鋼管混凝土框架結構設計淺談 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術論文 期刊文獻 年終總結 年終報告 工作總結 個人總結 述職報告 實習報告 單位總結 摘要 ： 本文以某工程為例，介紹了鋼管混凝土柱 -H 型鋼梁 -SP 預應力空心板樓蓋體系框架結構設計的一些特點，提出了設計的要點，并總結了幾點體會，對鋼管混凝土框架結構設計有參考意義。 關鍵詞 ：鋼管混凝土結構； SP 預應力空心板樓蓋；設計 TU37 A 鋼管混凝土結構因其具有承載力高、抗震性能好、施工方便等優點，越來越廣泛地應用于單層和多層工業廠房、大寬度和空間結構、商業廣場、多層辦公樓及住宅、高層和超高層建筑以及橋梁結構中，并取得良好的經濟效益和建筑效果。本文將結合某工程來探討鋼管混凝土柱 -焊接 H 型鋼梁 -SP 預應力空心板樓蓋體系結構設計要點。 工程概況 本工程為商用綜合樓，抗震設防烈度為 8 度，結構抗震等級為二級，主體工程地上四層，局部五層，平均層高將近5m, 建筑總面積約 3 萬平方米，鋼管混凝土框架結構。本工程柱網尺寸布置靈 活，主要以 120008800mm 為主。框架梁采用焊接 H 型鋼，樓蓋采用大跨 SP 預應力空心板，獨立柱基礎。 2.鋼管混凝土柱設計 本工程樓面活荷載與恒載均為 5KN/m2，樓、屋面吊設荷載為 0.4KN/m2, 柱距較大，因此框架柱須承擔很大的荷載。本工程所在地屬于度抗震設防地區，如果采用鋼筋混凝土柱，則對其軸壓比要求比較嚴格，而采用鋼管混凝土柱只需控制柱子長細比而不限制軸壓比，因此采用承載力較大的鋼管混凝土柱是非常合理的。底層柱柱截面為 4788mm ， Q235鋼材和 C45 混凝土，如果采 用鋼筋混凝土柱，截面將為600600mm ，面積則增大一倍以上。采用鋼管混凝土柱后，柱截面減小，建筑使用面積增大，柱自重的減輕，地震反應也隨之減小，因此獲得很大的經濟效益。本工程最大柱截面4788 ，最小柱截面 3256 ，一二層柱截面相同，從第三層開始，柱截面變小。 1-內襯管， 2 焊縫連接， 3-環形封頂， 5、 4-鋼管混凝土上、下柱， 6-上柱加勁板， 7-下柱加強環勒板， 8、 9-下柱上、下加強環 圖 1 鋼管拼接 管徑相同的鋼管拼接時，采用等強度坡口焊縫， 管內加短襯管，管端加橫隔板（隔板上沿距下柱管端 50mm）如圖 1（ 1） 所示。其中，內襯板厚 50mm,板壁厚 6mm，外徑比鋼管柱內徑小 2mm；環形封頂板厚 12mm，板壁厚 40mm，內襯管和環形封頂板采用 Q345 鋼材。 對于管徑不同的上下柱拼接時，一般采用喇叭管過渡段來連接上下柱，但這種設計方法比較復雜，而且喇叭管的過渡段樓蓋的結構高度范圍內，不利于施工，本工程采用一種便于施工安裝的設計方法，具體構造如圖 1（ 2）所示。上柱鋼管伸入下柱鋼管 20mm，上柱底部焊一帶加勁板的環板，環板再與下柱上加強環用八個 均勻布置在環板上的 M16 高強螺栓連接。 鋼結構安裝時，為了便于連接，減少施工工作量，在工廠直接在鋼管柱上焊接好加強環和垂直肋板，然后在現場先用高強螺栓與預制鋼梁拼接，最后將工字梁的上下翼緣用對接焊縫連接，鋼管采用坡口焊的辦法。鋼管混凝土柱采用泵送頂升澆注法，在鋼管柱底部安裝一個帶閥門的進料支管，直接與泵車的輸送管連接，由泵車將混凝土連續不斷地自下而上注入鋼管柱，無需震搗，每根柱一次連續泵送灌注至混凝土稍微溢出柱頂溢漿孔而完成。鋼管混凝土柱具有良好的塑性和延性，抗震性能遠比鋼筋混凝土柱優越，因而提高 了整個建筑物的可靠度。 3. H 型鋼梁設計 本工程中，梁的最大跨度為 12000mm,截面尺寸設計為850300810 ，自重僅約為 1KN/m，如果設計成鋼筋混凝土梁，梁高 1000mm、寬 400mm 左右，自重將達 10KN/m 左右。在設防烈度為 8 度的地區采用鋼梁從抗震的角度來考慮是非常合理的對減小地基壓力，對降低基礎造價是非常有利的。另外一方面，鋼梁與鋼管混凝土柱連接較混凝土粱與鋼管混凝土柱連接方便；鋼筋混凝土梁鋼筋密布，與柱鋼筋交叉，構造十分復雜，不但建造費工，增加工時費用，影響施工速 度，而且混凝土不易填充密實，勢必影響工程質量。 本工程焊接 H 型鋼梁采用 Q235B 結構用鋼。 H 型鋼梁需要拼接的構件采用全融透對接焊縫等強度拼接，上、下翼緣和腹板中的拼接位置錯開，并避免與加勁板重合，腹板拼接焊縫和它平行的加勁板至少相距 200mm,與上、下翼緣拼接焊縫至少相距 200mm。橫向加勁板的間距不大于兩倍梁截面高度，加勁板厚 8mm。 4.節點設計 節點是連接梁柱的關鍵部位，在框架中起著傳遞內力、分配內力和保證結構整體性的作用。本工程中，鋼管混凝土框架節點為鋼梁 -鋼管混凝土柱 節點。節點設計一般遵循的原則是：傳力途徑簡捷、明確，使計算分析與節點的實際受力情況一致；有足夠的強度，使結構不致因連接較弱而引起破壞；具有良好的延性，滿足抗震設計要求；盡量簡化節點構造，以便于加工及安裝時容易就位和調整。 4.1 梁柱節點 本工程采用外加強環式梁柱節點。加強環式節點是迄今為止研究最成熟、應用較多的一種節點，其傳力路徑簡潔明確，節點剛度大、承載力高，強環有利于翼緣拉力梁柱間的有效傳遞，減小柱壁的局部變形，截面設計實現 “ 強柱弱梁，節點更強 ” 后具有良好的抗震性能。 外加 強環式節點，如圖所示，是鋼管混凝土柱在梁的上下翼緣位置設加強環，與梁熔透焊縫連接，上下環分別承受拉壓力，形成力偶來抵抗梁端彎矩，同時在上下環間焊一肋板，用角焊縫與鋼管柱表相連，通過高強螺栓與梁腹板相連以傳遞梁端剪力，滿足剛接節點的設計要求，且傳力明確，節點的剛度在鋼管混凝土柱的基礎上加大了許多，符合強節點的抗震要求。加強環式節點沒有任何穿心構件，當采用多層鋼管混凝土柱一次泵送頂升澆灌法時，管內沒有障礙物，有利于施工。 加強環板的最小寬度應根據其抗拉能力不小于梁翼緣板抗拉能力的 0.7 倍這一條件來確 定。工程中，加強環及其肋板采用 Q345 鋼材，肋板與梁的腹板用高強螺栓連接，上下加強環與梁上下翼緣厚度相同，且采用焊縫連接，對于四根尺寸不相同的梁連接在同一個節點上時，具體構造如圖 2（ 2-2）所示。 3-鋼管混凝土柱， 4-H 型鋼梁， 5-上加強環， 6-下加強環， 7-加勁板（板厚同加強環勒板）， 8-高強螺栓連接， M16， 9-加強環勒板 圖 2 梁柱節點 4.2 柱腳 鋼管混凝土柱與基礎固接，本工程采用端承式柱腳，端承式柱腳的設計和構造與鋼結構露出式柱腳相 同。柱腳的構造是在管的底端焊一帶加勁板的圓形柱腳板，加勁板與鋼管焊縫連接，環板與基柱通過錨拴連接，柱管中混凝土大部分與基礎混凝土連在一起，因而管中混凝土的內力，直接傳入基礎混凝土中。鋼管混凝土柱的軸力通過管中混凝土傳遞給基礎，剪力和彎矩依靠柱腳底板和錨栓傳遞給基礎， 柱腳構造如圖 3 所示。 2-圓形柱腳板，厚 20mm,3-錨拴預埋件， 4-柱腳加勁板，厚 12mm, 5-雙螺母， 6-基礎柱， 7-后筑細石混凝土墊層， C30 ,厚 50mm。 雙螺母與墊板點焊，墊板與環板 圍焊。 圖 3 柱腳構造 5. SP 預應力空心板樓蓋設計 5.1 SPD 疊合板樓蓋設計 本工程樓蓋采用大跨 SPD 疊合板。 SP 板的主要特點有：跨度大，板長可達，可以滿足大開間、大進深等不同結構的使用要求；與同類產品相比，承載力可提高 ；外觀平整，尺寸精確，防水、抗震和隔音性能好等等，在跨度較大的框架結構中使用 SP 板可以達到很好的經濟效益。本工程采用 SPD25A 疊合預應力混凝土空心板， SP 板最大跨度 8600mm,板寬 1200mm、厚 250mm， SP 板上澆注 50mm 厚疊合層， SPD 疊合板自重 3.645KN/m2；若采用普通現澆樓蓋，板厚取 250mm，板自重約為 6KN/m2。 SP 預應力空心板每塊板底的預埋件與焊接 H 型鋼梁焊縫連接，如圖 4 所示。根據國家規范，相鄰兩板板縫寬度取50mm,板縫內配置直徑 10mm 的鋼筋網片，采用 C30 的細石混凝土灌縫，使相鄰 SP 板之間能更好地相互傳遞剪力協調垂直變位。 圖 4 框架中板端節點做法 5.2 板縫對框架側移的影響 據作者研究可知，對于 SP 預應力空心板樓蓋體系框架，板縫灌縫混凝土強度越大 ，框架側移越小；縫寬越大則框架側移越大。隨著灌縫混凝土強度的提高，縫寬度對框架側移的影響逐漸減少；當灌縫混凝土強度與 SP 預應力空心板的強度很接近時，板縫寬度對整個樓蓋剛度、框架側移影響很小；縫寬小于 40 50mm 時，縫寬變化對框架側移影響較大。因此，本工程中縫寬取 50mm 是比較合理的。 SP 板的布置方式將影響到梁截面的大小，本工程中，板沿梁格的短邊方向布置。對于 SP 板的設計可參考 SP 預應力空心板（ 99ZG408）標準圖集。 6.小結 本工程采用由于鋼管混凝土柱 -H 型鋼梁 -SP 預應力空心板樓蓋體系框架結構，自重比鋼筋混凝土結構減少約一半，在設防烈度較高的地區可以大大減小地震作用，同時減少基礎工程造價；梁、柱、板截比鋼筋混凝土構建截面小，這將大大增加建筑物的有效使用面積；采用此種體系的框架結構可以節約大量的混凝土，減少現場澆鑄混凝土，有利于環保；由于鋼管混凝土柱特殊的施工方法以及預制梁、板的采用，可以加快施工速度等等。總而言之，鋼管混凝土柱 -H 型鋼梁 -SP 預應力空心板樓蓋體系框架結構綜合效益顯著，為高設防烈度地區開發新的建筑結構形式開辟了道路，可以在多層與小高層建筑中大力推廣。 閱讀相關文檔 :關于水利水電工程施工項目管理的要點分析 論加強水利施工技術的對策 瀝青混凝土路面裂縫的成因與處理 解析水利工程管理存在的問題及完善建議 房建施工中混凝土結構出現裂縫的原因及預防 淺析LNG 汽車加氣站的設計 關于航道整治工程施工監理 試論水泥砼路面施工質量控制 市政道路排水設計要點分析 淺談清單計價模式下市政工程的結算審核 工程投資項目風險評估及運用分析 淺談電