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钢骨砼梁结构设计和应用

发布时间:2020-02-28

随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快,我国住宅建设持续空前发展,人们的居住条件逐步提高,并对居住质量的要求也越来越高。中国已成为第一产钢大国钢结构住宅适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高,可以将设计、生产、施工、安装一体化,提高住宅产业化水平。由于上述优势,钢结构在住宅市场必将有良好的发展前景。

1、引言

钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史。首先采用钢结构建造高层建筑的是美国,战后经过经济恢复,高层钢结构工程建设再度兴起,随着炼钢技术和成型制造工艺的发展,给钢结构工程的应用带来新的活力,工程建设日益增加,相应又推动了钢结构设计与施工技术的不断进步积完善,特别是1960年以来,高层钢结构工程迅速发展,钢结构已成为高层建筑设计选型的主要对象。

随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快,我国住宅建设持续空前发展,人们的居住条件逐步提高,并对居住质量的要求也越来越高。中国已成为第一产钢大国钢结构住宅适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高,可以将设计、生产、施工、安装一体化,提高住宅产业化水平。由于上述优势,钢结构在住宅市场必将有良好的发展前景。

2、工程概况

百花小区1#商住楼位于济南市高新技术产业开发建设总公司建设的百花小区内,建筑面积为3.3万平方米,地下一层,地上26层(其中地下为立体式车库,1~3层为公建,4层以上为住宅楼)。承重框架为箱形截面柱及H型梁,柱采用马钢生产的Q345B型钢车间加工制作。内、外墙板采用南京产ALC(蒸压轻质加气混凝土板),外墙直接在ALC板刷涂料。公建部分外窗采用无框窗;住宅外窗采用60系列PVC塑钢窗,中空玻璃。楼面为现浇混凝土现场浇筑,屋面采用PVC卷材防水聚乙脂发泡保温屋面。住宅内水电均走暗线,与梁交叉处走梁腹板预留孔。水、电分户计量,宽带入户。采暖用进口美国原装金玛克电暖器。室内精装修,空间大,效果好,充分体现了钢结构的结构优势。

3、主要施工方法

3.1钢结构加工制作箱型柱采用钢板,在钢构件加工车间加工、钢结构构件的除锈、焊接完成。

3.1.1箱型柱制作工艺

1)钢板拼接

由于每段柱高在12米以下,为保证下料后钢板的直线度,首先将两块钢板拼接。钢板两端开坡口。

2)划线下料

按排料图划线,划线宽度方向留余量3mm,长度方向留余量50mm.中间隔板划线不留余量。

长度方向沿划线每隔5m钻Φ8mm孔。

用两台半自动切割机(或双头)沿划线中心同时切割,每隔5米留100mm不切割,待冷却后再切割。

3)组装焊接

用H型钢作临时组装平台,组装前用水准仪将平台找平并将H型垫实固定。在两腹板上划组装线,组装焊接衬板。

定位焊。在衬板内侧每隔300mm焊10-20mm焊缝。

将一腹板与隔板组对,定位焊。

组对两盖板。定位焊。

组装腹板,定位焊。

用三根同尺寸的箱体并排,并两点焊。用两边箱体作自动焊机轨道用。

焊接:用两台埋弧自动焊沿同一方向焊接两条焊缝。焊缝两端加100mm引弧板和熄弧焊。

焊完一层后将箱体翻身,焊接另一面两条焊缝。焊接方法同上。待焊接完毕后再翻身施焊另一面两条焊缝。

焊接完毕,即将引熄弧板在离母材5mm处切断,并用砂轮机修磨平整,切不可用锤击落;并修磨后的切割面进行检查。

3.1.2、梁及连接板加工及组焊

1)下料

型钢采用型钢切割机下料,钢板采用半自动切割机下料,下料后应进行清渣修磨,编号归类放置;

2)钻孔

先在构件上用划针和钢尺划出孔的中心和直径,在孔的四周(90°位置)打四只冲孔,钻孔后检查;

3)高强度螺栓摩擦面处理

喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度:喷砂压力约6Kg/cm2,石英砂的粒度1.5∽4mm,加工后的钢材表面呈现灰白色;

用电动砂轮机打磨钢板的表面,砂轮打磨的方向与受力方向垂直,打磨范围不应小于4倍螺栓直径,打磨时不应在钢材表面磨出明显的凹坑;

3.2钢结构安装

3.2.1箱型柱安装:箱型柱在实际施工过程中按照材料采购、加工、运输、吊装、连接(加固)工艺完成。所有钢结构制品,在刷防锈油漆前,必须将构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净。手工除锈达到St2,机械除锈达到Sa2.本工程四层以下裙楼立柱为48根,主楼立柱为37根。立柱单根最短4.5米,最长12.5米。截面形状为箱形。单根立柱最大设计重量为3.5吨,最小设计重量为1.88吨。剪力墙框架立柱为150*150H型钢。吊装顺序采用由中心向四周扩展的原则,以保证安装过程中框架的对称性和稳定性。立柱安装吊装采用QTZ-80型塔式起重机,利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接,形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。

3.2.2钢梁安装钢梁的安装分主梁、次梁和外挑梁的安装;主梁材质为Q345B轧制H型钢。主梁在立柱形成单元后采用捆绑串吊施工,根据该工程的设计特点吊装数量2~4根;次梁和剪力墙框架梁由于空间和接点的实际情况,一般采用单根吊装。

3.2.3高强螺栓安装高强螺栓是目前建筑钢结构最先进的连接方法之一。它的特点是施工方便,可拆可换,传力均匀。根据本工程的设计方案高强螺栓采用摩擦型连接。紧固办法采用专用棘轮扳手和扭矩扳手经初拧和终拧完成。

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现浇混凝土楼面两个部分。混凝土的运输。混凝土竖向运输主要通过砼泵泵送。楼面模板支撑方案,根据本工程的结构特点,利用H型梁下翼缘支撑小规格H型钢,在H型钢上铺设竹胶板、钢筋。箱型柱内浇混凝土采用顶升法,利用混凝土泵的压力将混凝土由下向上压入箱型柱。在混凝土顶升前,会同设计方对顶升入口处的管壁进行详细、严格的强度验算,确保顶升压力在要求的强度范围内,同时在柱下部侧壁安装特种压力表,随时观测柱内混凝土的压强变化。另外,对顶升用混凝土的配合比要严格要求,保证混凝土的坍落度不小于200MM.

3.4外墙板安装

外墙板采用南京旭建产175MM厚度ALC板。该板材全部采用工厂化加工,运输到现场吊装,吊装设备为塔吊。外墙墙板共计约9780块,其中TU平板4600多块,TU艺术板5180块。按照厂家提供图集施工,由墙板内侧膨胀螺栓固定在楼面的通长角钢和ALC板上的专用联结杆连接,缝隙用嵌缝砂浆和密封胶密封。于床连接处在窗四周另加角钢。

3.5内墙板安装

内墙板均采用南京产C型125厚度ALC板。工厂化生产,现场安装。施工工艺简单,不受天气等情况的制约。内墙的安装基本与外墙类似。卫生间、厨房等部位的墙板采用特殊PVC密封胶。

4、主要的技术成果

1)、箱型砼柱

箱型柱-砼柱是在箱型柱内灌注高强度(C50)等级砼,在箱型柱中间内部加隔板支撑,形成两种材料相辅相成共同工作的机理,解决了在荷载作用下,强度尚未达到极限时率先发生变形过大的问题。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特点,一般每四层(每节长12米左右)为一个制作安装单元,整根钢管柱一次吊装就位,为主体结构安装创造了流水作业的条件。箱型柱-砼外包防火板后,钢管混凝土柱耐火极限大于三小时,满足高层建筑的防火要求。

H型梁的加工,栓钉的焊接,采用合理的工艺,尽量减少由于焊接产生的残余应力,并采用合理的手段校正误差。

高强螺栓的型号,高强螺栓的接触面要求先用砂轮打磨,打磨方向与构件受力方向垂直,安装时用钢丝刷清除浮锈,并根据规范做摩擦面的抗滑移系数试验,要求抗滑移系数不得小于0.35.

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