构在水平力作用下很难满足建筑物稳定性与舒适度等要求，是因为抗侧刚度小，水平位移较大；但SRC结构抗侧刚度大，非常容易满足水平位移限值的要求。
2.包裹型钢的RC部分因为有承受压力、剪力、弯矩的能力，并且可以起到约束型钢的作用，从而可以较好的提高型钢的抗屈曲能力，因而在保证承载要求的前提下节约钢材，降低造价。
3.外包RC部分不仅有耐久的作用，而且有防火的作用，可以把钢结构的防护层省掉，这对保证结构或构件的安全性起到了极其重要的作用。
（四）与钢结构相比的缺点
1.设计较麻烦，施工较复杂，施工工期较长。
2.这种结构的自重相对于钢结构较大。
综上所述，SRC结构有其独有的优点，也有一定的缺点，但是SRC结构的耐火性能、抗震性能都比较好，足以证明它是一种性能比较理想的新型结构。当然，我们也必须要正视它自身的短处，在工程实践中尽量避免和解决这些不足之处[1]。
1.3型钢混凝土结构国内外的研究及发展状况
1.3.1SRC结构在国内的研究
在20世纪50年代，SRC这种组合结构就从苏联引入我国，并且在某些工业建筑中应用。例如鞍山钢铁公司的混铁炉基础、包头钢厂主厂房等。当时以角钢桁架式型钢混凝土结构形式为主，而且不加钢筋。在60年代末，由于国内的基本情形要求强调节约钢材，SRC结构就难于在实际中推广及应用。而在20世纪80年代后，随着我国经济的迅猛腾飞，SRC结构再一次在国内兴起。国内对SRC结构的研究从上世纪五十年代初期开始。我国冶金部建筑研究总院对SRC 结构进行了偏压短柱、偏压长柱、轴压短柱及型钢混凝土梁的试验研究。西安冶金建筑学院结构研究所，对型钢混凝土梁、型钢混凝土柱进行了抗剪和反复循环加载试验。此外，同济大学、西南交通大学、清华大学以及中国建科院等20多个高校以及科研所也进行了SRC结构的大量深入研究，并成功得到了一系列的研究成果。经过一系列的研究及工程实践，我国冶金部1998年公布中国第1部《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082—97）[2]。2002年我国建设部公布了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001）[3]。
1.3.2SRC结构在国外的研究
1.日本SRC结构的研究[4][5]
在日本，型钢混凝土结构与以下三种结构统称为4大结构：第一，木结构；
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第二，钢结构；第三，混凝土结构。1923年的关东大地震与1968年的胜冲地震后，地震中发现SRC结构几乎没有遭到破坏或仅有少量的轻微破坏，而其它的大量建筑遭到了严重的损毁，以致推动了JAPAN对SRC结构的研究及应用。日本1958年公布《钢骨钢筋混凝土计算标准及其说明》，该规程最大的特点是强度叠加理论在承载能力计算方面得到运用。经过多次修订后，此规程形成了比较系统的设计理论与方法，发展成为型钢混凝土结构设计规范第三版。由于日本是地震多发的国家，加上SRC结构的优越的抗震性能，因而使得SRC结构在日本被广泛应用。
2.前苏联SRC结构的研究
SRC结构在前苏联的研究及工程应用起步比较早。在上世纪四十年代前苏联就颁布了SRC结构的相关设计规范，并且在高层建筑和工业厂房中得到初步应用。1978年又颁布了《型钢混凝土结构设计指南CH-78》，此规范以实腹式SRC结构为主要内容，强调了SRC结构中钢筋的作用[6]。
3.欧美地区SRC结构的研究[4]
1904年在英国，为了增强结构或构件中型钢柱的耐火性能，将型钢柱外面包裹一层混凝土，即为最早的SRC柱，由此，对SRC结构的研究在欧美开始展开。伯尔于1908年做了空腹式SRC柱试验研究，发现混凝土的存在使柱的刚度与强度都增强了。在1923年Canada首先做了空腹式SRC梁的试验。随后在美国、英国和其他欧洲地区也做了相关试验研究[6]。从20世纪中期开始，欧美地区对SRC构件做了大批的试验研究，且在以下三方面做了许多工作：第一，计算模型方面；第二，简化计算方面；第三，分析方法方面，提出了适应本国国情的各种计算理论[7][8][9][10][11]。1989年，在USA的RC设计规程ACI中，将型钢看成等效的钢筋，然后以RC结构的设计方法做SRC构件的设计，此做法的优点是SRC构件设计时考虑了构件的“内力平衡”和“变形协调”，但忽略了钢材自身的残余应力与初始位移。而1993年的钢结构设计标准AILRFD中，运用极限强度设计法来设计SRC结构，将RC部分看成等效的型钢，然后用钢结构设计方法进行SRC结构的设计，并且没有忽略初始位移及残余应力的影响。1969年UK将建筑物中的SRC柱加入其钢结构标准BS449的第3部分，然后又将桥梁中的SRC柱加入该国规范BS5400的第5部分。英、法、德及荷兰四国于1985年共同制定了欧洲组合结构设计规程—Eurocodes，该规程假定混凝土与型钢之间没有相对滑移，将混凝土和型钢都按照矩形应力块理论考虑，采用极限强度设计的方法进行设计。
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
1.3.3SRC结构的研究设计方法
由于SRC结构应用目的侧重点不同，且各国规范所采用的方法不完全相同，差别比较大，因此各国有关SRC结构的设计理论有一定的差别。目前，主要有如下四种设计方法：第一，半经验半理论法；第二，钢筋混凝土法；第三，叠加法；第四，钢结构理论法。如表1.1所示为详细设计方法[12]。
1.4SRC结构梁柱节点的研究现状
节点处于梁和柱的交汇处，是结构至关重要的部位，节点不仅承受而且传递梁、柱内力。它的破坏也就意味梁、柱以至框架的破坏，因此结构、构件能保持正常使用功能的必要条件是节点能正常工作。同时，节点受力繁杂，一般处于弯矩、剪力、压力共同作用下的复合受力状态，是结构或构件的薄弱环节。故深入研究分析节点的力学性能，使节点构造合理、传力明确是至关重要的。
近年来，国内外学者为了建立SRC梁柱节点合理的设计方法，进行了大量的实验研究，研究节点的力学性能、损坏机理以及影响因素，提议了各种理论计算方法；而对型钢混凝土柱—型钢混凝土梁这类节点研究很少。而且该类节点的ANSYS有限元方法的研究更少。因此本文针对这类节点进行ANSYS有限元研究。
1.4.1国外主要研究
（一）国外试验研究，国外对SRC结构的研究以USA和JAPAN进行的更为深入。
(1)美国的Koichi Minami通过对8个边节点试件的低周反复荷载试验的研究，分析了SRC结构节点的受力特点，并总结出一个比较合理的节点受力模型。该模型结果与试验结构相符较好，它能把这类节点的极限强度较好的预测出。康奈尔大学的教授Goregory.G.Derierlein和Nippon钢材公司的职员Ryoichi Kanno 研究了钢梁—RC柱节点的抗震性能，提出了该类节点不同的破坏形态与构造要求，同时，美国节点设计标准也使用了该试验研究结果。钢骨混凝土组合结构设计标准委员会ASCE对国内钢梁—RC柱节点的研究成果进行了总结，颁布了这类节点的设计准则指南，该指南全面地阐述了该类节点的破坏形态及抗剪机理，给出了设计这类节点时完整过程的相关公式[13]。
(2)美国Tauqir M.Sheikh、Joseph.A.Yura、Gregory.G.Delelein等人通过对不同构造的节点的低周反复荷载试验和单调荷载试验进行研究，发现：第一，矩形SRC梁柱节点的抗剪承载能力及延性性能比其他情况优越；第二，通过相关的构造措施节点的延性和强度可以得到很好的改善；第三，给出了节点的抗剪机
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理以及设计公式。
表1.1SRC结构设计方法
研究设计方法采用国家或地
区
内容其他
半经验半理论法我国《型钢混
凝土组合结构
技术规范》
(JGJ138-2001)
将钢骨混凝土作为一个整体，
通过实验和理论模型分析影响
其抗剪承载力的因素，然后以
实验数据为基础做回归分析，
得到抗剪承载力的计算公式
这种方法从实际出发同时
又结合了理论分析，能较
好地反映构件本身的受力
性能，工程应用比较理想
钢筋混凝土法前苏联的规范
《钢骨混凝土
结构设计指
南》（CH-78)
假定型钢和混凝土之间有很好
的黏结力，忽略型钢与混凝土
之间的粘结滑移，其设计方法
完全套用RC结构的设计方法
没有考虑型钢与混凝土之
间的粘结滑移影响，且钢
骨腹板在受力过程中能承
担较大的剪力，这与钢筋
混凝土中箍筋的受力并不
同，因此该方法并不能真
正的反映型钢混凝土的实
际受力性能
叠加法一
般
叠
加
法
日本的规范和
我国的《钢骨
混凝土结构设
计规程》
忽略了型钢与混凝土之间的粘
结作用，认为在剪力作用下型
钢和RC各自单独工作，分别
确定两部分的剪力后，按照钢
结构和RC结构的柱抗剪承载
力计算方法确定其承载力
此方法尽管理论上较合
理，结果较为准确，剪力
的分配确定较难，计算复
杂
简
单
叠
加
法
日本AIJ-SRC
设计规范
将型钢混凝土柱分为钢柱和钢
筋混凝土两部分分别计算其抗
剪承载力，两者的叠加即为钢
骨混凝土的抗剪承载力
没有进行建立的具体分
配，理论上不是很合理，
但是计算简便，结果偏于
安全
钢结构理论法在欧美国家应
用比较广泛
以钢结构计算方法为基础，由
型钢混凝土结构的试验结果，
经过数值计算，引入协调参数
进行调整的经验公式
(3)JAPAN的横尾义贯1967年对型钢混凝土柱-型钢混凝土梁中柱节点进行了斜对称单调荷载试验，以节点混凝土强度、腹板厚度为参数，得到了节点的破坏模式为剪切破坏。
（二）国外有限元分析研究，借助于有限元相关理论研究与试验研究的不断成熟，JANPAN和USA在SRC有限元分析方面处于世界领先水平，主要成就如下：
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
(1)科罗拉多州大学，首次进行了组合梁有限元建模分析，并考虑了型钢与混凝土之间的滑移[15]。
(2)康奈尔大学曾编写过一套程序，这套程序是关于二维及三维的SRC结构与钢框架结构的动力与静力分析，并考虑了钢骨与混凝土的组合结构或构件的刚度变化情况对节点塑性的影响。如今，这套程序已经在相关领域得到了应用。
(3)H.Noguchi做了一些关于SRC节点的三维有限元数值模拟，分析结果与试验值大体相同，并标明USA节点设计规程中的强度公式有10%~15%的保守区间。此外，在该型钢混凝土节点试件分析中，没有忽略节点核心区混凝土与钢材之间的相对滑移，还考虑到混凝土裂缝的开展与闭合。
(4)千叶大学，通过对型钢混凝土节点有限元分析，指出全面的数值分析可准确地对节点非线性行为进行模拟，是节点力学性能研究有效的辅助工具。故可用它对试验中某些参数进行分析[15]。
1.4.2国内主要研究
（一）国内的试验研究，国内以西安建筑科技大学与中科院对型钢混凝土节点的研究进行的更加深入与早些。主要研究内容与成果有：
(1)西安建筑科技大学的赵鸿铁等人[16]，1988年对型钢混凝土柱-型钢混凝土梁中柱节点进行了试验研究，以柱轴压比为主要参数，通过柱端低周往复荷载试验，得出SRC节点的破坏模式是剪切破坏。
(2)中科院孙惠中等人[17]，于1990年对型钢混凝土柱-型钢混凝土梁中柱节点做了试验研究，以配箍率、混凝土强度等级等为参数，通过梁、柱端低周往复荷载试验，得出SRC节点的破坏模式是剪切破坏。
(3)中科院对6个矩形SRC柱-RC梁的中柱节点做了低周往复加载试验。主要研究了以下两方面：第一，柱型钢、轴压比对节点力学性能的影响；第二，SRC 节点的抗震性能[18]。
(4)Southwest Jiaotong University陈家夔等人[18]，对6个顶层SRC柱—SRC 梁边节点做了单调加载试验，以节点区内型钢腹板厚度为参数，比较型钢腹板对节点力学性能的影响，并和钢结构做对比。
(5)东南大学陈雪红、唐九如等人对5个（试件中包括：2个矩形SRC柱-钢梁节点，2个矩形SRC柱-SRC梁节点，1个RC节点）比例为1:2的边框架柱节点试件做了低周反复加载试验，通过试件对比试验研究了节点区的抗剪强度及机理，箍筋对节点力学性能的影响[19]。
（二）国内有限元研究
(1)1992年西安建筑科技大学对RSC构件作了系统的有限元分析，指出型钢
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与混凝土应该选用分离式有限元模型，这是因为在受荷载过程中混凝土和型钢之间出现相对滑移，特别是试件达到极限承载力的80%后，相对滑移更加明显。故在混凝土与型钢的黏结面上设置黏结单元，来模拟这两种材料的相对滑移。还提出在SRC节点有限元分析中应注意一下几点：第一，不考虑混凝土与钢材之间的黏结滑移的影响；第二，对于型钢，仅考虑型钢腹板的抗剪作用，不考虑翼缘的作用；第三，节点遵守小变形假定。其中，忽略型钢与混凝土相对滑移是因为，在节点核心区梁柱的型钢是焊接在一起的，形成了翼缘框，这一点在试验中也得到了证明，SRC节点核心区型钢和混凝土可以很好的共同工作，相对滑移很小[20]。
(2)青岛建筑工程学院与西安建筑科技大学编写了非线性分析程序，根据以下几点：第一，Darwin模型与Coffin斜压场理论；第二，不忽略混凝土与钢材之间的黏结滑移；第三，考虑混凝土的等效受拉软化及受压软化。然后分析了顶层中柱节点在单调荷载下的变形特征、力学性能及裂缝的发展，与试验结果对比表明，理论分析结果与试验结果一致[21]。
(3)Harbin Jianzhu University王力由SRC梁的特点，在钢与混凝土之间建立粘结单元模型，并把单元刚度矩阵推导出来。对SRC梁的滑移通过有限单元法做了分析[22]。
1.4.3存在的问题
到目前为止，SRC节点的试验研究做的比较多，但是，由于节点区的受力复杂，且影响因子很多，故我们还没有详尽的弄清楚SRC节点的力学性能，特别是SRC节点在低周往复荷载作用下的力学性能。有限元分析作为一种较为有效的辅助的分析研究方法，如今还有很多待解决的问题。
1.节点试验研究较片面，缺乏完整性
目前，虽然我国钢材的产量比较高，多年供过于求，但工程中与SRC柱组合使用的大都仍是RC梁，梁中钢筋一般较多，与柱型钢交叉，导致节点区构造非常复杂，此外，节点的实验研究基本上是根据具体的工程，聚集在RC梁与SRC柱的连结构造和承载能力上，缺乏整体性、系统性。SRC梁柱节点试验研究主要针对节点承载能力与破坏模式，对于节点传力机制与构造形式上的探究较浅，此外，实际中柱型钢的形式多种多样，而试验试件中基本上用轧制I钢，不够全面；在大跨建筑、超高层建筑中常采用钢梁与SRC柱组合结构，而在试验研究方面恰恰对其研究的不多，不利于SRC结构的应用于发展；另外，如今我们急需对以下几方面进行更深入的研究：一，SRHC梁柱节点的性能；二，结构过渡层中SRC柱与RC柱的连结构造；三，SRC柱与钢结构柱的连结构造[23]。
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
2.节点内力传递机理不清楚
节点核心区受力很复杂，要承受梁、柱端的剪力、轴力及弯矩，其内力的传递机理影响因子较多，如：一，与节点相连的框架梁的类型；二，节点的构造形式；三，SRC柱中所配制的型钢的形式。文献[24]虽然考虑到上述第一点对节点的内力传递途径的影响，但关于钢梁、钢筋混凝土梁与SRC柱连接节点的承载能力计算公式其规定中仍有待推敲。日本为了使得梁、柱内力的传递不受到阻碍，根据其理论与试验研究规定，柱型钢的受弯承载能力和梁型钢的受弯承载能力之比应该大于0.4，虽然文献[24]参考了此规定提出相应的要求，但是日本在采用SRC 柱时通常采用钢梁，而我们采用SRC柱时多采用钢筋混凝土梁与其组合，故对该规定的适用性与合理性有必要进行更深入的研究。
3.节点抗震性能和空间性能的研究不多
从目前试验资料来说，SRC梁柱节点试验大都为平面加载的静力试验，这是由试验条件不足所导致的。但是，对节点承载力公式中的垂直相交的梁约束系数，平面加载无法进行试验验证；只能从偏于保守的角度来估计静力试验中节点轴压力影响系数的值。
4.节点承载能力地计算公式还需要得到更好的改善与修正。
必须从经济与安全的角度上得到与我们国情适合的承载能力计算公式，以促进SRC结构的广泛应用。
1.5本文中研究的主要内容
1.5.1研究的目的及意义
在结构体系中，梁柱节点处于梁和柱的交点，是结构的核心部位，且是整个传力系统的中枢。结构受外荷载作用时，弯矩、剪力及轴力都通过梁端部与柱端部传递到节点区，并且梁柱端部的构造与其截面尺寸直接影响节点区的受力性能；同时，节点区的构造对邻近梁柱端部的刚度、强度及锚固性能也有影响。因此，邻近的梁柱端与节点区是个有紧密联系单元，在竖向荷载与横向地震作用的共同作用下，要满足“强节点，强锚固”的要求，即梁柱遭到破坏时，节点核心区仍能可靠地传递内力，也就是说，节点的承载力要大于与其相连梁、柱的承载力。工程实践也说明，节点区的受力比梁柱的受力要复杂得多，必须对其进行有针对性的研究。结构在地震的作用下最容易受到破坏的部位就是节点核心区，这点在我国的抗震规范中以指出。对结构抗震来说，节点的研究具有更重要的意义。60年代以来，高层建筑、超高层建筑越来越多，节点核心区的尺寸得到了减小，这是因为高强材料的使用，使构件的尺寸减小了。对SRC节点来说，由于结构
湘潭大学工学硕士论文
的整体强度与刚度都有所提高，因而结构的薄弱环节就更加容易的转移到节点区域。SRC节点内含型钢，增加了一个重要的抗力因素，加上翼缘框对节点核心区混凝土的约束作用，使节点的极限承载力与抗裂读都高于普通RC节点。此外，节点的抗剪机理很大程度上受加劲肋、型钢腹板厚度、混凝土强度等指标的影响故在受力机理、抗剪计算等方面SRC节点比RC节点更加复杂。目前，对型钢混凝土梁柱节点力学性能的理论、试验研究工作虽然较多，但没有完全反应出节点的力学性能。非线有限元方法在SRC结构分析中的出现，虽为SRC节点的数值模拟开辟了一条新道路，但用于SRC梁柱节点分析的却很少。随着SRC结构的研究、使用，以及有限元数值分析技术的不断创新，很有需要专门针对SRC节点进行有限元分析。希望能提出合理地构造措施及计算方法，尽量不做消耗大量物力、人力的损毁性试验。
1.5.2本文的主要工作
本文针对型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点，在低周反复荷载作用下的拟静力试验，利用有限元软件ANSYS，建立了有限元分析模型，研究了节点在循环加载情况下的力学性能。主要工作概括如下：
(1)认真学习了国内外有关SRC结构的研究、理论资料；总结了如今SRC 结构节点的研究现状；
(2)对SRC节点的受力机理进行了分析，整理出节点的抗剪承载力计算公式；从数学解析的角度出发，得到节点理论上的抗剪原理；
(3)在反复荷载作用下，利用有限元软件ANSYS分析了SRC柱-SRC梁节点的滞回性能。将型钢、钢筋和混凝土分别选用不同的单元，即用分离式有限元模型，模拟其在荷载作用下的受力性能，有限元计算得到的?
P滞回曲线、骨架
?
曲线及特征荷载、位移，与试验得到的结果基本吻合，说明了本文所建立的有限元分析模型是合理有效的；同时，节点的刚度退化、延性等抗震性能指标，均与试验数据符合较好；
(4)根据建不同的模型来进行计算，分析了型钢腹板厚度、混凝土强度及轴压比对节点受力性能的影响。
型钢混凝土柱—型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
第2章SRC 结构有限元分析理论简介
2.1有限元法综述
信息技术的蓬勃发展为有限元法的发展提供了坚实的后盾基础，目前为止，它已经成为了计算力学、数学以及工程科学方面的独占鳌头的手段。大体上来说，它的计算步骤与方法如下：首先，将原有的弹性体的求解范围划分为单独的同等效力的系统，值得注意的是，原有的构造被现有的集合体所替代；然后，建立相应的包含未知变量的平衡等式，并进行未知变量的求解。以所求的未知变量的设置类型作为划分标准，有限元法具备如下分类方法：位移法，力法和混合法。其中，位移法的主要特征是基本未知变量为单元节点的位移；力法则是单元节力点；相对应地，混合法则是二者的结合，即节力点与节点位移的结合。
2.1.1有限元分析计算的基本步骤
因位移法具备在点算求解方面的优势，实践上，一般选择位移法进行计算分析,本文亦如此。一般来说，针对于线弹性问题，其计算的步骤大体上可概括为以下：第一，决定单元的划分标准与情况及相应的位移模式；第二，进行单元分析；第三，总体分析；最后，求解。
1.单元划分与位移模式确定
实际结构可以选择用有限数目的分散单元组合体来进行模拟，并且这些组合体在节点是相接的。然后，联系各个分散的单元以形成结构离散化模型，值得注意的是，各分散单元联系时需遵守变形协调的相关条件。具体关系如下：
e
{}[]{}f N δ=（2.1）
式中{}f —任意点位移分量矩阵；
[]N —形函数矩阵；
e {}δ—单元节点的位移分量矩阵。
2.单元分析
根据单元划分与位移模式确定步骤中确定的位移模型，可得以下方程：{}[]{}e
δεB =（2.2）
式中{}ε—单元应变分量列阵；[]B —应变矩阵；
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e {}δ—单元节点的位移分量列阵；
因为已有的如下方程：
{}[]{}
D σε=（2.3）
可得到：{}[][]{}e
δσB D =（2.4）
式中{}σ—单元应力列阵；
[]D —弹性矩阵；
利用相关的虚位移原理及以下条件：{}{}{}{}e T
T V d F V ??=∫δσε（2.5）
可得单元平衡方程：
{}[]{}e
e σK F =（2.6）
式中*{}δ—单元节点虚位移分量列阵；
*{}ε—任意节点的虚应变分量列阵；[]K —单元刚度矩阵，其中T []V K B DBdV
=∫{}e F —单元节点力分量列阵；
3.总体分析
利用已知的所有离散体集合，可得如下关系方程：
{}[]{}
R K δ=（2.7）
式中{}R —整体节点荷载列阵；
[]K —整体刚度矩阵；
{}δ—整体节点位移列阵。
4.进行相应方程求解
综合说来，可以这样认为，建立相应的弹塑性矩阵[D ]ep 是分析中最重要步
骤。以上观点主要依据如下所示：有限元分析过程的线弹性问题中：应变、应力等相关未知量可由基本未知量求得；而对于有限元分析过程非线弹性问题，应变量仅仅为弹性矩阵[D ]元素，而形函数[N ]及应变矩阵[B ]依旧不变。因此，依据以上所述，可以很轻易得此结论。
型钢混凝土柱施工工艺 一.工艺特点 1.为了解决型钢混凝土框架中的梁、柱节点处型钢与钢筋在空间上的矛盾，以实现柱中主筋自下而上连续、贯通，保证其整体性，在型钢梁、柱加工前需进行钢筋穿孔位置的深化设计；另外，为了模板支设时对拉螺栓的使用，还得进行型钢柱上对拉螺栓眼位置的深化设计。 2.“型钢柱”柱顶柱主筋通过塞焊连接于“型钢柱”柱顶锚固钢板，钢筋自动成为锚板的锚筋，且节省了钢筋的锚固用量。 3.场馆四周型钢混凝土框架结构相对独立，模板支设难度大。施工时需搭设单独的操作架及梁、柱支撑体系。 4.型钢柱高度大，混凝土浇筑时混凝土对模板有很大的侧压力，这对模板方案的选择提出了很高的要求，科学、合理、易操作的模板施工技术对工程的质量、安全、成本等至关重要。 5.型钢梁、柱节点处，“工”字型型钢梁占据了节点处的大量空间、且“王”字型型钢周围主筋密集，混凝土浇筑时下灰困难。 6.部分型钢柱柱间有钢斜撑，柱侧模支设困难。 7.自密实混凝土施工操作工艺简单，劳动强度小，混凝土浇筑质量容易控制。 二.适用范围 本工法适用于大跨度、重荷载和超高层建筑中的型钢混凝土框架结构体系。 三.工艺原理 1.型钢混凝土框架结构利用型钢、钢筋与混凝土协同作用的原理，大大提高了结构的承载力、刚度、抗震性能。 2.在型钢梁和钢支撑节点区域变截面翼缘板上适当开孔，保证了型钢梁柱节点处钢筋的连接质量和节点区域的设计抗力。 3.自密实混凝土在型钢混凝土柱中的应用，解决了型钢框架中钢筋密集部位的混凝
土振捣不密实和振捣困难的施工难题。 4.利用侧压力试验确定了超高型钢柱混凝土浇筑时对模板的侧压力计算公式。 四.工艺流程和操作要点 1.施工工艺流程 施工工艺流程如下图所示： 2.操作要点 ⑴.深化设计 ①.对拉螺栓孔深化设计 根据模板方案设计，型钢柱螺栓竖向间距为900㎜，柱底第一道对拉螺栓距地面200㎜。深化设计时需确定对拉螺栓孔的位置。型钢柱在厂家加工时根据深化设计结果，在型钢柱腹板上开直径为30㎜的圆孔。
型钢混凝土梁施工方案 一、编制依据及原则 1、本工程设计图纸及合同文件 2、施工组织设计 3、《混凝土结构施工质量验收规范》GB50204-2002 4、《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2002 5、《建筑钢结构焊接技术规范》JGJ81-2002 6、《钢结构高强度焊接连接的设计、施工及验收规范》JGJ82-91 7、《山东省建筑工程施工工艺规程》DBJ14-032-2004 二、工程概况 本工程为独立基础、框架结构，局部为型钢混凝土梁结构，总建筑面积9470㎡，地下一层，地上四层，局部五层。位于德州市经济开发区，是由XXXX投资建设，山东鲁北地质工程勘察院勘察，青岛房地产建筑设计院有限责任公司设计，山东聊建集团总公司负责施工，本工程抗震等级为四级六度设防，地基基础设计等级为丙级，结构安全等级为二级，多层建筑二类防火设计，地下防水设计等级为Ⅰ级，屋面防水设计等级为Ⅱ级。 该工程一～四层的C～E轴间跨度为16米的框架梁为型钢混凝土梁，每层型钢梁跨度均为16米。一层型钢梁：400×800的共1架重3.33T，500×900的 4架共重15.83T。二层型钢梁：400×900的 4架共重13.94T，450×950的共 1架重3.64T。三层型钢梁：400×900的 3架共重10.46T。四层型钢梁：500×950的 2架共重7.91T，500×1000的共1架重4.11T，，梁内型钢向两侧外伸八分
之一跨度。混凝土等级为C30,粗骨料最大料径≤25mm。 型钢采用Q235-B，焊条采用E43型 二、施工准备 （一）、材料准备 1、型钢梁及其配件 （1）、“工”字钢的制作采用工厂制作，现场拼装。 型钢构件出厂前，应向安装单位提供每个构件的质量检查记录及产品合格证，安装单位在安装前，要对外形尺寸、预留孔直径及位置、连接件位置及角度、焊缝、栓钉焊的加工质量等进行全面检查，在符合设计文件和有关标准后，方可进行安装。凡偏差大于有关规定、规程、规定的允许偏差者，安装前应在地面进行维修。（2）、构配件应配套进场，且必须有出厂质量证明书和有关技术文件等，能满足安装要求。并应有明显标识，严禁混装混放和标识不清。 2、钢筋类原材 （1）钢筋的品种、规格、型号、机械性能等必须符合设计要求要求且必须有合格证、性能检测报告和进场复验单。 （2）钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499等的规定抽取试件做力学性能检验。其质量必须符合有关标准规定。 （3）采用C30商品混凝土，并有相关配比单、坍落度及测温记录 2、机具准备 （1）起重设备 塔式起重机、汽车式起重机。 （2）主要机具
逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱组合连接技术 【摘 要】 xxxxx 广场工程逆施结构与正施型钢混凝土组合结构中采用了“逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱组合连接技术”，解决了窄间隙下逆施混凝土梁筋与正施型钢柱连接钢筋不同心、钢筋无伸缩的连接难题，为正逆施粗直径钢筋连接、特别是正施结构采用型钢混凝土组合结构钢筋连接技术作出了成功的探索。 【关键词】 可焊接套筒 熔槽帮条焊 型钢混凝土组合结构 钢筋连接 正逆施 前言：随着施工技术的发展，高层建筑越来越多,鉴于逆作法施工在工程周期方面的优势、型钢混凝土组合结构在抗震、防火及造价方面的优势，逆作法施工工艺及型钢混凝土组合结构在高层、超高层建筑中应用越来越多。而高层、超高层结构中混凝土梁配筋量大、钢筋排数多、钢筋间距较小，加之结构体系抗震等级高，钢结构体系不允许开洞，且正逆施连接部位空间较小，如何实现逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱的合理连接，成为此类工程施工的难点。 1 工程概况 xxxx 广场工程包含1栋办公楼，3栋公寓楼及商业裙楼，设有4层地下室。1栋办公楼及3栋公寓楼为超高层建 筑，办公楼共53层，总高度258m ；A 、 B 、 C 三栋公寓分别为57层、53层、 49层，总高度分别为191m 、179m 、 168m 。工程抗震设防烈度为7度，主 体结构抗震等级为特一级或一级。 本工程地下结构采用敞开式逆作法施工工艺，逆施结构与正施结构 型钢柱间距最小为600mm 如图1所 示。由于抗震等级高，与型钢柱连接 的逆施混凝土梁钢筋直径大（最大达ф32）、排数多（大部分为3排），为保证结构的整体性，设计禁止在型钢柱上开洞，要求梁钢筋与型钢柱连接采用机械连接方式直接连接。 图1 逆施混凝土与正施型钢柱对接平面图
型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工工法 广西建工集团第一建筑工程有限责任公司 唐光暹郑毅成翠艳葛智超黄扬 1.前言 型钢混凝土结构是一种内配型钢的组合结构，它综合了钢筋混凝土结构及钢结构的特点，能充分发挥钢结构和钢筋混凝土结构各自材料的优点，具有承载力高，延性好，抗震性能优越等优点，成为结构工程领域重要的研究方向并在工程建设中广泛应用。 型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点是一种新型组合节点形式，国内外均未见相关文献报道。该类节点复杂，型钢的吊装定位、节点核心区钢筋绑扎、混凝土的浇筑工艺均不同于普通的钢筋混凝土节点，也与常规型钢混凝土梁柱节点有所区别。我们知道，节点是有效连接梁、柱构件并使二者共同工作的重要部分，其施工质量直接影响到整个结构的安全性，该节点的施工工艺将是施工控制的重点。 我公司在施工四川省南充市泰合·青年城项目过程中，通过优化创新、方案改革，总结了型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工方法。采用本工法，该工程节点施工质量满足设计要求，缩短工期，节约成本。表明本工法可推广性强，在跨度大的转换层结构及类似工程领域具有广泛的应用前景。 2.工法特点 2.1 应用CAD三维建模技术，优化型钢梁开孔位置及节点区内钢筋精确定位排布，提高型钢梁加工制作的准确性。 2.2型钢梁构件实行工厂化制作，避免了现场纠偏、补开孔的工作量，保证构件尺寸、精度及开孔位置的准确，保证了柱纵向受力钢筋能准确、顺利的穿过型钢梁。 2.3 对节点区自密实混凝土进行试配，并根据试验最终确定自密实混凝土工作性控制参数范围，保证了节点区混凝土的质量。 2.4充分利用梁内型钢的结构刚度进行梁支撑系统的设计计算，梁侧模板需设对拉螺栓时，可在型钢梁腹板上设耳板，将其固定于耳板上，耳板应在钢结构深化设计时考虑并在工厂加工时完成。 2.5本工法具有施工简单、快捷、易于掌握，施工综合费用低等特点，保证了质量和施工进度，有较高的应用推广价值。
型钢混凝土组合结构 施工工法 江西建工第二建筑有限责任公司 技术管理部 1、前言 型钢混凝土组合结构又称为劲性混凝土结构或包钢混凝土结构，是在型钢结构外面包裹与曾钢筋混凝土外壳形成的型钢混凝土组合结构。型钢混凝土可以做成多种构件，更能组成多种结构，他可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁中。型钢混凝土组合结构的外包混凝土可防止钢构件的局部屈曲并能提高钢结构的整体刚度,显著改善钢结构的平面扭转屈曲性能，使钢材的轻度得到充分的发挥，此外混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。 另外为了满足建筑功能有高大空间的公用建筑向小空间的住宅建筑转换，为了满足建筑功能转变导致内部空间结构转换的需要，设计上采用型钢混凝土转换桁架结构。在钢筋混凝土中增加型钢，既可以满足高层建筑高压力高延性的前提下，减小截面，又改变其脆性破坏的性质。型钢柱与型钢梁的连接、型钢柱与钢筋混凝土柱的连接、型钢梁与钢筋混凝土梁的连接、型钢梁与剪力墙之间的连接、型钢梁腹板翼缘开孔补强以及节点箍筋做法上技术要求高，各工种的协作要求高，施工难度大，是型钢混凝土组合结构施工中需解决的技术要点。 2、工法特点 2.1通过对型钢混凝土组合结构中型钢柱与型钢梁连接，型钢柱与钢筋混凝土柱的连接、型钢梁与钢筋混凝土梁的连接，型钢梁与钢筋混凝土梁连接、型钢柱腹板翼缘开孔补强及节点箍筋做法等工艺的研究，解决了型钢混凝土结构施工难题、使型钢梁柱翼缘板开孔补强、型钢梁柱与混凝土结构的连接、梁柱节点箍筋做法等达到设计要求，保证结构受力的传递 2.2通过对型钢混凝土组合结构的每一个连接点绘制钢筋穿过型钢翼缘或腹板穿孔及补强 的节点大样，预先计划型钢混凝土结构梁柱节点纵向钢筋弯折和锚固及穿孔补强情况。型钢柱、梁构件实行工厂化制作，保证构件尺寸、精度及开孔位置的准确，保证了梁柱纵向受力钢筋能准确、顺利的穿过型钢梁、柱。避免了现场纠偏、补开孔的工作量，保证了质量和施工进度。
筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 梁柱节点不同强度等级混凝土施工方法 杭州**建设集团公司 *** 梁柱节点不同强度等级混凝土施工方法： 1.1 不同等级混凝土邻接面的留设 在钢筋混凝土结构中，高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂，由于荷载组合及内力计算的结果，要求同一层的竖向结构(柱、墙)混凝土强度等级高于水平结构(梁、板)的混凝土强度等级。钢筋混凝土框架结构，水平施工缝通常留于柱脚，柱顶若要留水平施工缝则应留于梁底。若同层的竖向构件和水平构件的混凝土同时浇捣，则柱顶不留施工缝。 1.2 梁柱不同强度等级混凝土分别浇捣的施工 根据高层建筑多数使用商品混凝土或现场搅拌站泵送浇捣的情况，不管柱顶留或不留施工缝，均应先用塔吊吊斗或混凝土泵输送柱等级的混凝土就位，分层振捣，在楼面梁板处留出45°斜面。在混凝土初凝前，随之泵送浇筑楼面梁板的混凝土。采用这种方法浇捣楼层柱、墙、梁、板混凝土时，应重点控制高低强度等级混凝土的邻接面不能形成冷缝，故宜在柱顶梁底处留设施工缝，以缩小节点核心区高强度等级混凝土浇捣时间，避免高低强度等级混凝土的邻接面形成冷缝。同时对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，杜绝漏振死角，对于钢筋确实过分密集的情况，应事先和设计单位联系采取适当的技术措施，确保节点核心区混凝土的密实性和设计
筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 强度。 2 梁柱节点随同楼面统一浇捣 梁柱节点处不同强度等级混凝土采用分别浇捣的施工方法，给施工带来不便，且容易形成邻接面的冷缝，故当柱子混凝土强度等级高于梁板混凝土强度等级不超过二级时(10N/mm２) ，可考虑梁柱节点处的混凝土随同梁板一起浇捣。但应当指出：此时，梁柱节点处的混凝土强度如果取用梁板的混凝土强度，会引起柱在竖向荷载作用下的承载力不足，以及地震作用下节点核心区的抗剪承载力不足，所以一般不应采用。 3 控制和消除梁柱节点处裂缝的具体措施 3.1 产生梁柱节点不同混凝土强度等级处裂缝的原因 根据我公司在宁波、杭州、上海等地高层建筑工程施工的实践，梁柱节点不同混凝土强度等级均 按先柱后梁的次序浇捣，也曾发现少数楼层在梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝。经现场察看和讨论分析认为，这些裂缝不是荷载作用下的结构裂缝，并不影响结构的安全使用。虽然微裂在混凝土中是很难避免的，但是应从严要求，分析原因，采取有效措施，尽量控制和消除这类裂缝，进一步提高工程质量。其具体原因是： (1)梁柱节点处，混凝土的强度等级相差较大，(相差两个等级)时，不同强度等级的混凝土，其水泥用量、水灰比、用水量都不同，柱子体积大，水泥用量多，产生的水化热高，高低强度等级混凝土的收缩
型钢混凝土梁施工工艺及验收标准 1、工艺流程 型钢梁对接→钢梁清理→焊接定位钢筋→焊接锚固钢板→型钢梁支撑体系及底模的架设→连接安装梁下部主筋→连接安装梁上部主筋→绑扎内箍筋→连接安装内箍筋外的纵向钢筋→安装绑扎梁腰筋→外箍筋绑扎→挂保护层垫块→隐蔽验收→侧模安装→梁、板砼浇筑。 2施工工艺 型钢与钢筋的连接，型钢安装就位，校正无误，并连结牢固验收合格后，方可进行普通钢筋的绑扎、连接、锚固。型钢混凝土结构的钢筋绑扎，与钢筋混凝土结构中的钢筋绑扎基本相同。 3型钢梁侧模的安装 为保证梁的截面尺寸，除竖向均采用钢管加固外，在梁高的方向上主楞到梁底距离依次是：150mm，1100mm，主楞材料为不小于φ48*3.0圆钢管；穿梁螺栓水平间距每隔700mm设置φ16钢筋对拉螺栓加固，按此安装方法计算，可以满足型钢梁截面在浇筑混凝土时的受力要求，之于此方式考虑，主要因为避免与型钢混凝土梁的拉筋同时在型钢梁上过多钻孔削弱型钢受力性能。 4剪力钉做法 型钢腹板全长栽焊剪力钉；A19@300，L≧65mm；型钢伸入支座同墙宽，型钢
当与暗柱主筋有冲突处，应切割U行豁口，主筋通过后补焊同级别钢板。剪力钢筋焊接接缝为三级。 剪力钉的焊接应按照工厂所制定的焊接工艺进行，必要时应保括预热工序。当温度低于0℃或钢板表面潮湿时不应进行焊接，对于有影响焊接质量的物质必须清除干净。将剪力钉焊在钢梁上的其位置误差应符合设计要求；焊接工艺试验除选择电流、电压、焊接时间和焊枪；剪力钉焊接前，应除去锈蚀、油污、水份及其它不利于焊接的物质。焊接瓷环使用前在150℃的烤炉中烘干2小时。钢梁上翼缘应处在平焊位置，焊接部位应打磨清理，范围大于2倍剪力钉直径；剪力钉施焊时，与钢板要保持垂直，焊枪保持稳定不动，直至焊接金属完全固化。 剪力钉焊接程序原则上从翼缘长度方向中心逐渐向两边展开，接地导线尽可能对称于被焊杆件。 对焊接剪力钉的质量检验应包括外观检查和锤击弯曲检验。 外观检查应观察剪力钉的熔化长度、焊缝饱满度、焊缝宽度、高度以及剪力钉与底金属结合程度。以H wm、H wmin分别代表焊缝沿剪力钉轴线方向的平均高度和最小高度，D w、D分别代表焊缝的平均直径和剪力钉直径，则应满足： H wm≥0.2D；H wmin≥0.15D；D w≥1.25D，方为合格。 焊接剪力钉时，每日每台班开始焊接前或更换一种焊接条件时都必须按规定的焊接工艺试焊两个剪力钉，进行30°弯曲试验，即用锤击或套筒把剪力钉从原来轴线弯曲30°，其焊缝和热影响区没有肉眼可见的裂缝为合格，若有一个破坏应重新焊两个进行试验，若仍不合要求，应调整焊接工艺参数重新试焊，直到合格为止。若试验的剪力钉未发现破坏现象，则该钉可保留在弯曲位置。
梁柱节点方案报审表工程名称：贵港市广汇东湖A2区编号：
广汇东湖城A2区工程 梁柱节点方案 监理单位：南宁品正建设咨询有限责任公司总监理工程师审核意见： 日期：年月日 编制单位：四川宏大建筑工程有限公司 编制人： 审核人： 审批人意见： 编制日期：年月日
目录 第一章：编制说明及编制依据 (4) 1.1编制说明 (4) 1.2编制依据 (4) 第二章：工程概况 (4) 2.1工程设计概况 (4) 第三章：梁柱节点不同强度等级混凝土施工方法 (5) 3.1剪力墙、柱施工缝留置： (5) 3.2节点钢丝网安装 (6) 3.3混凝土浇灌 (6) 第四章：技术质量控制措施 (6) 第五章：梁柱节点处裂缝控制措施 (7) 5.1产生梁柱节点不同混凝土强度等级处裂缝的原因： (7) 5.2防止梁柱节点处裂缝的措施 (8) 附图：梁柱节点施工大样平面图
第一章：编制说明及编制依据 1.1编制说明 高层建筑结构梁柱节点为结构的关键部位，在《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中，有关梁柱节点区的混凝土的设计和浇注有以下的条文内容及及条文说明：当柱混凝土高于梁、楼板的设计强度时，应对梁柱节点混凝土施工采取有效措施（第13.5.7条）；高层建筑不同强度的梁、柱节点混凝土浇筑需要有关单位具体协商解决（条文说明）。本施工方案中，凡未注明计量单位的尺寸均以“mm”为单位。 1.2编制依据 1.1广西华篮设计（集团）有限公司设计的本工程结施、建施图； 1.2《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300－2013）； 1.3我公司的技术、机械设备装备情况及管理制度； 1.4我公司掌握的国内外新技术、先进经验和各种施工技术资料； 1.5我公司编制的质量、环境、职业健康安全管理体系程序文件、作业文件及公司编制的施工工艺标准； 1.6《工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）》； 1.7《混凝土结构工程施工及验收规范》 GB 50204-2011； 1.8《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010； 第二章：工程概况 工程名称：广汇?东湖新天地9~12#楼、16#楼及广汇·东湖城A2区一期地下室工程 工程地点：贵港市贵港市港北区江北大道与和平路交汇处东南角 建设单位：广西广汇投资发展有限公司 设计单位：广西华蓝设计（集团）有限公司 监理单位：南宁品正建设咨询有限责任公司 施工单位：四川宏大建筑有限公司 工程内容：土建工程、给水排污、消防、防雷、装饰等设计图纸包括的内容的施工。 工期：570天。质量标准：国家施工验收规范合格标准 一、2.1工程设计概况
石狮国际轻纺物流交易中心石狮国际轻纺城一期第一阶段第一标段主体工程 箱 型 （工字型） 劲 钢 结 构 施 工 方 案 福建省闽南建筑工程有限公司 2013 年 1月 30日
目录 一、工程概况 二、型钢混凝土结构特点 三、工艺流程及操作要点 四、钢骨柱施工 五、施工安全消防文明施工
劲钢结构施工方案 一、工程概况 1、工程名称：石狮国际轻纺物流交易中心一期第一阶段第一标主体工程 2、建设地点：福建省石狮市石狮服装城北侧、南环路南侧 3、设计单位：深圳市建筑设计研究总院有限公司 4、监理单位：福建和盛工程管理有限责任公司 5、建设单位：石狮国际轻纺城发展有限公司 6、建筑面积：本工程总建筑面积约 33 万平方米（其中 A、 B 区专业商业市场地下一层，地上五层，建筑面积约 30 万平方米； 2#办公塔楼地下二层，地上二十四层） , 占地面积约 13 万平方米。 7、建筑功能：本项目为石狮国际轻纺物流交易中心（石狮国际轻纺城）一 期第一阶段第一标段，其中第一标段为 A、B 区专业商业市场、 2#办公塔楼及其附属工程。施工范围包括， A、B 区专业商业市场、 2#办公塔楼、卸货平台 ( 以 9～10 轴的变形缝为界，含 9 轴以内部分及 9 ～ 10 轴共用承台、 10 轴柱基础插筋、变形缝 ) 、B 区至 C 区天桥及地下连廊（含变形缝）和所属的室外工程六部分组成。 A 区 14 根型钢柱， B 区 16 根型钢柱，从地下室底板开始预埋，一直到屋顶。二层以上有型钢梁。钢结构构件及型钢混凝土构件主要采用焊接十字型截面、焊 接H 型钢、焊接箱形截面、热轧 H 型钢及冷弯矩形钢管。钢板最大厚度 60mm，十字型截面最大尺寸约 0.5m*0.7m ，H 型截面最大尺寸约 0.3m*0.9m 。 编制依据： 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001 《钢 -混凝土组合楼盖结构设计与施工规程》YB9238-92 《建筑钢结构焊接技术规程》JBJ81—2002、J218-2002 设计图纸及施工规范 二，型钢混凝土组合结构特点 a型钢不受含钢率限制，刚度大，承载能力高。 b型钢构件截面积小，在结构承载力允许的条件下可以增加使用面积和层 高，其经济效益可观。 c型钢砼柱结构的延展性高，具有优良的抗震性能。 d型钢砼柱结构耐久性和耐火性能优良。 e不必等待柱芯混凝土达到一定强度就可继续安装上一个层次的钢结构构 件，有效地缩短了建设工程的工期。 f钢筋安装工程在钢构件施工完毕后进行，钢筋密集、钢构件表面布满剪力 钉，钢筋安装非常困难。 g 竖向结构模板安装要避免碰撞已经施工完毕的密集的型钢梁，钢柱部位无法设置对拉螺栓，模板设计要全面考虑。 h 竖向结构模板与型钢柱间仅有150mm 空隙，且钢筋和栓钉非常密集，模
目录 一、编制依据.......................................................... - 1 - 二、工程概况......................................................... - 1 - 2.1建筑设计概况................................................... - 1 - 2.2结构概况....................................................... - 2 - 三、施工特点及施工安排................................................ - 3 - 四、材料准备.......................................................... - 3 - 4.1、型钢梁及其配件................................................ - 3 - 4.2、钢筋类原材.................................................... - 3 - 4.3、机具准备...................................................... - 4 - 4.4、技术准备...................................................... - 4 - 4.5、作业准备...................................................... - 4 - 五、施工工艺及验收标准................................................ - 5 - 5.1、工艺流程...................................................... - 5 - 5.2施工工艺....................................................... - 5 - 5.3型钢梁侧模的安装............................................... - 5 - 5.4剪力钉做法..................................................... - 5 - 5.5焊接工程：..................................................... - 6 - 5.6焊接检查：..................................................... - 7 - 5.7质量标准....................................................... - 9 - 5.8 型钢梁的安装与校正............................................. - 9 - 5.9梁、板混凝土浇筑.............................................. - 10 - 5.10钢筋安装质量检查............................................. - 11 - 5.11施工试验计划................................................. - 11 - 六、安全文明施工..................................................... - 11 - 七、成品保护......................................................... - 12 -
型钢混凝土柱施工工法 中油吉林化建工程有限公司 苏畅宋志宇王晓龙 1.前言 中海石油炼化有限责任公司惠州炼油二期项目中的30万吨/年LLDPE装置中的脱气和挤压造粒厂房，整体结构下部为钢筋混凝土框架，厂房屋面以上为钢结构构架，构架上安装工艺管道及设备，钢筋混凝土与上部钢结构构架之间过渡区采用型钢混凝土柱设计方案。该设计方案充分考虑了结构整体安全、稳定、耐久等要求，因此目前各领域建设项目中得到广泛应用，但由于型钢混凝土柱传统施工工艺操作难度大，且措施用材料必须连接或穿过主体结构，影响主体结构稳定性，项目部组织设计、优化新的施工方案，克服了施工难题，最终圆满的完成了该项施工任务。 2.工法特点 2.1型钢混凝土柱的施工工法，应结合钢筋混凝土结构和钢结构柱施工特点，在传统施工工艺基础上优化、创新，着力解决以下施工重点、难点问题。 2.2型钢混凝土柱中内箍筋应穿过十字钢柱，纵向主筋应穿过结构层钢梁，因此必须保证钢柱、钢梁预制过程中开孔精度，细化开孔、穿筋方案。 2.3型钢混凝土柱侧模板加固不同于钢筋混凝土柱侧模板加固，因为十字钢柱位于型钢混凝土柱中心，用于加固模板的对拉螺栓不能从柱中间穿过。传统工艺一般采用单头螺栓分别焊接在十字钢柱四面的栓钉上拉紧的方法，但是该方法不能应用于梁、柱节点无栓钉区域，为此设计了新的模板加固方案，有效的解决了该难题。 2.4型钢混凝土柱截面尺寸大，振捣施工必须计算振捣设备影响范围，才能保证混凝土振捣密实，并采用分层浇筑混凝土的施工方案，保证混凝土的施工质量。 3.适用范围 适用于设计文件中要求采用型钢混凝土结构的柱施工，包括型钢混凝土柱中钢结构的制作、安装施工，型钢混凝土柱钢筋、模板制作、安装及混凝土浇筑施工。 4.工艺原理 型钢混凝土在结构特性上充分发挥了钢筋混凝土结构和钢结构各自的优势，发展前景广阔。然而任何新技术的应用，都应建立在方案可行的基础上，而型钢混凝土的施工工艺可以充分借鉴钢筋混凝土结构和钢结构施工工艺，将二者工艺重新组合优化，合理安排制作、运输、安装、浇筑等工艺流程，产生型钢混凝土结构特有的施工工艺，因此具备了很高的应用性。同时也是型钢混凝土柱工艺原理的形成依据。 5.施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程 施工准备→钢柱预制→钢柱安装→竖向受力钢筋安装→箍筋安装→绑扎钢筋→安装模板固定架→模板安装→模板加固→浇筑混凝土→养护→验收 5.2操作要点
错误!未找到引用源。劲钢结构施工方案 错误!未找到引用源。劲钢结构概况 型钢混凝土组合结构是指在混凝土内配置了型钢和普通钢筋的结构, 本工程钢骨柱采用了十字钢骨和箱型钢骨两种; 钢骨梁有单钢骨和双钢骨两种, 并与体外预应力配套使用,达到了降低梁高的目的。钢管混凝土结构是在型钢柱 (箱型柱和钢管柱内灌注自密实免振捣混凝土;劲性钢筋混凝土结构是在表面布满长剪力钉的型钢结构的外面包裹一层钢筋混凝土外壳。 错误!未找到引用源。型钢混凝土组合结构特点 型钢混凝土组合结构是指在混凝土内配置了型钢和普通钢筋的结构, 本工程钢骨柱采用了十字钢骨和箱型钢骨两种; 钢骨梁有单钢骨和双钢骨两种, 并与体外预应力配套使用,达到了降低梁高的目的。钢管混凝土结构是在型钢柱 (箱型柱和钢管柱内灌注自密实免振捣混凝土;劲性钢筋混凝土结构是在表面布满 90mm 长剪力钉的型钢结构的外面包裹一层钢筋混凝土外壳。这种结构具有钢结构和混凝土结构的双重优点: a 型钢不受含钢率限制,刚度大,承载能力高。 b 型钢构件截面积小,在结构承载力允许的条件下可以增加使用面积和层高,其经济效益可观。 c 型钢砼柱结构的延展性高,具有优良的抗震性能。 d 型钢砼柱结构耐久性和耐火性能优良。 e 不必等待柱芯混凝土达到一定强度就可继续安装上一个层次的钢结构构件,有效地缩短了建设工程的工期。 f 钢筋安装工程在钢构件施工完毕后进行,钢筋密集、钢构件表面布满剪力钉,钢筋安装非常困难。
g 竖向结构模板安装要避免碰撞已经施工完毕的密集的型钢梁, 钢柱部位无法设置对拉螺栓,模板设计要全面考虑。 h 竖向结构模板与型钢柱间仅有 150mm 空隙,且钢筋和栓钉非常密集,模板上口分布有型钢梁,对混凝土的施工提出更高的要求。 错误!未找到引用源。工艺流程 绑扎底板钢筋、安装钢柱柱脚埋件→浇筑底板混凝土→安装型钢柱→柱脚灌浆→安装型钢梁→浇筑柱芯混凝土→安装墙、柱钢筋→安装墙、柱模板→浇筑竖向结构混凝土→拆除竖向结构模板→安装水平结构模板→安装梁、板钢筋→浇筑梁、板混凝土→······→安装型钢柱→安装型钢梁 错误!未找到引用源。材料准备 (1柱脚无收缩灌浆料 第一节钢柱与底板间设计有 50mm 缝隙,用无收缩灌浆料填充,要求此种灌浆料的流动性相当高,扩展度不小于 500mm 。 (2高强自密实微膨胀低收缩混凝土 钢管混凝土及箱型钢骨内部需要浇筑自密实免振捣混凝土,要求水胶比 0.26、水灰比 0.33、砂率 0.4%,严格控制混凝土扩展度≥500mm ,坍落度为 220-240mm 。柱内衬板构造是否影响混凝土自密实、高抛混凝土是否产生离析、如何改善自密实混凝土的工作性能, 是保证施工质量的关键问题, 混凝土配比时原材料要求严格: 水泥:选用北京市建委备案的知名品牌 42.5R 普通硅酸盐早强水泥。 砂:质地坚硬、级配良好的 B 类低碱活性天然Ⅱ区中砂。含泥量不大于 1%、细度模数:2.5~3.2。
浅谈型钢混凝土梁柱环梁节点施工技术
[摘 要]:型钢混凝土环梁节点施工技术 [关键词]：钢管柱 钢筋 绑扎
1、前言
型钢混凝土柱作为一种能充分发挥和利用钢和混凝土材料特性的组合结构在工程中得到了广泛的应用， 提高了技术上的合理性和经济上优越性。但作为钢管混凝土柱中重要的梁柱节点，已由过去相对单一的钢 梁与钢管混凝土柱连接或钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接形式演变为一个钢管混凝土柱节点既有钢筋混 凝土梁和环梁连接，同时又有钢梁穿心连接，其受力和构造复杂，本工法结合了 06SG524 图集中混凝土环 梁-环形牛腿梁柱和内隔式牛腿钢梁柱两种钢管混凝土刚性连接节点构造的施工工艺。由于该节点存在的构 造复杂、穿心构件多、操作空间小、安装复杂以及各道工序繁多且在同一狭小空间完成等施工难点，对此， 我公司逐步研究和改进，形成了一套针对环梁-环形牛腿钢骨砼梁柱节点的施工方法，即将该节点复杂的工 艺和工序从时间和空间上进行分化，降低施工难度，提高工效，合理而安全经济地解决钢梁-钢管混凝土柱 与钢筋混凝土梁穿心连接节点复杂构造的施工难题。对日后这种节点构造的施工具有很好的推广、借鉴和 指导意义，并且工艺成熟，技术先进，有明显的社会和经济效益。
2、工法特点
2.1 针对钢管混凝土柱与钢骨梁和混凝土梁连接的复杂节点，采用环梁-环形牛腿钢骨混凝土梁柱节点施工 工艺，克服了该节点因过多穿心构件连接造成环梁钢筋绑扎和模板安装的施工难点，相比较传统的钢管柱 节点施工工艺，该方法科学地将施工工艺和工序分开，重新进行有机组合，避免了各道工序在同一狭小空 间内工作，大大提高了工作效率和施工进度，质量得到保证，观感效果好，降低了人工成本，经济效益十 分显著。 2.2 环梁的腰筋与钢骨梁采用加劲板进行连接，无需穿心连接，施工简单。 2.3 钢管混凝土柱、环形梁、框架梁和钢骨梁的组合使用均发挥了各自结构的优势和特点，发展前景看好。
3、适用范围
本工法适用于工业与民用房屋建筑工程中的环梁-环形牛腿钢骨砼梁柱复杂节点的施工。
4、工艺原理
该工艺将环梁-环形牛腿钢骨砼梁柱复杂节点中钢管柱节点和环梁钢筋单独制作，现场环梁模板一次安 装成型，搭设胎架，水平搁置钢管柱节点，在钢管柱上绑扎环梁钢筋，环梁绑扎于钢管柱节点上随钢管柱 吊装入模就位，克服了该节点工艺和工序的复杂，解决了由于过多的穿心钢骨构件造成环梁钢筋绑扎和模 板安装的困难，避免了在狭小空间内进行施工，可与任意方向的不同类型的楼盖梁相接，将复杂的工艺和 工序分段独立制作，然后再进行有机组合，形成了一套分段施工、整体装配、并行流水施工的工艺。
5、施工工艺流程及操作要点
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目录 第一章工程概况 0 1.1工程概况 0 1.2劲性混凝土结构施工的重点及难点 (1) 1.3施工方案编制依据 (1) 第二章劲性柱施工流程 (2) 第三章型钢柱的深化设计 (2) 3.1 应用钢结构安装施工仿真技术，优化加工图设计。 (2) 3.2 设计过程中与土建施工的衔接非常重要，要重点考虑以下问题： (3) 第四章型钢柱制作与验收 (3) 第五章型钢柱安装 (4) 5.1钢柱柱脚锚栓设置 (4) 5.2安装基础节 (5) 5.3 上部结构钢柱安装 (5) 5.3.1分节吊装 (5) 5.3.2临时固定 (5) 5.3.3钢柱校正 (5) 5.3.4焊接 (6) 第六章劲性混凝土柱钢筋施工 (6) 6.1 框架柱及暗柱主筋穿插 (6) 6.2框架柱及暗柱箍筋绑扎 (6) 6.3梁主筋绑扎 (7) 6.4墙体水平筋绑扎 (9) 第七章劲性柱模板施工 (10) 第八章劲性柱混凝土施工 (12) 第九章施工质量保证措施 (12) 9.1质量保证体系 (12)
9.2质量控制要点 (13) 9.3施工准备阶段质量控制 (14) 第十章施工安全消防文明施工 (14) 10.1现场消防措施 (14) 10.2安全文明施工 (15) 第一章工程概况 1.1工程概况 本工程为克拉玛依数控中心项目，位于新疆克拉玛依市区，北侧毗邻民生路，钢-混凝土组合框架结构，地下一层，地上三层，局部四层，主体建筑总高度31.90米。所有与钢梁连接的框架柱均为劲性混凝土柱，共计328根，所有钢柱焊接栓钉，钢板材质为Q345B。由于塔吊末端吊重及环梁支撑高度限制，钢柱分段制作，现场对接安装，对接采用全熔透等强焊接。劲性混凝土柱技术指标、截面及分布概况见表1.1
1.1.劲钢结构施工方案 错误!未找到引用源。劲钢结构概况 型钢混凝土组合结构是指在混凝土内配置了型钢和普通钢筋的结构，本工程钢骨柱采用了十字钢骨和箱型钢骨两种；钢骨梁有单钢骨和双钢骨两种，并与体外预应力配套使用，达到了降低梁高的目的。钢管混凝土结构是在型钢柱(箱型柱和钢管柱)内灌注自密实免振捣混凝土；劲性钢筋混凝土结构是在表面布满长剪力钉的型钢结构的外面包裹一层钢筋混凝土外壳。 错误!未找到引用源。型钢混凝土组合结构特点 型钢混凝土组合结构是指在混凝土内配置了型钢和普通钢筋的结构，本工程钢骨柱采用了十字钢骨和箱型钢骨两种；钢骨梁有单钢骨和双钢骨两种，并与体外预应力配套使用，达到了降低梁高的目的。钢管混凝土结构是在型钢柱(箱型柱和钢管柱)内灌注自密实免振捣混凝土；劲性钢筋混凝土结构是在表面布满90mm长剪力钉的型钢结构的外面包裹一层钢筋混凝土外壳。这种结构具有钢结构和混凝土结构的双重优点： a型钢不受含钢率限制，刚度大，承载能力高。 b型钢构件截面积小，在结构承载力允许的条件下可以增加使用面积和层高，其经济效益可观。 c型钢砼柱结构的延展性高，具有优良的抗震性能。 d型钢砼柱结构耐久性和耐火性能优良。 e不必等待柱芯混凝土达到一定强度就可继续安装上一个层次的钢结构构件，有效地缩短了建设工程的工期。 f钢筋安装工程在钢构件施工完毕后进行，钢筋密集、钢构件表面布满剪力钉，钢筋安装非常困难。 g竖向结构模板安装要避免碰撞已经施工完毕的密集的型钢梁，钢柱部位无法设置对拉螺栓，模板设计要全面考虑。 h竖向结构模板与型钢柱间仅有150mm空隙，且钢筋和栓钉非常密集，模板上口分布有型钢梁，对混凝土的施工提出更高的要求。 错误!未找到引用源。工艺流程 绑扎底板钢筋、安装钢柱柱脚埋件→浇筑底板混凝土→安装型钢柱→柱脚灌浆→安装型钢梁→浇筑柱芯混凝土→安装墙、柱钢筋→安装墙、柱模板→浇筑竖向结构混凝土→拆除竖向结构模板→安装水平结构模板→安装梁、板钢筋→浇筑梁、板混凝土→······→安装型钢柱→安装型钢梁
梁柱节点不同强度等级混凝土的常见施工方法 梁的砼强度等级为C25 板的砼强度等级为C25 柱的砼强度等级为C30 1、梁柱节点不同强度等级混凝土的常见施工方法 1.1 不同等级混凝土邻接面的留设 在钢筋混凝土结构中，高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂，由于荷载组合及内力计算的结果，要求同一层的竖向结构(柱、墙)混凝土强度等级高于水平结构(梁、板)的混凝土强度等级。钢筋混凝土框架结构，水平施工缝通常留于柱脚，柱顶若要留水平施工缝则应留于梁底。若同层的竖向构件和水平构件的混凝土同时浇捣，则柱顶不留施工缝。 1.2 梁柱不同强度等级混凝土分别浇捣的施工 根据高层建筑多数使用商品混凝土或现场搅拌站泵送浇捣的情况，梁柱节点核心区的混凝土浇捣方法为：如图1所示，不管柱顶留或不留施工缝，均应先用塔吊吊斗或混凝土泵输送柱等级的混凝土就位，分层振捣，在楼面梁板处留出45°斜面。在混凝土初凝前，随之泵送浇筑楼面梁板的混凝土。采用这种方法浇捣楼层柱、墙、梁、板混凝土时，应重点控制高低强度等级混凝土的邻接面不能形成冷缝，故宜在柱顶梁底处留设施工缝，以缩小节点核心区高强度等级混凝土浇捣时间，避免高低强度等级混凝土的邻接面形成冷缝。同时对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，杜绝漏振死角，对于钢筋确实过分密集的情况，应事先和设计单位联系采取适当的技术措施，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度。 2、梁柱节点随同楼面统一浇捣 梁柱节点处不同强度等级混凝土采用分别浇捣的施工方法，给施工带来不便，且容易形成邻接面的冷缝，故当柱子混凝土强度等级高于梁板混凝土强度等级不超过二级时(10N/mm２) ，可考虑梁柱节点处的混凝土随同梁板一起浇捣。但应当指出：此时，梁柱节点处的混凝土强度如果取用梁板的混凝土强度，会引起柱在竖向荷载作用下的承载力不足，以及地震作用下节点核心区的抗剪承载力不足，所以一般不应采用。 3、控制和消除梁柱节点处裂缝的具体措施 3.1 产生梁柱节点不同混凝土强度等级处裂缝的原因 根据我公司在宁波、杭州、上海等地高层建筑工程施工的实践，梁柱节点不同混凝土强度等级均按先柱后梁的次序浇捣，也曾发现少数楼层在梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝。经现场察看和讨论分析认为，这些裂缝不是荷载作用下的结构裂缝，并不影响结构的安全使用。虽然微裂在混凝土中是很难避免的，但是应从严要求，分析原因，采取有效措施，尽量控制和消除这类裂缝，进一步提高工程质量。其具体原因是： (1)梁柱节点处，混凝土的强度等级相差较大，(相差两个等级)时，不同强度等级的混凝土，其水泥用量、水灰比、用水量都不同，柱子体积大，水泥用量多，产生的水化热高，高低强度等级混凝土的收缩有差异，所以在其交界附近容易产
混凝土梁钢筋与型钢柱组合连接技术交底 施工企业：电力公司№：(津建安表22) 工程名称邵公庄110kV变电站工种班组 施工部位混凝土梁钢筋与型钢柱交底时间2019年月日 【摘要】xxxxx广场工程逆施结构与正施型钢混凝土组合结构中采用了“逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱组合连接技术”，解决了窄间隙下逆施混凝土梁筋与正施型钢柱连接钢筋不同心、钢筋无伸缩的连接难题，为正逆施粗直径钢筋连接、特别是正施结构采用型钢混凝土组合结构钢筋连接技术作出了成功的探索。 【关键词】可焊接套筒熔槽帮条焊型钢混凝土组合结构钢筋连接正逆施 前言：随着施工技术的发展，高层建筑越来越多,鉴于逆作法施工在工程周期方面的优势、型钢混凝土组合结构在抗震、防火及造价方面的优势，逆作法施工工艺及型钢混凝土组合结构在高层、超高层建筑中应用越来越多。而高层、超高层结构中混凝土梁配筋量大、钢筋排数多、钢筋间距较小，加之结构体系抗震等级高，钢结构体系不允许开洞，且正逆施连接部位空间较小，如何实现逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱的合理连接，成为此类工程施工的难点。 1 工程概况 xxxx广场工程包含1栋办公楼，3栋公寓楼及商业裙楼，设有4层地下室。1栋办公楼及3栋公寓楼为超高层建筑，办公楼共53层，总高度258m；A、B、C三栋公寓分别为57层、53层、49层，总高度分别为191m、179m 、168m。工程抗震设防烈度为7度，主体结构抗震等级为特一级或一级。 本工程地下结构采用敞开式逆作法施工工艺，逆施结构与正施结构型钢柱间距最小为600mm如图1所示。由于抗震等级高，与型钢柱连接的逆施混凝土梁钢筋直径大（最大达ф32）、排数多（大部分为3排），为保证结构的整体性，设计禁止在型钢柱上开洞，要求梁钢筋与型钢柱连接采用机械连接方式直接连接。
钢筋混凝土梁柱节点钢筋密集区域优化设计 摘要：通过改变混凝土梁柱节点区域交叉钢筋的空间布置，由平面交叉改为立体交叉，钢筋的特性得到合理的配置和发挥，提高了梁柱节点核芯区延性、抗震剪切力和冲击力，同时避免因钢筋密集而造成的混凝土浇筑质量问题。 关键词：梁柱节点钢筋密集区域平面交叉立体交叉U形钢筋抗震剪切力抗震冲击力延性 钢筋混凝土梁柱节点区域一般钢筋密集，纵横向梁的受力钢筋在此区域交叉和锚固，致使钢筋间净距和钢筋网眼尺寸减小，形成类似密目滤网的作用（见图1），工程实例证明，导致梁柱节点钢筋密集区域一些主要质量问题： 1、混凝土浇筑困难，泵送混凝土难以直接浇筑到位，多采取二次转运、小批量浇筑， 或采取钢筋安装与混凝土浇筑振淘交替进行，降低工效； 2、混凝土振淘困难，振动棒直径大于钢筋网眼净距，振动棒难以顺利插于新浇混凝 土内工作，振淘不密实； 3、由于交叉钢筋的滤网作用，导致混凝土离析，粗骨料沉积于钢筋网上部，水泥浆 流失，致使柱根部混凝土形成空洞、蜂窝、烂根等质量通病（见图2，3）； 4、纵横交叉的钢筋在节点区域密贴，缩减了钢筋的保护层厚度，降低了锚固抗拉强 度，对节点抗震不利； 5、钢筋混凝土节点区域截面钢筋过于密集，在侧向地震荷载作用下有类似于超筋脆 性破坏的风险和可能； 6、梁柱节点水平钢筋网层的存在，类似于在混凝土柱中水平方向形成断层，造成水 平方向剪应力集中，对结构抗震和节点核芯区抗震非常不利。
图1 典型梁柱节点配筋示意图 图2 典型梁柱节点混凝土质量问题示意图 图3 典型梁柱节点混凝土质量问题实例 随着高层建筑和大跨度工业厂房的增多，设计的钢筋混凝土结构截面配筋率越来越高，同时为了获取较高强度的混凝土，所采用的混凝土粗骨料粒径也越来越大，梁柱节点区域钢筋网眼的尺寸与粗骨料的粒径之间的矛盾越来越突出。 而设计单位一般未就钢筋混凝土梁柱节点作出详细的深化设计，国内也为解决此问题进行有益的探索，方案较多，优劣利弊各异。