一種H型鋼梁新型包梁構造

□文/曲紅紅 梁書新 張妍妍

近年來，裝配式建筑快速發展，尤其是裝配式混凝土建筑和裝配式鋼結構建筑。裝配式鋼結構建筑重點研究領域在主體結構安裝、圍護體系與主體結構的連接及鋼梁包梁等方面。主體結構安裝方式大同小異；圍護體系與主體結構的連接也大體相似；鋼梁包梁構造及結構卻是多樣化的。目前比較常見的鋼梁形式為H型鋼梁，不同的包梁構造有各自的優缺點，因此裝配式鋼結構建筑H型鋼梁的包梁形式依舊是一個值得研究的領域，特別是民用鋼結構建筑鋼梁的包梁形式亟待研究與改善。

1 現有包梁形式

鋼材是一種對溫度比較敏感的材料，溫度升高對鋼材的強度和變形都會產生巨大影響。在不涂防火涂料的情況下，當溫度達到600 ℃時普通建筑用鋼幾乎失去承載力，一旦發生火災，鋼結構建筑會迅速坍塌，造成災難性事故，危害人民的生命和財產[1]。因此，對鋼結構必須采取防火保護措施，鋼梁也不例外，目前比較常見的包梁構造即為厚涂型防火涂料外敷裝飾面板[2]和防火保溫板包梁，其中防火保溫板包梁又有多種不同的連接方式。

1.1 防火保溫板+通長角鋼

將鋼梁運至裝配式鋼結構安裝現場安裝就位，將通長的L型過度角鋼焊接在鋼梁上下翼緣的左右邊緣內側，焊接完成后，將按尺寸預制的防火保溫板敷在L型角鋼豎板外側，用自攻螺釘固定,最終使鋼梁包裹在防火保溫板內。見圖1。

圖1 防火保溫板+通長角鋼包梁

此種方式包梁，防火保溫板在鋼梁垂直立面外側凸出，為使鋼梁與內側墻面在同一垂直面上，必須加厚室內內墻。綜合整個包梁及之后需要修飾美化的過程，這種包梁形式存在著優點，但也同樣存在著缺陷。優點是在觀感上解決了鋼梁凸顯的問題，缺點是施工工序比較復雜，安裝精度比較難以保證，為保證包梁安裝精度，人力及措施費用消耗將增加；同時，為保證內側墻面與包好的鋼梁內側面齊平，要適當加大墻板厚度，不僅減少了室內的使用面積，還直接增加了整個項目的成本；由于這種包梁構造焊接的是通長角鋼，因此也大大增加了現場焊接和安裝工作量[3]，大大降低了施工效率，通長角鋼焊接使得鋼梁變形增大，增加了結構上不安全因素，另外通長角鋼焊接所需材料多，使得成本進一步上升。

1.2 防火保溫板+方管+角鋼

針對防火保溫板+通長角鋼包梁構造存在的焊接工作量大的問題，近些年來，出現新的鋼梁包梁結構——防火保溫板+方管+角鋼形式。見圖2。

圖2 防火保溫板+方管+角鋼

此種包梁構造的具體做法：工字梁安裝后，在工字梁兩側及底板分別固接包防火保溫板；工字梁的上翼緣內側兩邊端面各焊接L型角鋼，采用點焊形式焊接，在梁的下翼緣的外側兩邊緣各焊接一個方管，然后用自攻螺釘將防火保溫板固定在鋼梁上部的L型角鋼豎板和鋼梁下部的方管外沿，鋼梁底部的防火保溫板與鋼梁底部的方管通過自攻螺釘固定連接。為提高鋼梁兩側防火保溫板與樓板之間的連接性能，防止產生裂縫，鋼梁兩側的防火保溫板頂部通過具有防火功能的嵌縫劑與樓板固接，鋼梁下部的防火保溫板通過與內隔墻等寬的聚乙烯泡沫板及兩側的墊塊固接，兩側的墊塊分別與鋼梁底部兩側的方管通過自攻螺釘固接，鋼梁兩側的防火保溫板底端與鋼梁底部的防火保溫板通過防火膠對應連接[4]。

此種包梁構造的優點是大部分工序采用點焊，施工過程更加簡化，施工難度也大幅降低，鋼梁包梁定位更加可靠，墻體的強度也有了一定的提高；不足之處是鋼梁凸出，凸出的鋼梁非常影響觀感，室內鋼梁一側與墻面垂直方向上不平齊，增大了后續室內裝修的操作難度。

1.3 防火保溫板凹型包梁

近些年來，出現一種凹型包梁形式。見圖3。

圖3 防火保溫板凹型包梁

鋼梁安裝好后，將防火保溫板涂料層粘結在相應位置，大部分都粘結在鋼梁腹板兩側及鋼梁上下翼緣內側，其中211 部位粘結在鋼梁翼緣垂直方向處及樓板處，為保證結構牢固性，在鋼梁的下翼緣各焊接角鋼，角鋼的橫板焊接在鋼梁下翼緣兩側端部，角鋼的豎板固定在內墻上，防火保溫板涂層231 粘結在角鋼的豎板上，在角鋼下端面和內墻之間還設有與內墻等寬的聚乙烯泡沫板。

此種包梁結構操作簡便，減少了濕作業，在一定程度上簡化了施工過程，降低了施工難度，提高了墻體安裝強度，很全面地保證了鋼梁包覆的定位準確性；不足之處是觀感上有很大缺陷，而且內墻靠近梁底部位的防火保溫板涂層相對于室內側墻面來說突出較明顯，給室內后續裝修增加困難。

2 新型包梁構造

針對上述四種包梁構造的優缺點進行了實際調研及文獻研究，依托某裝配式鋼結構住宅項目，對H型鋼梁的包梁構造進行了探索與研究并進行了現場實踐驗證。

本文所研究的H 型鋼梁包梁主要包括H 型鋼梁、防火保溫板、通長螺栓、螺母、粘結砂漿等，其中H型鋼梁由上、下翼緣和鋼梁腹鋼板組成，左右兩側防火保溫板整體寬度與裝配式內隔墻（外墻）厚度一致，通長螺栓用于固定防火保溫板。見圖4。

圖4 防火保溫板對穿螺栓包梁

為保證對穿螺栓能夠穿過鋼梁，要通過受力計算確定鋼梁上下圓孔的位置，鋼梁在工廠加工時，提前在鋼梁上完成定位打孔，待現場鋼梁安置好后，將現場的防火保溫板對應其包覆的鋼板，找到對應的開孔位置，進行定位；兩側防火保溫板分別開設上下圓孔。為保證防火保溫板能夠順暢嵌入于H型鋼梁腹鋼板內且能順利固定，需根據現場的鋼梁上下翼緣的尺寸及厚度對左右側的防火保溫板上下端面進行剔槽處理；為避免與對穿螺栓相匹配的螺母凸出于防火保溫板垂直面而影響觀感，還要根據上下對穿螺栓對應的螺母大小對防火保溫板進行剔槽處理，凹槽大小與螺母尺寸相近；但有時為便于施工，所剔凹槽可能會略大于螺母尺寸。見圖5。

圖5 防火保溫板剔槽開孔

將裁切好的防火保溫板嵌入H 型鋼梁，將對穿螺栓穿過防火保溫板和鋼梁腹板上的圓孔，然后用螺母對穿螺栓兩側擰緊。見圖6。

圖6 防火保溫板固定

進行凹槽的填充，所用材料一般為粘結砂漿，填充好后整個包梁結構正式完成。見圖7。

圖7 填充粘結砂漿

包覆好的鋼梁與內隔墻在同一垂直面上，從而保證了墻面的整體性并進一步提升了整體的穩固性，在后期的裝飾裝修中也不需要再增加墻厚，保證了室內的使用面積；沒有焊接工作，減少了工序，操作簡便易學，縮短了工期，節約了人力及材料成本，具有良好的經濟效益。

3 結語

本文研究出一種新型的鋼結構包梁結構，在實際操作中，還可根據鋼梁高度調整對穿螺栓的數量，當鋼梁高度較小時，只需在鋼梁腹板中間安裝一個對穿螺栓即可，大大降低了施工成本，此種包梁構造無論從施工操作性、觀感，還是從施工成本角度來說都有很大優勢，為后續裝配式鋼結構包梁方式提供了很大的借鑒。