复杂型钢组合结构（共8篇）
复杂型钢组合结构 篇1
型钢混凝土组合结构又称劲性混凝土结构或包钢混凝土结构, 是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构体系, 在型钢结构外面包裹一层钢筋混凝土外壳形成的型钢混凝土组合结构, 适用于框架结构、框架剪力墙结构、底层大空间剪力墙结构、框架核心筒结构等结构体系, 可以应用于全部构件, 也可以用于部分构件。
1 工艺流程及操作要点
1.1 工艺流程
绑扎承台及筏板钢筋→预埋地脚埋件→浇筑底板混凝土→安装第一节型钢柱→绑扎柱子钢筋→柱脚灌浆→安装型钢梁→安装柱模板→浇筑柱子混凝土至梁底→拆除柱模→安装水平结构模板→绑扎梁、板钢筋→浇筑梁、板混凝土→安装第二节型钢柱→……
1.2 操作要点
1.2.1 预埋地脚螺栓
安装地脚螺栓需专人在纵横两个方向用经纬仪和水准仪控制预埋件轴线及标高, 并在四个方向加固, 安放调节螺母利用水准仪调节螺杆的高度, 保证埋件标高。校正并加固牢固, 检查合格后, 请监理工程师验收。预埋验收合格后, 在螺栓丝头部位上涂黄油并包上油纸保护。在浇筑混凝土前再次复核, 确认其位置及标高准确、固定牢固后方可进行浇灌工序。浇筑混凝土时, 拉通线控制以避免预埋件发生位移。
1.2.2 浇筑承台基础混凝土
浇筑承台基础混凝土时注意留出后浇的微膨胀无收缩灌浆料的高度。浇筑完成后重新复核预埋件的标高及轴线位置, 确保混凝土浇筑过程中埋件无位移。
1.2.3 安装第一节钢柱
在钢柱安装前取掉辅助用的钢垫板将螺纹清理干净, 对已损7 结语伤的螺牙要进行修复。
型钢柱的垂直度用经纬仪或吊线检查, 当有偏差时用液压千斤顶顶起调节柱脚的上下螺母进行校正, 柱脚校正后立即紧固地脚螺栓, 并将承重钢垫板上下点焊固定防止走动。
1.2.4 安装柱子钢筋
1) 柱主筋的施工。型钢混凝土组合结构竖向结构钢筋的施工。柱主筋ϕ20～ϕ32的钢筋, 采用直螺纹连接。水平方向设有多肢箍筋组成的箍筋组及拉钩。主筋的安装与普通钢筋工程基本相同, 但在上部或下部遇有钢梁时, 需要提前进行深化设计, 柱主筋尽可能躲开钢梁, 躲不开的应从钢梁预留孔中穿过。2) 柱箍筋的施工。箍筋是型钢混凝土组合结构中对混凝土起约束作用的重要钢筋构件, 必须保证其完全闭合, 并与主筋牢固连接。柱箍筋由矩形箍筋、八边形箍筋和拉筋组成, 大部分箍筋均设计为ϕ12的钢筋, 硬度大, 可调性差。钢筋加工时严格控制下料长度和弯折角度, 保证成品箍筋安装顺利。且安装时不能像普通混凝土结构柱子一样从顶部顺序下放, 必须将箍筋加工成开口箍, 然后将其焊接起来。注意保护主筋连接丝头, 一旦破坏将无法修复。
1.2.5 柱脚灌浆料的施工
钢柱锚板与混凝土底板上平之间预留的50 mm缝隙用无收缩灌浆料填充。浇筑无收缩灌浆料时, 从一侧灌浆, 至另一侧溢出并明显高于锚板下表面为止, 严禁从两个以上方向轮流浇筑。灌浆料无须振捣, 且开始灌浆后必须连续进行, 不能间断, 并尽可能的缩短灌浆时间。
1.2.6 型钢梁的吊装
1) 钢梁的施工。型钢柱吊装完成后经最后固定方可吊装型钢梁, 钢梁吊装前应在柱子的牛腿处检查标高和柱子的间距, 主梁吊装前应在梁上装好轻便走道, 以保证施工人员的安全。一般在钢梁上翼缘焊接耳板, 作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度, 型钢梁吊装后进行总体的一次性校正。校正内容包括标高、垂直度、轴线及净跨。钢梁的连接方式一般有焊接和高强螺栓连接两种。采用半自动CO2气体保护焊的单V形坡口焊道与柱牛腿焊接, 并对焊缝进行探伤。高强螺栓要经过初拧 (当天初拧的螺栓当天终拧) 并用扭矩扳手验收合格, 钢梁焊接并探伤合格后, 方可穿主梁钢筋;由于梁底模已经安装, 必须先将梁筋连接好后方可施工, 且箍筋必须做开口箍, 梁的主筋套好后将箍筋焊接封闭并绑扎牢固。2) 普通钢筋混凝土梁主筋与型钢柱牛腿的连接。若普通钢筋混凝土梁的主筋能穿过型钢柱的腹板则可提前进行深化设计在型钢柱上主筋标高处打眼, 若主筋无法穿过腹板则可根据普通钢筋混凝土的规范要求看柱边到腹板的长度能否满足锚固长度, 若满足要求则按锚固要求施工, 若无法满足要求则可采用搭接焊, 将梁的主筋焊接在型钢牛腿上, 焊缝长度必须满足规范要求。3) 梁柱节点箍筋的安装。钢梁的梁柱节点施工需要提前进行深化设计, 柱箍筋采用开口箍, 焊接在型钢梁的腹板上。
1.2.7 柱模板施工
本工程方柱全部配制木模板, 圆柱采用定型钢模。在钢筋安装完毕, 安装专业预留预埋完成, 并经监理单位验收合格同意隐蔽后安装竖向结构模板, 型钢混凝土结构模板施工与普通钢筋混凝土结构模板施工基本相同, 但要注意以下几点:1) 配板尺寸:竖向结构模板安装前, 上部的型钢梁已经安装完毕。本工程方柱采用四片木模板组拼, 方便快捷, 圆柱采用定型钢模提前浇筑柱子混凝土至梁底。2) 对拉螺栓:柱箍采用槽钢加固, 若柱截面小于800 mm时不需要对拉螺栓, 若柱截面大于800 mm时采用对拉螺栓, 对拉螺栓按焊接长度焊接在型钢柱上。3) 模板配制高度以能够满足层高要求即可, 不要过高, 否则将与柱顶部的型钢梁发生冲突;配制木模板, 可拆改, 增强模板施工的可调节性。
1.2.8 柱混凝土施工
1) 普通型钢柱 (十字柱) 。
工艺流程:浇筑部位施工缝的清理→有关专业的验收 (土建、水电) →施工缝提前浇水湿润→混凝土输送泵试运行→铺设50 mm的水泥砂浆 (其配合比与混凝土的砂浆成分相同) →分层浇筑混凝土→分层振捣→柱上口混凝土标高检查→清除混凝土表面浮浆→拆模→养护→成品保护。
2) 浇筑方法。
柱混凝土浇筑前, 先浇筑50 mm厚的水泥砂浆, 其配合比与混凝土的砂浆成分相同, 并用铁锹入模, 以避免烂根现象。柱混凝土浇筑时应分层浇筑, 分层厚度不大于400 mm。
由于地下一层柱的高度为8.4 m, 柱混凝土采用分段浇筑法施工, 同时在混凝土浇筑过程中, 要加溜槽, 混凝土下落高度控制在2 m以下, 保证混凝土在浇筑过程中不出现离析现象。
软管出口混凝土离模板内侧面不应小于50 mm, 且不得向模板内侧面直冲布料, 也不得直冲钢筋骨架;混凝土下料点分散布置, 间距控制在2 m左右。
混凝土的振捣间距为450 mm, 振捣时间以混凝土表面出现浮浆, 不再下沉为止, 时间宜在20 s左右。
振捣棒不得触及模板钢筋预埋管件;浇筑时, 应设专人看护模板、钢筋有无位移、变形, 发现问题及时处理。振捣棒应快插慢拔, 插点要均匀排列, 逐点移动, 点的间距控制在450 mm为宜, 十字形钢柱应在柱四角进行插棒振捣。振捣棒插入混凝土的深度以进入下一层混凝土50 mm为宜, 做到快插慢拔, 振捣密实。
型钢梁混凝土的施工同普通梁板混凝土的施工, 但由于核心区的钢筋比较密集, 必须加强核心区混凝土的振捣, 可以采用30棒加强振捣。
2 质量要求
型钢混凝土组合结构的施工质量要求应遵循GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范、GB 50300-2001建筑工程施工质量验收统一标准、GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范、JGJ 138-2001型钢混凝土组合结构技术规程等相关规定的有关要求。
3 应用实例及效益分析
本工法在中铁十七局集团建筑工程有限公司承建的山西省图书馆工程中得到了应用, 该工程地下1层, 地上5层, 建筑面积49 900 m2, 结构形式为框架结构, 在走廊、门厅等公共部位梁柱设计为型钢混凝土组合结构, 型钢柱48根, 其中十字柱32根, 圆形柱16根, 型钢梁若干根, 总重930 t, 造价715万元, 占主体结构造价的12%。该工程在施工过程中执行该工法精心策划、道道程序严格把关, 认真施工并得到了预期效果。
型钢混凝土组合结构的型钢可以不受含钢率的限制, 其承载力可以高于同样外形尺寸的钢筋混凝土构件承载力的1倍以上, 因而可以减小构件的截面, 增加使用面积和净高, 其经济效益是可观的。
型钢混凝土组合结构在我国工程领域已广泛应用, 其施工工艺标准和规程也在进一步完善中, 本工程型钢混凝土组合结构的施工技术给类似工程的施工提供了宝贵的经验, 并且培养了一批优秀的专业施工人员, 进一步促进了型钢混凝土组合结构在我国建筑行业中的发展与应用。
参考文献
[1]JGJ 138-2001, 型钢混凝土组合结构技术规程[S].
[2]王连广, 刘之洋.型钢混凝土结构在国内外应用和研究的进展[J].东北大学学报 (自然科学版) , 1995 (3) :238-240.
[3]范涛.浅述型钢混凝土结构的特点及应用[J].四川建筑科学研究, 2004 (12) :38-40.
浅谈型钢混凝土组合结构施工技术 篇2
【关键词】型钢 混凝土 组合施工
引言：随着社会的发展，建筑行业的各方面也在近几年发生了翻天覆地的变化。任何一项新技术在发展的同时都会面临着一些难以避免的不足，型钢混凝土组合结构施工技术也不例外。希望通过本文对这问题的探讨，能和建筑行业的一些人员进行交流，共同促进我国建筑行业的发展。
1.型钢混凝土组合结构施工技术与传统施工的不同
型钢混凝土组合结构的定义是：型钢混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构型式。它主要包括三个组成部分：型钢、钢筋和混凝土，这三种物质是组成建筑物的中流砥柱。任何一项新技术都凝聚着设计者的心血，都有一定的科学原理，也有其自己的技术性和进步性。型钢混凝土组合结构的产生，为建筑行业注入了新鲜血液。相比于传统的建筑技术，它也必然存在着优势与不足。首先，从优势方面去说，它比传统的钢筋混凝土结构具有更大的承载力、更强的刚度和更加良好的抗震性能。不仅仅如此，它的构件截面小，可以节省很多的空间。而且，它的抗剪能力高、延性好；除此之外，型钢混凝土组合结构施工时能节省模板，如果模板部分的面积节省出来了，就能节省很大一部分建筑原材料和人力，从而加快施工进度，提高施工效率，这对于各方面来说都是有益的。
型钢的相关定义是：有确定断面形状且长度和截面周长之比相当大的直条钢材。它与传统钢材料相比也有很多优势，传统钢材料在一定条件下易生锈，运用型钢作为原材料之后，就具有了更大的强度，就能防止钢结构局部和整体屈曲； 增加结构刚度和阻尼； 除此之外，型钢还具有防锈、防腐、防火等优势。这些特性在建筑物种发挥着尤为重要的作用，这些特性防止建筑结构磨损变形，而且在可以长期保证建筑物各方面的质量。我国现在需要大力发展型钢材料，而且国家对建筑物的质量也越来越重视，对建筑商的要求也越来越高。特别是近几年的汶川地震和雅安地震，人们的防震意识也越来越强。因此，在我国可以有针对性的大力推广型钢混凝土组合结构施工技术，对于我国建筑业的长期、稳定发展来说，有着重要的意义。
但是，我们也必须看到型钢混凝土组合结构施工技术中存在的不足。总体来说就是技术上的要求比较高，与传统相比，它需要考虑的技术情况比较复杂，实际建筑过程中对建筑方法的要求也很高，这对于一些传统的建筑工人们来说，在技术方面是一个挑战。因此，要想大力发展这项技术，必须各方面重视起来，任重而道远。
2.型钢混凝土组合结构施工技术要点
2.1将地脚螺栓首先埋好
安装地脚螺栓需专人在纵横两个方向用经纬仪和水准仪控制预埋件轴线及标高，并在四个方向加固，安放调节螺母利用水准仪调节螺杆的高度，保证埋件标高。以上工作完成之后，需要注意锚栓固定样板。在工件出厂之前，厂家应在锚栓固定样板上打两个大小大概一致的孔，这样的话就能便于用其他材料对样板进行固定。固定效果的好坏直接影响建筑结构的稳定性。如果不能进行良好的固定，在遇到恶劣天气时，如大风大雨，就容易使锚栓固定样板发生移位或错位，进而影响整个建筑材料或者部分建筑材料的外形或稳定性。这是在建筑过程中应该避免的错误。
2.2注意埋件的安装
底板梁钢筋绑扎完之后， 通过控制点放出埋件位置， 将锚栓分根插入梁内，运用一些建筑设备确定埋件位置，如水平仪等。在位置确定好之后，就可以浇注混凝土了。由此可见，埋件安装工作质量的高低直接与混凝土浇注工作建立起聯系。只有从各方面调整好了埋件位置，才能保证混凝土在浇筑过程中保持良好的建筑状态，以免给以后的建筑物安全留下隐患。
2.3型钢梁施工及梁钢筋的绑扎及混凝土浇注
混凝土浇筑之前，需要做的工作是绑扎、排布钢筋。排布钢筋一定要坚持整齐有序的原则。在排布之前，设计时要提前做好规划，一定要精确的计算出来所需钢筋的数量和排布布局，翻样按照钢筋实际规格、间距大小按比例排放，及时与设计单位协商调整钢筋布排方法。混凝土浇注是一个非常重要的步骤，在浇筑过程中一定要提前确定好浇注方案，包括什么时候开始浇注、每次浇注所需的时间间隔、浇注的空间位置、浇注所需水泥混合材料的纯度和成分，这一系列工作都需要专业人员来完成。浇筑过程中，浇注方法与传统方法相比，还是存在一些不同。因为钢性支架本身具有一定的强度和硬度，可以在混凝土没有完全硬化之前承载一定的重量，因此在浇筑的时候就有了很大的发展空间，不用在混凝土凝固方面过多考虑，在设计浇注方法的时候也有了更多的选择。具体过程中也有一些事项需要注意。例如型钢部位的钢筋密度比较大，不容易探清里面的具体情况，在施工之前负责人一定要做好这方面的探查工作，以便对施工的具体情况有一个更充分的理解。要认真对有关技术人员进行指导，让他们了解每一步的施工过程和注意事项，并做好施工记录，以便在发生困难和一些突发情况时能及时进行解决。而且发现困难要及时处理，保证合模前各部位能够按计划顺利下放振捣棒。另一方面需要注意的是，振捣时间以混凝土表面出现浮浆，且不再下沉为止，时间宜为20s左右。时间不可过长或过短，过长会影响凝固时间和效果，钢筋就不能很好的进行凝固，地基和建筑结构就不会很结实。时间过短的话也容易造成地基不结实。因此，这两点在浇筑过程中都要非常注意。框架结构是一切建筑物的决定因素，因此每一个细节都应该高度重视。
3.型钢混凝土组合结构未来发展趋势
随着型钢混凝土组合结构的大力普及，人们对于这方面的研究也越来越多，研究方向通常包括两方面，一方面是新型型钢材料的应用，另一方面就是组合结构的创新和发展。现在的型钢结构常见的类型有：薄壁型钢-混凝土组合梁、薄壁型钢-混凝土组合楼板等，这几种组合结构已经在国内外建筑行业大力普及，他们不仅节省空间，而且坚固性能好。但是，未来的发展趋势会分为以下几点： 现在的组合结构通常只是Z 形钢和 C 形钢组合成的截面形式，它们存在优点，但是在某些性能方面需要提高，因此应加大其他类型的组合结构形式；我国近几年地震多发，因此提高薄壁型钢-混凝土组合结构的防震性能成为一个刻不容缓的任务，同样需要提高材料的坚固性和组合结构两个方面；最后考虑到现在高层建筑火灾多发，还要提高组合结构的抗高温水平，现在科学已经发明出越来越多的抗高温材料，要把这些材料应用到建筑行业，提高建筑物的安全性能。
结束语：型钢-混凝土组合结构有着很大的发展前景。建筑行业的健康发展，直接影响着人们的生活和居住质量。现在的豆腐渣工程很普遍，都是因为一些建筑商缺乏安全意识、缺少对社会的责任感造成的，但幸运的是建筑行业已经引起了全社会的高度重视。每一个建筑相关人员都应该在工作中严格要求自己，学习新的技术，总结经验，共同努力，创造人们幸福的生活家园。
参考文献
[1] 侯治国.混凝土结构[M].第3版.武汉：武汉理工大学出版社，2006.
[2] 应惠清.建筑施工技术[M].上海：同济大学出版社，2006.
复杂环境下重型型钢结构远距安装 篇3
随着建筑业日新月异的发展, 城市建设中高层、超高层建筑已成为一种新的发展趋势, 对高层的安全性能要求也越来越高。型钢混凝土较钢筋混凝土结构具有更高的承载力、更小的构件截面、更高的延性、更好的防火性能等诸多优点, 所以在高层、超高层建筑中型钢混凝土结构应用越来越多。钢结构越来越重, 施工场地越来越小, 吊装及安装难度也越来越大, 主要表现为以下几点:
1) 工期限制性。
钢结构的重量大, 如果用塔吊实现钢结构吊装, 不仅选用塔吊时要加大吊运能力, 而且会发现现场工作面很大, 但垂直运输机械只供应钢结构吊装, 其他工作面无法展开工作, 占用关键线路工期, 将导致工期延长, 不利于施工工期的管理, 现场管理不协调将给施工带来更多的难题。
2) 场地局限性加大吊距。
由于建筑物大多在市区, 所以能够利用的施工现场少之又少, 现场只能够在建筑物一侧进行吊装, 不能实现在四周均有场地放置汽车起重机, 吊距在场地限制下变大, 施工困难加大。
3) 吊装场地的受力能力。
在市区内高层、超高层建筑中, 均设计地下室, 若安置于地下室顶板上, 荷载加大, 顶板无法承受该集中荷载, 所以现场场地的受力能力加大施工难度。
针对以上问题认真剖析、反复的研究, 总结出在地库顶板上放置500 t汽车起重机, 并对地库顶板进行回撑加固的方法, 吊装高度可达45 m, 水平距离可达50 m, 最远吊距为67 m。该吊装方法实用性强, 既经济又安全。
1 工艺原理
我们将500 t塔式工况汽车起重机置于楼座南侧地库处就位并进行吊装作业, 汽车起重机的支腿放于南侧地下车库的500 t柱头上, 该部位地下3层全部用满堂脚手架支撑加固。型钢结构施工运用500 t塔式工况汽车起重机完成型钢结构的吊装, 并进行连接固定。
本工艺的特点是:
1) 采用了支撑加固措施。2) 节约场地, 实现固定地点吊装。3) 工艺简单、操作性强, 适用于繁华市区场地受限的现场施工。
2 关键技术
1) 选择汽车起重机。
本工程中钢结构自身重量大, 每米重量达2.6 t, 塔吊无法进行吊装, 地下钢柱一次吊装, 钢柱长约14 m, 地下钢结构吊装时汽车式起重机直接进入基础中部现场进行吊装;±0.00以上钢结构的吊装时, 钢柱最长时达8.5 m, 而且吊装最远处在?轴处, 距?轴长度为39.2 m。吊装高度可达41.6 m, 最远吊距为56 m。所以选择汽车起重机时考虑的主要问题为?轴处的钢柱、钢梁的吊装。考虑到钢结构吊装随主体结构施工完一部分后再吊装, 所以吊装上部的钢结构构件时在立面和平面上都存在角度。
根据起重机的性能, 最远吊距 (56 m) 及臂端最小吊重重量 (12 t) , 我们选择56 m变幅副臂QAY500塔式工况汽车起重机。
QAY500汽车起重机主要技术参数对比表见表1。
2) 汽车起重机放置地点选择。
平阳景苑C地块1号、2号楼工程中1号楼 (5) 轴~ (8) 轴 (包括 (5) 轴、 (8) 轴) 交?轴~?轴 (包括?轴、?轴) 处1层~9层为型钢混凝土结构, 该部位设置10根型钢混凝土柱, 型钢柱芯为“日”字形, 总共高58.55 m。钢柱中钢板厚度为35 mm, 柱子截面尺寸1 500 mm×2 000 mm, 每米重量达2.6 t, 而现场在楼座四周均为地下车库顶板, 经过对现场环境的认真分析, 我们反复计算, 最后通过相关数据的验算, 终于确定了±0.00以上钢结构部分的吊装方案。
在楼座南侧轴~?轴/ (5) 轴~ (8) 轴处的地库顶板上覆土1 500 mm, 供汽车起重机在该处就位并进行吊装作业, 并将汽车起重机的支腿放于南侧地下车库的柱头上, 解决支撑问题;并在该部位的地下3层内全部用满堂架支撑加固 (立杆间距为500 mm, 600 mm, 700 mm三种, 水平杆步距为900 mm, 800 mm两种, 并设置剪刀撑) , 以利于汽车起重机在浇筑部位的移动、行走。
3) 吊装工艺。
本工程中共设有10根型钢柱, 柱与柱之间均用型钢梁进行连接, 构成型钢骨架, 型钢柱芯为“日”字形, 总高58.55 m, 地下3层型钢柱一次吊装, 型钢柱长约14 m;地上分五次进行吊装, 钢柱长度最小5 m, 最大10 m。
a.钢柱吊装。
底层型钢柱安装工艺流程:将构件吊至安装位置→配合就位→检查垂直度、轴线位置、标高→柱子固定→复核调整→点焊固定→焊缝处理→焊接外观检测→超声波探伤检测。
钢柱吊装前, 应先在钢柱上部边长1.5 m长上焊吊耳, 每边焊3个吊耳, 并提前安装连接板。将钢丝绳用“U”形卡具与上边缘所焊吊耳进行连接, 每个柱子用4个“U”形卡具进行固定。一切工作就绪后由信号指挥工指挥汽车超重机司机起吊, 待钢柱吊至现场后慢慢就位, 由工人慢慢推动使钢柱柱脚板上的孔与螺杆对应后再慢慢降落, 使预埋螺杆穿过柱脚板落在标高-13.65 m混凝土面上。在柱子中心及垂直度调整在允许偏差范围内时方可用螺母进行固定。吊装就位后反复检测, 纠正安装误差, 施焊过程中若发现焊接变形影响垂直精度, 应及时调整。调整时用千斤顶从柱子侧面进行微调。上部型钢柱吊装方法同底层型钢柱吊装, 只是吊装于下层的钢柱上后与下层型钢柱进行先用螺杆固定, 待焊接完成并验收后再将型钢柱下部的吊耳割除。
b.钢结构梁柱节点施工。
施工工艺流程:钢柱固定→钢梁起吊就位→临时固定→调节水平、竖向调节丝杆→矫正轴线、垂直度、标高→焊接固定点→螺栓连接板、全钢连接梁→焊接翼缘抗剪连接件→焊缝处理→焊接外观检测→超声波探伤检测。将汽车起重机的钢丝绳用“U”形卡具与所焊吊耳进行连接, 并在钢梁一端系一根操作绳, 确认连接好后由信号工在地面指挥汽车起重机司机起吊, 慢慢将钢梁运至牛腿处, 先由钢梁一端操作工人将钢梁连接板插入牛腿, 并迅速进行临时固定, 再由钢梁另一端的两名操作工人将另一端与牛腿固定, 保证钢梁中心线对准牛腿中心线, 再用六角螺栓将钢梁与牛腿固定。经复核, 在符合要求后进行对接焊, 焊接完成后进行复检, 合格后方可割掉翼板吊耳。
在每次吊装完成验收合格后进行土建施工, 等浇筑完梁板混凝土后, 再进行下一次的吊装。
3 工艺实施效果
本工程中共有10根型钢柱, 每层有13根型钢梁, 在吊装过程中并在该部位灵活应用汽车起重机主副臂进行吊装。型钢柱、梁的吊装分六次进行, 第一次为地下型钢柱、梁吊装, 第二次为一、二层型钢柱、梁吊装, 第三次为三、四层的型钢柱、梁吊装, 第四次为五层型钢柱、梁吊装, 第五次为六、七层型钢柱、梁的吊装, 第六次为八层型钢柱、梁的吊装, 构成本工程的钢结构工程。应用该工艺, 不仅降低了现场工人操作难度, 而且大大提高了工人工作积极性, 缩短工期, 灵活配合主体施工的工期要求, 经济效益和社会效益显著。
摘要：介绍了某双子楼座连接部分钢结构吊装及就位安装方法, 针对在钢结构远距离安装施工时, 出现难以准确就位及调整偏差的问题, 提出了具体的机械选择及安装方法。
复杂型钢组合结构 篇4
山西省太原市某重点中学文体中心体育馆项目，工程建筑面积12 000 m2，型钢混凝土框架结构，地下1层，地上2层(局部4层)。为了减小框架柱的截面，主楼框架柱有14根为型钢混凝土柱，型钢混凝土柱从地下1层到地上2层，总高23.5 m。
该项目为学校文体活动中心，2层为可容纳3 000人的综合性体育场馆，网架结构;网架支座安装在屋面框梁上，屋面框梁则由14根型钢混凝土柱子做支撑。
型钢混凝土柱的截面尺寸规格有:柱子尺寸(600×600)mm(型钢300 mm×300 mm);(900×900)mm(型钢500 mm×500 mm)。
型钢混凝土梁的截面尺寸规格有:柱子尺寸(1 200×600)mm(型钢900 mm×300 mm);(800×800)mm(型钢500 mm×500 mm)。
2 质量控制关键点
钢柱截面为(300×300)mm，截面尺寸较小，钢柱安装固定较为困难，移位偏差较大。型钢柱翼缘板较宽，型钢柱边距框架柱外皮仅为150 mm，梁钢筋与钢柱连接及型钢混凝土柱混凝土浇筑是结构工程施工重点。混凝土构件中梁钢筋需要与型钢柱牛腿焊接或穿孔连接，钢筋现场焊接量大，现场焊接作业面小，焊接作业困难较大，施工难度大，施工质量不易保证。型钢混凝土柱、梁中因为增加了钢柱、钢梁且配筋密集混凝土浇筑施工，不易振捣，质量不易控制。
3 施工过程质量控制
3.1 基础底板连接施工
本工程小截面型钢柱较多，容易移位和扭曲，校正难度很大，通过倒链对钢柱的垂直度进行校正，但是小截面型钢柱上的倒链要在合模之前再校正，校正准确后再拆除倒链，多次校正保证误差不超过10 mm。型钢柱安装完后，穿底板下铁钢筋并绑扎，将柱靴与下铁钢筋连接成一个稳定的整体。甩开型钢柱的位置绑扎上铁，待基础底板上铁安装后，安装首节型钢柱并固定，复核型钢柱的位置，在型钢柱之间用工艺梁拉结，将型钢柱连成一个稳定的整体，并与周围护坡桩钢梁临时拉结，保证在浇筑混凝土过程中不偏位。穿上铁钢筋或上铁与型钢柱牛腿焊接(见图1)。
3.2 钢筋控制
型钢混凝土组合结构梁钢筋绑扎，应提前进行定位，先安装主筋，然后再套箍筋，钢筋全部完成后进行合模。柱钢筋绑扎时，则应该先整体安装箍筋，然后再安装、连接主筋，再合模。
柱主筋连接时应注意，主筋连接从一侧沿着柱外连续将钢筋进行绑扎连接，主筋由上向下插入箍筋内，与下部接头进行连接。主筋连接好后及时进行全面绑扎。有内层钢筋时，先连接内层钢筋，再连接外层钢筋。
型钢柱与梁钢筋连接采用梁钢筋穿钢柱翼缘板和腹板孔及与钢柱牛腿焊接。绑扎钢筋时先将梁筋穿进开孔的钢柱中，未能穿过的放在牛腿上，再将箍筋绑扎完毕，最后将放在牛腿上的钢筋与牛腿焊接。钢筋与钢柱牛腿焊接时，焊接长度满足双面焊5d的要求，焊缝高度为6 mm。
型钢柱运到场后，对照型钢柱加工图纸检查型钢柱牛腿位置和标高、穿孔位置和标高、牛腿焊接质量及型钢柱局部加强的情况。对于开在型钢柱翼缘板上的孔，两块翼缘板及中间腹板三孔必须在一条直线上，要求钢结构加工厂孔加工完后，必须用直径25的钢筋试穿，防止开孔位置不在一条直线。
工程施工中，屋顶WKL2，梁高1 500 mm，内箍筋安装完毕后，将靠近内箍筋一侧的腰筋绑扎在箍筋上，将外侧腰筋临时固定在箍筋上，外箍筋全部绑扎完毕后进行绑扎到位(见图2)。
3.3 混凝土浇筑施工
主楼部分框架柱为型钢混凝土柱，因柱内有“工”字形型钢，在钢柱四周箍筋也较密，混凝土浇筑时死角较多，不易振捣，容易出现混凝土拆模后不密实现象。因此，在型钢柱混凝土浇筑时，混凝土应该从型钢柱四侧均匀下料，每根柱采用四根振捣棒进行振捣，浇筑至顶，在浇筑过程保证对称浇筑，确保钢柱不位移。
混凝土钢梁以及梁、柱接头部位，由于钢筋密实，浇筑混凝土时，有部分空气不易排出，留存气泡，拆模后会形成质量缺陷，因此要在型钢柱的腹板上预留排出空气的孔洞。浇筑混凝土时从一侧向另一侧浇筑，另一侧混凝土浇筑超过型钢下部翼缘板10 cm时，两面对称浇筑，保证型钢梁位置不位移。
4 实施效果
项目在施工前，根据型钢混凝土实施的要点，确定各质量控制点，施工过程严格控制实施，型钢混凝土浇筑质量取得了良好的效果。
5 结语
钢—混凝土组合结构，在房建工程、桥梁工程、地下工程、海洋工程等诸多领域引起人们的重视与利用。在土木工程领域内，目前来说，从经济与实用的角度来看，钢—混凝土就是经典的组合之一。型钢混凝土结构与普通混凝土结构相比具有变形能力强、抗震性能好的特点;在截面尺寸相同的情况下，可以合理配置较多钢材，减小结构构件断面尺寸。型钢混凝土结构与钢结构相比，具有防火性能强的优点。随着社会的发展，型钢混凝土组合结构体系的建筑将越来越多。
参考文献
[1]GB50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范(2011版)[S].
[2]JGJ138-2001,型钢混凝土组合结构技术规程[S].
型钢混凝土组合结构的施工与优化 篇5
1 工程概况
福建龙岩某综合体工程, 地下3 层, 裙房3 层 (局部4层) , 塔楼19~26 层, 总建筑面积26 万m2, 建筑高度99.8m, 结构体系为框架及框剪结构, 工程结构跨度大, 建筑高度高, 为减小梁柱断面尺寸大量采用型钢混凝土结构。该工程SRC结构主要分为塔楼SRC柱, 地下室及裙房SRC柱、SRC梁, SRC柱钢骨截面形式大部分为H型, 少量为十字形, SRC梁钢骨截面形式为工字型, H型钢骨柱最大截面为700×250, 十字钢骨柱最大截面为900×600×250, 工字型钢骨梁截面大部分为700×250, 最大截面为1100×250, 钢材采用Q345B低合金高强钢, 钢板最大厚度达36mm。
2 SRC柱钢筋优化
2.1 SRC柱纵向钢筋优化
钢骨梁在楼层处与钢骨柱相连, 部分SRC柱纵向钢筋与钢骨梁相交导致柱纵向钢筋无法上、下贯通, 经与设计单位协调将钢骨梁翼缘范围的SRC柱纵向钢筋通过移位、等面积代换将柱纵向钢筋排布在钢骨梁翼缘范围外以避开钢骨梁;移位、等面积代换后柱纵向钢筋直径不超过两级且应对称配筋, 柱纵向钢筋净距不小于50mm且不小于1.5d (d为柱纵向钢筋直径) , 当柱纵向钢筋避开钢骨梁造成柱纵向钢筋净距大于200mm时, 配置C16@200 纵向构造钢筋, 纵向构造钢筋遇钢骨梁翼缘弯折150mm, 如图1、2 所示。
2.2 SRC柱箍筋优化
原设计方案SRC柱内箍采用矩形封闭箍筋, 需将内箍分割成U型或L型等形式, 现场穿过柱内型钢腹板后再焊接成封闭箍筋, 现场焊接量大且施工质量难以保证, 经与设计单位协调将SRC柱的内箍由矩形箍筋变更为菱形箍筋, 箍筋均绕钢骨柱四周排布, 如图1、2 所示。
3 SRC结构梁柱节点优化及施工
3.1 SRC结构梁柱节点常用施工方法及优缺点
3.1.1 穿孔法
采用型钢穿孔方式, 梁纵向钢筋可直接贯通SRC柱, 施工简单方便, 但钢骨柱翼缘不宜穿孔且型钢腹板穿孔截面损失率不宜大于腹板面积的25%, 当穿孔造成型钢截面损失不能满足承载力要求时, 应采取补强措施;型钢穿孔必须在加工厂钻孔预留, 穿孔直径比钢筋直径大5~8mm, 穿孔精度要求高、节点钢筋密集且穿孔位置不易确定, 常因孔位不准确而无法穿筋。
3.1.2 钢筋连接器连接法
钢筋连接器一般采用钢筋套筒, 套筒按钢筋数量及间隔排布, 占位小, 可以保证柱纵向钢筋上、下贯通。套筒应在加工厂焊接, 定位精度要求高、焊接位置不易确定, 当梁纵向钢筋两端均采用套筒与钢骨柱连接时, 钢筋两端不能同时扭入套筒, 需先将梁纵向钢筋在中间截断, 分别扭入套筒后通过焊接、套筒冷挤压等方法进行二次连接。
3.1.3 短钢梁搭接法
在SRC柱与RC梁连接梁端设置短钢梁, RC梁纵向钢筋与短钢梁搭接;短钢梁的高度不宜小于0.7 倍RC梁高, 其长度不宜小于RC梁截面高度的2 倍且应满足梁纵筋搭接长度要求。设置短钢梁施工简便, 但在短钢梁末端, RC梁截面承载力和刚度突变, 容易发生混凝土挤压破坏;设置短钢梁不但造价较高而且影响柱纵向钢筋上、下贯通, 需在短钢梁翼缘开孔穿筋或采用柱纵向钢筋移位避让措施。
3.1.4 钢牛腿焊接法
在SRC柱与RC梁连接梁端焊接工字形钢牛腿, RC梁纵向钢筋与钢牛腿双面焊接5d。钢牛腿在加工厂焊接, 施工较简便, 但梁纵向二排筋与钢牛腿连接时, 需现场仰焊或在加工厂预先焊接一段钢筋后在现场进行二次连接, 钢牛腿影响柱纵向钢筋上、下贯通, 需在钢牛腿翼缘开孔穿筋或采用柱纵向钢筋移位避让措施。
3.2. SRC结构梁柱节点优化及施工
通过分析上述SRC结构梁柱节点常用施工方法优缺点, 针对本工程柱宽梁窄、钢骨柱窄翼缘、钢骨柱和钢骨梁翼缘宽度相同的工程特点对SRC结构梁柱节点梁纵向钢筋与型钢相交的问题按以下方法进行优化设计及施工:
(1) 遵循等强代换原则, 加大梁纵向钢筋直径, 减少钢筋根数。
(2) SRC梁纵向钢筋对称排布在钢骨梁翼缘两边从钢骨柱翼缘两侧贯通或锚固, 梁上部纵向钢筋净距不小于30mm且不小于1.5d (d为上部纵筋最大直径) , 下部纵向钢筋净距不小于25mm且不小于1d (d为下部纵筋最大直径) ;当SRC梁部分纵向钢筋遇十字钢骨柱腹板无法避开时, 采用型钢腹板穿孔钢筋贯通;SRC梁纵向钢筋净距大于180mm, 增设C16@180 纵向构造钢筋, 纵向构造钢筋在钢骨柱翼缘边弯折150mm, 如图3、4 所示。
(3) 在型钢范围外的RC梁纵向钢筋采取贯通或锚固在SRC柱内, 在钢骨柱腹板范围内的梁纵向钢筋当钢筋平直段锚固长度大于等于0.4 倍锚固长度时, 梁纵向钢筋伸至钢骨柱腹板内侧弯折15d, 如图5 所示。
(4) 简化钢牛腿采用钢板连接板代替, 对于与钢骨柱翼缘相交的RC梁纵向钢筋采用增设钢板连接板与钢筋焊接, 经设计单位验算, 采用25mm厚Q345B钢板, 连接钢板与钢骨柱采用全熔透焊接, 钢板长度取5d+30mm, 宽度为与连接板连接的两侧钢筋外皮尺寸加50mm;若柱纵向钢筋与连接板相交则连接板在柱纵向钢筋位置开设U形孔使柱纵向钢筋上、下贯通;连接板在加工厂预先焊接后在现场与钢筋焊接, 对于少量梁上部有二排钢筋需与连接板连接时, 梁纵向钢筋分别与连接板上、下表面焊接, 为避免施工现场仰焊, 连接板采用现场焊接, 如图6 所示。
(5) SRC梁下部二排钢筋和在钢骨柱翼缘范围内RC梁下部二排钢筋不伸入支座, 不伸入支座梁纵向钢筋距支座边0.1Lni处截断, 如图7 所示。
4 SRC梁拉筋优化
按照原设计方案SRC梁侧面拉筋需在钢骨梁腹板处开孔穿梁拉筋, 为施工方便将SRC梁侧面纵向构造钢筋由梁两侧设置变更为梁两侧及钢骨梁腹板两侧分别设置, 拉筋在钢骨梁腹板处断开, 两侧分别勾住SRC梁侧面及钢骨梁腹板纵向构造钢筋, 如图3 所示。
5 实施效果
根据上述优化的设计方案及施工方法, 本工程SRC结构大部分钢筋避开了型钢, 少量无法避开钢骨柱翼缘及腹板的钢筋采用钢板连接板连接和钢骨柱腹板开孔穿筋 (腹板截面损失很小无需补强) , 解决了SRC结构梁柱钢筋与钢骨梁、柱相交的问题, 降低了施工难度, 提高了施工进度。
6 结束语
本工程实践证明通过优化SRC结构及采取适宜的施工方法, 可以很好地解决SRC结构梁柱钢筋施工难的问题, 提高了工作效益, 保证了施工质量和工期, 值得类似工程借鉴及参考。
参考文献
[1]许立山, 肖南, 胡德斌.CCTV主楼SRC结构节点优化与施工[J].施工技术.2007, 36 (06) :9-12.
[2]曲晟.型钢混凝土组合结构柱与钢筋混凝土梁连接节点施工技术[J].福建建筑.2014, (02) :95-96
[3]04SG523.型钢混凝土组合结构构造[S]
复杂型钢组合结构 篇6
该工程有5根型钢混凝土柱自基础生根, 在20~23层又增设3根型钢混凝土柱, 这些型钢混凝土柱与20~23层的型钢混凝土梁共同构成钢结构连接体的支撑体系。型钢混凝土组合结构, 相对于一般的框架结构, 可显著提高结构的抗震性能, 并且与纯钢结构相比, 还可以提高结构的刚度和防火性能, 具有良好的经济效益。
一、型钢混凝土组合结构施工分析
型钢混凝土结构作为本工程的结构特色, 是施工的重点和难点, 其施工质量直接影响钢结构连接体吊装后的就位, 对钢结构连接体的结构安全至关重要。
该工程主体施工阶段, A、B塔楼共有5根型钢混凝土柱自基础底板生根, 其中A塔楼3根, 钢骨柱截面尺寸700×1000, B塔楼2根, 钢骨柱截面尺寸700×700, 均为箱型截面, 钢板厚度25mm。施工至19层 (连接体高度) 时, A、B塔楼在楼层内又增设7根型钢混凝土柱, 该部位的型钢混凝土柱和型钢混凝土梁共同作为钢结构连接体的受力体系。待钢结构连接体在地面整体拼装完毕后整体吊装并与塔楼边缘的型钢混凝土柱预留的牛腿用高强螺栓固定。
连接体部位示意如下图所示:
二、施工方法及创新点
1. 重点、难点分析
在连接体楼层部位的型钢混凝土柱与型钢混凝土梁连接时, 框梁受力钢筋较多, 特别是在A塔楼裙房10/D轴交会处, 有3根框架梁纵筋均连接在一根型钢混凝土柱上, 多达76根直径22和25的受力钢筋和18根受扭纵向钢筋均需连接在1根型钢混凝土柱的侧面, 连接情况复杂, 与型钢混凝土柱纵筋“打架”现象较多。
型钢混凝土梁与型钢混凝土柱采用刚性连接固定后, 型钢混凝土柱纵筋如何贯通也是施工的难点。
2. 方案选择
针对型钢混凝土梁、柱节点区域梁纵筋如何绑扎、连接, 项目部通过召开专题会议, 对问题进行了深入探讨, 最终确定了以下四种处理措施:
措施1:在型钢柱上穿孔, 梁筋伸入型钢柱;采用该措施, 要保证型钢柱在穿孔时, 型钢截面损失率不大于20%。
措施2:梁纵向钢筋在端部弯折一定长度, 竖向焊接在钢柱上, 焊缝长度满足单面焊10d的要求;
措施3:在型钢混凝土柱加工过程中, 预先在型钢柱与型钢梁梁筋标高部位加焊水平连接板, 水平连接板厚20mm, 在型钢梁钢筋安装时, 将型钢混凝土梁纵筋全部焊接在连接板上, 连接板长度满足钢筋焊接长度要求;
措施4:利用钢筋机械连接的方法, 在型钢柱加工过程中, 在梁筋标高处预先按型钢梁钢筋的直径焊接直螺纹套筒, 型钢混凝土梁的纵筋通过套丝机加工丝头, 在钢筋安装时直接拧入型钢柱上的直螺纹套筒内;
在确定了以上几种施工措施之后, 经过对图纸的细化和分析, 并结合STS钢结构深化设计软件, 对型钢梁纵筋的连接均进行了反复比较, 考虑到型钢梁纵筋在现场的连接可能会遇到如下问题:
(1) 梁筋孔径偏差, 导致粗直径的螺纹钢筋无法穿入;
(2) 用于连接梁纵筋的连接板和套筒位置出现偏差, 导致梁筋无法按要求焊接;
(3) 套筒在钢结构加工厂焊接时, 可能存在焊接的套筒与现场加工的丝头不匹配, 出现正丝与反丝不能对接现象;
(4) 钢筋加工长度偏差, 导致钢筋焊接后不满足焊接长度或锚固长度的要求;
(5) 由于钢柱牛腿和钢筋连接板的存在, 导致封柱模、梁模困难, 混凝土浇筑、振捣时可能出现涨模、漏浆现象。
3. 施工安排
为有效保证型钢混凝土组合结构的施工质量, 工程充分利用钢结构深化设计的STS软件, 加强对节点施工质量的预控。
钢结构的STS软件可以将比较抽象的CAD平面图形通过输入特定的参数转化为非常直观的3D图形, 在3D图形里面可以将每块钢板甚至每个螺栓都显示的非常清楚。
三、质量保证措施
梁柱节点区域的细部控制要将土建的钢筋翻样和钢结构的深化设计紧密结合, 对梁柱节点区域的细部控制主要包括以下几个方面:
(1) 钢筋采用穿孔方式连接时, 应保证孔径的大小, 穿孔的位置尽量避免碰到型钢柱腹板内的加劲肋, 且要保证型钢截面损失率不超过20%的设计要求;
(2) 采用在钢柱上焊接套筒方式连接钢筋时, 应注意焊接的套筒规格和型号, 避免出现正反丝不匹配现象, 且套筒标高位置应与土建钢筋绑扎位置一致;
(3) 钢筋采用连接板方式连接时, 应注意连接板的长度和宽度, 长度要满足钢筋在连接板上焊接10d的要求, 宽度要保证钢筋水平间距和粱侧模封模要求。
(4) 型钢梁箍筋的绑扎方式和普通混凝土梁有很大差别, 型钢混凝土梁的箍筋必须在梁底模支设前由下向上穿入型钢梁中, 然后采用扳手将箍筋进行对弯后焊接, 最终形成封闭箍, 如下图所示:
型钢梁箍筋完成穿插后应及时支设梁底模, 另外, 考虑到型钢混凝土梁、柱节点区域形状很不规则, 要将模板分成很多块进行拼接, 在施工中应加强梁柱节点区模板的加固, 以避免混凝土浇筑过程中出现跑模、漏浆现象。
按照相关质量验收规范的要求, 对型钢混凝土结构的施工质量提出了以下两点要求。 (1) 保证受力钢筋间距允许偏差控制在±8mm以内; (2) 保证梁、柱保护层厚度允许偏差控制在±3mm以内;
四、结语
复杂型钢组合结构 篇7
1型钢混凝土结构
型钢混凝土结构形式 (SRC) 是一种独立的结构形式, 它将型钢埋入混凝土中, 主要组成部分有型钢、主筋、混凝土等, 其中型钢结构构件是核心部分, 除此外, 主筋和箍筋各自发挥其作用, 利用箍筋对主筋混凝土结构产生约束, 并在结构中配置相应数量的纵向受力主筋。通过主筋、箍筋、型钢及混凝土等部件的组合, 各部分发挥自身的作用, 混凝土抗压性能及型钢的抗拉性都得到了很好的发挥, 不同材料弥补了各自存在的不足和弊端。因为有了混凝土的包裹, 纵向受力筋和型钢的稳定性得到了保证, 三者组合在一起, 促进了结构整体强度、变形性能等能力的提高, 型钢与箍筋的组合对截面中混凝土起到了约束与影响的作用, 这种情况下大大增强了混凝土的极限压缩变形程度, 这些部分结合在一起以后相辅相成, 不仅型钢混凝土组合结构的承载力得到了增加, 同时各构件也具有了很强的后期变形能力, 结构整体的抗震能力得到显著提高。
随着钢骨的变化, 型钢混凝土截面形式开始发生了丰富多彩的变化, 既可以采用钢骨轧制型钢, 也可以使焊接型钢的作用得到发挥。从形式上来划分, 配钢可分为实腹式和空腹式两类, 其中, 实腹式型钢又可以分成工字钢、槽钢和H型钢等不同形式;空腹式配钢主要是一种空间桁架式骨架, 主要由角钢构成 (常用的几种型钢混凝土构件截面形式如下图1所示) 。其中, 空腹式配钢因为用料节省受到了前苏联的大力使用, 但是因为这种制作形式的成本比较高, 与实腹式相比其抗震能力也不是很好, 因此, 现阶段我国抗震结构设计中主要采用实腹式型钢混凝土构件。
2型钢混凝土结构的主要类别
通常情况下所说的型钢混凝土结构是指型钢、混凝土及主筋等部分组成的结构, 按照具体组成部分的不同又可以分成不同的类别。
2.1 SRC外筒-混凝土剪力墙体系
该体系主要由SRC密柱形成外筒, 以混凝土剪力墙作为结构重心。因为结构柱本身的刚度和强度都非常高, 所以在该体系中会与混凝土剪力墙共同承载着水平的作用力。例如, 东京的国际通信中心就采用这种组合结构体系, 抗震性能非常好。
2.2 SRC巨型柱-混凝土核心筒混合结构体系
SRC巨型柱在这种结构体系中承担了水平力作用影响下弯矩引起的轴力, 而钢筋混凝土核心筒则承受着水平方向上的剪力。在该体系中利用钢和钢筋混凝土现浇形成了SRC柱, 周围的钢框架结构则承担了竖向的荷载, 在整个结构体系中, SRC柱的轴向刚度、钢筋混凝土核心筒的抗剪与抗弯能力直接决定了整个结构的抗侧力性能。
2.3框架-SRC剪力墙体系
该体系的主体为框架, 主体中的框架由钢筋混凝土、钢等部分构成, 并在此基础上配置相应数量的型钢混凝土剪力墙。因为SRC剪力墙的抗剪强度比相同环境中普通钢筋混凝土剪力墙高, 加上刚度的衰减速度比较慢, 可以有效延缓结构延性的破坏, 可见该体系的抗震性能非常好。
2.4 SRC外筒-混凝土核心筒体系
该体系主要由钢筋混凝土核心筒和框筒组成, 其中框筒由密排SRC柱和深梁型号才能, 一旦遇到地震, 主要由SRC外筒和钢筋混凝土核心筒来承担水平地震引起的倾覆力矩。因为核心筒的刚度及承载力比较大, 同时外框筒又具有非常大的侧向刚度与抗弯能力, 地震荷载分配正好和外框筒、核心筒相一致, 因此, 结构体系的抗震性能得到了极大提高。
2.5 SRC框架-钢筋混凝土核心筒体系
该体系是现阶段最为常见的一种SRC混合结构形式, 这种结构中主要由钢筋混凝土核心筒承担水平荷载, 由SRC框架承担竖向荷载。该体系目前已经在大跨度楼面结构中得到应用, 为其提供空旷的使用空间。
3型钢混凝土结构的主要特点
3.1受力合理, 各材料的利用率高
型钢混凝土结构充分利用了钢材抗拉性能及混凝土的抗压性能, 利用型钢和钢筋混凝土组成整体, 由二者共同承受力, 整体结构的受力性能就会等于二者受力性能的和。同时利用实腹式型钢混凝土构件, 该构件的承载力本身比较高, 因此整体结构的抗剪承载力也相应得到了提高。
3.2稳定性好, 抗震性能高
利用混凝土对型钢混凝土结构进行外包, 不仅对型钢起到了约束性的作用, 同时还提高了骨架的抗扭能力和整体刚度。与钢筋混凝土结构相比型钢混凝土结构阻尼略低一些, 可以起到优化结构的作用, 因为结构的刚度非常高, 且具有一定承载能力, 加上截面比较小, 相比之下整体自重比较轻, 因此对防震减震非常有利。与普通混凝土结构相比型钢混凝土结构的延性也明显高很多, 特别是实腹式构件在地震中的耗能能力非常好, 抗震性能可以得到巨大的发挥。
3.3施工比较便利, 可以有效缩短工期
在进行结构施工时, 因为型钢骨架本身结构存在的性能, 可以对一定的施工荷载进行承担, 可以将其作为支架展开施工, 同时还能在下层结构施工过程中作为浇筑混凝土的平台来使用, 起到代替脚手架的作用。结构不会受到混凝土的限制, 便于后续施工的顺利进行, 大大缩短工程工期。
3.4节省施工材料, 提高了综合效益
型钢混凝土结构的应用有效减小了截面的面积, 建筑物结构经济、抗震性能都得到了提高, 该结构与钢结构相比可以节省大量的钢材, 同时还克服了钢结构防腐蚀、防火性能不好等弱电。该结构与钢筋混凝土结构相比, 其自重比较轻, 截面的尺寸比较小, 大大增加了结构的使用面积, 建筑内的布置也更加灵活。
4结束语
综上, 型钢本身的延性和强度都非常高, 将型钢加入到了钢筋混凝土中, 可以充分发挥型钢、混凝土及钢筋三者的优势, 与传统结构相比, 这种结构在刚度、承载力、抗震性能等方面均表现出了明显的优势, 此外, 其防火性能也非常好, 加上整体稳定性高, 受到了现阶段很多建筑企业的青睐, 目前已经在我国很多高层建筑建设中得到了广泛应用, 对结构抗震性能的优化、对我国建筑业的发展, 都具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1]包世华.新编高层建筑结构[M].第二版.北京:中国水利水电出版社, 2005.
[2]高妹娟.SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作性能分析研究[D]:[硕士学位论文].西安:西安建筑科技大学, 2007.
复杂型钢组合结构 篇8
型钢混凝土 (SRC) 结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式, 由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点, 已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。SRC结构比钢结构可节省大量钢材, 增大截面刚度, 克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点, 使钢材的性能得以充分发挥, 采用SRC结构, 一般可比纯钢结构节约钢材50%以上。与普通钢筋混凝土 (RC) 结构相比, 型钢混凝土结构中的配钢率可比钢筋混凝土结构中的配钢率要大很多, 因此可以在有限的截面面积中配置较多的钢材, 所以型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上, 从而可以减小构件的截面积, 避免钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱现象, 增加建筑结构的使用面积和空间, 减少建筑的造价, 产生较好的经济效益。型钢混凝土结构在施工上, 钢骨架可作为施工的自承重体系, 获得很好的经济和社会效益。同时, 由于SRC结构整体性强, 延性性能好等优点, 能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质, 使结构抗震性能得到明显的改善, 即使在高层钢结构中, 底部几层也往往为SRC结构型式, 如上海的第一高楼金茂大厦和深圳的地王大厦。因此, 型钢混凝土结构在我国有着广阔的应用前景。
2 工程概况
某大厦位于城市中心地带, 总用地面积14 316.2 m2, 地上部分建筑面积105 213.09 m2, 地下3层, 由A、B二栋塔楼组成。A栋39层, 建筑高度178.55 m, 框架-筒体结构;B栋30层, 建筑高度116.15 m, 框架-剪力墙结构。地下室已于2003年施工完毕, ±0.00以上结构于2006年9月复工。A栋一层为大堂和商业展示厅, 二层、三层为酒店配套, 四层～六层为酒店式公寓, 七层、十七层、三十层为避难层兼设备层, 其余层为办公, 首层层高为10.0 m、二层为6.0 m、标准层为4.2 m、避难层为6.0 m, 结构形式为钢筋砼框架-核心筒结构, 周边框架柱地下三层～十一层为型钢砼柱, 以上为普通钢筋砼柱。B栋一层为大堂和商业, 二层～四层为商业及酒店配套, 四层屋面设有室外游泳池, 六层、十七层为避难层兼设备层, 其余层为酒店客房, 首层层高为6.0 m, 标准层为3.4 m。B栋裙楼五层设有三根大梁, 大梁截面尺寸为1 000×2 500 mm, 大梁内配型钢, 型钢规格为H1900×500×25×45, 钢梁安装高度为20.45 m, 每根梁型钢总长度为30.4 m﹑重量约22.99 t, 混凝土强度等级为C30。
该大厦自开工以来, 经过各有关单位的共同和紧张有序的施工, 2007年10月主体封顶。在该工程施工中, 建设部推广应用的建筑业十项新技术项目得到广泛应用, 达到了预期应用新技术的目标, 取得了理想的经济和社会效益, 已被建设部立项为全国第六批新技术应用示范工程, 质量目标为“鲁班奖”。本文主要以A栋塔楼型钢混凝土组合结构及劲性钢骨柱的施工技术难点为例进行说明。
3 施工难点与特点
(1) A栋塔楼1层至11层的柱和核心筒剪力墙内采用了型钢混凝土组合结构, 混凝土内为十字形、工字型钢骨, 钢骨总用钢量1 500 t, 现场连接焊缝要求为等强对接全熔透抗拉一级焊缝, 钢柱现场焊接、垂直度的控制、钢柱箍的安装、混凝土梁与钢柱的连接是施工中的一大难题。
(2) B栋裙房五层30 m跨度型钢砼结构对混凝土裂缝控制、梁下支撑稳定性以及型钢梁的制作、运输和吊装提出了很高的要求。
4 型钢混凝土组合结构施工
本工程在A栋塔楼1层至11层的柱和墙配置了钢骨, 在屋面停机坪四周设置了钢梁, 钢骨采用H型和十字型, 本工程钢结构总用量为1 500 t, 通过采用钢-混凝土结构, 保证了结构安全, 极大地减少了钢筋用量, 减小了构件截面, 增加了使用面积, 取得了良好的经济效益。另外, 钢-混凝土结构具有良好的耐久性和防火性能。
4.1 钢结构制作与安装
十字型钢柱加工工艺结构特殊, 加工制作难度较高, 为保证产品质量, 特制定加工工艺, 十字柱加工流程图如下:放样、下料 (工艺隔板铣端) →组装H型钢、T形钢→焊接H型钢、T形钢→校正→H型钢、T形钢铣端、钻孔→组装十字柱→焊接十字柱→校正→十字柱铣端→组装柱上零件板→焊接零件板→清理。
钢结构的安装:标准柱竖向投点控制网闭合, 测量, 排尺, 放线→柱顶标高测量, 定相对标高控制值→确定柱顶位移值→超偏处理→抄平结果与下节柱预检数据综合处理→安装钢柱, 确定借位值进行粗校→分析测量数据→钢柱垂直度重校正→会审安装测量记录, 指定施焊顺序, 确定特殊部位处理方案→施焊, 测量跟踪观测柱→焊接检验→验收→标准柱竖向投点控制的闭合→提供下节钢柱预控数据图。
所有的全熔透对接焊缝在完成外观检查之后进行100%超声波无损检测, 标准执行GB11345-89《钢结构焊缝手工超声波探伤方法和结果分级》焊缝质量不低于B级的一级。超声波检查有缺陷的焊缝, 应从缺陷两端上加50 mm作为清除部分, 并以与正式焊缝相同的焊接工艺进行补焊、同样的标准和方法进行复检。
4.2 异型箍筋施工
结构最大柱截面为2 200×2 100, 最小柱截面为650×400。柱纵筋直径主要为Ф32和Ф28, 箍筋直径为Ф16和Ф18, 间距100, 每组由3道～5道不同形式的箍筋叠合组成, 主要形式为矩形、菱形、六边形、八边形和拉钩 (见图1) 。
型钢混凝土结构中箍筋的型式少有常规的方形、矩形, 多为多边形的异型箍筋, 箍筋型式复杂。每组箍筋都由几道不同型式的箍筋叠合而成, 箍筋繁密。箍筋直径大, 大量为Ф18, 弯曲半径达到45 mm, 且异型箍筋弯折角度变化多, 加工的准确性有相当难度。弯钩平直段长度达到180 mm, 极易碰到钢骨, 甚至卡住钢骨。这些都增加了套箍的难度。钢柱截面型式为H型、十字型, 翼缘表面满布90 mm长的Φ22栓钉, 栓钉间距100 mm～200 mm, 耳板伸出腹板135 mm, 联接长度为645 mm, 套箍时不能水平放置, 只能斜向套筋。钢柱保护层厚度120 mm, 柱筋保护层厚度25 mm, 纵筋与钢柱的净间距大于30 mm, 箍筋保护层厚度15 mm, 而箍筋直径达到18 mm, 弯角处很难满足保护层要求。楼层高度高, 最高楼层为7 m, 钢柱固定后, 必须搭设高排架来套装箍筋, 人员操作极不方便, 对安全、进度、质量等方面都有不利影响。
通过对传统工艺的研究、改进, 采用半装配式箍筋安装方式。施工工艺流程为:套装1.5 m柱高的箍筋→在加工场预先套装一半箍筋在钢骨上→吊装已套箍筋的钢骨→钢骨焊接、探伤→连接竖向钢筋→1.5 m柱高堆积箍筋上提绑扎→钢骨预装箍筋套装绑扎→剩余少量箍筋套装绑扎。操作要点如下。
(1) 套装1.5 m柱高的箍筋。在上下层柱主筋进行直螺纹连接之前, 先将部分箍筋套入, 堆积到1.5 m高度, 待钢骨柱安装完成、柱主筋连接好后, 把堆积的箍筋上提绑扎, 这样能解决柱下部箍筋套箍困难的问题。
(2) 钢骨预套箍筋。在加工场地先将钢骨柱水平放置, 并用木方垫高, 将一半的箍筋套装在钢骨上半段, 利用钢骨的穿筋孔, 设置Φ32的插销临时固定箍筋, 将箍筋和钢骨同时吊装 (见图3) , 由于部分箍筋在加工场地套箍容易, 吊装后不受钢骨焊接、主筋连接的影响, 操作简便, 质量可靠。
(3) 钢骨吊装焊接。钢柱吊装可利用连接板上的螺栓孔, 为了便于吊装和防止起吊时连接板变形, 应采用专用吊具, 吊具用高强度螺栓与连接板连接。安装时应采取临时固定措施, 并进行垂直度观测, 防止钢骨偏位。
(4) 柱主筋连接。直螺纹连接过程中随时调整柱筋, 防止钢筋安装偏斜或骨架扭曲。
(5) 1.5 m柱高堆积箍筋上提绑扎。将此部分箍筋按规定间距逐根上提到位进行绑扎, 注意控制钢筋骨架的垂直度。
(6) 钢骨预装箍筋套装绑扎。将钢骨上预套的箍筋按规定间距逐根下套绑扎。
(7) 补充套装余下的箍筋, 检查箍筋间距、水平度、保护层, 并调较钢筋骨架。
4.3 混凝土浇筑
由于劲性柱中钢骨将柱身分成几个部分, 因此在浇筑混凝土时必须分层下料, 同时振捣时必须对称振捣, 以防钢柱受扭。由于劲性柱身中有隔板, 特别是梁柱节点处钢筋很密, 因此, 要求混凝土坍落度较大, 坍落度控制在16 cm～18 cm为宜。
5 三层～六层劲性斜柱施工
由于使用功能的变化, A栋周边的框架柱 (型钢砼结构) 从三层开始逐步向外倾斜, 到六层倾斜完成, 斜柱角度为7度, 平面变化如图3。斜柱就位安装施工如下。
(1) H钢柱与已安装完成的十字钢柱对接用经纬仪加排尺定位, 标高使用水准仪控制。
(2) 第一节钢柱安装时柱底板四角用水准仪抄平。柱底板下的垫铁每叠不能超过三块。安装柱后校正完毕后螺丝充分拧紧。
(3) 钢柱的吊装采用两个吊点 (见图4) 。分别设在钢柱翼缘上的耳板罗孔, 卡环采用两个5t即可。吊装采用等长的2根ϕ24 mm钢丝绳。吊装前柱顶部安装好松钩用的钢梯, 待吊装到位后钢柱拉好缆风绳后, 在确认钢柱固定好后, 从吊装前设置在柱身的钢梯上人到柱顶松钩。钢梯采用ϕ60的钢管制作, 每节6 m即可。
(4) 钢柱校正采用柱腹板两面拉缆风绳。缆风绳采用ϕ13.5钢丝绳, 见图5。
(5) 钢柱吊装到位后即进行对接, 上好夹板临时固定螺丝紧固, 拉缆风绳固定。钢柱垂直度校正采用两台经纬仪互成90°角进行观测。为防止钢柱的安装后的垂直度超差, 安装时垂直度上节柱和下节柱的中心要做到基本重合。
(6) 钢柱对口校正采用螺旋千斤顶加卡板。校正后轴线对准上下不超过5 mm, 对超过允许范围的在柱口上标明, 以便下道工序进行焊接纠偏。错口标准不超过钢板厚度的1/10 mm。对由于钢柱几何尺寸上下柱不符的, 以腹板为校正主体。钢柱校正完毕后即进行定位点焊。
(7) 垂偏的控制和调整。利用焊接收缩来调整钢柱垂偏是钢柱安装中经常使用的方法。安装时, 钢柱就位, 上节钢柱柱底中心线对准下节柱顶的中心线, 而上节柱顶的中心线可以在未焊前向焊接收缩方向预偏一定值, 通过焊接收缩, 使钢柱达到预先控制的垂直精度。
(8) 控制柱底位移来调整钢柱的偏差。如果钢柱垂偏尺寸过大, 个别情况可以利用调整该节柱底中心线的就位偏差, 来调整钢柱的垂直精度, 但这种位移偏差一般不得超过3 mm。焊接与日照综合影响时, 根据其影响程度的大小, 来确定钢柱预留偏差值。加强焊接工艺控制, 采用对称焊等方法, 可以减少钢柱的偏差。
(9) 钢柱安装标高校正。钢柱安装标高误差是钢柱制作长度的公差、安装间隙、焊接变形、压缩变形和季节性温度差、基础沉降等因素的综合反映, 钢柱的标高可以通过垫块的高度来控制柱顶标高。
6 结束语
综上所述, 随着型钢混凝土构件研究的深入及计算理论的逐步成熟, 近年来, 型钢混凝土的研究逐步由构件转向体系, 由普通混凝土转向高性能混凝土, 由单一型钢混凝土体系的研究转向型钢混凝土与混凝土、钢及预应力技术组合所产生的新结构体系的研究, 预应力型钢混凝土技术也由此发展起来。
参考文献
[1]史少鹏.自密实钢管混凝土施工研究与应用[J].青岛理工大学学报, 2007, 28 (6) :129.
[2]曾炜.青岛评荐中心扩建工程型钢混凝土柱梁施工技术[J].青岛理工大学学报, 2006, 27 (6) :45.
[3]吕胜普.多事件交叉干扰下的工期索赔方法[J].土木工程学报, 2005, 38 (11) :112-114.
[4]刘刚, 叶耀东, 曹德成.施工项目管理中的多目标最优化设计[J].施工技术, 2002 (12) :25.