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工程施工中建筑結構受力性能分析
陳洋
(西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院 四川成都 610041 )
【摘要】當前分析并設計建筑結構時,一般都是用已經建成的結構為分析研究的對象,但是沒有考慮到建設過程中各種應力對結構的影響,會導致分析的結果產生誤差。不同的結構形式,不同特點的建筑質量也提出了越來越多的要求。質量的保證是建立在技術的基礎上的。
關鍵詞:工程施工 受力性能分析
一、 前言
當我們對建筑結構受力進行研究的時候,一般都是在建筑施工結束之后,對建筑結構進行性能分析,主要可以通過施加負載的方法。但是如今,這種方法說研究的對象比較少,主要有矩陣疊加法以及剛度矩陣以此形成加載分層法、還有平面簡化手算法和修正分層法四種方法?,F如今,建筑施工中實際的受力關系非常復雜,只通過施加一次負載很難與實際情況相符合。所以,我們現在在建筑結構設計與分析時,不需要完整地把實際受力情況表現清楚。
二、國內外對施工中建筑結構的受力研究現狀
近年來,經濟飛速發展,工程建設也逐漸變得規模大、結構復雜,很多大型的鋼結構及混合結構的復雜建筑物拔地而起,比如中央電視臺新臺址的主樓、浦東國際機場的航站樓、鳥巢等等。據國家有關部門的統計,我國的工程倒塌事故中有將近三分之二是在施工階段發生的。技術人員探求其原因,發現這些建筑工程在設計的時候,沒有考慮到施工時候的復雜情況,過多的吧注意力集中在未施工的設計階段,這說明,曾經傳統的施工方案已經無法滿足現代建筑施工的需要了。
國外很多學者在對所有涉及建筑施工階段的力學問題進行了很多的研究后總結出了力學分析的幾點主要的目標:首先,需要對施工階段中各個時期的內里和其引起的形變進行實時的測量分析,要保證在整個施工階段中各個部件的承載處于一個合理的范圍內,同時要保證足夠的穩定性。還有一點就是要將施工時候的工程狀態與實際時的數據與狀態進行對比,分析得出施工對項目的具體影響,逐漸優化施工的方案,要保證工程的安全與穩定。
三、建筑結構受力分析的理論計算基礎與有限元模型的建立
1、建筑結構受力分析的理論計算基礎
人們在土木施工中通常使用ETABS、ANSYS以及SAP2000等等技術來有效得建立一種有限元模型,用這種模型來模擬施工階段,施工項目的內力變化。但是施工過程十分復雜,通常會發生很多難以預料的事情,人為因素或者是隨機發生的問題都會對模擬研究的結果產生影響,使得這種方法有著很大程度上的不足。所以,這些方法是否適用還需要研究。
2、有限元模型的建立
在建筑結構的分析中,需要通過構建有限元模型來解決。我們首先需要建立一個有梁和柱的單元,還有一個樓頂及屋蓋的板單元等等在內的包括有建筑中的基礎結構的單元。這些被稱作為基礎單元。我們開始空間結構的設計中,需要結合節電自由變化的程度,剪切所造成的影響的系數等等參數。我們通常采用了彈性薄板的理論來對我們說建立的基本單元進行模擬,而在考慮板單元彎曲的時候,只需要考慮節點力,但板單元發生形變的時候,面法線不變來處理等等方法來簡化我們對實際施工階段的分析。
四、常用的結構體系和一些結構的受力分析
1、常用的結構體系
框架結構經常使用于建筑施工中,它屬于柔性結構,其特點就是水平布置非常靈活多變,大部分適用于小高層一類的建筑物中。
剪力墻結構具有很好地空間性,它不會發生很大的形變,同時它沒有外露突出的結構,所以能夠非常有效得對空間進行使用,比較常見的運用于民用高層建筑物。但是他也有缺點,比如它無法提供很大的空間,導致了建筑空間布局有很大的局限性,并且它的剛度很大,自振的周期非常短,所以地震作用大,大規模運用經濟性不好。所以,由剪力墻所組成的很多結構中,抗震能力都不強,建筑的高度受到了很大的限制。
2、大跨度剛性結構的受力分析
大跨度剛性結構施工預變性的確定受多方面原因的影響,特別是結構安裝過程以及施工時候的負荷。在實際操作的時候,結構成型時將會與設計方案有偏差,人們早就知道了在桁架拼裝的時候需要有預起拱的過程,但是當我們在進行大跨度的鋼結構施工時,由于跨度十分大,結構非常復雜,它所受到的的P-Delta效應的干擾也會增加,所以我們需要通過力學模擬等等來確定結構的實際情況,做好萬全的準備,減少其對結構的影響。
目前,大跨度的鋼結構的受力分析主要有支座位移法、千斤頂單元法、間隙單元法等等。支座位移法是將支座進行強制的位移來實現模擬,從而進行受力分析的。程序的實現十分簡單,但是無法準確得模擬瞬時的變形力,模擬的準確性較差。千斤頂單元法是把ANSYS軟件中的兩個單元在一起并聯,它們兩個單元點的線位移可以隨意的組合在一起,從而形成了一個新的單元。其中的LINK10單元可以提供無限大的可以模擬千斤頂作用的軸向剛度,而另一個單元BEAM4,可以模擬千斤頂的抗彎力。大跨度拱結構的建筑物有著非常復雜的結構組成,我們需要通過很準確的模擬分析,才可以結合實際對他的受力性能進行準確的分析。
五、組成受力構件的主要材料對環境的影響
受力構件所處的環境對受力構件也有著很大的影響,主要通過耐久性來表示。其耐久度分為3級,1級為室內干燥環境要求,可由粉刷或油漆防護,2級為露天高溫高溫環境的要求,而3級是沿海高腐蝕性環境的要求,需要用到抗腐蝕性和除冰鹽的構件。
六、總結
總之,關于力學性能的分析不僅能提高施工的質量,還能節省材料的使用,提高安全性能,保障施工的合理性,在施工中做出一個合理的經濟的設計具有長遠的意義,在今后的施工中仍要對受力性能進行不斷的探索。
參考文獻:
[1] 陳漢翔,舒宣武. 預應力值對張弦梁結構受力性能的影響分析[J]. 華南理工大學學報(自然科學版). 2003(05)
[2]李良,高日. 大跨預應力活性粉末混凝土張弦梁結構[J]. 建材技術與應用. 2003(05)
關鍵詞:建筑工程;焊接變形;鋼結構;生產效率
前言
在鋼鐵工業日益飛速發展的今天,鋼結構以其空間大、高度高、跨度大等多種優勢廣泛應用于現代各類建筑工程中。而作為鋼結構制作和連接作用的焊接工藝顯得尤為重要。鋼結構制作及安裝尺寸的精度及外形美觀、工程質量及使用功能與焊接質量的好壞有直接的關系。所以,我們要對鋼結構的焊接特點及影響焊接變形的各個因素做綜合分析,并相應的采取有效控制措施,才能為建筑業中鋼結構安裝質量,降低工程成本、提高生產效率提供重要保障。
一、建筑鋼結構的構成與焊接工藝特點
1 鋼結構的構成
建筑鋼結構是有很多系統構件組成的。如主結構、次結構、屋蓋系統、鋼桿支撐系統等。其中主結構又包括鋼柱、鋼梁、吊車梁、連接副等;次結構包括支撐、系桿、拉條、隅撐等。然后這些系統構件采用無縫或有縫鋼管、鋼球、圓鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、熱軋鋼板和各種類型的橫截面冷彎薄壁型鋼進行焊接拼裝而成的。
2 鋼結構焊接工藝特點
鋼材品種規格多樣化,焊接方法多樣化,焊接節點構造形式多樣化及焊接質量高標化,即我們常說的“三多一高”,組成了高質量結構焊接的工藝特點。
二、分析鋼結構焊接變形形成的原因
從焊接基本原理分析可知,鋼結構在焊接時因局部加熱、冷卻不均勻使得結構中各部分金屬熱脹冷縮程度不同而使焊接發生變形。具體過程是它們受熱脹冷縮的程度不同,加上焊件自身是一個整體,各部分金屬的膨脹和收縮因受到了周圍金屬的影響、制約,不能自由地進行,于是在這種情況下結構內部就產生了焊接變形。其具體成因形式主要表現在以下三個方面:
1、在鋼結構各構件組裝時控制不嚴。在焊接時由于間隙過大而引起較大變形。在組裝焊接施工中,若焊縫的位置、尺寸、數量、焊接方法、焊接次序、焊縫坡口形式、大小等選擇不當,焊接規范不標準,加上鋼結構的熱物理性能、形狀、尺寸、自重等不同,都有可能引起鋼結構發生焊接變形。
2、由于鋼結構組成的某些構件沒有達到該構件的技術要求和形位公差,而形成鋼結構焊接后的先天性的超差現象。
3、由于焊縫不沿構件截面對稱分布,也會引起該構件焊接變形。
三、控制建筑鋼結構焊接變形的措施
1、設計措施
由于鋼結構焊接點構造形式多而復雜,單從節點構造設計上考慮,要比焊接工藝上來解決問題容易的多。若設計考慮不妥,就會給生產帶來很多麻煩,如增加產品成本。所以,在焊接鋼結構構造節點時要注意以下問題:
1.1 由于焊接工藝有很多種方法,需合理選擇焊接縫的坡口性質及尺寸。為了保證結構具有足夠的承載能力,在設計鋼結構節點焊接縫時,應采用相應的坡口形狀和尺寸,以滿足較小焊縫的尺寸需求,減少焊縫截面積和結構焊縫的變形。
1.2 在焊接時應盡量減少焊縫數量及尺寸大小。由于鋼結構中焊縫數量的多少、尺寸的大小、焊接源對結構熱輸入量大小,與焊縫變形的大小成正比例關系。所以在鋼結構節點構造設計時,應該盡量減少焊縫數量和尺寸,這樣可以避免那些不必要的焊縫,有可能的話可用沖壓件和型鋼等來代替焊接件。如在實際施工中,可以用壓型結構替代筋板結構,這樣能夠有效防止薄板發生變形。而對于那些要求不高的結構件之間,可以適量增加平板的厚度,以減少筋板數量,來改變焊接變形的矯正量。
1.3 為了焊接操作的方便,應盡量避免在仰焊位置施焊。在對鋼結構施焊時,為了便于操作和確保焊接質量,應盡量避免將焊縫設置在仰焊位置。在無法避免的情況下,就需要焊工全方位掌握焊接操作工藝。
1.4 為了避免焊縫集中、雙向、三向相交,應采用剛性較小的節點焊接形式。為的是減小焊接縫交叉點處或者焊接縫集中點的熱量和應力,以減小焊縫變形。
1.5 不同的建筑鋼結構節點形式需不同的焊縫設置要求。如對箱型梁與隔板進行焊接時,宜選用全焊透焊縫;對焊接組合箱形梁和柱的縱向角施焊時,多采用全焊透或局部焊透的對接與交接組合焊縫。當對焊條電弧焊焊縫無法施焊時,應采用熔嘴電渣焊對稱焊接。
2 工藝措施
建筑鋼結構焊接變形工藝應根據節點構造及焊縫形式的不同,采取不同的焊接工藝措施,這樣可以有效的控制鋼結構焊接變形。
2.1 裝配與焊接順序應合理
1)焊縫對稱時焊接方法也應對稱。根據鋼結構構件截面形狀、設置對稱焊縫應采用對稱焊接工藝。
2)先裝配后焊接。鋼結構應盡可能先裝配成整體然后再進行焊接。這樣能夠增大鋼結構焊接時的剛性,減少變形。比如,工字梁的焊接,整體裝配后再焊接,這樣焊接后的上供彎曲變形,要比邊裝配邊焊接時產生的彎曲變形要小的多。
3)控制焊接變形應采用不同的焊接順序
為減小鋼結構中的長焊縫結構總體變形,應以逆向分段退焊或跳躍焊替代連續焊,與此同時改變焊接方向,這樣可以減小局部焊縫造成的變形或使其相互抵消。(如下圖所示)
4)不對稱焊縫焊接方法
對于不對稱焊縫的鋼結構,應先焊焊縫較少的那一側,后焊焊縫較多的那一側,這是因為先焊的那側焊縫產生的變形比后焊焊縫產生變形大的緣故。這樣可以使后焊的鋼結構變形與先焊的那側變形相互抵消,減小結構總變形程度。
2.2反變形法
反變形的定義:在焊接前激將建筑鋼結構裝配成與焊接變形方向相反、大小相等的預先變形,來抵消焊接后結構形成的變形。比如,在對工字梁上下蓋板或鋼板焊接后產生的變形可以在焊接前使用折邊機或油壓機將蓋板預先反方向壓彎。具體見下圖:
關鍵詞:結構; 動力彈塑性; 時程分析; ABAQUS
Abstract: this paper mainly to the shenzhen a building engineering structure dynamic elastic-plastic time history analysis, including elasto-plastic analysis method, the unit type and finite element model, such as seismic situation, and finally, the engineering of the overall seismic performance evaluation to make, and puts forward some Suggestions.
Keywords: structure; Dynamic elastic-plastic; Time history analysis; ABAQUS
中圖分類號:TU3文獻標識碼:A 文章編號:
工程概況
該項目位于深圳地鐵3號線六約站原檢修主廠房的上部,為12層的保障性住房。原檢修主廠房為純框架結構水平向跨度為12m,豎向跨度為18m及21m。層高12.3m,基礎為人工挖孔樁。本次設計是在原有已完工建筑基礎上進行。先設一層轉換層,層高7.2m,然后是塔樓部分,均為12層,結構形式為剪力墻結構。
工程特點:一是轉換結構,塔樓沒有墻肢落地;二是大跨結構,混凝土轉換梁最大跨度達21m;三是豎向剛度突變,首層層高12.3m,第二層層高7.2m。
結構動力彈塑性時程分析
(一)彈塑性分析方法
目前常用的彈塑性分析方法從分析理論上分有靜力彈塑性(pushover)和動力彈塑性兩類,從數值積分方法上分有隱式積分和顯式積分兩類。本工程的彈塑性分析將采用基于顯式積分的動力彈塑性分析方法,這種分析方法未作任何理論的簡化,直接模擬結構在地震作用下的非線性反應。
單元類型及有限元模型分析
單元類型
模擬梁柱采用B31 單元,ABAQUS中的B31 單元考慮塑性區發展, 桿件剛度由截面內和長度方向動態積分得到,其雙向彎矩和彎拉的滯回性能可由材料的滯回性能精確反映。鋼筋混凝土截面或鋼骨混凝土截面定義(本分析沒有采用鋼骨混凝土構件):不考慮鋼筋和型鋼構件和混凝土的相對滑移,程序根據平截面假定,對各個部分構件截面積分點,計算出混凝土構件的截面彎矩、軸力和剪力。
剪力墻采用S4R 單元,樓板采用S4R和S3R 單元,剪力墻和樓板內的鋼筋采用rebar單元, 可以考慮多層鋼筋布置,邊緣構件和暗柱配筋采用箱型截面構件代替。
有限元模型分析
整體模型由轉換程序從etabs導入,包括幾何信息,單元劃分,梁單元長度1m左右,剪力墻單元0.7-1m,樓板單元1m左右;梁柱構件的配筋根據Satwe計算的配筋結果由程序自動導入,梁鋼筋考慮了各段的不同和頂面筋和底面筋的不同;剪力墻和樓板的配筋根據satwe計算配筋調整后的配筋手動輸入;重力荷載代表值和質量源由轉換程序自動導入。ABAQUS有限元模型如圖(一)
圖(一)ABAQUS有限元模型
為了確保ABAQUS非線性結構分析模型正確性,在構件進入彈塑性階段之前,計算模型的動力特性與ETABS彈性分析模型保持一致,對兩個程序計算的周期和振型進行對比。下表給出了ABAQUS模型和ETABS模型前3個振型及周期的對比。下圖則給出前3個振型的變形形狀對比。ABAQUS計算的結構總質量為83198t,ETABS計算的為82570t,基本一致;同時通過下表結果顯示,ABAQUS彈性模型與ETABS彈性分析模型的動力特性基本是一致的,周期對比表如表2。
1、進行結構自振周期的分析;2、施加重力荷載代表值;3、在重力施加后的基礎上施加地震作用(值得說明的是,上述所有分析過程,材料非線性(彈塑
性本構)及幾何非線性貫穿始終)。
按照抗震規范要求,罕遇地震彈塑性時程分析所選用的單條地震波需滿足以下頻譜特性:特征周期與場地特征周期接近;最大峰值符合規范要求或安評要求;持續時間為結構第一周期的5~10 倍;時程波對應的加速度反應譜在結構主要周期點上與規范或安評反應譜相差不超過20%。
本次分析中的場地波按三向地震輸入,三向地震輸入的地震波峰值比為X:Y:Z=1:0.85:0.65,X向地震波峰值220Gal,持續時間都為30 秒。輸入地震波信息如表1,EL-Centro地震波、場地波加速度反應譜與規范反應譜比較如圖(二):
從反應譜比較可以看出,在小于結構第一周期區段,EL-Centro波和CDB波的擬合加速度譜比規范譜大,而TAR波則小。
另外,通過ABAQUS模型,整體由轉換程序從etabs導入,包括幾何信息,單元劃分,梁單元長度1m左右,剪力墻單元0.7-1m,樓板單元1m左右;梁柱構件的配筋根據Satwe計算的配筋結果由程序自動導入,梁鋼筋考慮了各段的不同和頂面筋和底面筋的不同;剪力墻和樓板的配筋根據satwe計算配筋調整后的配筋手動輸入;重力荷載代表值和質量源由轉換程序自動導入。得出最大位移角如表2:
從表2可以看出,EL-Centro波激勵下A棟和C棟塔樓X向層間位移角值最大,分別為1/101和1/124,場地波CDB激勵下B棟塔樓X向層間位移角值最大,為1/112,而Y向層間位移角最大值都為EL-Centro波激勵,分別為1/155,1/122和1/150,都滿足規范規定限值1/100。
總體抗震性能評價及建議
通過上述3條地震波分析,我們可以得出如下結論:
底框柱的受壓損傷主要集中在第一層柱底和第二層柱頂,最大損傷值為0.77,出現在27號柱第二層柱頂,而 8,14,21,22號柱頂損傷值在0.6左右,其他柱損傷在0.4左右;部分數柱內縱筋出現受拉屈服,因此設計中可以適當增大第二層柱配筋,并增加箍筋配筋率,特別是柱帽位置,以提高柱的抗震承載力以滿足抗震性能評估指標。
鑒于轉換梁截面纖維的受力特性接近于單軸拉壓,且仍滿足平截面假定,故對轉換梁仍采用梁單元模擬。轉換梁的受剪破壞屬于脆性破壞而非延性破壞,因此轉換梁的抗剪承載力需要通過構造措施加強。轉換梁的抗彎塑性變形可以由前述纖維模型精確模擬,可由混凝土和鋼筋的塑性變形程度來直觀抗彎承載力,本分析中轉換梁出現輕微受壓損傷,梁內縱筋也僅局部屈服,但塑性應變值較小,因此轉換梁的抗彎承載力足夠,滿足前述構件抗震性能評估指標。
塔樓的混凝土梁局部出現0.5左右的受壓損傷,部分梁內鋼筋進入塑性階段,最大塑性應變值0.0045,遠小于0.025,說明梁端還沒完全成為鉸,結構整體還完好,而梁端接入塑性階段,起著耗能和保護與其連接剪力墻肢的作用。
塔樓剪力墻受壓損傷嚴重位置主要集中在上部和墻肢與轉換梁連接處,部分墻肢與轉換梁連接部位出現嚴重受壓損傷,主要是剛度突變引起的應力集中,設計中做了處理,在埋土以下增加墻厚,利用梯形過渡。上部少數墻肢出現的受壓損傷主要集中在墻肢與混凝土梁連接部位,而大震模型中并沒有考慮墻肢邊緣約束構件的作用,因此結果偏于保守;同時從等效主拉塑性應變值可以看出,大部分墻肢內鋼筋屈服,主拉塑性應變值大于0.01部位主要集中在底部和頂部電梯間周邊墻肢,對于墻肢受拉塑性應變過大的處理,可以通過增加配筋率解決,并增加邊緣構件配筋以提高墻肢抗震承載力和延性。
主體結構在大震作用下A棟塔樓最大彈塑性層間位移角 X向為 1/101,Y向為 1/155,B棟塔樓最大彈塑性層間位移角 X向為 1/112,Y向為 1/122,C棟塔樓最大彈塑性層間位移角 X向為 1/124,Y向為 1/150,均小于規范 1/100要求。
參考文獻:
[1]深圳市建筑設計研究總院有限公司.深圳市地鐵三號線橫崗車輛段上蓋物業開發工程——結構動力彈塑性時程分析報告.深圳.2010
[2]李承銘.鋼一鋼筋混凝土桿系結構三維地震作用下彈塑性時程分析(博士學位論文)2007.
【關鍵詞】框架梁柱節點;型鋼混凝土結構;鋼筋混凝土結構
1 型鋼混凝土組合結構的特點分析
以型鋼和鋼筋混凝土組成的型鋼混凝土組合結構,對鋼結構來說,鋼筋混凝土為新的組成部分,對鋼筋混凝土來說,型鋼是新的組成部分。相對于鋼結構和鋼筋混凝土結構,型鋼與混凝土組成的結構性能,既有量的改變又有質的改變,既發揮了兩種結構各自的優點,有克服了各自的缺點,具有如下的特點:
1.1 相對于鋼結構的優點
(1)外包鋼筋混凝土能夠承受拉、壓、彎、剪能力,并且能夠約束型鋼或鋼板,提高型鋼的抗屈曲能力,因而可以大大地節約鋼材,降低造價。
(2)外包鋼筋混凝土部分兼有防火、耐久的作用,省去了鋼結構的防護層,這對建筑的安全起到至關重要的作用。
(3)鋼結構的抗水平力作用(一般為風載及地震作用)的剛度較小,水平位移較大,不易滿足建筑物穩定性和舒適度等要求,但型鋼混凝土組合結構剛度大、容易滿足水平變位限值的要求。
1.2 相對于鋼筋混凝土結構的優點
(1)鋼筋混凝土結構中的混凝土是脆性材料,在受力以后容易產生裂縫、破碎、剝落等現象。鋼筋混凝土結構構件的受剪、受壓破壞都是脆性破壞,在地震時經常發生,且震害嚴重。當鋼筋混凝土結構內部加入型鋼以后,型鋼改變了其脆性破壞的性質,剛度塑性變形的性質在結構中起主導作用,從根本上改善了構件的抗震性能。
(2)型鋼的材料強度遠大于混凝土,在鋼筋混凝土截面中增加了型鋼,既可以滿足高層建筑高壓力高延性要求的前提下,減小構件的截面,克服鋼筋混凝土結構的胖柱問題,同時,由于型鋼沒有像混凝土那樣的受壓徐變問題,因此減少了長期受壓時的變形問題。
(3)鋼筋混凝土短柱多發生剪切破壞的震害,而型鋼混凝土中的型鋼腹板有效地承擔剪力作用,避免剪切破壞。
(4)鋼筋混凝土柱震害常有柱端混凝土被壓碎剝落,鋼筋呈燈籠狀,失去承載力的現象發生。而在型鋼混凝土柱的柱端,型鋼外部的混凝土破壞,型鋼內部混凝土受型鋼的約束,與型鋼共同工作仍能承載,使房屋在大震時壞而不倒。
2 工程概況
某大廈工程分為A、B座兩棟,A棟為底商住宅樓,剪力墻結構;B棟為綜合辦公樓,框架結構。A、B兩棟建筑相距12m,在結構標高69.45m處設有一連接A、B座的高空通廊,采用型鋼混凝土純懸挑粱板結構,分別從A,B座向外懸挑6m,連廊寬度為4.3 m,型鋼混凝土梁截面尺寸為0.95m×0.4m,內部設置600×250 ×25×40的H型鋼,配置鋼筋骨架,型鋼梁的長度不等,單根型鋼最短為10.9m,最長為14.96m。
3 工藝原理
根據型鋼梁、鋼筋混凝土梁柱的截面尺寸和位置,設計梁柱鋼筋穿過型鋼或與型鋼連接的構造措施,使現場型鋼混凝土組合梁的型鋼、梁柱的鋼筋實際完成情況滿足圖紙和規范要求。
采用在節點處將混凝土梁底部豎向加腋,底層鋼筋彎錨伸人柱內,柱主筋遇型鋼梁不能穿越時在翼緣板上適當打孔,柱箍筋穿越時在腹板上鉆孔,在節點處腹板兩側焊接加勁板。有效解決了型鋼梁與鋼筋混凝土框架梁柱交叉節點部位的鋼筋穿越問題,而且保證了框架梁鋼筋進入框架柱的錨固長度,確保了結構的整體性,簡單易行,避免了工序的復雜化,節約了工期。
4 工藝流程
熟悉施工圖紙計算尺寸,繪制節點圖工廠制作型鋼梁(包括打孔、焊接加勁板)現場型鋼梁鋼筋綁扎型鋼梁整體吊裝就位鋼筋混凝土梁柱鋼筋綁扎模板鋼筋驗收合格混凝土澆筑。
因為型鋼混凝土梁柱節點的形式根據結構形式的不同而不同,型鋼混凝土梁一鋼筋混凝土梁柱連接是其中的一種。由于型鋼梁、鋼筋混凝土梁截面尺寸大,且鋼筋粗、數量多,而依據設計要求,鋼筋在遇到型鋼梁時,腹板不能鉆大直徑孔,柱鋼筋遇到翼緣板盡量不打孔。鋼筋混凝土梁主筋直徑一般為22mm~32 mm,造成與型鋼梁相交底層貫通筋無法正常穿越。
4.1 鋼筋混凝土梁節點鋼筋設計
由于原設計圖僅有型鋼梁位置、配筋情況,而沒有節點詳圖,需對鋼筋混凝土梁的鋼筋進行深化設計,解決梁的上下排鋼筋在遇到型鋼梁的型鋼時如何穿過或如何連接問題。
1)鋼筋混凝土梁主筋繞過型鋼。
鋼筋混凝土梁頂部鋼筋可從型鋼頂直接通過。但對于底部鋼筋,由于一般框架梁截面尺寸大,主筋大多配置為22mm~32mm的三級鋼,且一般為上下兩排,依據工程實際經驗,需在型鋼梁腹板上開直徑55mm的孔才能使混凝土粱主筋順利穿過,這樣大大削弱了型鋼的整體剛度和穩定性,要求節點具有足夠的強度則無法保證,因此需要解決底部鋼筋穿越型鋼梁腹板的問題。
基于純懸挑梁及各類梁的懸挑端部配筋構造,我們將底部鋼筋按照最大1:6的彎度彎折后也同樣能繞過型鋼梁,但彎折后錨人柱內長度要符合抗震ιaE,混凝土梁底部形成豎向加腋。這樣,不僅解決了混凝土梁底部鋼筋繞過型鋼腹板的問題,而且保證了梁柱節點具有足夠強度及整體穩定性。
2)鋼筋混凝土梁構造筋焊于組合梁型鋼腹板。
混凝土梁構造筋既不能繞過組合梁型鋼,也沒有足夠空間穿過型鋼腹板,只能與型鋼腹板焊接連接,具體做法:在節點處構造筋部位梁型鋼腹板上附加連接鋼板,鋼筋焊接在連接鋼板上。連接鋼板采用30mm厚同材質鋼板,寬度與型鋼翼緣板相同,長度同腹板高度。為了保證連接鋼板與梁型鋼腹板的連接質量,連接鋼板均在構件加工廠與型鋼腹板焊接。
4.2鋼筋混凝土柱節點鋼筋設計
1)柱主筋設計。
在梁型鋼的翼緣板寬度范圍內的鋼筋混凝土柱主筋需貫通型鋼梁翼緣板,為了便于穿孔,將柱主筋截成上下高出梁型鋼300mm~400mm(以保證縱向鋼筋接長),柱主筋穿孔后在搭接位置雙面焊接5d(d為主筋直徑),柱主筋在穿孔部位塞焊。值得注意的是梁型鋼翼緣板是主要受力構件,打孔減少了受力面積,需在梁型鋼腹板兩側焊接加勁板,以便增加翼緣板的抗彎能力,增加鋼梁整體剛度。
2)柱箍筋設計。
柱箍筋設計就是解決柱箍筋穿過梁型鋼腹板的問題,一般鋼筋混凝土柱的箍筋在設計圖中均為封閉箍筋,但在梁柱節點部位,柱箍筋要穿過梁型鋼,封閉箍筋無法安裝。因此,為滿足柱箍筋的安裝要求,需在梁型鋼的腹板上開孔使箍筋穿過,而且需將封閉箍筋改為兩個開口箍( 形),柱箍筋安裝后在搭接位置焊接10d(d為箍筋直徑),以滿足搭接要求。
無論型鋼的翼緣板還是腹板開孔均不能采用現場火焰開孔,必須提前計算好開孔位置,做出節點詳圖,在構件加工廠采用機械式開孔,開孔后在腹板兩側加焊加勁板。
【關鍵詞】建筑工程;結構設計;實現;經濟性;途徑
1 引言
建筑工程的造價管理中,基于設計結構的合理性,可以很好的優化造價的成本輸出。而且建筑過程的物質資源和人力資源的輸出,都是源于結構設計的需求。從這點可以看出,建筑結構部分的工程造價占據著較大的比重,進而優化設計結構,可以為企業減少造價成本的輸出。所以,在建筑結構的設計中,需要避免各種影響因素,進而設計出既保證了結構的穩定需求,同時又使得結構更加的經濟性。
2 建筑結構在經濟性設計中的考慮因素
建筑結構的有效設計是一項復雜而繁重的工程,其在設計的過程中,需要全方位的考慮設計的影響因素。尤其是設計方案中關于結構穩定性和安全性的因素考慮,可以很好的優化建筑結構的設計。
2.1 建筑結構的空間設計因素。當今的建筑結構,越來越講究結構的舒適、美觀。進而建筑結構在設計的過程中,合理的對建筑的空間結構進行布局。尤其是對于結構的層數、單層的高度等都是空間設計的主要因素。因為過高的樓層設計,容易造成空間結構的浪費。于此同時也加大了建筑結構在后期維護管理中的成本輸出。而且樓層在裝飾中的造價輸出,很大程度上源于空間可夠的設計性。并且顯然,樓層單層越高,其裝飾費用的支出越大,也就說,樓層的經濟高度,加劇了工程造價的成本輸出。
2.2 建筑結構的美觀、風格的影響因素。當今的建筑結構比較的注重結構的風格化,以及外觀的美觀化。然而,不同建筑風格的設計,其裝飾的成本存在較大的差異。這主要源于裝飾標準的不一樣,造成裝飾材質的性能選擇上的差異。因此,在結構設計的過程中,需要考慮到外觀裝飾的成本輸出。
2.3 結構性能的影響因素。傳統性能的建筑結構,已無法滿足于現代的建筑發展?,F代建筑結構的良好性能,往往需要基于多種性能幾何構件。因而,在保障建筑結構的性能下,尤其是對于安全性能,幾何構件的材質、結構組建等,都是實現結構經濟性的關鍵因素所在。
2.4 基于建筑結構,造價成本的影響因素。建筑結構的構成,直接關系著建筑工程的物質資源和人力資源的輸出。進而在結構的設計中,需要考慮結構的造價成本影響。因而,在結構設計的過程中,需要分析和計算好工費的輸出,以及考慮材料的差價帶來的經濟效益。
3 基于影響因素的考慮,實施有效的建筑工程結構設計途徑
對建筑結構的優化處理,進而達到其經濟型的效果,需要基于建筑的各個環節。尤其是建筑結構的設計環節,是工程造價管理的關鍵領域。在實際的結構設計優化中,結構的規劃、結構的建筑材料、工程的投資等領域都需要進行合理的分析,這樣才能更好地實現建筑工程結構的經濟性。
3.1 基于建筑需求,明確結構的形式。當今的建筑結構構建,多以鋼筋混凝土為主,尤其是其作為主要受力結構,在造價上比較的經濟。因而,在進行建筑結構的設計時,首先需要基于建筑的需求,明確好結構的形式。這樣可以很好的避免結構形式與實際需求相沖突的問題出現。同時,基于良好的結構形式,可以便于各個結構系統的規劃和設計。當然,在結構形式的有效選擇中,需要考慮其結構的功能需求,以及結構的安全性能。從而,在實際的結構明確階段,具有多種選擇的方向,那么這就需要結構設計者,能夠充分地基于設計的需求,選擇適合建筑需求的結構形式。這種多元化的結構形式選擇,從本質上優化了建筑結構。使得結構設計中的冗長部分被刪除,進而從結構的材料費用上,來經濟化建筑結構。
3.2 基于經濟高度,控制結構設計的層數。隨著建筑結構的樓層增加,其對于受力結構的要求更加的嚴格,進而使得建筑結構的受力部分,需要更多的預應力。也就是說,增加了鋼筋混凝土,以及相關技術的成本輸出。于此同時,建筑結構的樓層越高,使得結構的受力發生一定的改變。尤其是關于結構的延性問題,在越高樓層,其基于碳纖材質的輔助施工的成本輸出會越高。因此,在結構經濟性的優化過程中,需要合理的控制結構的樓層高度,尤其需要特別注意避免結構的空間浪費。因為,當今的諸多建筑結構,都存在大面積的結構空間浪費問題。而且,樓層的高度問題,直接影響著樓層的后期維護費用的支出。
3.3 對于建筑結構的建材,進行合理的選擇?;诋斀竦慕ㄖ蠖嘁凿摻罨炷翞橹?,進而在建材的選擇時,需要基于建筑結構的要求,選擇相應強度的鋼筋和水泥。而且結構的合理化程度越高,其在材質的成本輸出上會更加經濟化。同時,合理的建材配置,可以很好的減輕結構的自重,進而很好的維持了結構的預應力。而且在最少量的材質輸出下,良好的保障了結構的設計需求,這一點也是當今建筑結構的最大亮點之一。
3.4 基于計算機技術,進行有效的結構參數分析和計算?;诂F代計算機技術的發展,建筑結構的設計都是通過專門的作圖設計工具進行的。這就要求其在基于計算機技術的設計過程中,需要合理的設計各結構的參數,進而才能更好地設計出建筑結構。而且在設計的過程,需要在明確的結構形式下進行。在各結構的參數計算中,尤其需要對于鋼筋和水泥用量、鋼筋鋪設間距和密度等有效計算。因為,建材的費用的輸出占到工程造價的40%,因而基于計算機技術,科學的選擇計算參數,可以從多個方面對工程造價成本進行優化處理。同時,基于計算機技術,可以提高結構的性能設計。尤其是對于安全性能的設計,可以通過計算機技術設計多個等級化的安全結構。進而很好的優化了建筑結構的性能,這對于結構的后期維護非常的關鍵,尤其是關于安全性能的提高上,提供了更加便捷的方式,進而使得現代建筑結構更加地科學化。
3.5 加強工程的基礎投資管理。建筑結構的地基設計非常的關鍵,其往往伴隨有較大的成本輸出。因而在對其結構進行設計的過程中,首先需要對于地基的良好規劃。在地基的規劃設計中,對于其地質結構進行有效的勘探,是保障建筑結構的受力基礎的關鍵。由此可以看出,建筑結構的有效設計,很大程度上受到地基規劃的制約。尤其是對于軟土結構的地基處理,伴隨的地基造價輸出高達工程造價的21%。因而,在優化建筑結構的前提下,需要合理地經濟化地基的構建。
3.6 規范建筑結構設計的管理。一個良好的經濟性建筑結構,往往需要基于一個龐大地設計隊伍,進而通過協調工作,合理的設計出建筑結構。因此,在進行建筑結構的設計過程中,需要對設計過程進行有效的管理,這對結構設計提供了一個良好的設計環境。
4 結語
工程造價管理是一項復雜的工程,而其中的建筑結構的優化設計,是控制工程造價成本輸出的關鍵。同時,實現建筑結構的經濟性,需要基于建筑的多個環節,進行全面的因素考慮,進而基于多元化的優化途徑,來實現建筑結構的經濟性。
參考文獻:
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[2]楊益妮.結構設計對建筑工程造價的影響因素分析[J].科技信息;2010(28).
[3]俞鴻芳.影響建筑工程結構體系的經濟性因素研究[J].今日科苑;2009(14).
關鍵詞:工業與民用;建筑混凝土;結構裂縫;預防措施
中圖分類號: TV543 文獻標識碼: A
裂縫問題常見于建筑工程中,其中以變形裂縫最常見,而變形裂縫中又以溫度裂縫最為頻發。而荷載裂縫多是由于設計缺陷、施工影響等原因造成。工程施工中發現的多數裂縫其實是多種因素共同作用的結果。其成因我們必須從設計、施工等各個階段全面分析,正確判斷裂縫屬性及其生產的主要原因對前期預防及后期整改十分重要。在此基礎上有針對性的采取預防、修復措施,才可以把裂縫發生的可能性、影響性及造成的損失降低到最小限度。
工程實踐證明,只要采取的預防性措施到位,并精心施工,大部分混凝土裂縫是完全可以避免的。隨著建筑業的發展,混凝土裂縫由于影響建筑物的整體美觀和使用耐久性,從而引起人們的高度重視。這些裂縫根據發生原因可分為兩類,變形裂縫和荷載裂縫。所以,研究工業與民用建筑混凝土結構裂縫,對我國工業與民用建筑有重要的意義。
一、混凝土的含義
混凝土是現代最主要的建筑材料之一,它一般是指由膠結料(有機的、無機的或有機無機復合的)、顆粒狀集料、水以及需要加入的化學外加劑和礦物摻合料,按適當比例拌制而成的混合料,或經硬化后形成具有堆聚結構的復合材料(普通混凝土是以膠凝材料、水、細骨料、粗骨料,需要時摻入外加劑和礦物摻合料,按適當比例配合,經過均勻拌制、密實成型及養護硬化而成的人工石林?;炷辆哂性县S富,價格低廉,生產工藝簡單的特點,使其用量越來越大。同時混凝土還具有抗壓強度高,耐久性好,強度等級范圍寬等特點。這些特點使其使用范圍十分廣泛,不僅在建筑工程中使用,就是在造船業、機械工業、海洋開發、地熱工程等領域,混凝土也是重要的材料之一。此外,通過改良混凝土原料的配比,添加相應的外加劑,還可以制成具有特定性能的混凝土,用于各類特殊工程建設,比如水利工程中使用的防滲混凝土。
二、我國工業和民用建筑混凝土結構裂縫類型劃分
工業和民用建筑是現代建筑領域的兩大主要對象,在城市化建設中占據主要位置。雖然工業廠房和民用住宅建筑采用的混凝土結構形式不完全一樣,但是經過實際的檢查以及對相關技術資料的分析總結,工業廠房和民用住宅建筑的混凝土結構裂縫類型卻是大體相同。
(一)以裂縫形成原因劃分
依據混凝土結構裂縫形成的原因來劃分,無論是工業還是民用建筑,其混凝土結構裂縫都可分為溫度變化形成的裂縫、施工不當形成的裂縫、材料質量不佳形成的裂縫、維護不當形成的裂縫以及變形等因素形成的裂縫。
(二)以裂縫影響程度不同劃分
混凝土結構產生裂縫會對建筑物整體的質量造成一定影響,依據裂縫的大小對建筑帶來的不同影響,目前的工業和民用建筑都可分為破壞性裂縫、貫穿性裂縫以及表面性裂縫等幾類。
(三)以裂縫形式劃分
根據混凝土結構裂縫呈現的形狀來劃分,工業和民用建筑混凝土結構的裂縫都可分為不規則裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、垂直裂縫等幾類。
三、我國工業與民用建筑中常見的混凝土結構裂縫
(一)施工及現場養護產生裂縫
現場澆搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒拔出過快,影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產生。高空澆注混凝土風速過大、烈日暴曬,混凝土收縮值大。對大體積混凝土工程,缺少二次抹面或在表面增加石子,易產生表面收縮裂縫,大體積混凝土水化熱計算不準、現場混凝土降溫及保溫措施不到位,引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大,混凝土產生溫度裂縫。
(二)地下混凝土結構的裂縫
建筑地下室墻體除結構外,還必須能有效的阻擋地下水的侵入,因此應避免地下室混凝土結構出現可以滲水的貫通裂縫,對普通表面裂縫也應該積極整改。建筑混凝土裂縫預防應重點注意以下幾個方面:加強結構自身抗裂性。為防止建筑地下室混凝土裂縫,提高混凝土的結構自防水性能,底板及側墻多采用抗滲混凝土,并根據需要摻入膨脹劑等外加劑。在此基礎上,也可以根據需要攙入纖維物質。這些辦法都是為了提高混凝土硬化過程中抵抗收縮應力的能力。
(三)現澆混凝土板樓板裂縫
建筑樓板及房屋板多采用現澆混凝土板,現澆混凝土板生產過程中受環境的影響較大。另外,從現澆樓板自身上說,其屬于表面系數較小的構件,厚度相對表面積來說量值很小,抵抗收縮變形的能力就更差。因此現澆混凝土板樓板板面裂縫甚至貫通性裂縫很常見。
(四)板面不規則直裂縫
這種裂縫外觀較為規則,多為不貫通裂縫。常見于單層配筋板跨中部位,且埋有水電管線處,裂縫沿管線出現,雙層配筋板也有所發現。裂縫寬度O.5mm左右。
四、防止我國工業和民用建筑混凝土結構裂縫形成的措施
基于以上對工業和民用建筑混凝土結構裂縫產生原因的分析,結合國內外此類建筑問題的解決經驗,筆者認為可以從以下幾方面采取措施,以防止工業和民用建筑混凝土結構裂縫的形成。
(一)完善設計構造
要根據工業和民用建筑的實際需求,設計建筑結構,具體措施有以下幾點:精確勘測,避免斷層、溶洞\滑坡體等不良地質。合理布局建筑構件,減少加應力,避免荷載過大。關鍵部位要層層設置圈梁\構造柱,增加建筑物的整體強度。提高窗臺砌體強度,寬大的窗臺應設置鋼筋混凝土梁,避免窗臺變形產生豎向裂縫。
(二)加強施工技術
要加強對施工技術方案的反復論證,確保施工技術符合建筑的各項標準,保證建筑整體的穩定性。成立施工技術監督小組,定期對各施工環節、各施工技術進行檢查和驗收,驗收合格后才能進入下一施工階段,開展新的施工任務。
(三)合理選用材料
要選用水化熱較低的水泥,避免混凝土內外溫差過大產生體積變化引發裂縫。選用表面粗糙、質地較為堅硬的粗骨料,可提高混凝土的粘結性和抗拉、抗壓能力。 添加減水劑等具有同等效果的外加劑,可以改善混凝土的性能,降低養護中的灑水量,有效避免混凝土收縮。
(四)完善模板工程
模板工程是塑造混凝土結構的關鍵一環,為防止混凝土結構在該過程中出現裂縫,應該切實做好以下兩點:合理設計模板構造,避免模板部件變形引發混凝土結構變形而產生裂縫。模板要增加支護裝置,防止施工荷載過大,模板變形。
(五)加強地下防水
地下防水也是建筑工程中不可或缺的防水施工環節,其施工要點主要在于對排水法,結構防水法,采用卷材防水,焊接金屬層,這四種地下防水方法的選擇,在選擇上應該秉承實際可用以及經濟的原則,確保地下防水經實用穩定和安全。
總之,我們必須從設計、施工等各個階段全面分析,正確判斷裂縫屬性及其生產的主要原因對前期預防及后期整改十分重要。在此基礎上有針對性的采取預防、修復措施,才可以把裂縫發生的可能性、影響性及造成的損失降低到最小限度。工程實踐證明,只要采取的預防性措施到位,并精心施工,大部分混凝土裂縫是完全可以避免的。
參考文獻:
[1]畢程鋼.工業與民用建筑混凝土結構的裂縫形成及預防措施[J].中國新技術新產品,2013,06:93.
關鍵詞:鋼結構工程;施工技術;大型公共建筑
鋼結構工程因其具有跨度大、利用空間大、施工速度快、經濟且實用等特點被廣泛利用于企業廠房及跨度較大的建筑上。隨著城市現代化建設的飛速發展,各類大型公共建筑設施越來越多地出現在我國的各大中城市,這也導致了鋼結構工程的廣泛出現。為了保障鋼結構工程的施工質量和工程過程中的安全,就要注重鋼結構工程的施工技術。本文就大型公共建筑鋼結構工程的施工技術進行了探討,以期能為類似的鋼結構工程的施工提供參考。
1工程概況
大型公共建筑占地面積12681m2,建筑面積22251m2,建筑地上四層、地下一層,建筑高度33.70米。北側為規劃展示館、東側為停車場、南側為圖書館、西側為文化中心園區的下沉廣場。
2 工程施工特點
2.1 勁性鋼柱
整個工程共設置有25根勁性鋼柱,勁性鋼柱采用型鋼和組合十字型鋼柱。
2.2 勁性鋼梁
軸線于二層、三層、四層、屋頂層設置勁性鋼梁,軸線于四層、屋頂層設置勁性鋼梁。勁性鋼梁全部采用H型鋼。
2.3西面懸挑鋼結構
西面懸挑鋼結構主受力件為HJ-1、HJ-2、HJ-1A、HJ-2A、HJ-3共5榀桁架。除了HJ外,其余均為H型鋼實腹式構件。HJ采用焊接H型鋼組合而成,以HJ-1為代表介紹HJ組成。
2.4東面懸挑鋼結構
東面懸挑鋼結構主受力構件為HJ-4、HJ-5、HJ-6、HJ-7共4榀桁架。與西面懸挑榀桁架一樣,除了HJ外,其余均為H型鋼實腹式構件。HJ采用焊接H型鋼組合而成,以HJ-4為代表介紹HJ組成。
3 鋼結構加工
因本工程東西兩側懸挑長度相對于混凝土結構較大,設計綜合考慮對鋼結構的焊縫質量相應提出了較高的要求。工廠加工H型鋼和十字鋼柱的縱縫、節點區域加強勁板采用一級焊縫,需要100%的進行無損檢測。H型與十字型鋼柱翼緣板厚度34、32mm等,腹板厚度為25、28mm等,在H型鋼與十字型鋼柱加工過程中需要合理控制變形,同時確保焊縫質量。
3.1 十字型鋼柱加工
(1)十字型鋼柱斷面形狀如圖1。
(2)十字型鋼柱主要加工工藝介紹:
①首先把十字型鋼柱拆分成一支H型鋼和兩支T型鋼,分別按照H型鋼加工工藝成形。由于腹板和翼緣板較厚,按照常規H型鋼加工工藝進行加工,翼緣板焊接成型后變形較大,采用機冷校正難以達到質量驗收標準,為了減少焊接變形后的校正工程量,需要合理確定焊接工藝參數,減少焊接變形。如采用常規的反變形原理,成型前的反變形工程量較大,難以滿足施工進度要求。通過多次試驗,最終采取合理開設焊接剖口,減少翼緣板的熱影響區,進而減少翼緣板焊接變形的工藝,在保證焊接質量的前提下,減少了焊接變形。采用此工藝,在焊接完成后,通過輕微的冷校正或熱校正即可達到質量控制要求。
②十字型鋼柱組裝焊接
在H型鋼和T型鋼加工完成且經過檢查符合質量驗收要求后,即可在胎具上進行十字型鋼柱的組裝。由于目前對于十字型鋼柱焊接成型后的變形校正還不能與H型鋼相提并論,不具有很高的機械化生產能力。為了滿足加工進度,在大批量焊接十字型鋼柱前,需要確定合理的焊接工藝,避免十字型鋼柱成型后變形大,造成難以校正的困難。通過多次論證和試驗比較,采取對稱分段多道小電流焊接的工藝,能較好的控制了焊接變形,基本能達到焊接后不需要調校即可符合質量要求。
3.2 十字型鋼柱節點加工
十字型鋼柱做為勁性鋼柱,與相鄰梁連接處,設置了較多的加勁板,設計文件規定所有加勁板與鋼柱均采取熔透焊接,焊縫質量要求達到一級標準。
鋼柱節點主要包含了牛腿、鋼柱內部加勁板。由于鋼柱里面的加勁板有的間距很小,必須考慮組裝和焊接順序,避免有的節點板無法焊接。
節點區域勁板比較多,為了控制焊接變形,在保證焊接具有操作性的前提下,盡可能組裝完成所有構件,牛腿與加勁板和鋼柱組裝完成應先采用點焊進行固定,確保節點區域形成較大的剛性。勁板加工時,應考慮音剖口的開設方向,特別是相距較近的勁板,確保組裝后具備焊接空間位置。
3.3 懸挑鋼結構節點加工
懸挑鋼結構全部采用焊接H型鋼,焊接H型鋼采取常規加工工藝能保證加工質量。設計上從傳力上考慮,所有斜腹桿與水平弦桿和垂直支撐(豎腹桿)采用圓弧翼緣板過渡連接。圓弧過渡翼緣板彎曲半徑種類多,如采用同一固定模式胎具,則需要加工多種胎具。為了減少壓制模具的制作工程量,專門設置了一套可調圓心的壓制模具進行圓弧翼緣板的壓制。
4 鋼結構安裝工藝
根據現場實際情況和現場己經設置的塔吊布置位置,采取多種吊裝工藝進行施工。其中勁性鋼柱、鋼梁采用塔吊和汽車吊進行施工,懸挑鋼結構因工期緊,在混凝土結構未全部完成的條件下就得進入施工。采用設立臨時支撐架的施工工藝利用履帶吊和汽車吊進行安裝,在混凝土施工結束且達到設計強度的后,考慮整體平衡東西兩側臨時支撐在安裝完成后同時同步進行卸載。
4.1 勁性鋼結構安裝
勁性鋼結構安裝需要與混凝土結構施工同步進行,工期較長,且只能在該項目東西兩側才有起重吊裝機械站位場地,導致起重機械就位回轉半徑較大,需要選用大型起重設備。經過實地考察經過綜合權衡選用130噸汽車吊進行吊裝,部分構件利用現場己經設立的塔吊進行吊裝。
勁性鋼柱分段。根據130噸汽車吊的站位,按照130噸汽車吊和現場塔吊的安全起重性能要求,對鋼柱進行合理分段,與基礎連接的鋼柱分段點位于基礎上表面1米處,其余鋼柱分段點位于各樓層頂面上1米處,分段長度不小于一個樓層。這樣即保證了現場焊縫的數量盡可能少,同時又能保證吊裝機械能充分發揮其作用。保證技術上可行,經濟效益最佳。
4.2 大型懸挑鋼結構安裝工藝
懸挑鋼結構安裝是本工程鋼結構重點和難點,特別是西面懸挑鋼結構,起吊高度高,單件起吊重量重,同時要充分考慮混凝土澆筑、石材干掛、裝修荷載等施工階段對鋼結構的影響。
確保鋼結構施工結束后,能滿足后續工序的順利進行。
(1)懸挑鋼結構施工工藝:
由于析架高度超出了公路運輸的正常極限,所有析架只能進行工廠制作好各構件,經過廠內預拼裝合格后發運至現場進行組裝,組裝結束后設立臨時支撐架,采用汽車吊和履帶吊進行吊裝高空固定。最后進行卸載完成安裝。
(2)現場施工順序
①西側懸挑結構施工順序:
第一步:設置西側懸挑結構安裝內外臨時支撐。
第二步:安裝HJ1、HJ2、HJ1A、HJ2A。
第三步:依照從內往外、從下往上的順序安裝樓層鋼梁。
②東側懸挑結構施工順序
第一步:設置東側懸挑結構安裝內外臨時支撐。
第二步:安裝10.800米~17.700米標高范圍內的析架及其它構架。
第三步:安裝17.700米以上構件。
(3)臨時支撐拆除
在東側與西側懸挑析架全部安裝結束,混凝土施工完成并達到設計強度后,即可對東側與西側懸挑結構安裝臨時支撐進行拆除??紤]東西向平衡,拆除支撐時要求東西兩側同時進行。
東側與西側懸挑結構內側臨時支撐貼近鋼筋混凝土柱結構,內側支撐拆除對于鋼結構受力基本無影響。
根據施工過程驗算結論,外側支撐拆除后懸挑外端最大位移下撓10m。根據位移值擬定對外側支撐分三次等比例進行卸載,卸載速度應該勻速緩慢,降低沖擊荷載。
卸載測量:為了便于比較分析,確定卸載是否合理,實行卸載動態管理,在卸載過程中應做好卸載測量。測量點布置在懸挑結構各卸載點,卸載前、每次卸載后應對各觀測點的位移值進行測量,并把實測數據和施工過程驗算數據進行比較。經過實際測量數據與驗算數據比較,基本一致,符合施工要求。
5 型鋼柱腳灌漿
型鋼柱腳二次灌漿施工技術要求:二次灌漿材料采用CGM高強無收縮灌漿料,強度不低于C45,灌漿方法采用壓力灌漿。二次灌漿施工工藝如下:
(1)灌漿施工前提:鋼柱安裝定位完成,地腳螺栓螺母已經擰緊。
(2)灌漿部位支模:在型鋼柱腳周邊采用木板進行支模(木板厚度2cm,高度15cm),木模與基礎之間應采用密封材料進行密封,防止灌漿料溢出。
(3)安裝灌漿裝置,如圖2;灌漿裝置應與型鋼柱固定好,防止灌漿裝置松動。
(4)攪拌灌漿料。
(5)灌漿:灌漿到漿液高出柱腳底板下表面5mm時停止灌漿。
(6)拆模:在灌漿24小時后才能拆模,拆模之后對基礎進行清理,確保無異物留在基礎上而影響后續施工。
6 型鋼節點處配筋施工
在梁柱交接點,按照設計施工圖均有縱筋穿過勁性鋼柱翼緣板和腹板,這給現場鋼筋施工帶來了較大的施工難度,同時制約了施工進度。經過設計、監理、施工的共同會審,在滿足結構安全功能,同時滿足相關施工規范的前提下,對勁性鋼柱與混凝土梁連接處的縱筋設置進行了二次深化設計。二次深化設計原則如下:
(1)有利于提高施工操作性和施工質量保證。(2)優先采取在翼緣板與腹板上開設穿筋孔。(3)鋼筋孔開設困難之處,優先增設傳力勁板,鋼筋與傳力勁板進行焊接連接。(4)受節點構造影響,無法開設穿筋孔,又無法增設傳力勁之處,在翼緣板或腹板上焊接鋼筋套筒,通過鋼筋套筒錨固鋼筋。(5)為了保證施工質量,開設鋼筋孔、增設傳力勁板、焊接鋼筋套筒均需在廠內加工完成,禁止現場隨意開孔、加焊鋼板等。
7 結束語
隨著城市現代化建設的飛速發展和建筑科學技術的提高,鋼結構工程的出現也越來越大,為了保障鋼結構工程的施工質量和安全,就要采取先進的施工技術,從而降低施工成本,推進施工進度,保證施工質量。
參考文獻: