十字构件的加工工艺流程及规范要求

为了便于深化设计及加工时便于有针对性的查阅，特将十字构件常用规范做了梳理；仅做统计整理，在使用时一定要看原规范及规范的适用范围。

一、十字柱加工工艺流程

1、十字柱加工总体流程

2、十字柱加工步骤

3、H形钢加工步骤

二、常用规范中对十字柱的构造要求摘录

1、《组合结构设计规范》JGJ138-2016

（1）型钢混凝土框架柱和转换柱最外层纵向钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。型钢的混凝土保护层最小厚度（图6.1.4）不宜小于200mm。

Om混凝土 138 2001

（2）型钢混凝土柱中型钢钢板厚度不宜小于8mm，其钢板宽厚比（图6.1.5）应符合表6.1.5的规定。

（3）型钢混凝土柱的埋入式柱脚，其型钢底板厚度不应小于柱脚型钢翼缘厚度，且不宜小于25mm；

（4）型钢混凝土柱的埋入式柱脚，其埋入范围及其上一层的型钢翼缘和腹板部位应设置栓钉，栓钉直径不宜小于19mm，水平和竖向间距不宜大于200mm，栓钉离型钢翼缘板边缘不宜小于50mm，且不宜大于100mm。

（5）型钢混凝土柱的埋入式柱脚，伸入基础内型钢外侧的混凝土保护层的最小厚度，中柱不应小于180mm，边柱和角柱不应小于250mm（图6.5.10）

（6）型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁的梁柱节点宜采用刚性连接，梁的纵向钢筋应伸入柱节点，且应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010对钢筋的锚固规定。柱内型钢的截面形式和纵向钢筋的配置，宜减少梁纵向钢筋穿过柱内型钢柱的数量，且不宜穿过型钢翼缘，也不应与柱内型钢直接焊接连接。梁柱连接节点可采用下列连接方式：

1）梁的纵向钢筋可采取双排钢筋等措施尽可能多的贯通节点，其余纵向钢筋可在柱内型钢腹板上预留贯穿孔，型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的20%（图6.6.12a）；

2）当梁纵向钢筋伸入柱内节点与柱内型钢翼缘相碰时，可在柱内型钢翼缘上设置可焊接机械连接套筒与梁纵向筋连接，并应在连接套筒位置的柱型钢内设置水平加劲肋，加劲肋形式应便于混凝土浇灌（图6.6.12b）；

3）梁纵筋可与型钢柱上设置的钢牛腿可靠焊接，且宜有不少于1/2梁纵筋面积穿过型钢混凝土连续配置。钢牛腿的高度不宜小于0.7倍混凝土梁高，长度不宜小于混凝土梁截面高度的1.5倍。钢牛腿的上下翼缘宜设置栓钉，直径不宜小于19mm，间距不宜大于200mm，且栓钉至钢牛腿翼缘边缘距离不应小于50mm。梁端至牛腿端部以外1.5倍梁高范围内，箍筋设置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010梁端箍筋加密区的规定（图6.6.12c）。

（7）型钢柱的翼缘板与竖向腹板间连接焊缝宜采用坡口全熔透焊缝或部分熔透焊缝。在节点区及梁翼缘上下各500mm范围内，应采用坡口全熔透焊缝；在高层建筑底部加强区，应采用坡口全熔透焊缝；焊缝质量等级应为一级；

（8）型钢柱沿高度方向，对应于钢梁或型钢混凝土梁内型钢的上下翼缘处或钢筋混凝土梁的上下边缘处，应设置水平加劲肋，加劲肋形式宜便于混凝土浇筑；对钢梁或型钢混凝土梁，水平加劲肋厚度不宜小于梁端型钢翼缘厚度，且不宜小于12mm；对于钢筋混凝土梁，水平加劲肋厚度不宜小于型钢柱腹板厚度。加劲肋与型钢翼缘的连接宜采用坡口全熔透焊缝，与型钢腹板可采用角焊缝，焊缝高度不宜小于加劲肋厚度。

（9）在各种体系中，当结构下部楼层采用型钢混凝土柱，上部楼层采用钢筋混凝土柱时，在此两种结构类型间应设置结构过渡层，过渡层应符合下列规定（图14.1.1）

1）设计中确定某层柱由型钢混凝土柱改为钢筋混凝土柱时，下部型钢混凝土柱中的型钢应向上延伸一层或二层作为过渡层，过渡层柱的型钢截面可适当减小，纵向钢筋和箍筋配置应按钢筋混凝土柱计算，不考虑型钢作用；箍筋应沿柱全高加密；

2）结构过渡层内的型钢翼缘应设置栓钉，栓钉的直径不应小于19mm，栓钉的水平及竖向间距不宜大于200mm，栓钉至型钢钢板边缘距离不宜小于50mm。

（10）在各种体系中，当结构下部楼层采用型钢混凝土柱，上部采用钢柱时，在此两种结构类型间应设置结构过渡层，过渡层应符合下列规定（图14.1.2）

1）当某层柱由型钢混凝土柱改为钢柱时，下部型钢混凝土柱应向上延伸一层作为过渡层。过渡层中型钢应按上部钢柱截面配置，且向下一层延伸至梁下部不小于2倍柱型钢截面高度处；过渡层柱的箍筋应按下部型钢混凝土柱箍筋加密区的规定配置并沿柱全高加密；

2）过渡层柱的截面刚度应为下部型钢混凝土柱截面刚度（EI）SRC与上部钢柱截面钢柱（EI）S的过渡值，宜取0.6[（EI）SRC+（EI）S]；其截面配筋应符合型钢混凝土柱承载力计算和构造规定；过渡层柱中型钢应按本规范第14.1.1条规定设置栓钉；

3）当下部型钢混凝土柱中的型钢为十字形型钢，上部钢柱为箱形截面时，十字形型钢腹板宜深入箱形钢柱内，其伸入长度不宜小于十字形型钢截面高度的1.5倍。

（11）型钢混凝土柱中的型钢柱需改变截面时，宜保持型钢截面高度不变，仅改变翼缘宽度、厚度或腹板厚度。当改变柱截面高度时，截面高度宜逐步过渡，且在变截面的上、下端应设置加劲肋；当变截面段位于梁柱连接节点处时，变截面位置宜设置在两端距梁翼缘不小于150mm位置处（图14.1.3）

（12）型钢混凝土柱中的型钢柱拼接连接节点，翼缘宜采用全熔透的坡口对接焊缝；腹板可采用高强度螺栓连接或全熔透坡口对接焊缝，腹板较厚时宜采用焊缝连接。柱拼接位置宜设置安装耳板，应根据柱安装单元的自重确定耳板的厚度、长度、固定螺栓数目及焊缝高度。耳板厚度不宜小于10mm，安装螺栓不宜少于6个M20，耳板与翼缘间宜采用双面角焊缝，焊脚高度不宜小于8mm（图14.1.4）

（13）当框架柱一侧为型钢混凝土梁，另一侧为钢筋混凝土梁时，型钢混凝土梁中的型钢，宜延伸至钢筋混凝土梁1/4跨度处，且在伸长段型钢上、下翼缘设置栓钉。栓钉直径不宜小于19mm，间距不宜大于200mm，且在梁端至伸长段外2倍梁高范围内，箍筋应加密（图14.4.1）

（14）斜撑与钢梁或型钢混凝土梁内型钢以及型钢混凝土柱内型钢的连接应采用刚性连接，并应符合下列规定（图14.6.2）：

1）斜撑与梁、柱间应采用全熔透焊缝连接，在对应于斜撑翼缘处应分别在梁内型钢和柱内型钢设置加劲肋，加劲肋应与斜撑翼缘等厚，且厚度不宜小于12mm；

2）型钢混凝土柱内纵筋应贯通，纵筋布置宜减少与型钢相碰，相碰的纵筋可采用机械连接套筒连接或与连接板焊接；型钢混凝土柱箍筋可通过腹板穿孔通过或采用带状连接板焊接。连接板以及焊缝的计算、构造应符合国家现行标准《钢结构设计标准》GB50017和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的规定

（15）钢筋与钢构件相碰，宜采用在钢构件上开洞穿孔、并筋绕开等方法处理，也可采用可焊接机械连接套筒或连接板与钢构件连接，可焊接机械连接套筒的抗拉强度不应小于连接钢筋抗拉强度标准值的1.1倍，套筒与钢构件应采用等强焊接并在工厂完成。可焊接机械连接套筒接头应采用现行行业标准《钢筋机械连接技术规程》JGJ107中规定的一级接头，同一区段内焊接与钢构件上的钢筋面积率不应超过30%。其连接部位应验算钢构件的局部承载力，钢筋的拉力或压力应取钢筋实际拉断力或标准强度的1.1倍。

（16）焊接于钢构件翼缘的可焊接机械连接套筒，应在钢构件内对应套筒位置设置加劲肋，加劲肋宜正对可焊接机械连接套筒，并应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的规定验算加劲肋、腹板及焊缝承载力（图14.8.2）

（17）可焊接机械连接套筒与钢构件的焊接应采用熔透焊缝与角焊缝的组合焊缝（图14.8.3），组合焊缝的焊缝高度应按计算确定，角焊缝高度不小于坡口深度加1mm。当在钢构件上焊接多个可焊接机械连接套筒时，其净距不应小于30mm，且不应小于连接器外直径。

2、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015

（1）十字柱应由钢板或两个H形钢焊接组合而成（图8.4.2-2）；组装焊缝应采用部分熔透的K形坡口焊缝，每边焊接深度不应小于1/3板厚；

（2）十字柱与箱形柱相连处，在两种截面的过渡段中，十字形柱的腹板应伸入箱形柱内，其伸入长度不应小于钢柱截面高度加200mm（图8.4.8）。与上部钢结构相连的钢骨混凝土柱，沿其全周应设栓钉，栓钉间距和列距在过渡段内宜采用150mm，最大不得超过200mm；在过渡段外不应大于300mm。

3、《高层民用建筑钢结构技术规程》图示16G108-7

（1）十字柱应由钢板或两个H形钢焊接组合而成（图8.4.2-2）；组装焊缝应采用部分熔透的K形坡口焊缝，每边焊接深度不应小于1/3板厚；

4、《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020

5、《高层建筑钢--混凝土混合结构设计规程》CECS230:2008

（1）钢骨混凝土构件中的钢骨板件厚度不应小于6mm，宽厚比不应大于表6.3.2的限值。

（2）钢骨混凝土梁与钢骨混凝土柱的连接应符合下列要求：

1）钢骨的连接构造应符合钢结构梁柱刚性连接构造要求（图7.6.1-1），并应在柱钢骨的梁翼缘水平位置处设置加劲肋，其构造应不影响混凝土浇筑密实；

2）梁内及柱内的纵向主筋应穿过节点核心区。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道。梁中主筋可从钢骨柱翼缘侧边通过，也可在钢骨腹板中开孔贯通（图7.6.1-2）。钢骨腹板设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不应超过腹板面积的20%。

梁中纵筋不宜穿过柱钢骨翼缘，当无法避开柱钢骨翼缘时，梁纵筋可与钢骨柱上焊接的连接套筒连接，在套筒水平位置处，柱钢骨内应设置加劲肋，加劲肋间距宜大于100mm，以便于焊接和混凝土浇筑（图7.6.1-3）。连接套筒的钢材不应低于Q355B的低合金高强度结构钢。与柱钢骨翼缘的焊接可采用部分熔透与角接组合焊缝，并应满足与套筒的等强要求。连接套筒水平方向的净距不宜小于30mm，也不应小于套筒外径。梁中主筋不得与柱钢骨直接焊接。

（3）下部钢骨混凝土柱与上部钢柱连接时必须设置过渡层（图7.8.1）。过渡层柱应按下列方法设计：

1）过渡层柱截面应按钢柱设计，其截面不应小于过渡层上部的钢柱，应按构造要求设置外包钢筋混凝土。过渡层钢柱伸入下部钢骨混凝土柱，伸入长度由梁下皮算起不应小于2倍钢柱截面高度，应与钢骨混凝土柱内的钢骨采用对接熔透焊缝连接。在过渡层柱伸入范围内，钢柱翼缘上应设置栓钉，栓钉直径不宜小于19mm，水平及竖向中心距不宜大于300mm，栓钉中心至钢骨板材边缘的距离不应小于60mm；

2）过渡层钢柱外包钢筋混凝土的厚度可按刚度要求确定，但不应小于50mm。计入外包混凝土后，其截面刚度宜按（0.4~0.6）[（EI）SRC+（EI）S]设计，其中（EI）SRC为过渡层下部钢骨混凝土柱的截面刚度，（EI）S为过渡层上部钢柱截面刚度。外包混凝土内配筋可按构造要求确定。

（4）下部钢骨混凝土柱与上部钢筋混凝土柱连接时必须设置过渡层（图7.8.2）。过渡层应按下列方法设计：

1）过渡层柱截面应按钢筋混凝土柱设计，柱全高范围内的箍筋配置应符合国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011对相同抗震等级钢筋混凝土柱箍筋加密区的要求；

2）下部钢骨混凝土柱内钢骨应伸至过渡层柱顶部梁的上表面；过渡层柱钢骨截面可按构造要求设置，并应在钢骨翼缘上设置栓钉。栓钉直径不宜小于19mm，水平和竖向中心距不宜大于300mm，且栓钉中心至钢骨板材边缘的距离不应小于60mm。

6、《型钢混凝土组合结构规程》04SG523；《型钢混凝土施工钢筋排布规则及构造详图》12SG904-1

上述两本规范详细介绍了型钢与钢筋的排布规则及构造要求，在钢结构深化设计时要详细的参阅，并与土建钢筋放样人员进行充分的沟通，需要两方配合施工。

三、十字柱几个常见问题

1、对于框架柱，钢筋与两柱连接，两柱之间不能同时采用可焊性套筒，因为双面都设置套筒后，钢筋无法拧入；需要一边设套筒，一边设搭接板；

2、十字柱加工过程中经常遇到的问题

（1）翼缘板间距太小，焊工操作困难，手无法伸入或伸入后转动困难，焊接质量无法保证；

（2）要求加劲肋与翼缘板及腹板的焊缝均为熔透焊缝。建议按《组合结构设计规范》JGJ138-2016要求：加劲肋与型钢翼缘的连接宜采用坡口全熔透焊缝，与型钢腹板可采用角焊缝，焊缝高度不宜小于加劲肋厚度。

原因：此处焊接空间很小，焊工视线受阻，且操作空间受限；如果开坡口焊接，此处无法焊接到坡口根部位置，坡口根部将形成空洞，且很难清根，所以此处采用角焊缝更能保证焊接质量。