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鋼骨砼梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2011-05-18 15:09:03 [收藏]
    摘要：隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快，我國(guó)住宅建設(shè)持續(xù)空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對(duì)居住質(zhì)量的要求也越來越高。中國(guó)已成為第一產(chǎn)鋼大國(guó)鋼...
    關(guān)鍵詞：
        摘要：隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快，我國(guó)住宅建設(shè)持續(xù)空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對(duì)居住質(zhì)量的要求也越來越高。中國(guó)已成為第一產(chǎn)鋼大國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高，可以將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝一體化，提高住宅產(chǎn)業(yè)化水平。由于上述優(yōu)勢(shì)，鋼結(jié)構(gòu)在住宅市場(chǎng)必將有良好的發(fā)展前景。

        關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)住宅

        1、引言

        鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層建筑已有數(shù)十年的歷史。首先采用鋼結(jié)構(gòu)建造高層建筑的是美國(guó)，戰(zhàn)后經(jīng)過經(jīng)濟(jì)恢復(fù)，高層鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)再度興起，隨著煉鋼技術(shù)和成型制造工藝的發(fā)展，給鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用帶來新的活力，工程建設(shè)日益增加，相應(yīng)又推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的不斷進(jìn)步積完善，特別是1960年以來，高層鋼結(jié)構(gòu)工程迅速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)已成為高層建筑設(shè)計(jì)選型的主要對(duì)象。

        隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快，我國(guó)住宅建設(shè)持續(xù)空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對(duì)居住質(zhì)量的要求也越來越高。中國(guó)已成為第一產(chǎn)鋼大國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高，可以將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝一體化，提高住宅產(chǎn)業(yè)化水平。由于上述優(yōu)勢(shì)，鋼結(jié)構(gòu)在住宅市場(chǎng)必將有良好的發(fā)展前景。

        通過百花小區(qū)1#樓高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用研究，更好地提高鋼結(jié)構(gòu)體系在住宅產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用技術(shù)，推動(dòng)國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在房地產(chǎn)業(yè)中的采用，為鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展做出貢獻(xiàn)

        2、工程概況

        百花小區(qū)1#商住樓位于濟(jì)南市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)建設(shè)總公司建設(shè)的百花小區(qū)內(nèi)，建筑面積為3.3萬平方米，地下一層，地上26層(其中地下為立體式車庫(kù)，1～3層為公建，4層以上為住宅樓)。承重框架為箱形截面柱及H型梁，柱采用馬鋼生產(chǎn)的Q345B型鋼車間加工制作。內(nèi)、外墻板采用南京產(chǎn)ALC(蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板)，外墻直接在ALC板刷涂料。公建部分外窗采用無框窗；住宅外窗采用60系列PVC塑鋼窗，中空玻璃。樓面為現(xiàn)澆混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑，屋面采用PVC卷材防水聚乙脂發(fā)泡保溫屋面。住宅內(nèi)水電均走暗線，與梁交叉處走梁腹板預(yù)留孔。水、電分戶計(jì)量，寬帶入戶。采暖用進(jìn)口美國(guó)原裝金瑪克電暖器。室內(nèi)精裝修，空間大，效果好，充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。

        3、主要施工方法

        3.1鋼結(jié)構(gòu)加工制作箱型柱采用鋼板，在鋼構(gòu)件加工車間加工、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的除銹、焊接完成。

        3.1.1箱型柱制作工藝

        1)鋼板拼接

        由于每段柱高在12米以下，為保證下料后鋼板的直線度，首先將兩塊鋼板拼接。鋼板兩端開坡口。

        2)劃線下料

        按排料圖劃線，劃線寬度方向留余量3mm，長(zhǎng)度方向留余量50mm.中間隔板劃線不留余量。

        長(zhǎng)度方向沿劃線每隔5m鉆Φ8mm孔。

        用兩臺(tái)半自動(dòng)切割機(jī)(或雙頭)沿劃線中心同時(shí)切割，每隔5米留100mm不切割，待冷卻后再切割。

        3)組裝焊接

        用H型鋼作臨時(shí)組裝平臺(tái)，組裝前用水準(zhǔn)儀將平臺(tái)找平并將H型墊實(shí)固定。在兩腹板上劃組裝線，組裝焊接襯板。

        定位焊。在襯板內(nèi)側(cè)每隔300mm焊10-20mm焊縫。

        將一腹板與隔板組對(duì)，定位焊。

        組對(duì)兩蓋板。定位焊。

        組裝腹板，定位焊。

        用三根同尺寸的箱體并排，并兩點(diǎn)焊。用兩邊箱體作自動(dòng)焊機(jī)軌道用。

        焊接：用兩臺(tái)埋弧自動(dòng)焊沿同一方向焊接兩條焊縫。焊縫兩端加100mm引弧板和熄弧焊。

        焊完一層后將箱體翻身，焊接另一面兩條焊縫。焊接方法同上。待焊接完畢后再翻身施焊另一面兩條焊縫。

        焊接完畢，即將引熄弧板在離母材5mm處切斷，并用砂輪機(jī)修磨平整，切不可用錘擊落；并修磨后的切割面進(jìn)行檢查。

        焊縫無損檢測(cè)，使用超聲波探傷。探傷長(zhǎng)度為每條焊縫的20%，按JB11345的規(guī)定不低于Ⅱ級(jí)。

        3.1.2、梁及連接板加工及組焊

        1)下料

        型鋼采用型鋼切割機(jī)下料，鋼板采用半自動(dòng)切割機(jī)下料，下料后應(yīng)進(jìn)行清渣修磨，編號(hào)歸類放置；

        2)鉆孔

        先在構(gòu)件上用劃針和鋼尺劃出孔的中心和直徑，在孔的四周(90°位置)打四只沖孔，鉆孔后檢查；

        3)高強(qiáng)度螺栓摩擦面處理

        噴砂處理高強(qiáng)度螺栓摩擦面的表面粗糙度：噴砂壓力約6Kg/cm2，石英砂的粒度1.5∽4mm，加工后的鋼材表面呈現(xiàn)灰白色；

        用電動(dòng)砂輪機(jī)打磨鋼板的表面，砂輪打磨的方向與受力方向垂直，打磨范圍不應(yīng)小于4倍螺栓直徑，打磨時(shí)不應(yīng)在鋼材表面磨出明顯的凹坑；

        3.2鋼結(jié)構(gòu)安裝

        3.2.1箱型柱安裝：箱型柱在實(shí)際施工過程中按照材料采購(gòu)、加工、運(yùn)輸、吊裝、連接(加固)工藝完成。所有鋼結(jié)構(gòu)制品，在刷防銹油漆前，必須將構(gòu)件表面的毛刺、鐵銹、油污及附著物清除干凈。手工除銹達(dá)到St2，機(jī)械除銹達(dá)到Sa2.本工程四層以下裙樓立柱為48根，主樓立柱為37根。立柱單根最短4.5米，最長(zhǎng)12.5米。截面形狀為箱形。單根立柱最大設(shè)計(jì)重量為3.5噸，最小設(shè)計(jì)重量為1.88噸。剪力墻框架立柱為150*150H型鋼。吊裝順序采用由中心向四周擴(kuò)展的原則，以保證安裝過程中框架的對(duì)稱性和穩(wěn)定性。立柱安裝吊裝采用QTZ-80型塔式起重機(jī)，利用柱頂臨時(shí)設(shè)計(jì)連接耳板為吊裝吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝。立柱連接采用臨時(shí)連接板和臨時(shí)螺栓進(jìn)行連接，形成穩(wěn)定的單元框架后調(diào)整焊接及UT檢測(cè)。

        3.2.2鋼梁安裝鋼梁的安裝分主梁、次梁和外挑梁的安裝；主梁材質(zhì)為Q345B軋制H型鋼。主梁在立柱形成單元后采用捆綁串吊施工，根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)吊裝數(shù)量2~4根；次梁和剪力墻框架梁由于空間和接點(diǎn)的實(shí)際情況，一般采用單根吊裝。

        3.2.3高強(qiáng)螺栓安裝高強(qiáng)螺栓是目前建筑鋼結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的連接方法之一。它的特點(diǎn)是施工方便，可拆可換，傳力均勻。根據(jù)本工程的設(shè)計(jì)方案高強(qiáng)螺栓采用摩擦型連接。緊固辦法采用專用棘輪扳手和扭矩扳手經(jīng)初擰和終擰完成。

        3.2.4.栓釘焊接栓釘焊接是高層鋼結(jié)構(gòu)施工中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，常見的栓釘焊接分為直接焊接在鋼梁上和穿過壓型鋼板后焊接在鋼梁上兩種方式。本工程采用直接焊接在鋼梁上。

        3.3混凝土施工

        本工程中混凝土部分主要是核心筒筒壁和現(xiàn)澆混凝土樓面兩個(gè)部分?；炷恋倪\(yùn)輸?；炷霖Q向運(yùn)輸主要通過砼泵泵送。樓面模板支撐方案，根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用H型梁下翼緣支撐小規(guī)格H型鋼，在H型鋼上鋪設(shè)竹膠板、鋼筋。箱型柱內(nèi)澆混凝土采用頂升法，利用混凝土泵的壓力將混凝土由下向上壓入箱型柱。在混凝土頂升前，會(huì)同設(shè)計(jì)方對(duì)頂升入口處的管壁進(jìn)行詳細(xì)、嚴(yán)格的強(qiáng)度驗(yàn)算，確保頂升壓力在要求的強(qiáng)度范圍內(nèi)，同時(shí)在柱下部側(cè)壁安裝特種壓力表，隨時(shí)觀測(cè)柱內(nèi)混凝土的壓強(qiáng)變化。另外，對(duì)頂升用混凝土的配合比要嚴(yán)格要求，保證混凝土的坍落度不小于200MM.

        3.4外墻板安裝

        外墻板采用南京旭建產(chǎn)175MM厚度ALC板。該板材全部采用工廠化加工，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)吊裝，吊裝設(shè)備為塔吊。外墻墻板共計(jì)約9780塊，其中TU平板4600多塊，TU藝術(shù)板5180塊。按照廠家提供圖集施工，由墻板內(nèi)側(cè)膨脹螺栓固定在樓面的通長(zhǎng)角鋼和ALC板上的專用聯(lián)結(jié)桿連接，縫隙用嵌縫砂漿和密封膠密封。于床連接處在窗四周另加角鋼。

        3.5內(nèi)墻板安裝

        內(nèi)墻板均采用南京產(chǎn)C型125厚度ALC板。工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝。施工工藝簡(jiǎn)單，不受天氣等情況的制約。內(nèi)墻的安裝基本與外墻類似。衛(wèi)生間、廚房等部位的墻板采用特殊PVC密封膠。

        4、主要的技術(shù)成果

        1)、箱型砼柱

        箱型柱－砼柱是在箱型柱內(nèi)灌注高強(qiáng)度(C50)等級(jí)砼，在箱型柱中間內(nèi)部加隔板支撐，形成兩種材料相輔相成共同工作的機(jī)理，解決了在荷載作用下，強(qiáng)度尚未達(dá)到極限時(shí)率先發(fā)生變形過大的問題。它具有承載力高、抗震性能好、施工簡(jiǎn)捷的特點(diǎn)，一般每四層(每節(jié)長(zhǎng)12米左右)為一個(gè)制作安裝單元，整根鋼管柱一次吊裝就位，為主體結(jié)構(gòu)安裝創(chuàng)造了流水作業(yè)的條件。箱型柱－砼外包防火板后，鋼管混凝土柱耐火極限大于三小時(shí)，滿足高層建筑的防火要求。

        H型梁的加工，栓釘?shù)暮附?，采用合理的工藝，盡量減少由于焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，并采用合理的手段校正誤差。

        高強(qiáng)螺栓的型號(hào)，高強(qiáng)螺栓的接觸面要求先用砂輪打磨，打磨方向與構(gòu)件受力方向垂直，安裝時(shí)用鋼絲刷清除浮銹，并根據(jù)規(guī)范做摩擦面的抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，要求抗滑移系數(shù)不得小于0.35.

        2)、H型梁

        H型鋼梁均采用軋制H型鋼，其變形能力強(qiáng)，抗震性能好，承載力高。H型鋼梁外刷防腐漆、外包防火板，解決了鋼結(jié)構(gòu)的防腐、防火問題。施工時(shí)鋼梁有較大的承載力，可大大節(jié)省模板工作量。所用梁均在工廠加工，后運(yùn)輸?shù)娇h現(xiàn)場(chǎng)吊裝，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)的工作量，縮短了工程工期。

        3)、抗側(cè)力支撐砼筒結(jié)構(gòu)

        電梯、樓梯位置形成鋼筋混凝土核心筒，作為剪力墻抗側(cè)力支撐，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)于優(yōu)化抗側(cè)剛度，改善抗震性能起到了積極的作用。

        4)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋

        利用鋼框架梁下翼緣作為支模板材撐，上鋪竹膠板，再按設(shè)計(jì)鋪設(shè)鋼筋，澆筑C30混凝土。節(jié)省模板材，縮短施工工期。

        5)、節(jié)能型復(fù)合外墻板

        墻板尤其是外墻板從某種意義上講，它比結(jié)構(gòu)體系更為重要。因?yàn)樽≌ㄖ闹饕δ苁强客鈮Π鍖?shí)現(xiàn)的。工程采用的復(fù)合外墻板是列為“國(guó)家住宅建設(shè)推薦產(chǎn)品”的南京旭建蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)板，該墻板由加氣混凝土與鋼筋龍骨組合而成。墻板工廠化預(yù)制生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝，基本取消了濕作業(yè)。加工尺寸精確，施工快速，簡(jiǎn)單，大大縮短了施工周期；由于質(zhì)輕并有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可簡(jiǎn)化工程基礎(chǔ)；優(yōu)良的保溫性能可減少墻身厚度，增大建筑的使用面積。同時(shí)在地震中大大降低建筑的破壞程度，減少災(zāi)害造成的損失。墻板板縫的抗?jié)B、墻板的防火也都滿足國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        ALC板的主要性能：

        1、輕質(zhì)：比重為0.5，為混凝土的1/5，空心磚的1/3.減輕建筑的自重，減少了經(jīng)濟(jì)投入，提高了施工質(zhì)量。

        2、隔熱性：導(dǎo)熱系數(shù)為：0.11W/m.k.

        3、耐火性：耐火極限達(dá)到4小時(shí)。

        4、隔音性：有隔音與吸音雙重性能。

        5、承載能力和抗震性能優(yōu)越。

        6、綠色環(huán)保，無放射性。

        ALC板的施工安裝便捷，板材完全機(jī)械化生產(chǎn)，精度高，可按現(xiàn)場(chǎng)需要切割成任何形狀，施工工藝簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，解決了傳統(tǒng)的砌塊施工中的一系列施工質(zhì)量問題，施工工期可可縮短三分之一，大大提高了施工效率。

        6)、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系節(jié)能采暖方式的研究；

        節(jié)能住宅在大的方面上能夠節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；在小的方面上可以為業(yè)主節(jié)省生活成本。據(jù)有關(guān)調(diào)查表明：隨著人們對(duì)節(jié)能住宅的認(rèn)識(shí)，有超過七成的人愿意購(gòu)買節(jié)能住宅。因此在本工程中，也充分考慮了節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用：

        首先，在設(shè)計(jì)上充分減少建筑墻體、屋面、窗體等部位的熱傳導(dǎo)。采用建筑低能耗圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，使用新型低能耗的圍護(hù)材料。一至三層裙房外墻墻體采用200厚加氣混凝土砌塊，四層及以上住宅外墻采用175MM厚節(jié)能墻板。新建屋面在防水卷材上鋪設(shè)膨脹珍珠巖，增加了屋面的保溫效果。外窗除裙房辦公區(qū)安裝無框落地玻璃外，其他均采用PVC系列塑鋼窗，其物理性能達(dá)到A類，中空玻璃內(nèi)腔氣體層厚度不小于12MM.熱水系統(tǒng)采用太陽(yáng)能集中供熱系統(tǒng)。減少投資，同時(shí)保護(hù)了環(huán)境。本工程的采暖除裙房部分外均為電暖采暖方式，踢腳線安裝型瑪克爾智能溫控電暖氣。電采暖的特點(diǎn)是：環(huán)保無噪音、無污染，不產(chǎn)生廢氣，同時(shí)熱效率高，熱轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99%.

        其次在建材的采購(gòu)上，嚴(yán)格控制質(zhì)量，確保嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求使用建材。

        環(huán)保節(jié)能在施工工藝上也充分考慮。本工程的鋼管混凝土柱的澆筑，采用新型泵壓頂升技術(shù)，很少振搗甚至不用振搗，混凝土達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，減少因振搗而引起的噪聲污染，同時(shí)此工藝減少了混凝土的浪費(fèi)，大大減少了建筑垃圾的產(chǎn)生；鋼結(jié)構(gòu)梁柱的采用，減少了截面積，節(jié)省了模板材的使用，節(jié)省資源的同時(shí)保護(hù)了環(huán)境；墻板安裝采用焊接或螺栓連接方式，在鋼結(jié)構(gòu)柱和梁上焊接預(yù)埋件，用專用連接鋼筋和鋼板(螺栓)固定，與結(jié)構(gòu)梁或柱結(jié)合處縫隙專用密封膏密封。墻板安裝工藝基本取消了現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)。

        本工程在節(jié)能環(huán)保及采暖方面改變了建筑外圍保溫隔熱單一節(jié)能的技術(shù)觀念，結(jié)合了太陽(yáng)能開發(fā)及利用新型電能采暖技術(shù)，同時(shí)在施工時(shí)采用減少濕作業(yè)量的施工工藝，保護(hù)環(huán)境在開發(fā)新能源和節(jié)約使用能源上具有超前意識(shí)，為環(huán)保節(jié)能在住宅產(chǎn)業(yè)的采用起到了推動(dòng)作用。

        7、鋼結(jié)構(gòu)主體升降車庫(kù)的應(yīng)用研究；

        根據(jù)城市對(duì)停車位數(shù)量的發(fā)展需求和本工程地下室層高較高的特點(diǎn)，地下室部分安裝立體升降車庫(kù)。立體多層停車設(shè)備具有節(jié)省空間，布局靈活，存取自動(dòng)化、投資少的優(yōu)點(diǎn)，是適合城市中心土地少而生的一種新型設(shè)備。
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