型钢柱脚混凝土钢筋排布研究

型钢柱脚混凝土钢筋排布研究

姜鞠良

山东省威海市环翠区行政审批服务局 山东省威海市 264200

摘要：在工程中我们会遇到型钢混凝土柱与梁中钢筋交会的情况，比如门式钢架结构的钢结构厂房在8度区(根据《建筑抗震设计规范》9.2.16)就需要采用埋入式柱脚，而在此基础上同时设置架空地坪的话，就会出现上述问题，接下来我们就此问题进行研究。

关键词：型钢混凝土柱；钢筋；交会

1.选题背景

“某应急抢险中心基地建设工程”项目，地点位于新疆乌鲁木齐市高新区，属于建筑抗震不利地段，抗震设防烈度为8度0.2g。属于单层钢结构带吊车厂房并配有架空地坪。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)9.2.16条中“柱脚应能传递柱身承载力，宜采用埋入式、插入式或外包式柱脚，6、7度时也可采用外露式柱脚”本工程为8度区，故采用埋入式柱脚。“实腹式钢柱采用埋入式、插入式柱脚的埋入深度，应由计算确定，且不得小于钢柱截面高度的2.5倍。”本工程采用钢柱截面高度为800mm，故埋入深度不应小于2000mm。故而架空地坪中的梁钢筋就会出现与钢柱的腹板及翼缘相碰的情况。

2.选题意义

本次选题根据了以往的工程经验，对上述问题的解决方法进行了归纳总结。

3.节点设计

3.1节点构造

（1）满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)9.2.16条。柱脚设计应符合下列要求:

1）实腹式钢柱采用埋人式、插入式柱脚的埋人深度，应由计算确定，且不得小于钢柱截面高度的2.5倍。

2）格构式柱采用插入式柱脚的埋入深度，应由计算确定，其最小插入深度不得小于单肢截面高度(或外径)的2.5倍，且不得小于柱总宽度的0.5倍。

3）采用外包式柱脚时，实腹H形截面柱的钢筋混凝土外包高度不宜小于2.5倍的钢结构截面高度，箱型截面柱或圆管截面柱的钢筋混凝土外包高度不宜小于3.0倍的钢结构截面高度或圆管截面直径。

4)当采用外露式柱脚时，柱脚极限承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。柱脚锚栓不宜用以承受柱底水平剪力，柱底剪力应由钢底板与基础间的摩擦力或设置抗剪键及其他措施承担。柱脚锚栓应可靠锚固。

(2)满足《型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图》12SG904-1，中的一般构造要求：

1）型钢混凝土柱混凝土强度等级不宜低于C30，设防烈度9度时不宜超过C60；8度时不宜超过C70。

2）钢结构钢材应满足：屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应小于1.25；钢材应有良好的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；钢材应有良好的焊接性和冲击韧性。

3）钢筋与型钢连接采用的套筒应为可焊接机械连接套筒，连接套筒的钢材不应低于Q345B的低合金高强度结构钢，其抗拉强度不应小于连接钢筋抗拉强度标准值的1.1倍，连接套筒与钢构件应采用等强焊接并在工厂完成。

4）用于与套筒连接的钢筋，其接头质量应符合现行行业标准《滚轧直螺纹钢筋连接接头》JG163和《锑粗直螺纹钢筋接头》JG171的要求。

5）型钢混凝土结构构件的混凝土最大骨料直径宜小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3，且不宜大于25mm。对浇筑难度较大或复杂节点部位，宜采用骨料更小，流动性更强的高性能混凝土。

6）型钢混凝土中型钢的最小保护层厚度不宜小于150mm，型钢混凝土柱的埋入式柱脚，深入基础内型钢外侧的混凝土保护层的最小厚度，中柱不应小于180mm，边柱和角柱不应小于250mm。

7）型钢混凝土柱纵向钢筋净间距不宜小于50mm,不宜大于300mm ,且不应小于柱纵向钢筋直径的1.5倍。柱纵向钢筋与型钢的最小净距不应小于30mm ，且不应小于粗骨料最大粒径的1.5倍。

8）型钢混凝土柱的纵向钢筋尽量设置在柱角部，但每个角部不宜多于5根。纵向受力钢筋直径不宜小于16mm。当柱纵向钢筋无法避开梁型钢翼缘或柱型钢牛腿翼缘，造成柱纵筋净距大于300mm时，可附加配置直径不小于14mm的纵向构造钢筋。构造钢筋与翼缘采用套筒连接。

9）光圆钢筋受拉时，末端应做180°弯钩，其弯孤内直径不应小于钢筋直径的2.5倍，弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3倍；当设计要求钢筋末端需做135°弯钩时，HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400级钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍，弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求；当设计要求钢筋做小于90°弯折时，弯折处的夸弧内直径不应小于钢筋直径的4倍。

10）箍筋弯钩的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍,尚应不小于受力钢筋直径；箍筋弯钩的夸折角度为135°；箍筋弯钩弯后平直部分长度：对型钢混凝土柱，不应小于10d；对型钢混凝土梁，不应小于8d。螺旋箍筋弯钩弯后平直部分长度不小于10d。( d为箍筋直径）；拉筋弯钩构造要求与箍筋相同。

11）孔洞边距离型钢不宜小于30mm。型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的

25%，当超过25%时应采用补强板进行补强，补强要求见图1。

图1 补强板详图

3.2钢筋排布

3.2.1型钢混凝土柱截面钢筋排布

型钢混凝土柱、梁截面钢筋排布的原则及建议如下:

(1)考虑施工方便,柱中拉筋宜优先采用不穿型钢的排布方式。

(2)箍筋穿过柱内型钢或穿过与柱内型钢相连的钢构件的腹板时,应在腹板相应位置工厂预留孔洞，严禁现场制孔。

型钢混凝土梁腰筋间拉筋的设置提供两种做法:一是拉筋穿过梁型钢腹板;二是拉筋不穿腹板,在腹板两侧设置与腰筋同规格的纵向构造钢筋;与梁外侧腰筋拉接。

3.2.2型钢混凝土节点钢筋排布构造

型钢混凝土框架节点中钢筋与型钢的连接方式主要分为四种连接方式: 钢梁搭接法、套筒焊接法、绕筋穿孔法和钢牛腿焊接法。

根据工程实践经验，本文对这四种方法做出如下总结：

(1)牛腿焊接法：现场钢筋焊接量大，对设备和焊工水平要求较高、钢筋连接速度较慢，且对防火不利，施工难易程度一般,焊接费用较高。

(2)绕筋穿孔法：对型钢截面损失大；孔径位置难以确定，施工较复杂，严重影响进度；钢筋伸入型钢柱内要满足锚固要求，钢筋损耗量大。

(3)套筒焊接法：在加工厂焊接工作量较大，对套简焊接质量要求较高。现场进行套丝处理，操作简便、快捷，钢筋连接速度快。节省了钢筋原材和焊接费用，能有效降低施工成本。对加快施工进度及降低成本都有很好的应用效果。

(4)钢梁搭接法：由于牛腿较长，导致用钢量大、经济指标差、运输困难、难以避免现场焊接、影响工程质量和进度。

根据上述的对比分析,钢筋与型钢的连接方式中牛腿焊接方式抗震性能最优，套筒连接方式现场施工较为方便快捷。

参考文献

【1】GB50011-2010《建筑抗震设计规范（2016年版）》

【2】12SG904-1《型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图》

【3】彭明英、蒋航军、张林振、郁银泉《型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图》介绍，建筑结构.2013年.43卷513-516