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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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái),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(lái)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(guò)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(wàn)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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。混凝土的運(yùn)輸?;炷霖Q向運(yùn)輸主要通過(guò)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(guò)大的問(wèn)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(wèn)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(wú)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(wèn)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(guò)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(wú)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(wú)噪音、無(wú)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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