鋼骨柱頂部梁柱桁架斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)研究

韋文魁

(晉城市丹河新城房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，山西 晉城 048000)

在建筑工程領(lǐng)域，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)是一項(xiàng)重要的研究課題。傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)連接方式存在一些問(wèn)題，如復(fù)雜的構(gòu)造、施工周期長(zhǎng)、成本高等。為了解決這些問(wèn)題并提高工程質(zhì)量和效率，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一化設(shè)計(jì)和施工，減少材料的使用和構(gòu)件的連接數(shù)量，提高結(jié)構(gòu)的整體性能和穩(wěn)定性。在晉城市丹河新城金村新區(qū)起步區(qū)教育園區(qū)共享項(xiàng)目和教育園區(qū)酒店項(xiàng)目等實(shí)際工程中的應(yīng)用，為進(jìn)一步研究和推廣該技術(shù)提供了實(shí)踐基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)概述

1.1 技術(shù)介紹

鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)是一種創(chuàng)新的建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。傳統(tǒng)建筑節(jié)點(diǎn)連接存在復(fù)雜、繁瑣的問(wèn)題，而該技術(shù)通過(guò)將鋼骨柱頂部的梁、柱、桁架和斜撐共用1個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化和統(tǒng)一。該技術(shù)的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確計(jì)算節(jié)點(diǎn)受力情況，合理選取連接材料和連接方式，確保節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和承載能力。采用這種共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，可以降低節(jié)點(diǎn)連接的材料和施工成本，提高工程的結(jié)構(gòu)整體性能和安全性。同時(shí)，該技術(shù)還具有較好的適應(yīng)性和靈活性，可應(yīng)用于各種大跨度建筑結(jié)構(gòu)，為建筑工程的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了新的技術(shù)思路和解決方案。

1.2 技術(shù)原理和優(yōu)勢(shì)

鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)的原理是通過(guò)將梁、柱、桁架和斜撐的連接點(diǎn)集中在鋼骨柱的頂部，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的共用和簡(jiǎn)化。該技術(shù)采用合理的連接方式和材料，確保節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和承載能力，同時(shí)減少了連接件的數(shù)量和復(fù)雜度。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化：共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造，減少了連接件的使用，降低了施工難度和復(fù)雜度；2)成本節(jié)省：共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)減少了材料的使用量和施工時(shí)間，降低了工程成本；3)空間利用：通過(guò)節(jié)點(diǎn)的共用，可以有效利用空間，減少了構(gòu)件的體積和占用空間；4)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)使得節(jié)點(diǎn)的連接更加牢固和穩(wěn)定，提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能。

綜上所述，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、成本節(jié)省、空間利用和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，為建筑工程的設(shè)計(jì)和施工提供了新的解決方案。

2 技術(shù)應(yīng)用案例

2.1 項(xiàng)目概況

晉城市丹河新城金村新區(qū)起步區(qū)教育園區(qū)共享項(xiàng)目(職院范圍)設(shè)計(jì)施工總承包-體育場(chǎng)工程采用了鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)格體系組成的桁架單元作為鋼屋蓋的主體上部。這種結(jié)構(gòu)形式利用了看臺(tái)支座及兩端落地支座來(lái)承擔(dān)豎向和水平荷載，形成了整體閉合的結(jié)構(gòu)體系。

具體設(shè)計(jì)中，看臺(tái)支座采用勁性鋼骨混凝土框架柱、斜撐和鋼梁共同作為支撐系統(tǒng)，總共設(shè)有48個(gè)支撐支座，采用抗震鉸接支座形式。為了簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)連接并提高施工效率，施工中采用了鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、操作靈活，能夠確保斜撐與鋼柱及鋼梁的安裝質(zhì)量[1]。

通過(guò)采用鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，工程實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造簡(jiǎn)化、安裝方便和操作靈活的優(yōu)勢(shì)。這不僅提高了施工效率，節(jié)約了施工成本，還保證了斜撐與鋼柱及鋼梁的連接質(zhì)量。該技術(shù)的應(yīng)用為項(xiàng)目的順利進(jìn)行和高質(zhì)量完成提供了重要支持。

2.2 實(shí)施過(guò)程

2.2.1 柱腳錨栓及埋件的施工工藝

柱腳錨栓及埋件的施工工藝是確保結(jié)構(gòu)柱腳連接牢固和安全的關(guān)鍵步驟。下面是柱腳錨栓及埋件的施工工藝的主要步驟：柱腳錨栓及埋件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收：在施工開始之前，柱腳錨栓及埋件需要進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，以確保其質(zhì)量和規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)收時(shí)，需要注意以下3個(gè)方面。

(1)檢查錨栓和埋件的材質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量是否與設(shè)計(jì)要求相符。

(2)檢查錨栓的表面是否平整、無(wú)明顯缺陷，并進(jìn)行必要的防腐處理。

(3)檢查埋件的位置、深度、間距是否符合設(shè)計(jì)要求。

驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一步的施工工藝。如果發(fā)現(xiàn)錨栓或埋件存在質(zhì)量問(wèn)題或不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)與供應(yīng)商或設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，進(jìn)行處理和更換。

2.2.2 柱基錨栓及埋件的埋設(shè)

柱基錨栓及埋件的埋設(shè)是柱腳連接的重要環(huán)節(jié)，其正確的施工可確保柱腳的穩(wěn)定性和安全性。以下是柱基錨栓及埋件的埋設(shè)工藝的主要步驟：

(1)準(zhǔn)備工作：在進(jìn)行柱基錨栓及埋件的埋設(shè)之前，需要進(jìn)行一些準(zhǔn)備工作：清理柱基表面，確保其干凈、平整，并去除雜物和污垢。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定柱基錨栓及埋件的位置和數(shù)量，并進(jìn)行標(biāo)記。

(2)預(yù)埋：將預(yù)先加工好的柱基錨栓和埋件按照設(shè)計(jì)要求的位置和數(shù)量嵌入到柱基中，確保其與柱基緊密貼合。

(3)定位和調(diào)整：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用水平儀和測(cè)量工具對(duì)錨栓和埋件進(jìn)行精確的定位和調(diào)整，以保證其垂直度和水平度。

(4)灌漿固定：將高強(qiáng)度的灌漿材料灌注到柱基中，填滿錨栓孔和埋件周圍的空隙，使其緊密固定在柱基中，并確保灌漿材料充分填充。

(5)養(yǎng)護(hù)：對(duì)灌漿固定后的柱基進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持適宜的濕度和溫度，以確保灌漿材料的充分硬化和強(qiáng)度發(fā)展。

柱基錨栓及埋件的埋設(shè)工藝需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行操作，以確保柱腳的牢固連接和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 項(xiàng)目所依托的工程概況

3.1 項(xiàng)目概況

河北大學(xué)科技教育園區(qū)多功能館及風(fēng)雨操場(chǎng)屋面是1個(gè)采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的建筑項(xiàng)目。其屋面結(jié)構(gòu)形式為倒三角管桁架結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)越的承載能力和穩(wěn)定性。具體參數(shù)為短邊長(zhǎng)度為66m，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為109.2m，坡屋頂?shù)淖罡唿c(diǎn)為26.304m，最低點(diǎn)為20.450m。

在支撐系統(tǒng)方面，該項(xiàng)目采用鋼筋混凝土框架柱作為支撐，周邊設(shè)有58個(gè)支撐支座，支座采用抗震球絞支座形式，提供穩(wěn)定的支撐力和抗震能力。其中，該項(xiàng)目采用了鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，這一關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用使得節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造更加簡(jiǎn)單，安裝更加方便，操作更加靈活。通過(guò)共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了柱、梁、桁架和斜撐的緊密連接，確保了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了施工的安全性，還大幅度提高了工作效率，縮短了工期，并且降低了施工成本。通過(guò)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工工藝，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的高效建造，為項(xiàng)目的順利完成和使用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

3.2 實(shí)施過(guò)程

鋼柱鋼梁吊裝工況分析見(jiàn)表1。

表1 鋼柱鋼梁吊裝工況

根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，表1展示了在河北大學(xué)科技教育園區(qū)多功能館及風(fēng)雨操場(chǎng)屋面工程中鋼骨柱和鋼骨梁的安裝情況。

3.3 H型勁性鋼梁吊裝準(zhǔn)備

為確保吊裝安全和提高吊裝速度，鋼梁在工廠加工時(shí)可以預(yù)留吊裝孔或設(shè)置焊接吊耳作為吊點(diǎn)。具體選擇預(yù)留吊裝孔還是焊接吊耳，需根據(jù)鋼梁的重量和翼緣板厚進(jìn)行判斷。

對(duì)于重量小于4.0t且翼緣板厚≤16mm的鋼梁，可以采用開吊裝孔的方式進(jìn)行吊裝。預(yù)留吊裝孔可以提供便利的吊裝點(diǎn)，使吊裝過(guò)程更加高效。對(duì)于重量大于4.0t或翼緣板厚>16mm的鋼梁，建議采用焊接吊耳的方法進(jìn)行吊裝。通過(guò)在鋼梁上焊接吊耳，可以提供堅(jiān)固的吊裝點(diǎn)，以滿足大跨度和大噸位鋼梁的吊裝需求。對(duì)于輕型鋼梁，可以通過(guò)預(yù)留吊裝孔進(jìn)行串吊。通過(guò)在鋼梁的適當(dāng)位置預(yù)留吊裝孔，可以使用吊索或鋼絲繩等工具進(jìn)行串吊，實(shí)現(xiàn)吊裝操作。選擇合適的吊裝方式可以確保鋼梁的吊裝安全性和施工效率。在進(jìn)行吊裝前，需對(duì)鋼梁進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保焊接吊耳或吊裝孔的質(zhì)量符合要求。同時(shí)，在吊裝過(guò)程中，需使用適當(dāng)?shù)钠鹬貦C(jī)械和吊具，并由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員進(jìn)行操作，以確保吊裝過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。

4 外場(chǎng)桁架斜撐的施工工藝

(1)工作高度：吊裝桁架斜撐時(shí)，工作高度是1個(gè)重要考慮因素。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，確定吊裝高度，包括起吊高度和吊裝過(guò)程中的提升高度。合理的工作高度能夠確保吊裝過(guò)程的安全性和施工效率。

(2)吊裝位置：桁架斜撐的吊裝位置需提前確定，包括吊裝點(diǎn)的選擇和布置。吊裝點(diǎn)應(yīng)位于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高的部位，以確保吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。

(3)吊裝設(shè)備：根據(jù)桁架斜撐的規(guī)格、重量和施工條件，選擇適當(dāng)?shù)牡跹b設(shè)備。常用的吊裝設(shè)備包括起重機(jī)、汽車吊等。吊裝設(shè)備的承載能力和穩(wěn)定性應(yīng)滿足桁架斜撐的吊裝要求。

(4)吊裝方案：制定合理的吊裝方案，包括吊裝序列、吊裝順序和吊裝方法。考慮到桁架斜撐的長(zhǎng)度和重量，可以采取分段吊裝的方式，將其分割成適當(dāng)?shù)亩温溥M(jìn)行吊裝，以降低吊裝難度和風(fēng)險(xiǎn)。

(5)吊裝過(guò)程中的控制：在吊裝過(guò)程中，需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制和監(jiān)測(cè)，確保吊裝動(dòng)作的平穩(wěn)進(jìn)行。對(duì)吊裝角度、吊裝速度和吊裝力的控制要精確，以防止過(guò)大的擺動(dòng)或失控情況的發(fā)生。

通過(guò)綜合考慮上述因素，對(duì)桁架斜撐的吊裝工況進(jìn)行分析，可以制定合理的吊裝方案，保證吊裝過(guò)程的安全性和施工效率。同時(shí)，密切監(jiān)控吊裝操作，及時(shí)調(diào)整和處理可能出現(xiàn)的問(wèn)題，確保吊裝工作順利進(jìn)行[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究旨在探討鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)的應(yīng)用和性能。通過(guò)對(duì)該連接技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究和實(shí)驗(yàn)分析，得出以下結(jié)論：

首先，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，可以減少節(jié)點(diǎn)數(shù)量，簡(jiǎn)化施工工序，提高工作效率，降低施工成本。其次，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值分析，驗(yàn)證了該連接技術(shù)的可靠性和承載能力。共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，在承受荷載時(shí)具有良好的剛性和穩(wěn)定性，并能夠有效地傳遞力和保持結(jié)構(gòu)的整體性能。此外，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)還具有良好的適應(yīng)性和靈活性。它可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)和工程要求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以滿足不同場(chǎng)景下的實(shí)際應(yīng)用需求。然而，需要注意的是，該連接技術(shù)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題和限制。在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造細(xì)節(jié)、材料的選擇以及施工操作的規(guī)范性，以確保連接的可靠性和安全性。

綜上所述，鋼骨柱頂部梁、柱、桁架、斜撐共用節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益，為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供了一種可行的解決方案。進(jìn)一步研究和實(shí)踐將有助于深入理解和優(yōu)化該連接技術(shù)，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。