預(yù)應(yīng)力混凝土梁-型鋼混凝土柱的新型框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

李 劍

（山西昌興致誠建筑工程有限公司，山西 太原 030000）

針對當(dāng)前廣泛采用的混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件，提出了混凝土梁與型鋼混凝土結(jié)合的混合結(jié)構(gòu)，充分發(fā)掘兩種材料的受力特點(diǎn)，提出了新型的框架結(jié)構(gòu)形式 （PC梁-SRC柱）。本文針對其設(shè)計與施工的方法進(jìn)行了研究。

1 PC梁-SRC柱的設(shè)計

1.1 設(shè)計方法

本次參照預(yù)應(yīng)力混凝土梁的受力計算方法，遵照預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行了PC梁的設(shè)計，首先對梁體的截面尺寸進(jìn)行估計，然后確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的位置和數(shù)量，對預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行估計，然后計算梁體的承載力和正常使用受力，最后計算梁體的抗裂能力和局部錨固受壓計算。對于型鋼混凝土柱可以預(yù)選截面尺寸，然后對截面的承載力進(jìn)行計算，最后設(shè)計柱腳。參考相關(guān)規(guī)范對PC梁-SRC柱的節(jié)點(diǎn)設(shè)計的規(guī)定以及相關(guān)的文獻(xiàn)，可以對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，如圖1和圖2所示，在所示節(jié)點(diǎn)中，預(yù)應(yīng)力經(jīng)采用開孔穿入的方法，與普通鋼筋的連接有一定的不同。

圖1 穿筋節(jié)點(diǎn)設(shè)計

圖2 可焊連接器連接

在圖1的設(shè)計中，梁體穿筋盡可能使所有的主要鋼筋穿過，其他的鋼筋可以在型鋼柱的腹板上預(yù)留孔洞，保證型鋼腹板的截面損失小于總面積的30%，如果需要在柱子的內(nèi)部型鋼翼緣板上預(yù)留孔洞，則需要預(yù)留在彎矩最小處，并對截面進(jìn)行彎矩計算，如果強(qiáng)度不足需要補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。如果梁的縱向鋼筋與柱的鋼翼緣接觸，可以在鋼翼緣上設(shè)置連接器進(jìn)行連接，并增加水平加勁肋，如圖2所示。

圖3 鋼短梁的連接

圖4 鋼短梁的焊接

可以在型鋼柱中設(shè)置鋼短梁進(jìn)行連接或者焊接，采用這種連接方法需要保證至少有一半的梁縱向鋼筋穿過型鋼混凝土柱，鋼短梁滿足焊接要求，且在上下翼緣設(shè)置栓釘，間距不大于200mm，梁端直到鋼梁端部外的150mm范圍，箍筋按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行加密。

1.2 梁體受力計算原則

PC梁-SRC柱受力收到型鋼、混凝土等多種因素的影響，抗剪主要采用型鋼腹板抵抗，因此節(jié)點(diǎn)的抗剪力隨著鋼腹板的面積增加而增大，箍筋也對構(gòu)件的承載能力有一定的影響，而且在一定的范圍內(nèi)也可以抑制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，在計算中不考慮構(gòu)件軸壓力對受剪承載力的影響。

2 施工案例

PC梁-SRC柱施工的難點(diǎn)主要在于型鋼混凝土柱的施工和節(jié)點(diǎn)處鋼筋的布置，需要避免鋼筋的交叉便于施工，因此需要精確制作在型鋼上預(yù)留孔的留置，制孔需要考慮周全并與施工人員多溝通，避免在施工中出現(xiàn)難以穿孔等問題，開孔的大小也需要注意，因?yàn)殚_孔過大會削弱截面的承載力，開孔過小無法施工，鋼筋等材料等的誤差必須考慮進(jìn)去。

為了保證混凝土與鋼材的協(xié)調(diào)變形，在型鋼柱上設(shè)置部分栓釘，這與箍筋的施工有一定的交叉，因此可以根據(jù)工程的難度和特點(diǎn)，對箍筋的形式和位置進(jìn)行調(diào)整，比如把箍筋變?yōu)閹讉€小箍筋等。如果梁柱節(jié)點(diǎn)處需要牛腿時，還需要將箍筋制作成U形、L形，等鋼筋綁扎好之后在進(jìn)行焊接。

3 結(jié)語

本文對PC梁-SRC柱結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了分析，對梁柱節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)與連接形式進(jìn)行了闡述與分析，并分析了構(gòu)件的受力特點(diǎn)，接著對該體系的施工方法以及關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了研究。該體系的承載力主要分為型鋼、混凝土和鋼筋幾部分，在受力計算時需要考慮箍筋的抗裂能力。在施工中需要注意施工的先后順序以及構(gòu)件的預(yù)制，只有把握好幾方面的施工工序，才能夠做好PC梁-SRC柱結(jié)構(gòu)的施工，保證工程質(zhì)量。