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。
3.适用范围型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点是型钢混凝土结构中的一种新型节点形式。
本工法适用于型钢混凝土梁柱节点的施工，也适用于型钢混凝土梁与钢筋混凝土梁、柱相交的结构体系。
4.工艺原理型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点具有梁内型钢吨位大、节点区钢筋和型钢布置较密等特点，实际施工中将面临型钢构件的制作安装、节点区构造复杂及混凝土浇捣困难等问题。
4.1通过对型钢混凝土梁构件中的型钢构件进行深化设计，确定节点区型钢梁翼缘板开孔及补强的节点大样后进行预制加工，对型钢混凝土梁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，预先计划节点纵向钢筋弯折、锚固及穿孔补强情况。
4.2通过对型钢梁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节点施工难题，使型钢梁翼缘板开孔补强、型钢梁与混凝土柱的连接、梁柱节点箍筋做法等达到设计要求，保证结构受力的传递。
4.3 利用自密实混凝土进行节点区混凝土的浇筑，以解决因节点钢筋密集、难以振捣的课题，保证节点区混凝土的质量。
5.工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程深化设计各节点图→型钢梁加工制作、运输→搭设支撑架体→安装梁底钢筋及型钢梁槽支撑垫架→型钢梁吊装→外围梁钢筋绑扎及侧模加固螺杆腹板上焊接固定→节点区混凝土柱钢筋绑扎、焊接→梁侧模安装→混凝土试配→节点区混凝土浇筑→构件养护。
5.2 操作要点5.2.1 深化设计1. 采用CAD三维建模技术，优化型钢梁混凝土与钢筋混凝土梁、柱中钢筋和型钢的定位排布，同时合理编排焊接顺序。
2. 绘制每一个柱或次梁纵向钢筋穿过型钢梁翼缘或腹板穿孔及补强的节点大样。
3. 绘制每一个根钢梁内肢箍及次梁箍筋与型钢梁相交时需穿孔的大样图。
4. 绘制穿孔大样时，钢筋穿孔的孔径一般取为钢筋直径加4~6mm确定，实际施工时必须保证孔径有钢筋直径加6~8mm，同时还必须保证同一根钢筋在型钢中有可能穿过两个以上的孔。
穿孔位置应该尽量避免在型钢的翼缘，同时还应避免在型钢的组合焊缝处。
5.2.2型钢构件的制作与安装1．型钢梁制作型钢构件及其制作与补强均由工厂集中制作。
型钢构件应根据设计图纸及深化设计，按1:1的比例翻样后下料。
要求预留制作与安装所需的焊接收缩量及切割、刨边和铣平等加工余量参考值如下表5.2.2型钢梁加工参数表表5.2.2-1型钢梁加工参数表表5.2.2-22．型钢梁安装要点将制作好的钢梁用平板运输车至现场，用汽车吊吊至地面，钢梁吊装前应先在钢梁腹板侧边焊吊耳，用人字扒杆及卷扬机将钢梁移至塔吊回转半径范围内。
首先浇筑柱混凝土至柱头设计标高位置，上预埋柱子承压加劲板，待浇筑的柱混凝土强度达到设计强度后，用塔吊将钢梁吊运至梁模板支撑体系上并找正位置，割掉钢梁腹板吊耳。
钢梁翼缘中心线应对正柱轴中心线，以保证钢梁轴线位置，在安装钢梁过程中，利用钢梁腹板两侧安装设备上的水平调节丝杆来调节钢梁的垂直度，利用自行设计在混凝土柱上的竖向调节丝杆来调整钢梁的标高。
型钢梁安装的允许偏差如表5.2.2-3所示。
型钢梁安装的允许偏差表5.2.2-35.2.3 模板支设由于截面内有型钢，梁侧模安装加固采用的对拉螺栓无法拉通，因此采用在型钢腹板纵向每隔1.0m，沿梁高方向每隔180mm设置耳板，耳板采用焊接方式，并在耳板上钻孔，孔眼尺寸应为螺栓直径d+6mm，对拉螺栓不套丝的一端带90°弯钩，尾部插入孔眼内，平直部分为120㎜和型钢焊接，并与侧模板外部楞木形成牢固拉结，拆除模板后截掉多余的部分并作防腐。
图5.2.3 节点区梁侧模加固示意图1-型钢梁；2-方木；3-端部弯成90度的对拉螺栓；4-钢管支撑；5-对拉耳板5.2.4节点区钢筋布置柱、梁钢筋穿过型钢梁是相互交错的，在施工中应全面考虑梁、柱钢筋穿过型钢梁时各种钢筋穿插先后顺序，以便更好快速施工。
但在施工中要尽可能减少对型钢梁截面的影响，影响较大时必须进行补强措施，当梁、柱中钢筋避开不了型钢时，应采取措施。
1．型钢梁钢筋的绑扎1) 搭设钢管支架后，将底部主筋排布于每隔3m一道的钢板底座支架上，纵向钢筋的排距采用φ28mm 的短钢筋控制，短钢筋间距以2m为宜，然后再用22#铁丝将短钢筋固定在支架上。
2) 如梁底筋与钢筋混凝土柱钢筋连接时两个方向上的钢梁高度一致，则梁底筋可直锚进混凝土柱；若不一致，则梁底较高的型钢梁底筋须焊接至增加的托板上，或是满足锚固长度的情况下向下弯锚至混凝土柱内。
3) 型钢梁安装就位，位置校正无误，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。
①箍筋可自弯钩处掰开，套入主梁后，复原、绑扎、固定后，再焊接弯钩。
②梁顶多排纵向钢筋之间可采用短钢筋支垫来控制排距。
4) 型钢混凝土梁纵向钢筋水平方向的净间距，因符合GB50010中的规定：梁上部纵向钢筋水平方向净距不小于30mm和1.5d(d为钢筋最大直径)；下部纵向水平方向的间距不小于25mm和d。
5) 型钢梁侧面钢筋的排布。
型钢梁侧面的主筋之间、主筋与型钢翼缘之间的净间距应≥20㎜，以保证梁底混凝土的密实。
6) 型钢梁中部腹板两侧可设2排纵筋，以固定拉结筋，避免在腹板上开孔。
型钢侧面钢筋布置如图5.2.4-1所示。
图5.2.4-1 型钢侧面钢筋布置图2．钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接1) 次梁中的上皮钢筋布置在主梁上皮钢筋的上方通过，下皮钢筋与型钢混凝土主梁连接采用次梁下皮钢筋焊接连接且焊接长度为400mm，钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接示意图如图5.2.4-2所示。
图5.2.4-2 钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接构造2) 型钢梁与普通钢筋混凝土次梁交接部位。
因次梁的底筋遇型钢而无法贯通，可在型钢梁上增加托板，将次梁底筋焊在托板上，见图5.2.4-3。
图5.2.4-3 次梁钢筋与型钢梁连接构造图 5.2.4-4 主、次梁相交处节点区箍筋构造3) 型钢梁的主筋钢筋分别从型钢上部及型钢底部穿过，不需要穿过型钢梁的截面，而与钢筋混凝土次梁相交的箍筋内箍需从型钢梁截面穿过当开孔的削弱面积大于截面积的25%时需做补强处理。
型钢梁的箍筋通常采用的做法如下图5.2.4-4所示。
3．混凝土柱筋与型钢梁的连接1) 柱的纵向钢筋不能穿过型钢梁的翼缘板，因此柱的纵向钢筋只能避开型钢梁设在柱截面的四角或无梁的部位(见图5.2.4-5、6)。
如柱钢筋不能避让，必须穿型钢翼缘，则参照柱纵筋穿型钢梁翼缘做法示意图。
先准确定位纵筋穿过的位置，上下竖直，然后进行机械开孔(开孔要加强)，孔径应比纵筋直径大2mm。
穿孔柱筋预留搭接双面焊长度为5d。
当柱钢筋穿过翼缘板时，采用使用连接钢板采用是钢筋塞焊方式处理或采用钻孔补强的方法。
图5.2.4-5 纵向钢筋在柱截面构造图5.2.4-6 柱纵筋穿梁翼缘做法示意图2) 柱箍筋与型钢梁的连接在梁柱节点部位，由于整根箍筋无法穿过，箍筋应为两端用电弧焊焊接至型钢梁腹板上，采用单面焊接。
或者箍筋加工成开口套，安装时，与腹板上预焊的胡子筋(在工厂预焊)焊接，腰筋拉钩焊接在型钢梁腹板加强钢带上。
箍筋采取单面焊的形式，焊缝长为10d，如图5.2.4-7所示。
图5.2.4-7 框架节点处型钢柱箍筋焊接4．钢筋安装需注意的事项1) 为了减少柱和次梁纵筋穿过型钢翼缘，当纵筋绕开型钢后，内肢箍五角筋时，采用增设架立筋的方法现场稳定的钢筋骨架。
2) 纵向型钢混凝土梁与柱、次梁连接时，柱、次梁的纵筋在型钢梁的腹板或翼缘板穿孔必须相互错开，以保证柱和次梁的纵筋能穿过腹板或翼缘板。
3) 型钢混凝土梁的纵筋的净间距不小于30mm，且不小于粗骨料最大粒径的1.5倍。
4) 选用低氢型的焊接材料，考虑到焊接接头与母材等强的原则选用E5015型电焊条。
底氢型焊条在常温下超过4h应重新烘熔，烘熔温度为350℃-400℃，时间为1.2h。
5) 焊接方法及参数：采用手工电弧焊。
焊接电流，为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性下降必须采用以下措施：选用小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺。
焊道的宽度不大于焊条的3倍，焊层厚度不大于5mm。
第一层至第三层采用Ф3.2的电焊条，焊接电流110-130A；第四层至第六层采用Ф4.0的电焊条，焊接电流130-180A。
5.2.5 混凝土试配对钢筋密集，难以使用振动棒进行振捣的型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱节点，应选用具有自流平和自密实性能的自密实混凝土进行浇筑。
1. 配制原理配制自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。
