超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制
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超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制
发布时间:2021-08-13T07:54:16.675Z 来源:《建筑砌块与砌块建筑》2021年第5期作者:黄建华[导读] 型钢混凝土结构施工的关键在于型钢混凝土梁柱与钢桁架、钢梁关联节点的施工工艺、施工技术和质量管控。
北京首钢建设集团有限公司北京 100043
摘要:我国建筑行业最近几年随着我国整体经济建设的快速发展而发展迅速,改善我国人们的生活品质。
近些年在建筑工程中大量应用型钢混凝土组合结构,其施工质量直接影响着整个建筑的安全性和可靠性,关系着建筑的使用寿命,所以一定要确保超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制。
关键词:超高层型钢混凝土结构;关键施工技术;质量控制
引言
高新技术的快速发展给予了我国建筑行业新的发展方向和发展空间,加速我国整体经济建设的发展进程。
超高层型钢混凝土结构以其独有的高承载、强抗压抗震性能、稳耐久性和耐火性被广泛应用于高层或超高层建筑、公路桥、铁路桥、航站楼、火车站和地铁站等工程建设中。
型钢混凝土结构施工的关键在于型钢混凝土梁柱与钢桁架、钢梁关联节点的施工工艺、施工技术和质量管控。
1超高层型钢混凝土结构的优势
1.超高层型钢混凝土中型钢不会受到钢占比的制约,型钢混凝土构件的负载水平能够比外形相同的钢筋混凝土构件的负载水平高1倍多,因此能够让构件截面缩小。
对于高层房屋来说,其构件截面变窄,能让层高与运用面积增大。
2.在混凝土正式浇灌以前,型钢已构成钢结构,有较高的负载水平,可以承担构件本身重量与施工负载,可以把模板悬挂至型钢处,模板无需设立支撑,提升了支模作业效率,提高了施工速度。
在高层建筑中无需等型钢混凝土的强度满足要求便可在其上层进行作业,可缩短施工时间。
由于没有暂时性的立柱,所以提高了设备安装的便捷性。
3.和钢筋混凝土架构相比,型钢混凝土组合架构的延性显著提升,特别是实腹型的型钢,这种架构在抗震方面有明显优势。
4.和钢结构比较而言,型钢混凝土组合架构在耐火性、持久性等方面均有不俗表现。
2超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制
2.1定型类模板
定型类模板有多种,如定型类木模板、定型类钢模板,利用定型模板能够提升工程施工速度和确保型钢柱、梁的成型效果。
但在具体应用过程中存在一个基本问题,定型模板的使用会涉及塔式起重机,因各种外在和内在因素的影响,会对工程产生一定的不利影响。
2.2钢管混凝土与型钢梁端板连接构件的静力性能
1.在连接件的螺栓尾部焊接螺纹钢筋,可以提高连接件的整体受力性能和刚度。
在合理设计的条件下,端板和梁先于钢管柱破坏,钢柱没有发生屈服,满足“强柱弱梁”的设计要求。
适当增加连接板厚度,可以降低转角变形量,增加整体刚度。
2.型钢梁应变分析可知,端板厚度虽然对梁端截面应变分布的影响并不明显,但随着端板厚度增大,梁端翼缘应力值变小。
连接端板在增加端板厚度后,并未发生屈服,保持弹性,具有较强刚度。
3.运用有限元软件建模分析了连接件的受力性能和破坏特征,与试验结果吻合,并分析了连接端板破坏、钢管柱破坏和螺栓破坏三种形态的破坏特征,为设计提供依据。
2.3结构整体计算分析
1.某些工程针对超限的分析手段采取了以下措施:①分别选取不同结构分析软件(YJK、MIDASBUILDING)进行整体计算,并考虑扭转耦联和双向地震作用;②摘选五组天然波和两组人工波,进行弹性时程分析,并将分析的平均值与规范反应谱分析情况进行比较,取包络设计;③运用等效弹性算法,验算中震不屈服与大震不屈服,分析结构抗震性能,并采取相应加强措施;④采用SAUSAGE软件进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,以考察结构是否能满足大震下的抗震性能目标要求,并根据分析结果制定针对结构薄弱位置的加强措施。
2.型钢混凝土变截面梁在中震下的分析计算,型钢混凝土变截面梁在中震下的补充验算,由中震工况验算的配筋结果可以初步判断,型钢混凝土变截面连梁具有很好的抗剪能力,绝大多数型钢混凝土变截面连梁按构造配置箍筋即可满足抗剪弹性的目标要求,纵筋最大配筋率为1.09%。
在设计施工图构件时,包络型钢混凝土变截面连梁的计算配筋值,要在达到项目施工地区最高抗震设防烈度的地震烈度时,可以保持弹性,抗剪、抗弯。
3.型钢混凝土变截面梁在大震下的分析计算,采用SAUSAGE软件计算罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,选取地震反应最大的地震波(人工波)Y主方向对构件的抗震性能情况进行分析可知,普通钢筋混凝土连梁损坏严重,但型钢混凝土变截面梁却充分发挥出连梁损耗地震能量的作用。
型钢混凝土变截面连梁的压损和性能水平,均明显小于普通连梁,型钢混凝土变截面连梁破坏程度均控制在轻度损坏,符合关键构件的性能水准。
型钢混凝土变截面连梁比周边支承型钢混凝土变截面连梁的墙体的破坏程度严重,或者两者的破坏程度相同,这些都说明型钢混凝土变截面连梁截面选择合适,符合剪力墙结构的耗能机制。
2.4震损型钢混凝土柱加固
当楼房、桥梁、港口、飞机场等大型建筑遭遇地震、飓风、爆炸等极端荷载时,极易产生不可逆的灾害性损伤破坏,从而导致大量人员伤亡与经济损失。
而内置型钢或钢骨的钢-混组合结构抗倾覆倒塌能力较强,发生灾害性整体倒塌的可能性较小,灾后可采取有效手段对该类结构进行修复加固,使之具有再次防御大震、余震等灾变的能力。
目前,围绕震损加固型钢混凝土框架体系的研究主要包括现场模型试验、数值模拟以及抗剪承载力理论分析,而专门针对震损型钢混凝土柱加固后的恢复力模型研究并不多见,如果直接采用钢-混组合结构体系的恢复力模型进行相关分析,所得结果往往离散性较强、规律模糊,无法直接指导工程实践.
2.5超高强混凝土型钢组合柱
1.纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱试件在轴向荷载和高温共同作用下,长细比为22.4的长1.4m试件,表现出截面强度破坏;而长细比为35.1的长2.5m试件则表现出屈曲破坏;体积掺量0.15%的PP纤维能够有效抑制120MPa混凝土高温爆裂。
2.纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱的竖向位移历程曲线总体上可分为初期膨胀阶段、压缩变形稳定增长阶段和压缩变形急剧增长阶段;随着长细比的增加,初期膨胀变形越大,试件从轴力峰值点到破坏点都经历了一段较长的温度历程。
3.纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱的耐火极限随着荷载比和长细比的增加而减小;随着截面尺寸以及型钢保护层的增大而增大;双肢箍筋间距对耐火极限的影响较小。
4.当试件的荷载比为0.23-0.53时,EC4的耐火极限建议值低于试验值30%-186%,偏于保守;规程DBJ/T15-81—2011的简化计算方法与试验值偏差为-49%-16%。
2.6柱模板施工质量控制关键点分析
1.为了确保竖向结构模板安装的有效性,在对其安装前一定要保证上部型钢梁安装完成,配板过程中一定要特别关注钢梁间隙情况,保证其符合大模板吊装的标准规范。
否则配板尺寸较大会影响模板的正常吊装,不利于施工正常进行。
案例工程的柱模板主要通过4片木模板进行拼装,施工较为便利。
2.由于型钢柱柱身不能依托拉螺杆加以增强,为此必须确保模板柱箍的强度达标。
案例工程中采用的型钢柱箍,可以保证其强度与硬度达到要求。
结语
超高层型钢混凝土结构的关键施工技术及质量控制,对于确保建筑施工质量具有非常重要的作用,其有效应用能够大大推动建筑结构质量的提升。
参考文献:
[1]李明.型钢混凝土组合结构柱施工质量控制要点[J].安徽建筑,2020,27(11).
[2]肖毅.浅析型钢-混凝土组合结构柱的施工质量控制[J].江西建材,2020(5).
[3]张黎,杨朋辉,王凯.钢管混凝土束组合结构施工要点分析[J].住宅与房地产,2020(35).。