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鋼骨砼梁結構設計及應用

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2011-05-18 15:09:03 [收藏]
    摘要：隨著(zhù)中國國民經(jīng)濟發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快，我國住宅建設持續空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對居住質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。中國已成為第一產(chǎn)鋼大國鋼...
    關(guān)鍵詞：應用   采用 安裝
        摘要：隨著(zhù)中國國民經(jīng)濟發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快，我國住宅建設持續空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對居住質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。中國已成為第一產(chǎn)鋼大國鋼結構住宅適宜工廠(chǎng)大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高，可以將設計、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，鋼結構在住宅市場(chǎng)必將有良好的發(fā)展前景。

        關(guān)鍵詞：鋼結構住宅

        1、引言

        鋼結構應用于高層建筑已有數十年的歷史。首先采用鋼結構建造高層建筑的是美國，戰后經(jīng)過(guò)經(jīng)濟恢復，高層鋼結構工程建設再度興起，隨著(zhù)煉鋼技術(shù)和成型制造工藝的發(fā)展，給鋼結構工程的應用帶來(lái)新的活力，工程建設日益增加，相應又推動(dòng)了鋼結構設計與施工技術(shù)的不斷進(jìn)步積完善，特別是1960年以來(lái)，高層鋼結構工程迅速發(fā)展，鋼結構已成為高層建筑設計選型的主要對象。

        隨著(zhù)中國國民經(jīng)濟發(fā)展和人口城市化進(jìn)程加快，我國住宅建設持續空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對居住質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。中國已成為第一產(chǎn)鋼大國鋼結構住宅適宜工廠(chǎng)大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高，可以將設計、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，鋼結構在住宅市場(chǎng)必將有良好的發(fā)展前景。

        通過(guò)百花小區1#樓高層住宅鋼結構體系的應用研究，更好地提高鋼結構體系在住宅產(chǎn)業(yè)當中的應用技術(shù)，推動(dòng)國內鋼結構在房地產(chǎn)業(yè)中的采用，為鋼結構體系的發(fā)展做出貢獻

        2、工程概況

        百花小區1#商住樓位于濟南市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)建設總公司建設的百花小區內，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(chē)庫，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(chē)間加工制作。內、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A(yíng)LC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。樓面為現澆混凝土現場(chǎng)澆筑，屋面采用PVC卷材防水聚乙脂發(fā)泡保溫屋面。住宅內水電均走暗線(xiàn)，與梁交叉處走梁腹板預留孔。水、電分戶(hù)計量，寬帶入戶(hù)。采暖用進(jìn)口美國原裝金瑪克電暖器。室內精裝修，空間大，效果好，充分體現了鋼結構的結構優(yōu)勢。

        3、主要施工方法

        3.1鋼結構加工制作箱型柱采用鋼板，在鋼構件加工車(chē)間加工、鋼結構構件的除銹、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(xiàn)度，首先將兩塊鋼板拼接。鋼板兩端開(kāi)坡口。

        2)劃線(xiàn)下料

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

        長(cháng)度方向沿劃線(xiàn)每隔5m鉆Φ8mm孔。

        用兩臺半自動(dòng)切割機(或雙頭)沿劃線(xiàn)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，組裝前用水準儀將平臺找平并將H型墊實(shí)固定。在兩腹板上劃組裝線(xiàn)，組裝焊接襯板。

        定位焊。在襯板內側每隔300mm焊10-20mm焊縫。

        將一腹板與隔板組對，定位焊。

        組對兩蓋板。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)焊機軌道用。

        焊接：用兩臺埋弧自動(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，使用超聲波探傷。探傷長(cháng)度為每條焊縫的20%，按JB11345的規定不低于Ⅱ級。

        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下料，鋼板采用半自動(dòng)切割機下料，下料后應進(jìn)行清渣修磨，編號歸類(lèi)放置；

        2)鉆孔

        先在構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)高強度螺栓摩擦面處理

        噴砂處理高強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灰白色；

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

        3.2鋼結構安裝

        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、加工、運輸、吊裝、連接(加固)工藝完成。所有鋼結構制品，在刷防銹油漆前，必須將構件表面的毛刺、鐵銹、油污及附著(zhù)物清除干凈。手工除銹達到St2，機械除銹達到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(cháng)12.5米。截面形狀為箱形。單根立柱最大設計重量為3.5噸，最小設計重量為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展的原則，以保證安裝過(guò)程中框架的對稱(chēng)性和穩定性。立柱安裝吊裝采用QTZ-80型塔式起重機，利用柱頂臨時(shí)設計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，形成穩定的單元框架后調整焊接及UT檢測。

        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，根據該工程的設計特點(diǎn)吊裝數量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高強螺栓安裝高強螺栓是目前建筑鋼結構最先進(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。根據本工程的設計方案高強螺栓采用摩擦型連接。緊固辦法采用專(zhuān)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構施工中不可缺少的一個(gè)環(huán)節，常見(jiàn)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澆混凝土樓面兩個(gè)部分?；炷恋倪\輸?；炷霖Q向運輸主要通過(guò)砼泵泵送。樓面模板支撐方案，根據本工程的結構特點(diǎn)，利用H型梁下翼緣支撐小規格H型鋼，在H型鋼上鋪設竹膠板、鋼筋。箱型柱內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 )同設計方對頂升入口處的管壁進(jìn)行詳細、嚴格的強度驗算，確保頂升壓力在要求的強度范圍內，同時(shí)在柱下部側壁安裝特種壓力表，隨時(shí)觀(guān)測柱內混凝土的壓強變化。另外，對頂升用混凝土的配合比要嚴格要求，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(chǎng)化加工，運輸到現場(chǎng)吊裝，吊裝設備為塔吊。外墻墻板共計約9780塊，其中TU平板4600多塊，TU藝術(shù)板5180塊。按照廠(chǎng)家提供圖集施工，由墻板內側膨脹螺栓固定在樓面的通長(cháng)角鋼和ALC板上的專(zhuān)用聯(lián)結桿連接，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內墻板安裝

        內墻板均采用南京產(chǎn)C型125厚度ALC板。工廠(chǎng)化生產(chǎn)，現場(chǎng)安裝。施工工藝簡(jiǎn)單，不受天氣等情況的制約。內墻的安裝基本與外墻類(lèi)似。衛生間、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－砼柱是在箱型柱內灌注高強度(C50)等級砼，在箱型柱中間內部加隔板支撐，形成兩種材料相輔相成共同工作的機理，解決了在荷載作用下，強度尚未達到極限時(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(每節長(cháng)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，為主體結構安裝創(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(mǎn)足高層建筑的防火要求。

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

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

        2)、H型梁

        H型鋼梁均采用軋制H型鋼，其變形能力強，抗震性能好，承載力高。H型鋼梁外刷防腐漆、外包防火板，解決了鋼結構的防腐、防火問(wèn)題。施工時(shí)鋼梁有較大的承載力，可大大節省模板工作量。所用梁均在工廠(chǎng)加工，后運輸到縣現場(chǎng)吊裝，大大減少了現場(chǎng)的工作量，縮短了工程工期。

        3)、抗側力支撐砼筒結構

        電梯、樓梯位置形成鋼筋混凝土核心筒，作為剪力墻抗側力支撐，提高了結構穩定性，對于優(yōu)化抗側剛度，改善抗震性能起到了積極的作用。

        4)、現澆鋼筋混凝土樓蓋

        利用鋼框架梁下翼緣作為支模板材撐，上鋪竹膠板，再按設計鋪設鋼筋，澆筑C30混凝土。節省模板材，縮短施工工期。

        5)、節能型復合外墻板

        墻板尤其是外墻板從某種意義上講，它比結構體系更為重要。因為住宅建筑的主要功能是靠外墻板實(shí)現的。工程采用的復合外墻板是列為“國家住宅建設推薦產(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(chǎng)化預制生產(chǎn)，現場(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)輕并有相當的強度，可簡(jiǎn)化工程基礎；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，減少災害造成的損失。墻板板縫的抗滲、墻板的防火也都滿(mǎn)足國家相應標準的要求。

        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)濟投入，提高了施工質(zhì)量。

        2、隔熱性：導熱系數為：0.11W/m.k.

        3、耐火性：耐火極限達到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，板材完全機械化生產(chǎn)，精度高，可按現場(chǎng)需要切割成任何形狀，施工工藝簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強度低，解決了傳統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)、高層住宅鋼結構體系節能采暖方式的研究；

        節能住宅在大的方面上能夠節約能源，保護環(huán)境；在小的方面上可以為業(yè)主節省生活成本。據有關(guān)調查表明：隨著(zhù)人們對節能住宅的認識，有超過(guò)七成的人愿意購買(mǎi)節能住宅。因此在本工程中，也充分考慮了節能技術(shù)的應用：

        首先，在設計上充分減少建筑墻體、屋面、窗體等部位的熱傳導。采用建筑低能耗圍護結構設計方案，使用新型低能耗的圍護材料。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厚節能墻板。新建屋面在防水卷材上鋪設膨脹珍珠巖，增加了屋面的保溫效果。外窗除裙房辦公區安裝無(wú)框落地玻璃外，其他均采用PVC系列塑鋼窗，其物理性能達到A類(lèi)，中空玻璃內腔氣體層厚度不小于12MM.熱水系統采用太陽(yáng)能集中供熱系統。減少投資，同時(shí)保護了環(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(xiàn)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，熱轉化率能達到99%.

        其次在建材的采購上，嚴格控制質(zhì)量，確保嚴格按照設計要求使用建材。

        環(huán)保節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，混凝土達到了設計要求，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，大大減少了建筑垃圾的產(chǎn)生；鋼結構梁柱的采用，減少了截面積，節省了模板材的使用，節省資源的同時(shí)保護了環(huán)境；墻板安裝采用焊接或螺栓連接方式，在鋼結構柱和梁上焊接預埋件，用專(zhuān)用連接鋼筋和鋼板(螺栓)固定，與結構梁或柱結合處縫隙專(zhuān)用密封膏密封。墻板安裝工藝基本取消了現場(chǎng)濕作業(yè)。

        本工程在節能環(huán)保及采暖方面改變了建筑外圍保溫隔熱單一節能的技術(shù)觀(guān)念，結合了太陽(yáng)能開(kāi)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，保護環(huán)境在開(kāi)發(fā)新能源和節約使用能源上具有超前意識，為環(huán)保節能在住宅產(chǎn)業(yè)的采用起到了推動(dòng)作用。

        7、鋼結構主體升降車(chē)庫的應用研究；

        根據城市對停車(chē)位數量的發(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(chē)庫。立體多層停車(chē)設備具有節省空間，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備。
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