t型节点的应力特点

这个做法是从日本引进的。牛腿长度不应影响运输，仅此为条件，也就是不能太长。也就是只要长到能保证梁的连接施工就行。

更进一步，从受力角度而言，牛腿长度稍微长一点对避开梁端塑性铰区是有好处的。

参与和主持了科研项目10多项，发表论文50多篇，编写著作和教材8本，获得国家专利3项，工程设计、工程监测项目多个，校舍安全坚定10万平米。主要科研项目和成果 1悬挂吊车作用下螺栓球节点网架疲劳性能 2组合优化的多阶段决策算子理论及高层建筑优化设计 3轻钢框架抗震性能研究 4轻钢框架方钢管混凝土柱与钢梁节点性能研究 5自密实高性能混凝土及其在柱钢管混凝土结构中的性能研究 6 500kV苏通大跨越结构可行性研究 7烟草公司物流配送中心钢结构设计 8南京佛手湖国际艺术会展中心建筑艺术博物馆钢结构施工监测 9张家港跨越管道钢结构桥梁设计 10发明专利，钢-混凝土组合梁等。 项目名称、编号 项目来源 起止年月 负责

内容 新型抗剪件钢-混凝土组合梁关键技术研究（2011-JZ-007） 江苏省第八批“六大人才高峰”资助项目 2012.01-

2014.12 主持 轻钢框架方钢管混凝土柱与钢梁节点性能研究（04KJB560049） 江苏省高校自然科学研究计划项目 2004.1-

2006.12 主持 面内荷载作用下薄壁钢面板单边接触屈曲研究（50878105） 国家自然科学基金 2009.01-

2011.12 参与 自密实高性能混凝土及其在钢管混凝土结构中的性能研究（BK2006179） 江苏省自然科学基金项目 2006.6-

2009.12 参与 PCS水箱结构地震振动台试验研究 上海核工程研究设计院大型先进压水堆核电站国家重大科技专项计划 2012.12-

2013.8 主持

一、钢结构住宅体系选择

从已建成的钢结构住宅来看，主要有：

1）薄壁型钢组合墙板形式；

2）纯框架形式；

3）框架支撑形式；

4）型钢混凝土组合形式；

5）钢框架－混凝土抗震墙形式等等。

这些结构形式各有特点，其中薄壁型钢组合墙板形式特别适宜定型产品，其体系是从墙板结构演变而来，即将薄壁型钢柱构件按大约600mm 的间距布置形成竖向承重结构、型钢间设支撑系统以抵抗水平力，楼板根据竖向型钢的位置布置成密肋支撑结构，因上部结构为类墙板结构，其基础根据受力情况设成条形基础，对地基要求不高。

薄壁型钢组合墙板住宅受密布结构的影响，对开间、门窗洞口、挑出构件尺寸均有一定限制。

后面几种形式可以满足多高层住宅设计要求，但从使用的角度都存在一个共同问题，即梁柱突出对住宅内部观感的影响。

住宅相对于其它建筑有其特殊性，办公、厂房可以采用较为固定柱网，层高也较高，其梁柱所占空间给人的感观是适宜的，柱网规则有利于梁的布置。

相反住宅是一个变化多端的产品，根据建筑的要求，很少布置出规则的柱网，房内开间相对较小、变化较多，不利于钢框架布置。

由于钢材的特点，它在住宅中只能形成框架体系或桁架体系，可以说框架体系如果适用于普通住宅，钢框架必然有其大显身手的地方，普通框架结构不能解决住宅应用问题的话，常规钢框架体系在普通住宅中应用也有相似的弱点。

受短肢剪力墙结构的启发，笔者在钢结构住宅设计中将钢柱设计成异型柱形式，以配合建筑变化的要求，图1 是两种异型钢柱截面，根据建筑墙体厚度减去面层厚度来设定翼缘宽度，框架梁与异型钢柱各个方向的翼缘刚接，图2 为相应的节点连接详图。

异型钢柱示意图

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异型钢柱梁柱节点详图

某住宅项目三层样板间设计成异型钢柱纯框架结构，建筑采用砌块隔墙，建成后外部及室内观感均令人满意，与该住宅成品（混凝土剪力墙结构）实际效果一致，下图是样板间实景。

在工业厂房设计中经常采用异型钢柱，采用排架受力体系时，异型钢柱经常设计成双轴对称或主受力方向单轴对称，厂房纵向采用支撑系统抵抗纵向水平力，系杆、支撑构件多连接于异型柱弱轴形心轴上，这样在结构概念设计及采用杆系软件计算容易处理。

住宅中应用异型钢柱与厂房设计还是有很大区别的，下图是厂房梁柱连接方式与住宅梁柱连接方式的简单比较

可以看出在住宅中，梁柱的截面形心轴不在同一位置上，不符合常规设计理念，在采用杆系软件计算时无法解决偏轴问题。

尽管如此，与短肢剪力墙结构相比，笔者认为异型柱是在原来较大的矩形框架柱截面或整片混凝土墙修改为的截面面积较小的异型截面，相应地也减少了截面特性，而异型钢柱是在一个工字钢截面上增加一个T型截面，相应地是增加了弱轴方向的截面特性，特别是将钢梁与钢柱弱轴的刚性连接节点转化为与柱翼缘连接，优于常见设计中工字钢柱在弱轴方向设外伸连接板的刚性连接，加强了工字钢柱弱轴稳定，对结构安全是很有利的。

一般认为工字钢柱弱轴刚性连接不可靠，所以在很多构造手册上建议在弱轴采用铰接框架加支撑体系或者采用钢管柱设计方案，抗震规范“柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱形截面。当仅在一个方向刚接时，宜采用工字形截面，并将柱腹板置于刚接框架平面内。”

规范中虽然没有明确说不可采用工字钢柱弱轴与钢梁刚接，但根据抗震规范节点抗震承载力验算要求，弱轴连接一般是无法满足相关条款要求的。

异型工字钢柱相比箱形柱的节点加工容易、施工方便节约钢材，相比框架支撑体系减少了支撑部分的设置，从应用角度可灵活用于住宅墙体中，满足建筑师对住宅内无外露结构构件的要求。

笔者认为异型钢柱在结构分析中存在以下问题：

1)异型钢柱全截面受力情况分析，这里主要指在弱轴上增加 T 型构件，是否就相应的增加了这部分的截面特性，包括 T 型构件偏轴远近的影响，笔者认为钢柱类型不同，截面特性增加比例也会不同；

2)异型钢柱局部稳定性计算，这点可以参考规范中柱板件宽厚比进行控制；

3)梁柱节点与钢柱形心轴偏离时整体受力分析，采用普通杆系计算软件是不能解决这个问题的。理想的计算模型应该采用有限元整体建模方式进行内力分析， 可以解决上述问题，但建模工作量太大了。

笔者在设计中根据以下几个原则来确定柱截面：

1）按方钢管柱方案进行结构分析，根据计算应力比结果接近 0.9 的情况，选定框架梁截面尺寸，根据方钢管截面特性初选 X,Y 方向上工字钢截面,计算时不考虑腹板作用，初步确定异型柱截面；

2）按工字钢柱方案进行结构分析，异型柱 T 型构件布置方向，设柔性支撑代替异型柱中 T 型构件在工字钢弱轴上的刚度影响，按有侧移钢框架计算，调整异型钢柱中工字钢截面尺寸；完成后调整工字钢及柔性支撑布置方向，验算 T 型构件与工字钢腹板组成的工字钢截面尺寸；

3）根据上一步建立的模型，选取工字钢强轴所在的单榀框架进行抗震验算，只参考工字柱强轴应力计算结果，检验异型柱单向受力是否满足；

4）根据上述计算结果，手工核算梁柱节点处抗震承载能力，基础设计时考虑偏轴引起的附加弯矩；

5）以普通工字钢柱和方钢管柱按无支撑框架体系分别进行正常设计，其中钢梁按设计所选截面计算，根据合适的计算结果，统计钢柱用钢量以控制异型柱用钢量的上下限。

上述方法没有可依据的计算公式及条文，对偏轴引起的附加弯矩对整体的影响没有更多处理，这也是笔者只在二三层住宅设计中应用，没在更高的工程里使用异型钢柱的原因。笔者提出异型钢框架方案，希望得到大家的批评指正。

二、设计细节的问题

1、 整体计算时选取合适的结构阻尼比根据抗震规范要求，除专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，当阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线应进行修正，钢结构相关阻尼比选取值见表 1。

表 1 不同结构阻尼比应用值

从表 1 中数据可以看出，不同的钢结构体系有不同的地震影响系数，如果在结构分析时错误选择阻尼比对设计结果会产生较大影响,其中钢管混凝土和钢-砼混合结构由于是两种材料共同作用，在选取阻尼比时，应根据两种材料应用比例综合考虑阻尼比，结构整体刚度越柔，阻尼比选值越低。

2、刚接柱脚设计

常见柱脚分埋入式、外包式、外露式。在住宅设计中多采用外露式，相比其它两种方式，其现场安装、定位方便。

在设计时应注意，柱脚的刚度是靠底板的弹性变形或塑性变形来实现的，这就意味着整个结构变形包括钢结构本身变形及底板受拉变形后引起的整体变形，如在分析内力时视外露式为刚性柱脚，设计中要考虑层间位移角限值要有一定的富裕，同时应考虑底层钢柱弯矩反弯点下移引起的柱顶弯矩增大。

根据节点设计要求，为保证罕遇地震时不发生柱脚节点先于钢柱破坏，柱脚节点连接处的极限抗弯承载能力应大于 1.2 倍钢柱的全塑性受弯承载力（Wpnx·f）才可以，常见设计方法是根据柱脚反力来确定柱脚螺栓直径、连接焊缝,这样只能保证柱脚节点在多遇地震作用下具有一定强度而不破坏，而柱脚弯矩设计值所需截面抵抗模量一般小于钢柱本身截面抵抗模量（Wx），以H628X260x10X14 工字钢为例，1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍，外露式很难保证这项设计要求。

而采用其它两种柱脚方式在转递钢柱内力时很容易满足前项要求，设计中传力明确、计算容易、构造简单、节省钢材。插入式柱脚构造相比埋入式更简单，大部分书籍认为可靠性不如埋入式，建议用于单层钢结构厂房，不适合高层建筑钢结构。

笔者认为在多层建筑钢结构可以采用，因为在许多工业项目中，单层厂房层高多在 10～30m，厂房内设多台吊车及大量检修平台，单柱荷载及地震作用往往大于普通住宅的情况，多层住宅柱脚在概念设计和计算设计都满足规范要求的情况下，采用插入式是没有问题的。新钢结构规范也增加了插入式柱脚的设计和构造规定。

3、楼板设计

楼板有预制楼板、现浇楼板、组合楼板等。采用预制楼板时应考虑预制板由于温度变化、荷载分布等原因，造成楼板接缝处开裂形成的单侧翼缘附加弯矩影响，即钢梁平面内整体抗弯应力与翼缘平面外抗弯应力双向组合后要满足折算应力限值，有些项目将楼板搁置在下翼缘上尤其要注意这个问题。

压型钢板组合楼盖在钢结构住宅中应用很多，整体分析时要考虑组合板的各向异性对框架梁的影响，包括根据楼板设置情况确定连续板或简支板、传力路径是单向还是双向、组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异；楼板设计时要避免集中单向布置楼板，使结构体系形成横向或纵向承重，做到合理布置组合楼板，尽量形成双向承重结构。

4、梁柱刚性连接设计

梁柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行，当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的 70％时，可采用常用设计法进行设计，小于 70％时，应采用全截面抗弯设计法，在住宅设计中，钢梁多属于前者，常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力，普遍认为计算容易，结果偏于安全。

事实上根据多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计和多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计，不做任何处理的将钢梁与钢柱进行栓焊等强连接是很难达到强节点弱杆件的设计要求，对加强式节点设计有设计及构造详细说明。

具体做法主要有三种方式：梁端翼缘加焊楔形盖板、梁端底部加腋、犬骨式连接。通过笔者在实际应用后认为，三者都存在增加施工难度的问题。第四种方式：梁端翼缘加宽方式，但在标准图集中不作为主推形式介绍，当建筑对梁宽没有要求的情况下，这种连接方式最为实用、便捷。

三、设计标准的问题

1．“轻型”钢结构概念问题

近年来因“轻型门式刚架房屋”的出现，在许多设计人包括结构设计人员的头脑中形成一种轻（质量）钢材概念，一遇到附属建筑设施或看似不重要的结构时就提出用“轻钢”来解决，却不注重该部分对主体结构的效应分析，事实上结构概念设计时应清楚，“轻型”实际上是指结构承受相对较轻的荷载，住宅设计中不会因为采用钢结构而减少荷载使用标准，结构体系无论采用钢还是混凝土，构件效应分析是没有原则上区别的。

2．多高层钢结构设计区别

根据规范有关条文，包括钢结构抗震调整系数，框架柱长细比，框架构件宽厚比等控制条款，均以 12 层作为区分点，因此可以理解为高层钢结构是指 12 层以上的建筑物。高规中高层是指 10 层及 10 层以上或房屋高度超过 28m 的建筑，这其中包括混合结构，再参考国外部分国家高层起始高度多设在 25～30 米或 8 至 11 层。

由此看来我国的多层钢结构适用范围要高于普通结构，也高于国外标准。多高层钢结构不仅构造不同，相关抗震调系数也不同，限值差别太大，在前面表 1 已说明，笔者认为此区分过于宽泛，举例说明一下：层高平均 4m，12 层建筑物高度 48米，是高规中 28 米限值的 1.7 倍，这就产生下面的问题，在混合结构中，混凝土结构应按高规构造设计，钢结构可以按多层构造设计，执行了两种标准。

3、《钢结构设计规范》

对住宅结构设计指导作用不大新版规范延续了工业建筑钢结构设计指导思想，例如在变形允许值按厂房构件进行分类，对民用建筑构件不做细分；温度区段设置要求以排架结构方式进行划分而不考虑纵横向承重体系、钢混组合结构的特点来区分，特别是强制性条文第 8.1.4 条“结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况，设置可靠的支撑系统。

在建筑物的每一个温度区段或分区建设的区端中，应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。”从文字上理解，钢结构不应该采用无支撑的纯框架结构，这显然与实际应用不符，设置支撑与否应以结构设计需要来确定，根据条文说明也可以知道这是一个原则规定，但作为强制性条文，必须严格执行值得商榷，民用建筑在使用要求上不同于工业建筑，包括一些结构体系也存在差异，应区别对待。

相比其他规范不断完善抗震部分内容，新版只在总则中提到应符合相关抗震规范的规定，似乎抗震设计在钢结构中并不重要，实际上在北岭和阪神地震后，国外开始纷纷重视钢结构抗震设计的研究，国内也有很多文章介绍，应该有很多成果可以总结成文的。我国抗震规范规定应根据抗震设防烈度采取不同的抗震措施，而钢结构抗震要求却没有任何区别也是不妥的。

四、设计钢结构住宅应尊重住宅使用的根本要求

钢结构住宅是今后发展的一个重要方向，但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分，它不是建筑使用中的主要成分，钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。

对于钢结构住宅不能因为要推广钢材在建筑中的应用而简单、强行在住宅结构中使用，这样作对推广钢结构住宅没有实际意义。相对而言公建、体育场馆、工业厂房等是钢结构在建筑中最能发挥其特长的领域，近年来，我们已经深刻感觉到这种应用变化。

（2）按节点的连接方式可分为：焊接连接节点、高强螺栓连接节点、焊接和高强螺栓混合连接节点。

（3）按节点的构造形式可分为：焊接空心球节点；螺栓球节点；焊接钢板节点；焊接钢管节点；杆件直接汇交节点。

测量放线安装阳光板顶棚主骨架调整、调平、固定阳光板顶棚主骨架安装调平阳光板顶棚次骨架安装阳光板外层打胶、安装压条安装阳光板内层打胶、安装压条阳光板顶棚外部檐口细部调整与处理。

2、安装方法

(1)弹线：根据图纸的标高及PC阳光板顶棚位置尺寸和已测定的中心线，弹出阳光板顶棚丰骨架位置线。

(2)预埋件：根据标高控制线阳光板顶棚主骨架位置，检查洞口反梁上表而标高是否符合设计要求，如有差异应剔凿或用高强度等级水泥砂浆找平处理，达到强度后，按深化设计节点详图预埋钢板尺寸放出膨胀螺栓位置线，然后钻孔安放膨胀螺栓，安装钢板与胀栓固定。再将主骨架III)L线投至预埋钢板上。

(3)安装主骨架：根据弹出阳光板顶棚主骨架位置线，先安装两端后中间部分，其方法：将60mm*40mm*3mm方钢管丰骨架在屋面上组装好后，用人力安放在位置线上，用线坠吊垂直而，中间临时固定后与预埋钢板进行焊接。两端主骨架安好后，拉中间和两侧各1500mm高度（从钢板两端支座往一卜量）三条纵向通线后，再从一端向另一端逐个安装至全部完成。

(4)安装次骨架：在阳光板顶棚主骨架安装固定完毕后，安装阳光板顶棚60mm*40mm*3mm方钢次骨架，并调准位置，调平后，与主骨架焊接固定。在安装阳光板的同时，安放防潮剂。

(5)安装外层阳光板：按照深化设计排版位置，将准备好尺寸合适的阳光板进行安装，安装完后阳光板的边、纵缝、横缝在+条线上。

(6)打胶、安装压条：在充分检查外层阳光板的安装质量后，边安装外层阳光板，边打耐候胶，再安装专刖铝合金压条。安装压条的螺钉问距及位置必须符合图纸要求。

(7)安装内层阳光板：按照图纸位置，将准备好尺寸合适的阳光板进行安装，安装时应将上层板底用白毛巾清擦干净，同时，在内层阳光板上面清擦干净后方允许安装，以免夹层污染无法清洗，影响宏观效果。

(8)打胶、安装压条：在充分检查内层阳光板的安装质量后，边安装内层阳光板，边打耐候胶，安装专用铝合金压条。压条的螺钉问距及位置必须符合图纸要求。

(9)在阳光板全部安装完毕后，阳光板顶棚外檐周圈也必须按图纸中的节点进行施-T。在外檐全部封闭完后才可以将防护棚拆除。防护棚必须按脚手架拆除要求进行，并进行成品保护，防-II：将成品砸坏。

1、逆作法施工中的节点设计和施工要求

逆作法施工的结构节点设计,需要满足下列要求:(1)要求既满足结构永久受荷状态下的设计要求,又要满足施工状态下的受荷要求。即节点设计既要符合结构设计规范的要求,又要满足施工工况受荷条件下的受力要求。(2)节点形式和构造必须在工艺上满足现有的工艺手段与施工能力。即设计的节点是可行的,可操作的,在满足受力前提下愈简单愈好。(3)节点构造必须满足抗渗防水要求,不要因为节点施工降低了抗渗,造成永久性的渗漏。(4)不要影响建筑物的使用功能,如不能占用过大空间等。

2、支撑柱与梁板节点设计与施工

在逆作施工中,中间支撑柱与梁板节点的设计与施工,主要是解决梁钢筋如何穿过中间支撑柱或与中间支撑柱连接,保证在复合柱完成后,节点质量和内力分布与设计计算简图一致。该节点的设计和施工主要取决于中间支撑柱的结构形式。当中间支撑柱采用钢格构柱形式时,中间支撑柱与梁钢筋的连接方法主要有:在中间支撑柱型钢上钻孔以穿过梁钢筋的钻孔钢筋连接法和在中间支撑柱的型钢翼缘处焊接传力钢板以焊接连接梁板受力钢筋的传力钢板法。前者节点简单、柱梁接头混凝土浇筑质量好但是在型钢上钻孔削弱了截面,使承载力降低。后者可以解决钻孔过多导致梁钢筋无法定位穿越的问题,但材料消耗大,施工工艺复杂,传力钢板下面的焊缝施焊困难,钢板下面混凝土的浇筑质量难以保证。当中间支撑柱采用钢管混凝土柱时,前述两种方法也可以采用,多以后者为主。采用后者时形式很多,常用的有钢牛腿和接驳器两种形式。前者是在钢管表面焊接钢牛腿,通过钢牛腿连接钢筋与钢管,达到传递弯距与剪力的目的。后者则是在钢管表面焊接环型钢板,传递结构剪力。钢筋连接接驳器直接与钢管焊接,传递结构弯矩。目前这二种方法在实际逆作法施工中存在很大的缺陷。一是现场焊接,焊缝高,焊接融化会对钢管柱受力产生影响。二是地下室配筋量大,采用的钢牛腿或接驳器量大,现场焊接条件又较差,会影响工程工期、质量与成本。三是大量焊接废气的产生会影响作业环境。所以针对钢管混凝土中间支撑柱与梁的连接节点,通过双梁节点的设计使节点处理工厂化,达到简化梁板结构与钢管砼柱连接节点的目的,从而产生一种新型单柱双梁钢管混凝土组合结构节点。

由由国际广场工程占地面积三万余平方米,地下两层,挖深最深达17m左右,基坑平面呈不规则的多边形。工程采用裙楼逆作、主楼顺作的半逆作法进行施工,围护体系为钻孔灌注桩挡土结合深层搅拌桩止水的复合围护形式,逆作施工时的竖向荷载由一柱一桩形式布置的450×450mm钢格构立柱承担。其中间支撑格构柱与框架梁的相交节点处理采用钻孔钢筋连接法,见图1。

由于逆作施工水平结构梁板时,框架梁的钢筋将穿越工程中处于未来框架柱位置的钢格构立柱。同时,由于逆作法利用水平梁板代支撑的原因,逆作区域的框架梁配筋也往往较正常使用区域的框架梁大许多,梁钢筋在直径加大的同时布置得也更加密集。针对该情况,采用了如下的节点处理原则:①框架梁钢筋必须按设计要求通长布置或锚入支座,严禁在钢格构柱处直接切断。②尽量让框架梁钢筋从格构柱侧面绕过格构柱,在相交节点处可适当对框架梁作加腋处理。③当框架梁钢筋因太密集而不能直接绕过格构柱时,可与设计协商,在作适当的补强加固措施后,对格构柱角钢作开孔处理供钢筋穿过。

兴业大厦工程位于黄浦区183#地块,占地面积7856.8m2,主楼部分十九层,高度为82.5m,地下三层,埋深14.00m。地上部分总建筑面积55783m2,地下部分总建筑面积18889m2。主体结构为钢筋砼框架剪力墙体系,大楼地下部分采用全逆作法施工,柱为钢管砼柱,底板浇筑前为一柱一桩。围护采用地下连续墙(兼作地下室外墙即二墙合一)。逆作法阶段结构受力为支承桩,主要是指一柱(上部φ609钢管砼柱)一桩(下部φ900钻孔灌注桩),共72根。对于钢管柱与梁的节点部位的处理为:钢管柱节点处通过钢牛腿连接钢筋。由一个“I”字型牛腿改为上下二个“T”字型牛腿。8根梁钢筋焊接在钢牛腿上,其余从钢管周围穿过,见图2。

再如:长峰商城位于长宁区地铁2号线中山公园站即长宁路、汇川路、凯旋路合围处。主体结构为一幢10层裙楼和60层(框-剪结构)主楼组成。地下四层单层面积22000m2,最大开挖深度达24m,且周边紧邻地铁2号线(最近处距离仅1.9m)和明珠轻轨线。裙楼采用框架结构,主楼采用核心筒体结构,38层以下采用Υ550×16、Υ500×12、Υ400×12圆钢管型劲性柱结构,基础形式均采用筏式基础。长峰商城基坑深度分别为主楼19.55m(4000mm厚底板处)、20.55m(5000mm厚底板处)、21.80m(6250m厚底板处)裙楼为18.75m、局部电梯井为20.95m。采用钻孔灌注桩,桩径850mm、桩深72.50m。地下室外墙采用800mm(非地铁侧)和1000mm(地铁侧)厚两墙合一的地下连续墙作为围护挡土墙,裙楼利用结构梁板、主楼利用结构次梁作为水平支撑,利用Υ550×16的钢管和475×475格构柱的一柱一桩作为逆作竖向承重体系。该工程采用裙楼逆作、主楼顺作,待地下室施工完毕后开始上部结构的施工,主楼采取的是以结构次梁为支撑的板带撑支撑形式。该工程即采用了单柱双梁钢管砼组合结构的中间支撑柱与梁的结合节点,其具体做法为:

(1)抗剪设计:抗剪设计主要是在钢管柱上焊接2Υ22抗剪筋。在加工钢管柱阶段,按照结构梁柱节点标高,工厂焊接剪力环筋及锚固筋。锚固筋先直焊,二头点焊,等施工时弯折90°,满足钢管柱成孔工艺要求。详见图3。

(2)抗弯矩设计:抗弯矩设计主要是将结构单梁设计成双梁。将原来设计600＊800的梁改成二根300＊750的梁,紧靠Υ550钢管侧边通过,保证梁负弯矩钢筋在节点处贯通。在钢管工厂加工阶段已完成焊接的锚固筋弯折90锚入梁内,加强梁与钢管的连接强度。该工艺操作方便、安全可靠,节点质量易于受控,一般工人稍加培训即可完成操作,并可提高操作环境安全度、降低成本、加快施工进度。

3、地墙与梁板节点的设计与施工

地下室楼盖是地下连续墙的可靠支撑,结构设计中楼盖梁与地下连续墙多按固结考虑,因此该节点可靠性十分重要,必须设法确保梁端受力钢筋的锚固或连接、梁断面的抗弯和抗剪强度等设计要求。地墙与梁板的连接节点形式通常有预埋连接钢筋法、预埋连接钢板法、齿形连接接头法、锥螺纹钢筋连接接头法等几种。即:分别在施工地墙时预埋连接钢筋并加以弯折、预埋与墙内受力钢筋焊接的钢板、固定带剪力槽的钢板和预埋连接钢筋以及在地下连续墙内侧面处设锥螺纹钢筋连接接头,然后在施工楼盖梁板时将梁板内受力钢筋与这些预埋件连接。

预埋连接钢筋法构造简单、施工方便但对直径较大的钢筋扳直困难且如果扳出的连接钢筋不直,会使连接困难并产生初始应力。预埋连接钢板法施工方便、接头受力性能较好但对电焊质量要求高、现场焊接量大、施工进度慢。齿形连接接头法接头抗剪性能、抗弯性能良好但预埋要求高、施工难度大、现场焊接工作量较大。锥螺纹钢筋连接接头法施工速度快、施工简便且不受气候影响但定位要求较高、需采取固定措施。在长峰商城工程中,地下B1、B2、B3层采用300×800的周边梁与地墙连接,地墙预留Υ12@200双排筋,待梁板施工时候剥出钢筋,弯起焊接成边梁封闭箍筋,具体详见图4。

兴业大厦工程中,地墙与地下结构梁板的连接也是采用这种方法:地下连续墙两墙合一,在内侧500mm处砌筑240厚内衬墙,内设排水沟。地下室连续墙在每层标高部位预埋圆钢,施工此层楼板时,将圆钢弯直,四周设置一道圈梁,楼层梁板通过圈梁与连续墙连接,详见图5。

由由广场工程中,在框架梁边跨处设计了一道围护边梁,围护边梁与外墙之间尚有2m～4m的距离。逆作施工阶段,围护边梁通过H400型钢支撑与各道围檩相连接以传递水平支撑力,相应的框架梁则在围护边梁处预留通长插筋。逆作施工结束并转向顺作后,首先在H400型钢支撑上焊接止水钢板,以保证地下水在基坑换撑、回填后不会通过型钢与外墙的交界面渗入室内随后即可开始框架梁、外墙、暗柱钢筋的接驳、绑扎工作。由于框架梁处一般都有H400型钢水平支撑存在,因此,当框架梁截面小于型钢截面时,可在征得设计许可的前提下,对型钢翼缘作部分割除处理,最终使框架梁能包覆住型钢支撑此外,外墙钢筋及暗柱钢筋也常需穿越型钢支撑,同样可在征得设计许可的前提下,对型钢翼缘和腹板作适当开孔处理以方便竖向钢筋穿过,见图6。

4、地墙与底板节点的设计与施工

地下连续墙与地下室底板的连接节点需要满足两个要求:①使地下室底板与地下连续墙连成整体,与设计假定的刚性节点一致。②使地下室底板与地下连续墙连接紧密,达到防水的要求。通常为保证连接质量,应沿地下连续墙四周将地下室底板进行加强处理,加配一些钢筋。在底板与地下连续墙接触处设止水条,增强防水能力。有时可在连接处设剪力键增强抗剪能力。当排桩支护作为围护结构时,可将主体结构的底板和楼板插入桩体内。长峰商城工程中,底板与地墙的连接节点采用在大底板位置处在地墙内预埋接驳器连接,具体做法见图7。在兴业大厦工程中,底板与地墙的连接节点采用在底板标高处,地下连续墙预埋直螺纹接头,底板钢筋通过直螺纹接头与地下连续墙连接,具体做法见图8。而在由由国际广场工程中,由于采用钻孔灌注桩排桩作为外围护,考虑底板和排桩的连接并同时考虑防水要求,采用素砼传力带连接,其连接节点见图9。

5、结语

本文中这些应用于高层建筑深基础逆作法施工中的节点是在工程实践中不断发展完善的,目的是为了建立逆作法施工中各种受力结构间的合理连接,既要满足节点受力,又要与目前“逆作法”施工工艺相配套。这些节点形式的产生从工艺上保证了节点施工质量,为逆作法的发展和应用奠定了基础。

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