海口中心工程总建筑面积133 918.45m ^[2]，地下3层，地上55层，高288m，是海口市乃至海南省的重点工程。主体结构地下采用钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构，地上纯钢结构。本工程主楼共57根钢管混凝土柱，包括箱形柱和圆形柱。地下室共29根钢管柱存在外包混凝土。根据结构形式特点，本工程钢管混凝土柱-钢筋节点主要集中在地下室，包括钢管混凝土柱与梁(连梁、暗梁)、墙、板钢筋的连接节点，地上部分仅存在钢管混凝土柱与板筋连接节点。主楼平面呈弧形，因此部分梁、墙钢筋与钢管混凝土柱呈不同角度的斜交，且相互交汇，节点处钢筋密集。量多、复杂、形式多样是本工程节点的主要特点。

　　 目前钢筋与钢结构的连接主要有3种方式:连接板连接、套筒连接及穿孔连接。连接板连接即在钢结构上焊接连接板，钢筋与连接板焊接连接;套筒连接即在钢结构上焊接套筒，钢筋与套筒连接;穿孔连接即在钢结构上开孔，钢筋穿孔而过。这3种方式各有优劣，单一方式往往不能满足实际施工需要，在工程中需根据具体情况择优选用。有时为施工方便，同一节点还需同时使用2种及以上的连接方式。根据施工经验分析3种方式的优缺点如下:(1)连接板连接可靠性好、适应性强，但现场焊接量大，原材消耗高，施工较慢;(2)套筒连接施工快捷、费用低，但套筒焊接时易变形，返修难度大，节点处受力性能较差;(3)穿孔连接施工方便、钢筋受力性能好，但操作精度要求高，常需现场扩孔，不利于钢结构受力。

　　 本工程典型节点为钢管混凝土柱与梁(连梁、暗梁)、墙、板钢筋的连接。典型节点深化设计的主要目标是在保证施工质量的前提下简化节点，节约成本，降低施工难度，缩短工期。

　　 针对本工程复杂节点的特殊性，深化设计采用BIM技术辅助。首先绘制并优化布筋图，按实际位置关系布置钢筋和钢管混凝土柱，然后在钢筋与钢柱连接节点处添加连接方式。各类节点均以三维效果展示，以便直观、有效地优化节点，使深化设计可视化。BIM技术有助于精准确定钢结构构件的套筒、开孔位置，从而指导构件加工、拼装及节点施工。

　　 由于穿孔连接会在一定程度上削弱钢管柱截面，且影响钢管内混凝土浇筑，因此本工程仅采用连接板及套筒连接方式。钢筋与连接板焊接可采用单面焊10d(d为钢筋公称直径)或双面焊5d，为节约连接板用量，本工程统一采用双面焊5d。本工程受力钢筋强度等级均为三级，对最不利节点进行强度验算，确定连接板强度应>Q235，厚度>0.7d。考虑施工误差，为保证节点强度，本工程连接板统一采用Q345B钢板，厚20mm。

　　 考虑施工成本及工期，钢管混凝土柱与梁钢筋连接优先选用套筒连接。但当钢柱一侧没有外包混凝土或剪力墙时，为保证节点强度，应选用连接板连接节点。

　　 1)梁筋仅一端连接钢柱时，采用连接板或套筒连接，连接节点如图1所示。

　　 2)梁筋两端均连接钢柱时，若两端均采用套筒连接，则无法采用通长筋，必须将梁筋在中间断开，在断开处进行搭接。该做法增加施工难度，因此两端均采用连接板连接或一端连接板连接、一端套筒连接。

　　 3)梁筋与外包钢管混凝土柱连接时，若采用连接板连接，连接板需在外包混凝土竖向钢筋相应位置开孔(槽)，孔(槽)直径比钢筋直径大10mm左右，钢筋穿孔(槽)而过，如图2所示。若采用套筒连接，外包混凝土竖向钢筋应避开套筒及梁筋。

　　 4)梁筋为双排及以上，且须采用连接板连接时，上排钢筋可焊接在连接板上表面，下排钢筋焊接在连接板下表面。但该做法中下排钢筋需仰焊，难度高，质量难以保证。经分析，本工程采用上、下2块连接板分别与梁筋焊接的方式，因上排钢筋与下排钢筋间距过小，上排连接板的遮挡不利于焊接下排钢筋。为给下排钢筋的焊接提供足够工作面，确保下排钢筋的焊缝长度及质量，应适当加长下排钢筋连接板，至少应比上排钢筋连接板长5d，如图3所示。

　　 5)梁筋与钢管柱斜交时，若采用连接板连接，连接板长度相对正交时小，可根据斜交角度进行计算。若采用套筒连接，套筒倾斜角度应与梁筋一致。

　　 6)圆形钢管柱连接板正常情况下应为环形或弧形，节约钢材。

　　 7)梁的部分主筋与钢管柱不相交时，可视情况贯通至对面梁中或锚入相邻梁(墙)中，锚固长度应符合规范。

　　 8)钢管柱同时与2根及以上斜交梁相交时，因同一标高的梁筋相互交叉，采用常规连接板无法使全部梁筋焊接长度均符合规范。本工程有1处圆形钢管柱与4根斜梁相交，节点处梁筋数量多、深化难度大。经项目部研究，确定异形连接板连接节点做法，如图4所示。深化路线为首先运用计算机软件绘制钢管柱及节点钢筋排布图，然后在钢筋交叉处断开个别钢筋，逐步优化，最后在优化后的节点详图上根据每根钢筋的焊接长度绘制连接板平面形状，以确保符合规范要求。为避免连接板影响梁模板施工，绘制连接板时应注意连接板不能伸出梁外。

　　 1)剪力墙钢筋与外包钢管混凝土柱相连时，因外包混凝土的存在，可参考剪力墙与混凝土柱的连接方式，直接将墙筋按规范锚入外包混凝土中，直锚长度不够时弯锚，如图5所示。

　　 2)剪力墙钢筋与钢管柱相连时，原方案是将剪力墙钢筋与钢管柱采用连接板焊接，焊接长度≥5d。由于剪力墙数量多，节点钢筋接头近4万，采用原方案焊接量大，成本高，影响工期。与设计方沟通后经过计算分析，确定如图6所示的简化节点。简化节点采用连接板连接剪力墙钢筋与钢管柱，连接板与钢管柱满焊，沿纵向开长圆孔(宽=d+8mm;长=50mm)。剪力墙钢筋末端做90°弯钩，长10d，伸入连接板孔中并钩住。剪力墙钢筋与连接板点焊。节点优化后，大大降低焊接量，提高施工效率。

　　 1)本工程地下室梁均为钢筋混凝土梁，楼板与梁整体性良好，因此与钢柱连接要求不高，板上下钢筋遇钢柱做长50mm的90°弯钩。

　　 2)本工程地上部分梁均为钢梁，楼板与钢梁通过抗剪栓钉连接，结构整体性不如地下室，因此需加强板筋与钢柱连接。经设计验算，当钢梁边至柱角≤500mm时，板上下钢筋遇钢柱做90°弯钩，长50mm，同时在板内上下各增加216加强筋，两端长出柱边各500mm;当钢梁边至柱角>500mm时采用连接板连接，楼板底筋与连接板双面焊接，面筋处连接板开孔，面筋做90°弯钩，长50mm，穿孔并钩住。

　　 本工程抗震设防烈度为8度，抗震等级为一级，抗震要求极高，钢管混凝土柱与钢筋连接节点的施工质量直接影响整体结构稳定性，因此质量控制是工程重点。主要从以下方面进行质量预控。

　　 1)采用套筒连接时需提前绘制钢筋排布图，确定每个套筒精确位置。复杂平面交叉节点应优化钢筋排布图;复杂三维交叉节点应用Revit进行三维建模，优化节点钢筋，使水平、垂直钢筋相互错开。依据优化后的钢筋排布图进行钢结构深化设计，保证节点处钢结构设计一次成功，不出现现场切割、扩孔等返工情况。

　　 2)套筒与钢柱斜交时对套筒位置及角度精度要求非常高，需严格按套筒布置图定位，角度与钢筋方向一致。

　　 3)当梁或墙筋两端均与钢管柱相连时，因两端钢管柱均安装就位，可能出现钢筋过长无法就位的情况，因此钢筋下料尺寸应略小于实际尺寸，同时连接板长度应略大于焊接长度5d。

　　 4)若梁筋采用一端连接板焊接、一端套筒连接的连接方式，施工时应首先连接套筒端，确认外露丝扣≤2扣后，方可连接连接板。为确保钢筋焊接长度符合规范要求，连接板长度应>(5d+丝头长度)。

　　 5)梁筋与钢柱连接施工时，应按从下往上的顺序进行，上层钢筋连接前须确保下层钢筋均已连接完成。

　　 6)墙筋与钢管柱采用连接板开孔连接时，由于连接板较长，与钢管柱焊接后难免出现小幅度的尺寸偏差。而连接板上开孔较小，易导致墙筋弯钩对不上开孔位置。为避免墙筋返工，应现场量测连接板开孔位置，以实际尺寸加工下料。

　　 7)所有节点施工前均采用BIM技术进行三维可视化交底，复杂节点采用样板引路。

　　 本工程钢管混凝土柱与钢筋复杂节点具有一定代表性，部分节点形式新颖，通过对各节点进行深化设计，不仅节约大量成本，且减少工期约60d。

　　 节点深化设计需进行强度验算，并参考相关规范，不能随意简化;应充分考虑施工可行性，不能仅考虑成本因素;需高度重视节点施工质量，所有节点均应符合设计要求及施工规范。