論述鋼管混凝土柱的幾種常用節(jié)點形式

摘要：隨著建筑物朝著高層、超高層的方向不斷發(fā)展，鋼管混凝土憑借其良好的力學性能和耐久性得到工程施工人員的關(guān)注。但具體工程施工中，鋼管混凝土柱節(jié)點施工質(zhì)量一直難以得到有效控制，成為嚴重制約這一混凝土施工技術(shù)推廣及普及主要因素。本文就鋼管混凝土柱的集中常見節(jié)點施工形式進行分析。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土;建筑結(jié)構(gòu);施工技術(shù);節(jié)點形式

近年來，建筑高層化、多層化和超高層化趨勢越來越明顯，給各種施工新技術(shù)、新材料的應用提供了市場基礎。鋼管混凝土在這種時代背景下以優(yōu)良的力學性能、較好的耐久性等優(yōu)勢被人們重視，但在具體施工中梁柱節(jié)點施工問題一直是制約其發(fā)展與推廣的主要問題。節(jié)點作為建筑結(jié)構(gòu)連接最薄弱的環(huán)節(jié)之一，確定結(jié)構(gòu)設計合理與否是施工質(zhì)量控制的重點，因此在這里我們有必要對此類施工技術(shù)分析。

一、鋼管混凝土柱施工優(yōu)越性

鋼管混凝土柱是以鋼管和混凝土兩種建筑施工材料相互配合形成的復合材料，這種材料由于鋼管柱與混凝土兩種材料性能的優(yōu)勢互補，充分發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)越性能來改變傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)塑性、韌性不佳問題，同時有效避免了局部屈曲的問題，使得整個混凝土結(jié)構(gòu)承載力、塑性和韌性得到有效的保證。在當今建筑工程項目中，鋼管混凝土柱施工技術(shù)廣泛的應用在地震頻率較高的地區(qū)，有效解決了因為地震荷載而引起的建筑物脆性破壞，大幅度提升了建筑結(jié)構(gòu)的整體強度、降低了工程造價。

二、鋼管混凝土柱常見的節(jié)點形式與施工要點

由于鋼管混凝土柱與普通梁板結(jié)構(gòu)連接、預應力梁板連接結(jié)構(gòu)復雜，施工難度大、質(zhì)量問題多，因此一直以來這一施工內(nèi)容都深受業(yè)界重視，由此也促使了很多節(jié)點施工新方法、新內(nèi)容形成。在當今節(jié)點施工中常見的方法包含了加強環(huán)式節(jié)點、連接雙梁式節(jié)點、梁端局部加寬式節(jié)點、環(huán)梁式節(jié)點、半穿心式節(jié)點等。

1、加強環(huán)式節(jié)點

（1）加強環(huán)式節(jié)點是鋼管混凝土柱在施工中利用上下鋼板加強環(huán)傳遞結(jié)構(gòu)彎矩應力的一種施工方法，同時在一些特殊環(huán)境的工程施工中還會在加強環(huán)之間設置放射狀的加勁肋板，并且將加勁肋板同上下加強環(huán)結(jié)構(gòu)焊接成一個整體，從而達到應力科學、合理傳遞的目的。在這種節(jié)點施工當中，加強環(huán)的厚度、寬度是根據(jù)梁端縱筋的強度為標準的，且最小寬度不能小于連接寬度的70%。

（2）加強環(huán)式節(jié)點施工技術(shù)在應用中具備著剛度大、承載能力強且無需要其他部件穿過結(jié)構(gòu)的一種施工方法，因此在具體的工程施工中特別適用于那些直徑小、承載力低的工程建設領(lǐng)域。尤其在那些多層建筑結(jié)構(gòu)施工中，這種節(jié)點施工方法的選擇能實現(xiàn)鋼管混泥土柱一次澆筑成型的施工要求，且由于管道內(nèi)部不存在障礙物，使得整個混凝土柱的質(zhì)量得到有效保證。

（3）在施工中，如果鋼管的直徑比較大的時候，加強環(huán)式節(jié)點施工方法選用上要做一定的改動，要增加鋼板加強環(huán)的鋼材用量。同時還需要注意，由于梁端的縱筋和鋼板之間本身的焊接工作量大，因此要高度重視焊接工作及焊接縫的控制。

2、連接雙梁式節(jié)點

（1）連接雙梁式節(jié)點在應用中通常都提前設置一個I形狀的承載鋼柱，這一鋼柱通常都是在鋼管外側(cè)沿著應力傳遞方向配合梁體結(jié)構(gòu)主筋澆筑同步進行的。在具體施工操作中，鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)必須要一分為二，且分別布置在鋼管的兩側(cè)，這個時候連接梁的四個主軸方向的軸端只是承擔荷載力度，而不承擔彎矩力和其他應力，其牛腿的抗彎強度也并不是很大，有效減少了節(jié)點區(qū)域鋼管、混凝土的連接寬度，也避免了鋼管混凝土柱混凝土施工縫的出現(xiàn)，有效的緩解了裂縫的出現(xiàn)率，提高節(jié)點區(qū)域的整體性和質(zhì)量。

（2）連接雙梁式節(jié)點梁的縱向鋼筋無須穿過鋼管，不用打彎，施工方便;且樓板的實際跨度減少，配筋較省。

（3）這種節(jié)點是通過牛腿傳遞剪力的，應力較集中。

3梁端局部加寬式節(jié)點

（1）梁端局部加寬式節(jié)點是以縱向鋼筋連續(xù)繞過鋼管的構(gòu)造形式來實現(xiàn)的。在開始加寬處須增設附加箍筋將縱向鋼筋包住，梁端局部加寬式節(jié)點的鋼牛腿與普通鋼筋混凝土梁的搭接過渡區(qū)能可靠傳遞梁端內(nèi)力，鋼牛腿既參與抗彎又參與抗剪。

（2）本節(jié)點傳力途徑明確、可靠，現(xiàn)場焊接量少，施工較為方便。

（3）這種節(jié)點均通過牛腿傳遞剪力，應力較集中。

4、環(huán)梁式節(jié)點

環(huán)梁式節(jié)點是對鋼板加強環(huán)節(jié)點的改進，其形式是繞鋼管設置一鋼筋混凝土環(huán)梁用于傳遞彎矩;在環(huán)梁中部或底部鋼管外表面貼焊一環(huán)形鋼筋，用于傳遞剪力。

4.1、環(huán)梁式節(jié)點與加強環(huán)節(jié)點的異同

（1）節(jié)點不設置任何穿心構(gòu)件，梁端剪力經(jīng)管壁間接傳遞給核心混凝土;梁端縱向鋼筋的拉力亦為間接傳遞。

（2）不同點是加強環(huán)式節(jié)點的加強環(huán)及加勁肋用鋼板制作，加強環(huán)與梁端縱向鋼筋需現(xiàn)場焊接;而環(huán)梁的材料是鋼筋混凝土，與樓層梁板整體澆筑，框架梁的縱向鋼筋可錨固在環(huán)梁內(nèi)，無須現(xiàn)場焊接，施工方便，造價低。

4.2環(huán)梁式節(jié)點的缺點

（1）由于框架梁端彎矩是通過環(huán)梁間接傳遞的，環(huán)梁頂面的裂縫方向大體與框架梁的軸線垂直，且在框架梁與環(huán)梁的連接處，存在應力集中現(xiàn)象;鋼筋混凝土梁材料為各向異性，若無加強措施，某些截面可能會過早破壞或出現(xiàn)較大的裂縫。

（2）由于梁端剪力亦為間接傳遞，即通過抗剪環(huán)筋及其貼焊焊縫傳給管壁，再經(jīng)管壁傳給核心混凝土，當環(huán)梁出現(xiàn)裂縫或局部破壞時，抗剪環(huán)筋的抗剪承載力將大幅度減低。

5、半穿心式節(jié)點

半穿心式節(jié)點的特點是采用半穿心抗剪暗牛腿和在角部增設4個抗彎牛腿。牛腿的腹板深入鋼管四分之一管徑即可滿足錨固要求;當柱與單梁連接時，梁端縱向鋼筋錨入環(huán)梁內(nèi)，類似環(huán)梁節(jié)點的作法;當柱與雙梁連接時，框架梁直接由柱側(cè)穿過。

（1）四角抗彎牛腿能較有效地提高整體節(jié)點區(qū)的剛度，避免節(jié)點混凝土面與鋼管外表面過早脫離，從而提高整個節(jié)點的承載力;

（2）有混凝土握裹的鋼筋混凝土柱節(jié)點的半穿心牛腿可代替穿心牛腿，其受力雖不如穿心牛腿理想，但能滿足工程要求;

（3）節(jié)點附近的樓板應加強配筋，且要求間距稍密，以減少節(jié)點區(qū)板面的早期裂縫。

6、柱腳節(jié)點

柱腳節(jié)點就是柱與基礎的連接處。鋼管混凝土柱腳與基礎的連接可分為插入式和端承式兩種。柱腳鋼管的端頭在與基礎連接前須先用封頭板封固。插入式柱腳的設計和構(gòu)造與預制鋼筋混凝土柱的基礎杯口相同，柱腳深度不宜小于2倍鋼管直徑。端承式柱腳設計和鋼結(jié)構(gòu)大致相同，但要注意相同。驗算柱與基礎連接面的局部受壓強度。

三、結(jié)束語

通過大量工程實踐證明，鋼管混凝土柱在高層、多層建筑結(jié)構(gòu)中應用優(yōu)勢明顯，這也讓它在原有基礎上得到大幅度發(fā)展，也引發(fā)眾多結(jié)構(gòu)不同、形式多樣的鋼管混凝土柱施工新方法，其節(jié)點施工方法也多種多樣。從文中我們便可看出節(jié)點施工的重要性，即在施工中要根據(jù)不同施工標準和方法選擇科學節(jié)點施工技術(shù)，從而保證工程施工質(zhì)量和效益。

參考文獻：

[1]容柏生，陳宗弼，陳星，羅赤字." 高層建筑鋼管混凝土柱節(jié)點設計及構(gòu)造研究（一）[J]. 建筑結(jié)構(gòu). 1999（10）

[2]方小丹，李少云，陳愛軍." 新型鋼管混凝土柱節(jié)點的試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學報. 1999（05）

[3]羅亞，郝曉，郝凌云." 鋼管混凝土柱的設計[J]. 平頂山工學院學報. 2002（03）