梁钢筋搭接长度:规范要求,计算方法,相关规定

2024-05-0503:17:33综合资讯0

目前,型钢与混凝土柱的连接、混凝土梁与型钢柱的连接、钢筋混凝土梁与型钢柱的连接,这三类实体节点是研究、设计和施工中最成熟且最广泛应用的。

实体型钢混凝土节点的连接结构应满足刚性连接的要求,即应具有足够的刚度,以确保所连接的梁柱部件之间的夹角在达到极限承载力之前基本不变。它的连接强度不应低于连接部件的强度。所有抵抗水平力的框架中的梁柱抗弯连接都应采用刚性连接方案。

一、型钢混凝土柱与钢梁的连接

型钢混凝土柱与各种梁的连接均应采用柱型的贯穿式结构,节点中的梁的型钢(或钢梁)与柱的型钢应采用刚性连接(图-2)。构造上应符合钢结构节点连接的构造要求。

柱内型钢芯柱截面的形状选择,除了强度和刚度上的考虑外,还应便于梁的纵向钢筋贯穿过型钢腹板。柱型的钢腹板开孔的截面损失率不应该大于25%,超过时应采取补强措施。在节点处,柱的型钢芯柱应在与梁的型钢(或钢梁)的上、下翼缘位置或混凝土梁截面上、下边缘位置设置水平加劲肋,加劲肋厚度应与梁端翼缘的厚度相等,且不应小于12mm。

水平加劲肋的构造应利于混凝土的浇筑。为了防止浇筑混凝土时水平加劲肋的角部因为空气不易排出而产生空洞(图-1a),有必要在这个位置设置排气孔。当柱内的型钢采用圆形或方形钢管时,节点处的水平加劲板的中心部位应设置混凝土浇灌孔(图-1b)。

型钢混凝土柱内型钢与梁内型钢或钢梁的连接应采用刚性连接(图-2)。且钢梁翼缘与柱内型钢翼缘应采用全熔透焊接连接;梁腹板与柱应采用摩擦型高强螺栓连接,悬臂梁段与柱应采用全熔透焊接连接。

二、型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接

型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁可采用以下三种方式进行连接,其中梁的上、下纵筋贯穿节点的连接形式宜优先采用。

1、梁纵筋贯通式

当柱内型钢的翼缘较窄时,在型钢腹板上开孔,使梁的上、下纵筋全部穿过节点(图-3)。这种形式既不会造成型钢翼缘的截面减弱,又能保障梁纵筋的贯通锚固,同时也方便了施工。

2、梁纵筋与短钢梁搭接式

与型钢混凝土柱连接的梁端,设置一段钢梁与梁的主筋搭接。钢梁焊在柱内型钢上,并在钢梁上焊接栓钉。确保至少三分之一的梁纵筋向钢筋贯穿节点,其余纵筋与短梁搭接(图-4)。

短钢梁的高度不应小于0.8倍梁高,长度不应小于梁截面高度的2倍,且应满足梁主筋搭接长度的要求。钢梁上、下翼缘的栓钉直径不少于19mm,栓钉的间距不应大于200mm,也不应小于100mm,且栓钉到型钢边缘的距离不小于50mm。

短钢梁的设置会使梁端塑性铰外移。从梁端到短钢梁端部外侧2倍梁高范围内,箍筋应按梁端加密区的要求设置。

3、梁纵筋与钢牛腿焊接式

在柱内型钢上加焊工字形钢牛腿,钢牛腿的截面高度不应小于0.7倍梁的截面高度,其长度应满足梁纵筋搭接焊缝长度的要求。梁的一部分纵筋贯穿节点连续配置,其余纵筋可靠地焊接在牛腿上(图-5)。

钢牛腿的设置使梁端塑性铰外移。从梁端到钢牛腿末端外侧2倍梁高范围内,箍筋应按梁端加密区的要求配置。

三、型钢混凝土柱与两侧分别为型钢混凝土梁和钢筋混凝土梁的连接

型钢混凝土梁中的型钢应延伸到相邻跨度的钢筋混凝土梁中,延伸长度不小于1/4梁的跨度,并在延伸型钢长度的上、下翼缘上设置栓钉。栓钉的直径不小于19mm,栓钉的间距不大于200mm,且栓钉距型钢边缘的距离不大于50mm。从梁端到型钢截面处以外2倍梁高范围内,应按照梁端箍筋加密区的规定配置箍筋。(图-6)。

四、型钢混凝土柱与型钢混凝土梁的连接

沿着型钢柱的高度方向,在与型钢混凝土梁内型钢的上、下翼缘相对应的位置设置水平加劲肋,加劲肋的厚度应与两端型钢翼缘的厚度相等,且不小于12mm。柱内形钢芯柱的截面形式和纵向钢筋的配置应有利于梁的纵向钢筋贯穿节点。设计时应减少梁纵向钢筋穿过柱内型钢的数量,且不宜穿过型钢的翼缘,也不应与柱内型钢直接焊接连接。当必须在柱内型钢腹板上预留贯穿孔时,柱型钢的腹板截面损失率宜小于25%。

梁柱节点处型钢的连接方式有以下两种:

工地焊接--梁内型钢翼缘与柱内型钢翼缘采用全熔透焊缝相连,梁的型钢腹板与焊在柱型钢翼缘上的竖板之间采用摩擦型高强螺栓连接(图-7a)。

工地栓接--在工厂内部,采用全焊缝连接将一小段钢梁(称为悬臂梁段)焊到柱的型钢上;在工地现场,采用高强度螺栓将梁的型钢与悬臂梁段连接起来(图-7b)。这种连接不需要在工地焊接,从而避免了工地焊接可能引起的焊缝质量不稳定。

十字形截面下梁-柱型钢连接方式

当柱内型钢芯柱为十字形截面时,梁内型钢与柱内型钢之间存在四种连接方式(如图 8)。

(1)水平加劲肋(图 8a):

作为型钢节点中最常见的连接形式,水平加劲肋具有应力传递直接合理的优势,但妨碍混凝土浇筑。

(2)三角形水平加劲肋(图 8b):

相较于前一种形式,三角形水平加劲肋改善了混凝土浇灌条件,但应力传递效果较弱。三角形加劲肋会在柱型钢腹板上产生较大的应力集中,需进行强度验算。

(3)竖向加劲肋(图 8c):

优点为混凝土便于浇灌,但缺点是应力传递间接,梁翼缘应力需要通过柱翼缘和竖向加劲肋进行二次传递。

(4)梁翼缘贯通式(图 8d):

施工时,上层和下层的型钢翼缘被切断后焊接至贯通的梁翼缘上。此连接形式具有良好的传力性能,但混凝土浇灌较为困难,型钢拼接复杂。

方柱或圆形钢管下梁-柱型钢连接方式

当柱内型钢芯柱采用方柱或圆形钢管时,梁内型钢与柱内型钢之间同样存在四种连接方式(如图 9)。

(1)外隔板(图 9a):

在梁内型钢的上、下翼缘处焊接加宽的水平外隔板,保证方钢管内的混凝土浇筑方便。但管外的混凝土浇筑相对困难,设计允许时,可以在水平隔板上开孔以提高混凝土浇筑质量。

(2)内隔板(图 9b):

在梁内型钢的上、下翼缘处,于方钢管内部焊接带有较大孔洞的水平内隔板。此连接形式具有合理的型钢翼缘应力传递,但管内混凝土浇筑困难。

(3)加劲环(图 9c):

在梁内型钢的上、下翼缘处,于圆钢管内部焊接带有较大孔洞的内加劲环,或直接与钢梁的上、下翼缘焊接。

(4)贯通式隔板(图 9d):

在梁内型钢的上、下翼缘处,于方钢管内部设置贯通式横隔板。