装配式钢束筒结构设计要点及案例

装配式钢束筒结构的设计要点主要包括钢柱的拼接、钢梁的拼接、梁柱连接、主次梁连接、支撑与梁柱连接、楼板连接等。

1）钢柱的拼接

图5-43　钢柱拼接

钢柱现场拼接分为焊接、栓焊连接及螺栓连接三种。一般来说，箱型钢柱采用全熔透焊接，工型钢柱可采用翼缘焊接、腹板螺栓连接的栓焊连接以及翼缘、腹板均采用螺栓连接方式。图5-43分别给出了箱型钢柱焊接和工型钢柱螺栓连接的形式。

2）钢梁的拼接

装配式钢束筒结构的钢梁拼接是指筒体裙梁的拼接。由于筒体裙梁跨度一般不超过5 m，跨高比较大，一般将筒体裙梁作为悬臂梁段放在钢柱预制单元中，裙梁在跨中现场拼接。当裙梁跨度较大时，裙梁也可分为三段，两端作为悬臂梁段放在钢柱预制单元中，中间拆分为单独梁段，在现场拼接。

裙梁现场拼接一般采用栓焊连接、螺栓连接两种（图5-44）。对于多层结构，一般以螺栓连接居多，高层和超高层建筑结构中，栓焊连接比较常用。拼接位置按裙梁拆分单元一般取悬臂梁段或者跨中。

3）梁柱连接

梁柱连接分为两种情况，一种是筒体裙梁和钢柱的连接，一种是楼层梁与钢柱的连接。

图5-44　裙梁拼接

筒体裙梁与钢柱连接视钢柱单元情况而异。当钢柱单元附带悬臂梁段时，梁柱连接在工厂加工制作，一般为焊接，现场为裙梁拼接；当钢柱单元无悬臂梁段时，一般以栓焊为主。不同形式的梁柱连接节点见图5-45所示：

图5-45　裙梁与钢柱连接

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图5-46　主次梁连接

楼层梁与钢柱的连接，一般采用铰接，在现场采用螺栓连接。

4）主次梁连接

装配式钢束筒结构的主次梁连接，也就是楼层次梁与楼层主梁的连接（图5-46）。主次梁现场连接一般以螺栓连接为主，仅在某些特殊情况采用栓焊连接。

5）支撑与梁、柱连接

装配式钢束筒结构很少采用支撑，一般仅用于加强层、腰桁架等位置。现场支撑与梁、柱连接一般以螺栓连接为主，在某些特殊情况也可采用栓焊连接（图5-47）。

图5-47　支撑与梁柱连接

6）楼板连接

装配式束筒结构可以采用压型钢板组合楼板、钢筋桁架楼承板组合楼板、预制混凝土叠合楼板、预制预应力空心楼板等。一般采用预制薄板上现场浇筑混凝土形成叠合楼板。其中，压型钢板组合楼板、钢筋桁架楼承板组合楼板可采用混凝土现浇，也可采用预制薄板、现场浇筑混凝土的形式（图5-48）；预制混凝土叠合楼板是在钢梁上预制薄板，现场浇筑混凝土形成叠合楼板；预制预应力空心楼板一般也作为预制薄板，现场在预制薄板上浇筑一定厚度的混凝土形成叠合楼板。

图5-48　楼板形式

预制薄板一般为单向板，单块预制板之间预留胡子筋，以便钢筋搭接，在预制板上现浇混凝土形成叠合楼板。当有可靠措施和依据时，也可采用结构胶对预制板进行接缝处理。

7）其他设计要点

钢束筒结构梁、柱、支撑可按国家现行相关规范进行设计。需要注意的是，在《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99—2015）中，对框筒结构柱轴压比增加了新的要求。抗震等级为一级、二级、三级的框筒结构柱，在地震作用组合下的最大轴压比不超过0.75；抗震等级为四级的框筒结构柱，在地震作用组合下的最大轴压比不超过0.80。