凌澤高 史秀軍

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

框架-核心筒結(jié)構(gòu)，由外圍梁柱構(gòu)件構(gòu)成的框架和中間剪力墻筒體組成，二者共同作用，形成框架-核心筒結(jié)構(gòu)受力體系?？蚣?核心筒結(jié)構(gòu)主要依靠中間部分剪力墻筒體提供水平抗力，具有十分良好的側(cè)向剛度，抗震性能優(yōu)越，國內(nèi)主流300 m高度范圍的超高層建筑均采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。

框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系按使用材料不同，通常分為鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)和框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，二者區(qū)別在于水平構(gòu)件的不同。鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，外圍框架柱之間、框架柱與核心筒之間均由鋼筋混凝土梁連接，樓面采用現(xiàn)澆混凝土；框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，外圍框架柱之間、框架柱與核心筒之間的連接為工字鋼梁，樓板多為壓型鋼板組合樓面。

1 工程概況

徐家匯中心位于上海徐家匯街道，東側(cè)緊鄰軌道交通11號(hào)線，軌道交通9號(hào)線橫穿北側(cè)。項(xiàng)目地上部分主要由T1塔樓、T2塔樓及7層附屬酒店裙房組成；建筑主體地下部分共6層，基坑開挖深度超過30 m。徐家匯中心項(xiàng)目，是集商業(yè)、辦公、餐飲和星級(jí)酒店于一體的城市綜合體工程。

其中，T1塔樓共43層，建筑高度約220 m，其結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，由外圍16根框架柱及核心筒組成，框架柱及剪力墻核心筒均采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，樓層框架梁及樓面采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土。T1塔樓型鋼柱鋼骨截面自地表起，1—22層為十字形，22—33層為T字形， 33—38層為工字形（圖1）。

2.解決問題拖拉造成納稅人不滿。近年來稅制改革步伐不斷加快，在提高營商環(huán)境的大背景下對(duì)稅務(wù)部門(特別是基層稅務(wù)機(jī)關(guān))的要求也越來越高。但與此同時(shí)，事往基層壓、人往機(jī)關(guān)走等行政機(jī)關(guān)當(dāng)前的通病造成基層稅務(wù)部門面臨很大的壓力。青年且有能力的稅務(wù)干部往往被上級(jí)抽調(diào)、借調(diào)，基層從事管理執(zhí)法的干部年齡和知識(shí)老化，思維固化，對(duì)新的稅收政策和業(yè)務(wù)知識(shí)接受能力不強(qiáng)，熟悉和掌握的速度不夠快，對(duì)企業(yè)咨詢的問題未能準(zhǔn)確解答，對(duì)企業(yè)申請(qǐng)的事項(xiàng)未能及時(shí)解決，造成納稅人不滿，容易產(chǎn)生被投訴風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 T1塔樓結(jié)構(gòu)平面示意

T2塔樓共70層，建筑高度約370 m，結(jié)構(gòu)形式與T1塔樓相同，同為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，其框架柱及剪力墻核心筒均采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于T2塔樓樓層框架梁、次梁均為工字鋼梁，樓面為壓型鋼板組合樓面。T2塔樓型鋼柱鋼骨截面，地下6—28層為十字形，28層以上均為T字形（圖2）。

圖2 T2塔樓結(jié)構(gòu)平面示意

2 2種型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)分析和對(duì)比

2.1 T1塔樓梁柱節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)難點(diǎn)

T1塔樓梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土柱-混凝土梁的連接，深化的主要對(duì)象是梁縱向受力鋼筋，由于柱內(nèi)鋼骨阻擋梁鋼筋，大部分梁鋼筋無法滿足錨固長度需求，因此其深化核心思路以梁為主，以柱為輔，主要難點(diǎn)如下：

1）大直徑鋼筋密集，彎折、避讓困難。在塔樓部分中，主梁鋼筋直徑多以40 mm大直徑鋼筋為主，大直徑鋼筋現(xiàn)場彎折比較困難，尤其是在鋼筋密集、空間狹小的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)，滿足保護(hù)層要求前提下，鋼筋平面彎折排布、與柱筋相互避讓，立面各梁之間多層鋼筋分層排布，綜合之下，深化比較困難。

2）梁柱夾角多樣。一般工程中，型鋼混凝土柱與混凝土梁均相互垂直，鋼筋進(jìn)入節(jié)點(diǎn)核心區(qū)與鋼骨的碰撞情況基本相同，且橫平豎直的條件使得鋼筋排布較為簡單。在本工程中，絕大部分梁柱節(jié)點(diǎn)的梁柱夾角在0～90°不等分布，每個(gè)節(jié)點(diǎn)深化的情況均不相同，部分梁柱夾角過大使得鋼筋按照常規(guī)措施無法滿足連接要求。

3）框架柱存在不同程度傾斜，機(jī)械套筒定位煩瑣、困難，定位精度要求高。T1塔樓26—38層的各樓層均有部分型鋼混凝土柱傾斜的情況，當(dāng)涉及斜柱部分的深化，需結(jié)合梁柱平面布置、剖面豎向分布等，涉及機(jī)械套筒三維空間定位。

2.2 T2塔樓深化梁柱節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)難點(diǎn)

T2塔樓深化梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土柱-工字鋼梁，柱縱筋被鋼梁上下翼緣截?cái)?，柱箍筋被鋼梁腹板截?cái)啵虼松罨诵乃悸肥且灾鶠橹?，箍筋為輔，深化設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)如下：

斜柱節(jié)點(diǎn)需手動(dòng)調(diào)整鋼梁定位，變動(dòng)量大，耗費(fèi)時(shí)間長。斜柱節(jié)點(diǎn)中，鋼梁下翼緣與柱鋼骨連接時(shí)，鋼梁下翼緣超出柱鋼骨翼緣范圍，此時(shí)需反方向移動(dòng)鋼梁與柱鋼骨連接定位點(diǎn)，保證鋼梁上下翼緣均在鋼骨翼緣范圍內(nèi)。T2塔樓30層以上，斜柱占比接近90%，大量工字鋼梁定位變動(dòng)大，影響深化效率。

3 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化基本原則

T1塔樓與T2塔樓雖同為框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，但T1塔樓深化梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土柱-混凝土梁，T2塔樓深化梁柱節(jié)點(diǎn)為型鋼混凝土柱-工字鋼梁，2種結(jié)構(gòu)材料的不同導(dǎo)致深化原則存在很大差異。

3.1 型鋼混凝土柱-混凝土梁節(jié)點(diǎn)深化基本原則

1）鋼筋錨固。按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，滿足受拉鋼筋抗震錨固長度laE的優(yōu)先直錨，直錨長度不足情況下進(jìn)行彎錨，并滿足彎錨水平段長度大于0.4laE，豎直段大于15d（d為梁縱向受力鋼筋直徑）。

2）鋼筋代換和T形梁。T形梁運(yùn)用于梁頂鋼筋，處理方法是將第2排鋼筋放入第1排中，保持原梁截面不變，多出的鋼筋放入樓板中，按鋼筋間距重新排列成1排，形成T形梁。當(dāng)主梁梁底縱向受力鋼筋排布困難時(shí)，與設(shè)計(jì)溝通確認(rèn)后，可考慮等截面鋼筋代換，使得鋼筋排布更加符合現(xiàn)場情況。

3）鋼筋1∶6彎折。型鋼柱鋼骨阻擋鋼筋，梁縱向受力鋼筋按1∶6斜率彎折避讓鋼骨，錨固長度仍需滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。

4）型鋼柱鋼骨翼緣或腹板開孔供梁鋼筋穿過。本工程中，若鋼骨翼緣或腹板開孔，大直徑鋼筋的孔徑使鋼骨截面損失較大，經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)，不允許塔樓鋼骨翼緣或腹板開孔，因此不采用鋼骨開孔方式。

5）鋼骨翼緣焊接機(jī)械連接套筒。本工程中，大部分梁縱向受力鋼筋與鋼骨翼緣并非垂直連接，而是呈一定角度。經(jīng)施工現(xiàn)場、鋼結(jié)構(gòu)廠家與設(shè)計(jì)協(xié)商，當(dāng)機(jī)械套筒與鋼骨翼緣之間角度不超過30°時(shí)才允許使用，T1塔樓中很多梁柱夾角均不滿足，因此機(jī)械套筒在本工程中具有很大局限性。

6）梁縱向受力鋼筋與連接板焊接。當(dāng)以上條件均不滿足時(shí)，梁縱向受力鋼筋可與連接板進(jìn)行焊接來傳力，并滿足雙面焊焊縫長度5d，焊縫長度要求連接板必須有足夠尺寸供鋼筋焊接。連接板僅能焊接1排鋼筋，當(dāng)梁鋼筋為多排時(shí)，仍需連接板焊接和機(jī)械連接套筒合用，因此仍具有一定局限性。

7）外伸式套筒運(yùn)用。外伸式套筒的構(gòu)造是T形鋼板加機(jī)械套筒，T形板焊接鋼骨翼緣，外板垂直混凝土梁，機(jī)械套筒垂直焊接于外板上。外伸式套筒利用T形板解決單純機(jī)械套筒角度限制問題，而T形板尺寸可以靈活調(diào)整，端版可焊接多個(gè)、多排機(jī)械套筒，腹板可靈活選擇焊接至鋼骨翼緣，以避讓另一方向縱筋（圖3）。

圖3 典型型鋼混凝土柱-混凝土梁節(jié)點(diǎn)深化示意

3.2 型鋼混凝土柱-工字鋼梁節(jié)點(diǎn)深化基本原則

型鋼混凝土柱-工字鋼梁節(jié)點(diǎn)相對(duì)于型鋼混凝土柱-混凝土梁節(jié)點(diǎn)，工字鋼梁替換為鋼筋混凝土梁，只需考慮被鋼梁截?cái)嗟闹钆c箍筋。

1）根據(jù)鋼梁截?cái)嘀钗恢?，結(jié)合套筒邊距要求，定位出所需機(jī)械套筒。當(dāng)機(jī)械套筒與鋼梁邊界小于50 mm時(shí)，移動(dòng)柱筋避開鋼梁，不設(shè)機(jī)械套筒；當(dāng)鋼梁上僅設(shè)1個(gè)機(jī)械套筒時(shí)，移動(dòng)套筒至鋼梁腹板。

2）T2塔樓鋼骨與工字鋼梁定位原則：鋼梁與型鋼柱內(nèi)鋼骨連接定位為鋼梁上翼緣中點(diǎn)與鋼骨翼緣中點(diǎn)或鋼骨腹板中點(diǎn)重合。當(dāng)鋼骨傾斜時(shí)，鋼梁上翼緣與結(jié)構(gòu)標(biāo)高存在150 mm高差，過鋼骨腹板與結(jié)構(gòu)標(biāo)高交點(diǎn)處做中垂線，中垂線與鋼梁梁頂處水平標(biāo)高線相交點(diǎn)即為鋼梁與型鋼柱鋼骨連接定位點(diǎn)。

3）柱箍筋被鋼梁腹板截?cái)?，箍筋直接焊接于套筒的加勁板上。此處的箍筋直接利用套筒加勁板傳力，腹板上不開孔。

4 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于不同柱截面的型鋼混凝土柱節(jié)點(diǎn)連接方式綜合分析

外框柱由主梁連接形成閉合環(huán)形，按深化原則，除正常彎錨外，主筋只能一端使用機(jī)械套筒連接，另一端與加勁板焊接進(jìn)行傳力，或鋼筋兩端均為焊接連接。因此，對(duì)16個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合模擬分析，即在滿足鋼筋連接條件情況下，以減少鋼筋焊接量、縮短工期為目的，得出梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋連接最優(yōu)深化方案，這也正是本次深化的意義之一。

T1塔樓深化樓層范圍內(nèi)，鋼骨共有十字形、T字形和工字形3種截面類型，以T字形截面為例進(jìn)行分析。T1塔樓框架柱呈對(duì)稱，以Z5～Z8共4根框架柱為1組作為代表，根據(jù)鋼骨截面翼緣朝向和梁柱夾角條件得出如圖4所示方案。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2種方案機(jī)械套筒使用數(shù)量、鋼筋焊接量基本相同，圖中三角形代表該處梁主筋與鋼骨使用機(jī)械套筒連接，圓形為連接板焊接。經(jīng)與現(xiàn)場溝通，方案2鋼筋焊接集中，方便現(xiàn)場集中焊接某一節(jié)點(diǎn)，減少焊機(jī)等器械的搬動(dòng)，最終選擇方案2進(jìn)行深化[1]。

圖4 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方案

由方案2推定，其余節(jié)點(diǎn)按相同方式連接。最終，本工程T字形截面鋼骨樓層整體節(jié)點(diǎn)連接方式均按圖5所示的方式進(jìn)行。

圖5 節(jié)點(diǎn)連接方式整體方案

4.2 基于三維軟件輔助的型鋼混凝土柱節(jié)點(diǎn)深化

4.2.1 節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋碰撞及排布

斜柱節(jié)點(diǎn)中，柱鋼筋隨框架柱傾斜，而框架梁保持豎直與柱連接，不同梁高的梁頂平面和梁底平面、同一梁中多排鋼筋與柱鋼筋避讓均不相同，同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相互避讓保持整體聯(lián)動(dòng)，調(diào)整某一根鋼筋很可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)鋼筋重新排布。

使用傳統(tǒng)二維圖紙進(jìn)行節(jié)點(diǎn)內(nèi)鋼筋排布時(shí)，只能單一針對(duì)某一平面，剖面圖與平面圖在部分問題上存在差異，且剖面圖表達(dá)不全面，單獨(dú)依靠二維圖紙，缺乏整體聯(lián)動(dòng)，很難從整體上把握復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋排布情況。

從三維角度出發(fā)，利用三維整體可視化的優(yōu)勢，可以直觀地進(jìn)行節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋的排布。

首先無需依照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)俅芜M(jìn)行三維模型的建立，直接由計(jì)算模型導(dǎo)出整個(gè)塔樓鋼骨三維模型，保證模型和圖紙的一致性。三維模型中，需按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行柱鋼筋和梁鋼筋的建模，鋼筋碰撞情況可直觀觀察，對(duì)鋼筋進(jìn)行調(diào)整和排布，直至滿足要求。

4.2.2 輔助斜柱節(jié)點(diǎn)鋼梁及機(jī)械套筒定位

基于三維軟件進(jìn)行輔助定位，按柱筋排列規(guī)律進(jìn)行柱筋建模，在三維模型中直接對(duì)柱鋼筋進(jìn)行調(diào)整避讓，完成后所需套筒的位置可以直接測量得到。三維模型中定位精準(zhǔn)且方便，大大節(jié)省了在二維圖紙中重復(fù)定位耗費(fèi)的時(shí)間，提高了深化的準(zhǔn)確性和效率。

在三維模型中進(jìn)行深化，可以對(duì)該節(jié)點(diǎn)內(nèi)鋼筋的排布進(jìn)行整體把握，當(dāng)移動(dòng)某一鋼筋時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)三維模型，即可從不同角度實(shí)時(shí)觀察出不同平面的多排鋼筋碰撞情況，一目了然，使深化工作變得簡單、高效[2-3]。

4.3 柱箍筋多種阻斷深化

1）箍筋被工字鋼梁截?cái)?。?jié)點(diǎn)核心區(qū)，柱箍筋被鋼梁腹板截?cái)啵拷钪苯雍附佑谔淄布觿虐迳?。此處箍筋直接利用套筒加勁板傳力，無需另外腹板開孔。當(dāng)套筒位于鋼梁腹板處時(shí)，按深化原則不需要加勁板，此處增設(shè)一塊厚10 mm連接板，供被打斷箍筋焊接。

2）箍筋被雙梁截?cái)?。箍筋被雙梁截?cái)嗵幚矸绞脚c單梁情況相似，箍筋直接焊接于套筒加勁板上，被雙梁隔斷的中間部分間距較小，以加勁板及鋼梁腹板承擔(dān)內(nèi)力，不另外設(shè)箍筋（圖6）。

圖6 節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋連接示意

3）阻尼器連接板對(duì)節(jié)點(diǎn)深化的影響。T2塔樓每隔10層設(shè)置1層阻尼器層，黏滯阻尼器鋼支撐與梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)形成斜撐連接。連接節(jié)點(diǎn)板截?cái)嘈弯撝鶅?nèi)箍筋，若節(jié)點(diǎn)板均穿孔處理，則2排箍筋穿孔導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)板截面面積損失過大；若增設(shè)2排加勁肋，加勁肋間距過小，2排箍筋現(xiàn)場焊接困難，同時(shí)施工時(shí)灌漿難度很大。

對(duì)此，本工程的處理方式具體如下：被截?cái)鄡?nèi)排箍筋，節(jié)點(diǎn)板開孔，按箍筋排布間距，每隔100 mm開直徑20 mm孔，外排箍筋處則增設(shè)加勁肋，箍筋焊接至加勁肋上（圖7）。

圖7 阻尼器節(jié)點(diǎn)深化剖面

5 結(jié)語

本文以上海徐家匯中心項(xiàng)目為實(shí)例，介紹了型鋼混凝土柱-混凝土梁和型鋼混凝土柱-工字鋼梁2種不同的梁柱節(jié)點(diǎn)深化原則、深化難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)措施。針對(duì)工程中出現(xiàn)的難點(diǎn)，創(chuàng)新性提出外伸式套筒作為連接，為工程實(shí)際提供了切實(shí)有效的解決方案。

同時(shí)，基于三維軟件輔助，精準(zhǔn)定位鋼骨及鋼梁位置，模擬節(jié)點(diǎn)鋼筋實(shí)際排布，高效解決了斜柱節(jié)點(diǎn)中定位困難的問題。

深化過程中始終考慮施工便利性與工期進(jìn)度因素的影響，確保了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，積累了寶貴的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)深化經(jīng)驗(yàn)，可為今后工程提供借鑒。