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1、天津周大福金融中心工程钢筋-钢结构连接技术 孙加齐 王向阳 杨秀坤 何昭花 宋金玲 中国建筑第八工程局有限公司天津分公司 摘 要： 结合天津周大福金融中心不同部位型钢混凝土组合结构的特点和施工重难点, 提出针对性的钢筋-钢结构连接处理措施, 包括实施策划过程、特殊节点的组合连接应用, 以及钢筋形式及材质代换, 取得较好经济效益和社会效益。关键词： 高层建筑; 型钢混凝土; 组合结构; 钢筋; 钢结构; 连接; 作者简介：孙加齐, 高级工程师, E-mail:收稿日期：2017-07-06基金：中建八局科技资助 (2014-01) Treatment Technology of Steel St
2、ructure with Reinforcement Connection in Tianjin CTF Financial Center ProjectSUN Jiaqi WANG Xiangyang YANG Xiukun HE Zhaohua SONG Jinling China Construction Eighth Engineering Division Co., Ltd. (Tianjin) ; Abstract： Combined with the characteristics and construction difficulties of steel reinforced
3、 concrete composite structure in different parts of Tianjin CTF Financial Center, this paper puts forward corresponding treatment measures for steel structure connection of reinforced concrete, including Implementation plan process, application of combination connection of special joints and substit
4、ution of the form and material quality of steel bar, good economic and social benefits are achieved.Keyword： tall buildings; steel reinforced concrete; composite structures; reinforcement; steel structures; connection; Received： 2017-07-061 工程概况1.1 结构特点天津周大福金融中心建筑高度 530m, 由 100 层塔楼 (不含夹层) 、5 层裙房和4 层
5、连通地下室组成, 涵盖甲级办公、豪华公寓、超五星级酒店等多种业态。塔楼采用“钢管/型钢混凝土框架+型钢混凝土核心筒+带状桁架”结构体系, 地下室 T 形翼墙、核心筒墙体 (钢板剪力墙、钢骨剪力墙、劲性连梁) 、外框SRC 柱、环带桁架等塔楼重要构件均为型钢混凝土组合结构 (见图 1) , 涉及大量密集钢筋-钢结构的连接处理问题。1.2 施工重难点1) 本工程型钢混凝土组合结构中, 钢结构自身形式多样, 钢构件平面布局异形多, 空间位置复杂多变, 复杂节点连接板和加劲肋多, 给 T 形翼墙节点、T 形翼墙与核心筒斜交节点、核心筒十字墙节点、劲性连梁端节点、桁架腹杆弦杆交点和组合异形截面柱梁节点的
6、钢筋布置带来较多阻力。图 1 典型型钢混凝土组合结构分布 Fig.1 Distribution of typical steel reinforced concrete composite structures 下载原图2) 钢筋均为三级钢或四级钢且受力主筋直径较大 (多为 28mm 或 32mm) , 钢筋重、硬度大, 遇钢结构时自身避让性能较差, 对钢结构上的穿筋孔、接驳器定位精度要求高。3) 钢筋-钢结构连接处理方式的选择还要充分考虑工人操作的便利性、结构受力安全等。2 实施策划2.1 避让贯通当梁纵筋遇劲性柱钢骨时, 若梁柱宽度比相对较大, 梁两侧的部分纵筋优先采取平面 16 弯折避让
7、钢骨方式实现贯通连接, 并在起折处设置 4 道附加箍筋, 典型混凝土梁与十字形钢骨劲性柱连接示意如图 2 所示, 典型劲性梁与圆形钢骨劲性柱连接示意如图 3 所示, 剪力墙竖向分布筋避让暗梁钢骨示意如图 4 所示。图 2 混凝土梁与十字形钢骨劲性柱连接 Fig.2 Connection of concrete beam and cross steel stiffened column 下载原图图 3 劲性梁与圆形钢骨劲性柱连接 Fig.3 Connection of stiffened beam and circular steel stiffened column 下载原图2.2 开孔贯通当
8、钢筋遇钢结构阻挡且不具备避让贯通条件时, 采取在钢构件上开圆孔贯通方式解决。1) 开孔原则根据结构施工图纸, 结合规范要求进行钢筋排布深化设计和开孔放样, 在钢构件加工厂进行机械开孔, 如工厂遗漏必须进行现场开孔, 采取磁力钻开孔, 严禁在施工现场利用火焰切割开孔。开孔大多选择在型钢腹板上, 除非经过设计方复核同意, 钢构件翼缘原则上不允许开孔以避免削弱受力区钢材截面积, 孔洞边距离型钢按30mm 控制。2) 开孔孔径图 4 剪力墙竖向分布筋避让钢暗梁 Fig.4 Vertical distributed reinforcement of shear wall with dodging ste
9、el hidden beam 下载原图对于梁柱纵筋等平直钢筋, 开孔直径取 (d+5) 6mm (d 为钢筋公称直径) , 对于拉筋、箍筋等带弯钩钢筋, 开孔直径取 (d+7) 8mm, 对于拉筋、箍筋穿越较厚腹板或钢板剪力墙的, 在征得设计方同意的前提下, 实际开孔直径根据弯钩角度、型钢厚度做适当调整, 或将拉筋、箍筋的一端弯钩角度由 135调整为90以利于顺利贯穿较厚钢板。3) 开孔率及开孔补强型钢腹板开孔率按25%控制, 当因钢筋穿孔造成型钢截面损失不能满足承载力要求时, 采取型钢截面局部加厚的办法补强。对于配筋密集的复杂节点, 当同层钢筋种类繁多 (组合多肢箍、拉筋等) 且存在局部叠加
10、时, 开设竖向长孔以尽可能减小截面开孔面积。4) 开孔间隔及错位钢板上开孔与钢板上焊接接驳器交错布置, 以尽量避免局部削弱过大, 对于劲性柱腹板、钢板剪力墙等构件, 深化设计时尚应考虑不同向钢筋穿孔标高相互错开, 避免处在同层的不同向钢筋碰撞 (见图 5) 。图 5 T 形钢板墙同层穿筋孔标高错位设置 Fig.5 Setting for elevation dislocation 下载原图2.3 接驳器连接当钢筋遇钢结构阻挡且不便开孔贯通时, 采用一端带坡口底座的接驳器连接, 接驳器 (不可调型) 由高塑性无缝钢管制作, 内带丝扣, 焊接于型钢构件上, 型钢构件内侧 (即接驳器背面) 在接驳器
11、标高处设置加劲板, 用于加强和传力 (见图 6) 。接驳器在型钢制作期间焊接, 采用贴角焊缝, 焊缝高度通过计算确定。当型钢表面为弧形或梁与箱形截面劲性柱斜交时, 对加长套筒做切斜角处理或定制斜底座接驳器。图 6 梁纵筋与劲性柱接驳器连接示意 Fig.6 Connection of longitudinal reinforcement of beam and connector of stiffened column 下载原图2.4 连接板焊接地下室梁为钢筋混凝土梁, 对于与圆管柱斜交梁或与十字形钢骨柱相交节点, 由于梁筋较密, 圆形表面和窄翼缘钢骨不能满足接驳器设置或焊接条件时, 采用在钢结
12、构外侧设置连接板或钢牛腿, 连接板或牛腿翼缘厚度根据计算确定, 牛腿长度按满足梁内纵筋强度充分发挥的焊接长度控制, 梁纵筋、腰筋按双面焊 5d 或单面焊 10d (d 为钢筋公称直径) 焊接于连接板上。牛腿根据梁配筋情况设计为工字形、T 字形和形, 当梁纵筋为双排且双排筋数量较少时, 通过加厚连接板, 将双排钢筋直接仰焊于连接板下部。劲性柱纵筋遇劲性柱钢骨变截面时, 在钢骨上部增设竖向连接板, 用于柱纵筋的重新生根连接。连接板/牛腿焊接连接如图 7, 8 所示。图 7 工字形和形连接板 (单/双排筋) Fig.7 I-shaped and-shaped connecting plates 下载
13、原图2.5 点焊连接对组合截面 SRC 柱中位于钢骨梁翼缘下的若干柱纵筋, 鉴于其为构造配筋 (见图 9) , 征得设计方同意后采取与钢骨梁翼缘点焊连接, 在确保构造筋能正常架立的前提下, 最大限度地方便施工。3 特殊节点的组合连接应用对于某些特殊部位或特殊节点, 由于需统筹考虑安全可靠、便捷、成本等众多因素, 钢筋与钢结构连接方式往往根据结构的实际特点, 以各种组合形式出现。图 8 变截面钢骨柱连接板 Fig.8 The connecting plate of steel column with variable section 下载原图图 9 构造钢筋点焊连接 Fig.9 The spot
14、 welding connection of constructional reinforcement 下载原图3.1 开孔+接驳器连梁纵筋能避开剪力墙钢骨柱的采取直锚 (取 Lae和 600mm 较大者) , 不能避开的采取“一端接驳器, 另一端钢骨柱腹板开孔”的方式, 以兼顾节省钢筋和方便施工, 钢骨柱腹板上水平向开孔与接驳器错开设置。对于穿越钢板剪力墙的箍筋, 根据穿钢板次数的不同, 对箍筋分段拆解后采取“开孔+正反丝套筒+普通套筒”方式实现安装就位。3.2 接驳器+连接板对于受钢梁翼缘阻挡的劲性柱纵筋, 采取“钢梁上下翼缘分别焊接驳器和连接板+增设加劲肋”的连接处理措施, 接驳器、连接
15、板和加劲肋焊接均在工厂进行, 现场把纵筋拧入接驳器后, 顶端直接与连接板焊接 (双面焊 5d 或单面焊 10d, 见图 10) 。对复杂截面组合柱、环带桁架中存在的钢筋与型钢斜交节点, 通过在型钢上增设辅助连接板、连接板上焊接接驳器方式实现钢筋与型钢的可靠连接, 辅助连接板结合型钢构件特点设计成三角形、楔形、圆转方过渡形等形式。对于梁纵筋排数较多的梁柱节点, 采用“奇数排钢筋连接板+偶数排钢筋套筒”的连接方式, 解决全连接板连接中极易出现的下排钢筋焊接操作空间狭小、箍筋与连接板位置冲突等问题。图 1 0 劲性柱纵筋“接驳器+连接板”连接示意 Fig.10 Connection of conne
16、ctor+connecting plate for longitudinal reinforcement of stiffened column 下载原图3.3 接驳器+熔槽帮条焊对于大直径纵筋劲性连梁和厚腹板钢骨柱节点, 由于钢筋重且直锚长度 Lae较大, 若采用“一端开孔直锚+一端接驳器”的方案, 受操作空间限制, 存在钢筋穿孔就位困难, 通过接驳器与熔槽帮条焊配合使用, 克服其他方式 (焊钢牛腿、开孔、焊接套筒+搭接焊、分体式套筒) 不同程度存在的投入高、工效低、削弱结构、对接定位要求精准、需配套专用液压钳等弊端。4 钢筋形式及材质代换在复核计算并征得设计方同意的前提下, 将较厚钢板剪力墙中钢板两侧或钢骨柱外侧的局部狭长形箍筋变更为 2 根带 135弯钩的长拉筋, 顺利解决不便弯折下料、受栓钉阻挡不能顺利就位等问题。对于个别特别复杂或受实际条件限制不便采用传统方法实现钢筋与钢结构连接的梁柱节点, 采用环形钢栅板条代替箍筋, 环箍栅板在
