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摘要:钢—混凝土混合结构是高层住宅建筑结构设计和施工的重要结构形式,采用这种混合的结构相比单纯的浇铨结构具有优良的结构性能,而和单纯的钢结构相比节约了钢材用量,具有更大的经济价值,同时表现出更为优异的耐火性。本文将对钢-混凝土混合结构技术在高层住宅的应用中的结构体系和相关主要构件进行简单分析研究,以供相关技术人员做研究。
关键字:钢筋浇铨结构;混合结构技术;高层建筑;应用
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:
随着我国经济的高速发展,城市建设的不断推进,高层建筑施工技术的不断成熟,为解决我国城市人口的居住问题做出了巨大的贡献,并实现了丰厚的投资回报率。高层住宅建筑占用的土地较少,住户较多的特征,这类建筑工程的开发较好的投资回报率和较大的社会价值,是城市开发过程中主要的建筑形式。钢-混凝土混合结构技术是保证高层建筑更具稳定性和经济性的重要建筑施工技术,为推动城市高层建筑的开发有着重要作用。
一、实例工程
位于南宁的某一高层住宅大厦,该住宅地面上部的建筑有33层高,地下部分两层。其中地下部分主要是作为停车场以及满足建筑正常使用的设备用房。上部1、2层住房作为商业店铺,其余的就作为居民住宅。该高建筑总体面积为36700平方米,总高为99米。该建筑采用蝶形设计,具有南方住宅良好的采光和通风特征。建筑工程设计的抗震烈度是六度,工程地基基础的设计等级达到甲级。墙体与浇铨筒体具有的抗震等级是二级,同时在相应的平台结合部设计六级的人防工程。工程表面的基本风压值是0.4KN/m2。
建筑工程的结构体系
工程建筑的上部结构使用钢与浇铨共同组合构建构件,从而形成钢——混凝土混合结构体系,在该结构中钢架结构与浇铨剪力墙共同作为承重與抗侧力的建筑结构体系。钢框架是H型钢梁与组合柱使用铨焊进行连接而成,组合柱是Q345B型钢板被焊接成为的矩形断面被灌注C40型微膨胀浇铨构建的矩形的钢管浇铨柱。钢管浇铨柱具有良好抗剪、抗扭和抗压性能,并且具有较高的承载力,同时具有良好的抗震性和延性。钢管浇铨柱在震区建筑中应用时,不必限制其轴压比,同时限制长细比。钢管浇铨柱在高层建筑工程中具有显著的经济价值,和钢筋浇铨柱比较,可将柱截面缩减百分之五十到百分之七十,于此同时增加建筑工程百分之四到百分之六具有有效使用价值建筑面积,同时见底百分之六十的浇铨使用量,降低相应建筑结构百分之六十自重,从而减弱了建筑地基负担,同时消弱了地震中建筑结构受到的影响,并加快了施工的进度。钢管浇铨柱和单独使用钢柱比较,具有类似的柱截面面积,却能够降低百分之五十的钢材用量,缩减建筑结构体系中大约百分之四十的造价费用,同时具有更有的耐火性,使防火材料费用缩减百分之四十五。
工程建筑的楼盖使用Q345B型钢板按照H型的钢梁结构进行焊接,并用现浇铨楼板和抗剪栓的做连接而成。工程中楼盖采用的梁柱是T字型的钢——浇铨组合梁,梁柱的上部结构是C30型的现浇铨钢筋楼板,其厚度是一百二十毫米,而浇铨楼板和钢筋之间使用的抗剪性铨钉长度是一百毫米,就已经符合建筑结构中水平方向的抗剪力要求。该组合钢梁使用无支撑型施工方式进行施工。
工程建筑结构中剪力墙是其抗侧力体系的一部分,剪力墙的主要构成包含楼梯和电梯井的布局设计,建筑中剪力墙的厚度和楼高层反相关。案例工程中建筑基础面道六楼的剪力墙厚度是四百毫米,七层到十六层的剪力墙厚度是三百六十毫米,十七层道三十三层的剪力墙厚度是三百毫米。
三、重要基本构件的运算分析
(一)矩形钢管浇铨柱设计
建筑结构中的矩形浇铨柱设计中要针对钢筋浇铨柱的的截面制定尺寸表格。柱的设计中,设定轴压比为n0且限制其值的上限是0.55,使用限制级浇铨的工作负荷系数运算法来确保浇铨柱的延性,该运算公式是:。案例工程内要求柱的细长比λ小于等于二十,其求解公式是。为了满足建筑工程抗震设计上的强柱弱梁要求,建筑结构框架之中所有节点的钢管浇铨柱必须符合以下函数关系:(1)
(2)
剪力墙
建筑结构中剪力墙构成的筒体结构与剪力墙负担这百分之六十的水平方向剪力,在设计时必须确保浇铨墙体拥有合理的延性。根据相关实验研究证明,浇铨墙体中配置的型钢,在墙体发生弯曲现象时,可以防止平面外发生错断的情况,并消减了浇铨墙体和钢柱间发生竖向变形的差异状况导致的不良影响。建筑楼面浇铨墙体和钢梁之间的连接部位,因为有部分轴力和弯矩的发生,同时墙体平面的外部刚性较低,极易造成墙体的裂缝。故而要在结合部位设计型钢柱,用以防止墙体裂缝的进一步扩张或者出现,并且可以收钢结构的施工更为便利。浇铨筒体在角部受力通常较大,在建筑结构中设计的型钢柱可以保证筒体构造的剪力墙在发生开裂之后,剪力墙的实际负载能力并没有发生较大的变化,从而保证了墙体结构不被快速的损毁。楼面钢梁与剪力墙的连接部位,应该在剪力墙裂缝开口的两边和电梯、楼井筒的四角位置设置规格为200*18*200*12的H型钢柱。通过剪力墙的弹塑性分析,建筑结构中剪力墙具有的弹塑铰通常位于剪力墙底部且在墙体高度八分之一范围中,而要确保型钢柱和浇铨能够协调工作,必须在这个范围之中对浇铨筒体的角部位置型钢柱设计相应的铨钉。
(三)矩形钢管浇铨柱的带框式剪力墙
钢管浇铨柱与剪力墙是建筑结构中主要的抗侧力构件,他们之间的连接方式是在剪力墙上布置钢筋和焊接钢管壁的连接件,并且近似不存在剪切约束,剪力墙仅能当做镶嵌在框架内的板墙来看待。按照剪力墙的相关设计规程的假设,水平方向力造成的整体弯矩能够由钢管浇铨柱具有的压、拉轴向力全部负荷,在设计中不兼顾剪力墙和柱发生的局部弯矩;框架和剪力墙相比,剪力墙具有更为突出的侧向刚性,建筑结构中的水平方向剪力可以用剪力墙来负荷;分派竖向的负荷时,可以根据剪力墙与钢管浇铨柱的实际状况来负担。弹性的有限元式分析法依据简化式的运算分析模型进行,钢管浇铨柱上的柱轴力造成的弯矩超过整体抵抗力距的百分之九十,这和该类型建筑结构的特点相符合。
结束语
现代城市高层建筑的开发中,钢—浇铨混合结构施工技术是一种较为成熟的施工技术,使用该种建筑结构的高层住宅区建筑工程具有良好的抗震性能。该种建筑结构在设计应用中要注意分析建筑的整体结构体系,并对建筑结构的主要构建进行探究分析,并做出合理的设计。据相关实验证明,钢—浇铨结构施工技术符合我国高层建筑的设计施工需求。
参考文献:
[1] 孔祥峰.高层钢-混凝土结构混合结构住宅体系抗震性能的研究及配套技术[A].北京建筑工程学院,2007,12(11):37-39.
[2] 李丕宁,秦荣.基于性能的高层钢-混凝土混合结构住宅设计[J].工程力学,2007,10(11):41-15.
[3] 王翠坤,田春雨,肖从真.高层建筑中钢-混凝土混合结构的研究及应用进展[A].建筑结构,2011,11(15):91-94.
关键字:钢筋浇铨结构;混合结构技术;高层建筑;应用
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:
随着我国经济的高速发展,城市建设的不断推进,高层建筑施工技术的不断成熟,为解决我国城市人口的居住问题做出了巨大的贡献,并实现了丰厚的投资回报率。高层住宅建筑占用的土地较少,住户较多的特征,这类建筑工程的开发较好的投资回报率和较大的社会价值,是城市开发过程中主要的建筑形式。钢-混凝土混合结构技术是保证高层建筑更具稳定性和经济性的重要建筑施工技术,为推动城市高层建筑的开发有着重要作用。
一、实例工程
位于南宁的某一高层住宅大厦,该住宅地面上部的建筑有33层高,地下部分两层。其中地下部分主要是作为停车场以及满足建筑正常使用的设备用房。上部1、2层住房作为商业店铺,其余的就作为居民住宅。该高建筑总体面积为36700平方米,总高为99米。该建筑采用蝶形设计,具有南方住宅良好的采光和通风特征。建筑工程设计的抗震烈度是六度,工程地基基础的设计等级达到甲级。墙体与浇铨筒体具有的抗震等级是二级,同时在相应的平台结合部设计六级的人防工程。工程表面的基本风压值是0.4KN/m2。
建筑工程的结构体系
工程建筑的上部结构使用钢与浇铨共同组合构建构件,从而形成钢——混凝土混合结构体系,在该结构中钢架结构与浇铨剪力墙共同作为承重與抗侧力的建筑结构体系。钢框架是H型钢梁与组合柱使用铨焊进行连接而成,组合柱是Q345B型钢板被焊接成为的矩形断面被灌注C40型微膨胀浇铨构建的矩形的钢管浇铨柱。钢管浇铨柱具有良好抗剪、抗扭和抗压性能,并且具有较高的承载力,同时具有良好的抗震性和延性。钢管浇铨柱在震区建筑中应用时,不必限制其轴压比,同时限制长细比。钢管浇铨柱在高层建筑工程中具有显著的经济价值,和钢筋浇铨柱比较,可将柱截面缩减百分之五十到百分之七十,于此同时增加建筑工程百分之四到百分之六具有有效使用价值建筑面积,同时见底百分之六十的浇铨使用量,降低相应建筑结构百分之六十自重,从而减弱了建筑地基负担,同时消弱了地震中建筑结构受到的影响,并加快了施工的进度。钢管浇铨柱和单独使用钢柱比较,具有类似的柱截面面积,却能够降低百分之五十的钢材用量,缩减建筑结构体系中大约百分之四十的造价费用,同时具有更有的耐火性,使防火材料费用缩减百分之四十五。
工程建筑的楼盖使用Q345B型钢板按照H型的钢梁结构进行焊接,并用现浇铨楼板和抗剪栓的做连接而成。工程中楼盖采用的梁柱是T字型的钢——浇铨组合梁,梁柱的上部结构是C30型的现浇铨钢筋楼板,其厚度是一百二十毫米,而浇铨楼板和钢筋之间使用的抗剪性铨钉长度是一百毫米,就已经符合建筑结构中水平方向的抗剪力要求。该组合钢梁使用无支撑型施工方式进行施工。
工程建筑结构中剪力墙是其抗侧力体系的一部分,剪力墙的主要构成包含楼梯和电梯井的布局设计,建筑中剪力墙的厚度和楼高层反相关。案例工程中建筑基础面道六楼的剪力墙厚度是四百毫米,七层到十六层的剪力墙厚度是三百六十毫米,十七层道三十三层的剪力墙厚度是三百毫米。
三、重要基本构件的运算分析
(一)矩形钢管浇铨柱设计
建筑结构中的矩形浇铨柱设计中要针对钢筋浇铨柱的的截面制定尺寸表格。柱的设计中,设定轴压比为n0且限制其值的上限是0.55,使用限制级浇铨的工作负荷系数运算法来确保浇铨柱的延性,该运算公式是:。案例工程内要求柱的细长比λ小于等于二十,其求解公式是。为了满足建筑工程抗震设计上的强柱弱梁要求,建筑结构框架之中所有节点的钢管浇铨柱必须符合以下函数关系:(1)
(2)
剪力墙
建筑结构中剪力墙构成的筒体结构与剪力墙负担这百分之六十的水平方向剪力,在设计时必须确保浇铨墙体拥有合理的延性。根据相关实验研究证明,浇铨墙体中配置的型钢,在墙体发生弯曲现象时,可以防止平面外发生错断的情况,并消减了浇铨墙体和钢柱间发生竖向变形的差异状况导致的不良影响。建筑楼面浇铨墙体和钢梁之间的连接部位,因为有部分轴力和弯矩的发生,同时墙体平面的外部刚性较低,极易造成墙体的裂缝。故而要在结合部位设计型钢柱,用以防止墙体裂缝的进一步扩张或者出现,并且可以收钢结构的施工更为便利。浇铨筒体在角部受力通常较大,在建筑结构中设计的型钢柱可以保证筒体构造的剪力墙在发生开裂之后,剪力墙的实际负载能力并没有发生较大的变化,从而保证了墙体结构不被快速的损毁。楼面钢梁与剪力墙的连接部位,应该在剪力墙裂缝开口的两边和电梯、楼井筒的四角位置设置规格为200*18*200*12的H型钢柱。通过剪力墙的弹塑性分析,建筑结构中剪力墙具有的弹塑铰通常位于剪力墙底部且在墙体高度八分之一范围中,而要确保型钢柱和浇铨能够协调工作,必须在这个范围之中对浇铨筒体的角部位置型钢柱设计相应的铨钉。
(三)矩形钢管浇铨柱的带框式剪力墙
钢管浇铨柱与剪力墙是建筑结构中主要的抗侧力构件,他们之间的连接方式是在剪力墙上布置钢筋和焊接钢管壁的连接件,并且近似不存在剪切约束,剪力墙仅能当做镶嵌在框架内的板墙来看待。按照剪力墙的相关设计规程的假设,水平方向力造成的整体弯矩能够由钢管浇铨柱具有的压、拉轴向力全部负荷,在设计中不兼顾剪力墙和柱发生的局部弯矩;框架和剪力墙相比,剪力墙具有更为突出的侧向刚性,建筑结构中的水平方向剪力可以用剪力墙来负荷;分派竖向的负荷时,可以根据剪力墙与钢管浇铨柱的实际状况来负担。弹性的有限元式分析法依据简化式的运算分析模型进行,钢管浇铨柱上的柱轴力造成的弯矩超过整体抵抗力距的百分之九十,这和该类型建筑结构的特点相符合。
结束语
现代城市高层建筑的开发中,钢—浇铨混合结构施工技术是一种较为成熟的施工技术,使用该种建筑结构的高层住宅区建筑工程具有良好的抗震性能。该种建筑结构在设计应用中要注意分析建筑的整体结构体系,并对建筑结构的主要构建进行探究分析,并做出合理的设计。据相关实验证明,钢—浇铨结构施工技术符合我国高层建筑的设计施工需求。
参考文献:
[1] 孔祥峰.高层钢-混凝土结构混合结构住宅体系抗震性能的研究及配套技术[A].北京建筑工程学院,2007,12(11):37-39.
[2] 李丕宁,秦荣.基于性能的高层钢-混凝土混合结构住宅设计[J].工程力学,2007,10(11):41-15.
[3] 王翠坤,田春雨,肖从真.高层建筑中钢-混凝土混合结构的研究及应用进展[A].建筑结构,2011,11(15):91-94.