勁性鋼柱與梁鋼筋套筒連接技術研究

羅錦山+雷入云+符明+鄧同泉

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，城市現代化進程加快，建筑行業中高層及超高層建筑不斷增加。勁性柱截面小，承載力高，抗震性好，耐火性、耐久性好[1]，作為主要的承重構件，也被應用廣泛。但勁性鋼柱與梁鋼筋節點連接始終是施工中的重難點。關于此節點，結合現場施工和行業經驗，研究通過可焊接套筒連接勁性鋼柱與直螺紋梁鋼筋技術，能豐富行業中勁性鋼柱與梁鋼筋節點連接方式及施工經驗，值得借鑒推廣，意義重大。

關鍵詞：勁性鋼柱；可焊接套筒；直螺紋梁鋼筋

1 工程概況

寰宇匯金中心凱旋大廈（9號商業辦公樓）總建筑面積約24.7萬m2。其中T1地上58層，地下3層。從地下三層至地上18層外圍24根柱內芯采用勁性鋼柱，勁性鋼柱均為十字型鋼柱，與勁性鋼柱連接的主梁采用普通鋼筋混凝土梁（詳見圖1.1-1.3）。

2 連接技術現狀

2.1 連接方式種類

如今，勁性混凝土鋼柱施工中，鋼筋混凝土結構梁縱向鋼筋與勁性柱連接主要有穿孔、與連接板焊接、直螺紋套筒機械連接三種方式。

穿孔連接：主要根據梁縱向鋼筋的位置，工廠加工過程中在對應的鋼柱腹板上預留穿筋孔（詳見圖2.1）。待后期綁扎主梁鋼筋時，縱筋直接穿過預留的穿筋孔與勁性鋼柱進行錨固連接。

與連接板焊接：通常穿孔連接方式對勁性鋼柱存在損傷。也可前期加工過程中，在十字鋼柱翼板上按焊接要求焊接連接板。后期梁鋼筋安裝時，將梁縱向鋼筋按照間距要求及錨固長度要求，直接焊接在連接板上進行連接。

本工程主梁面筋和底筋大部分是雙層鋼筋，且上下層間距小，為了現場焊接施工方便，將連接板設置成一長一短。縱向主筋采用C25的鋼筋，縱筋與連接板焊接錨固長度不小于5d=5×25=125cm（詳見圖2.2）。

直螺紋套筒機械連接：除了以上兩種連接方式之外，也可提前在十字鋼柱工廠加工時，通過前期深化設計的精確定位，將可焊接套筒提前焊接在十字鋼柱翼板上。后期梁鋼筋安裝時，直螺紋梁鋼筋通過套筒跟十字鋼柱進行連接（詳見圖2.3）。

2.2 各連接方式優劣

3 關鍵技術

3.1 工程難點和特點

（1）本工程24根鋼柱采用十字鋼柱，主梁采用鋼筋混凝土梁。十字鋼柱翼板區域主梁縱筋采用直螺紋套筒機械連接。

（2）主梁縱筋單層最少5條C25鋼筋，最多8條C25鋼筋，而梁寬只有600mm。除此之外，十字鋼柱外圍每面存在7條C28或C32的豎向柱筋。鋼筋直徑粗且間距密集（詳見圖3.1）。要求翼板上的焊接套筒定位精度要十分高，稍有偏差都會影響連接質量。

（3）本工程勁性柱與梁鋼筋套筒機械連接最大的難點在于：勁性柱之間間距固定（詳見圖3.2），柱間主梁直螺紋縱筋兩端需與勁性柱用套筒進行連接。而套筒與十字鋼柱翼板是垂直焊接，所以主梁鋼筋不能彎折安裝，也不能斜向安裝，只能垂直安裝。

3.2 套筒定位精度控制技術

3.2.1套筒定位精度影響原因

影響套筒定位精度的原因主要有兩方面：一方面是十字鋼柱本身垂直度偏差大，導致焊接的套筒隨之偏位；另一方面是前期工廠套筒焊接時，十字鋼柱翼板上套筒定位有誤，導致套筒焊接偏位。

3.2.2鋼柱垂直度控制

在上下兩節鋼柱吊裝完成后，焊接開始前。使用全站儀對十字鋼柱四個面進行垂直度測量，存在誤差及時進行糾偏。勁性鋼柱垂直度偏差，單層鋼柱，層高H≤10m，垂直度偏差不大于H/1000。鋼柱全高垂直度偏差不大于35mm[2]。

3.2.2套筒定位控制

根據結構圖對勁性鋼柱進行深化設計，充分考慮斜梁、十字鋼柱外圍又粗又密的豎向柱筋、保護層厚度等諸多因素，對焊接套筒進行精準定位（詳見圖3.3）。同時，在十字鋼柱進場對套筒間距和位置進行復核（詳見圖3.4），及時糾偏。防止主梁安裝時才發生偏差，糾偏費時費力。

3.2 勁性鋼柱與主梁縱向鋼筋直螺紋套筒機械連接

3.2.1直螺紋套筒機械連接原理

兩勁性鋼柱之間距離一定，采用直螺紋套筒機械連接的方式來連接勁性鋼柱與主梁縱向鋼筋時，由于直螺紋縱筋兩端都必須擰入套筒，不能彎折安裝，也不能斜向安裝，只能垂直安裝，需要預留安裝空間。所以，一跨中的直螺紋梁縱筋必須分兩段交錯與擰入套筒安裝。即兩根勁性柱與中間的主梁縱筋連接需要三處套筒連接。

本工程主梁縱筋為C25，根據直螺紋套筒連接規范，主梁縱筋直螺紋絲頭長度35mm，連接套筒單邊外露長度不超過2P=2×3=6mm[3]。套筒長度58～70mm之間。綜合考慮安裝誤差、市場套筒規格以及便于檢查，套筒選擇60mm長。

假設兩勁性鋼柱之間距離為S，主梁縱筋加工時，加工長度應為S-60mm（為了垂直安裝預留安裝空間）詳見圖3.5。

車絲情況為：三端長絲（60mm），一端短絲（30mm）。接頭應采用Ⅱ級接頭或Ⅰ級接頭，接頭百分率不應大于50%[3]。所以梁主筋分為1/3Ln長和2/3Ln長兩種。2/3Ln長鋼筋絲頭一長一短。長端60mm，短端30mm。1/3Ln長鋼筋絲頭兩端均車60mm長。套筒均采用60mm長套筒（詳見圖3.6）。

3.2.1直螺紋套筒機械連接流程

（1）先安裝兩端車長絲（60mm）的鋼筋，絲頭全部擰進套筒中。

（2）安裝車絲一長一短的鋼筋，長絲頭與型鋼連接，短絲頭在跨中，鋼筋一端與套筒平齊。

（3）車絲一長一短鋼筋，長絲擰進套筒30mm，兩段鋼筋安裝完成，跨中位置尚有30mm間距。

（4）先將鋼筋向梁跨中方向反向擰出，擰出30mm，再將跨中的連接套筒反向擰出一半，約30mm。

（5）重復1～5步內容，長短鋼筋交錯布置，連接接頭應布置在跨中Ln/3的范圍內，接頭位置相互錯開≥35d。

4 結束語

對于兩勁性鋼柱間距離一定，勁性鋼柱與主梁縱向鋼筋采用直螺紋套筒機械連接時，將主梁縱筋斷成兩節，通過改變車絲頭的長度，實現鋼筋先進后退，保證垂直安裝間隙的方法，能保證縱筋擰入套筒長度，從而實現勁性柱與梁鋼筋套筒連接的有效性，保證梁縱筋安裝質量。值得在建筑施工中同類情況中進行推廣應用。

參考文獻

[1]王少卿，劉海，林德勝，論勁性柱施工[J]，施工技術，2010，8。

[2]中華人民共和國建筑部，鋼結構工程施工質量驗收規范[M]，2002，1，10。

[3]中國建筑工業出版社，建筑施工手冊（第五版）[M]，2013，9。endprint