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【内容摘要】近年来,随着型钢混凝土构件研究的深入及计算伦理的逐步成熟,型钢混凝土的研究逐步有构件转向体系,普通混凝土转向高性能混凝土,由单一型钢混凝土体系转向型钢混凝土、混凝土、钢筋预应力技术相结合所产生的结构体系研究。本文介绍了型钢混凝土结构及特点,并重点分析了型钢混凝土结构新型施工技术,并得出了相关结论。
【关键字】型钢混凝土;结构;施工技术
中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:
1.型钢混凝土结构及特点分析
型钢混凝土组合结构(SRC)是指在混凝土中主要配置型钢,并且配有一定的受力钢筋的结构,是钢与混凝土组合结构的一种主要形式。钢型分为实腹式和空腹式。实腹式SRC构件具有良好的抗震性能,而空腹式SRC的抗震性恩能与普通混凝土(RC)基本相同。在日本称之为钢骨筋混凝土结构,在欧美国家称之为混凝土包钢结构,在前苏联则被称为劲性钢筋混凝土结构。钢型混凝土结构承载力高、刚性大,并具有良好的延展性和耗能性,因而特别适用于地震区。
钢型混凝土结构是把型钢埋入钢筋混凝土中,型钢、钢筋、混凝土三位一体整体工作的一种独立结构形式。其受力性能优于这三种结构的简单叠加。与钢相比,SRC构件的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲,并能提高钢构件的整体刚度。该结构形式比传统的钢筋混凝土结构具有承载力大、刚度大、抗震性能好的优点;与纯钢结构相比,具有防火性能好,结构局部和整体稳定性能好,节省钢材的优点。
2.型钢混凝土结构构造
2. 1型钢混凝土构件
型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成,其基本构件有型钢混凝土梁和柱。型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类,实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成,空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。
2. 2梁柱节点构造
梁柱节点的基本要求是:内力传递明确,不产生局部应力集中现象,主筋布置不妨碍浇筑混凝土,型钢焊接方便。在梁柱节点处柱的主筋一般在柱角上,这样可以避免穿过型钢梁的翼缘。但柱的箍筋要穿过型钢梁的腹板,也可将柱的箍筋焊在型钢梁上。 梁的主筋一般要穿过型钢柱的腹板,如果穿孔削弱了型钢柱的强度,应采取补强措施。为增加与混凝土的握裹力一般都要在型钢构件上设置钢栓钉。
2. 3柱脚节点构造
柱脚节点构造分为非埋入式柱脚和埋入式柱脚。柱脚的型钢不埋入基础内部。非埋入式柱脚型钢柱下端设有钢底板,利用地脚螺栓将钢底板锚固,柱内的纵向钢筋与基础内伸出的插筋相连接。埋入式柱脚柱脚的型钢伸入基础内部。若型钢埋入足够深度,则地脚螺栓及底板均无需计算。
2. 4剪力连接件
型钢与混凝土之间的粘结应力只有圆钢与混凝土粘结应力的二分之一,因此为了保证混凝土与型钢共同工作,有时要设置剪力连接件,常用的为圆柱头焊钉。一般只在型钢截面有重大变化处才需要设置剪力连接件。
3. 型钢混凝土结构新型施工技术
3.1型钢骨架的施工和钢筋的绑扎
型钢骨架施工,应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的规定。在安装柱的型钢骨架时,首先是在上下型钢骨架处作临时连接,然后观测纠正其垂直偏差,再进行焊接或高强度螺栓连接,其次是在梁的型钢骨架安装后,要再次对型钢骨架进行观测纠正。为防止上层型钢骨架垂直偏差积累超过允许值,除了力求柱的型钢骨架下部校正准确外,还应将上部的安装垂直中心线对准。
为使梁柱接头处的交叉钢筋贯通且互不干扰,加工柱的型钢骨架时,在型钢腹板上要預留穿钢筋的孔洞,而且要相互错开。预留孔洞的孔径,既要便于穿钢筋,又不能过多削弱型钢腹板,一般预留孔洞的孔径较钢筋直径大4~6mm为宜。在梁柱接头处和梁的型钢翼缘下部,由于浇筑混凝土时有部分空气不易排出或因梁的型钢翼缘过宽妨碍浇筑混凝土,为此要在一些部位预留排除空气的孔洞和混凝土浇筑孔。
型钢混凝土结构的钢筋绑扎与钢筋混凝土结构中的钢筋绑扎基本相同,但也有其特点。由于柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘,因此柱的纵向钢筋只能设在柱截面的四角或无梁的部位。在梁柱节点部位,柱的箍筋要在型钢梁腹板上已留好的孔中穿过,由于整根箍筋无法穿过,只能将箍筋分段,再用电弧焊焊接。不宜将箍筋焊在梁的腹板上,因为节点处受力较复杂。如腹板上开孔的大小和位置不合适时,需征得设计单位的同意后,再用电钻补孔或用绞刀扩孔,不得用气割开孔。
3. 2模板与混凝土浇筑
型钢混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的区别在于型钢混凝土结构中有型钢骨架,在混凝土未硬化之前,型钢骨架可作为钢结构来承受荷载,因此施工时可利用这个特点,合理选择模板材料和支模方法。在高层建筑现浇型钢混凝土结构施工中,经济效益较显著的模板体系有:无支撑模板体系、升梁提(滑)模体系和外挂脚手升降体系等。如上海金茂大厦型钢混凝土结构的滑模施工、重庆民族饭店的升梁提模工艺等,都是利用型钢骨架的承重能力为施工创造有利的条件。
型钢混凝土结构的混凝土浇筑,应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定。在梁柱接头处和梁型钢翼缘下部等混凝土不易充分填满处,要仔细进行浇筑和捣实。型钢混凝土结构外包的混凝土外壳,要满足受力和耐火的双重要求.浇筑时要保证其密实度和防止开裂。
4.结论
型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,就目前而言,从经济与使用的角度来看,型钢混凝土就是经典组合之一。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,可以合理配置较多的钢材,减少结构构件断面尺寸。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]夏峰.型钢混凝土结构施工技术[J].施工技术,2012,10
[2]杨嗣信.混凝土结构工程的施工现状和发展[J].施工技术,2013,1
[3]齐荣彪.型钢混凝土结构施工技术应用与实践[J].甘肃科技,2007,2
[4]刘泽锋.型钢混凝土组合结构施工技术[J].建筑规划,2012,5
[5]张自荣.桥梁深水基础施工方案研究[J].世界桥梁,2008
[6]刘光宇.土在高层建筑结构中的施工技术的应用[J].民营科技,2013,1
【关键字】型钢混凝土;结构;施工技术
中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:
1.型钢混凝土结构及特点分析
型钢混凝土组合结构(SRC)是指在混凝土中主要配置型钢,并且配有一定的受力钢筋的结构,是钢与混凝土组合结构的一种主要形式。钢型分为实腹式和空腹式。实腹式SRC构件具有良好的抗震性能,而空腹式SRC的抗震性恩能与普通混凝土(RC)基本相同。在日本称之为钢骨筋混凝土结构,在欧美国家称之为混凝土包钢结构,在前苏联则被称为劲性钢筋混凝土结构。钢型混凝土结构承载力高、刚性大,并具有良好的延展性和耗能性,因而特别适用于地震区。
钢型混凝土结构是把型钢埋入钢筋混凝土中,型钢、钢筋、混凝土三位一体整体工作的一种独立结构形式。其受力性能优于这三种结构的简单叠加。与钢相比,SRC构件的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲,并能提高钢构件的整体刚度。该结构形式比传统的钢筋混凝土结构具有承载力大、刚度大、抗震性能好的优点;与纯钢结构相比,具有防火性能好,结构局部和整体稳定性能好,节省钢材的优点。
2.型钢混凝土结构构造
2. 1型钢混凝土构件
型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成,其基本构件有型钢混凝土梁和柱。型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类,实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成,空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。
2. 2梁柱节点构造
梁柱节点的基本要求是:内力传递明确,不产生局部应力集中现象,主筋布置不妨碍浇筑混凝土,型钢焊接方便。在梁柱节点处柱的主筋一般在柱角上,这样可以避免穿过型钢梁的翼缘。但柱的箍筋要穿过型钢梁的腹板,也可将柱的箍筋焊在型钢梁上。 梁的主筋一般要穿过型钢柱的腹板,如果穿孔削弱了型钢柱的强度,应采取补强措施。为增加与混凝土的握裹力一般都要在型钢构件上设置钢栓钉。
2. 3柱脚节点构造
柱脚节点构造分为非埋入式柱脚和埋入式柱脚。柱脚的型钢不埋入基础内部。非埋入式柱脚型钢柱下端设有钢底板,利用地脚螺栓将钢底板锚固,柱内的纵向钢筋与基础内伸出的插筋相连接。埋入式柱脚柱脚的型钢伸入基础内部。若型钢埋入足够深度,则地脚螺栓及底板均无需计算。
2. 4剪力连接件
型钢与混凝土之间的粘结应力只有圆钢与混凝土粘结应力的二分之一,因此为了保证混凝土与型钢共同工作,有时要设置剪力连接件,常用的为圆柱头焊钉。一般只在型钢截面有重大变化处才需要设置剪力连接件。
3. 型钢混凝土结构新型施工技术
3.1型钢骨架的施工和钢筋的绑扎
型钢骨架施工,应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的规定。在安装柱的型钢骨架时,首先是在上下型钢骨架处作临时连接,然后观测纠正其垂直偏差,再进行焊接或高强度螺栓连接,其次是在梁的型钢骨架安装后,要再次对型钢骨架进行观测纠正。为防止上层型钢骨架垂直偏差积累超过允许值,除了力求柱的型钢骨架下部校正准确外,还应将上部的安装垂直中心线对准。
为使梁柱接头处的交叉钢筋贯通且互不干扰,加工柱的型钢骨架时,在型钢腹板上要預留穿钢筋的孔洞,而且要相互错开。预留孔洞的孔径,既要便于穿钢筋,又不能过多削弱型钢腹板,一般预留孔洞的孔径较钢筋直径大4~6mm为宜。在梁柱接头处和梁的型钢翼缘下部,由于浇筑混凝土时有部分空气不易排出或因梁的型钢翼缘过宽妨碍浇筑混凝土,为此要在一些部位预留排除空气的孔洞和混凝土浇筑孔。
型钢混凝土结构的钢筋绑扎与钢筋混凝土结构中的钢筋绑扎基本相同,但也有其特点。由于柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘,因此柱的纵向钢筋只能设在柱截面的四角或无梁的部位。在梁柱节点部位,柱的箍筋要在型钢梁腹板上已留好的孔中穿过,由于整根箍筋无法穿过,只能将箍筋分段,再用电弧焊焊接。不宜将箍筋焊在梁的腹板上,因为节点处受力较复杂。如腹板上开孔的大小和位置不合适时,需征得设计单位的同意后,再用电钻补孔或用绞刀扩孔,不得用气割开孔。
3. 2模板与混凝土浇筑
型钢混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的区别在于型钢混凝土结构中有型钢骨架,在混凝土未硬化之前,型钢骨架可作为钢结构来承受荷载,因此施工时可利用这个特点,合理选择模板材料和支模方法。在高层建筑现浇型钢混凝土结构施工中,经济效益较显著的模板体系有:无支撑模板体系、升梁提(滑)模体系和外挂脚手升降体系等。如上海金茂大厦型钢混凝土结构的滑模施工、重庆民族饭店的升梁提模工艺等,都是利用型钢骨架的承重能力为施工创造有利的条件。
型钢混凝土结构的混凝土浇筑,应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定。在梁柱接头处和梁型钢翼缘下部等混凝土不易充分填满处,要仔细进行浇筑和捣实。型钢混凝土结构外包的混凝土外壳,要满足受力和耐火的双重要求.浇筑时要保证其密实度和防止开裂。
4.结论
型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,就目前而言,从经济与使用的角度来看,型钢混凝土就是经典组合之一。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,可以合理配置较多的钢材,减少结构构件断面尺寸。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]夏峰.型钢混凝土结构施工技术[J].施工技术,2012,10
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[4]刘泽锋.型钢混凝土组合结构施工技术[J].建筑规划,2012,5
[5]张自荣.桥梁深水基础施工方案研究[J].世界桥梁,2008
[6]刘光宇.土在高层建筑结构中的施工技术的应用[J].民营科技,2013,1