引論：我們?yōu)槟砹?3篇鋼管混凝土柱論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

2.1準備工作

完成體系轉(zhuǎn)換。當拱軸線線型調(diào)整檢查合格后，即可對各個鋼管拱肋拼裝節(jié)段進行體系轉(zhuǎn)換施工。各個鋼管拱肋拼裝節(jié)段體系轉(zhuǎn)換主要包括：

（1）完成各個接頭的焊接（從拱頂往拱腳方向?qū)ΨQ進行焊接）；

（2）完成拱肋接頭焊接后，將拱腳弦管與拱腳預(yù)埋管焊接，將上、下弦管與預(yù)埋管焊牢，使鉸接初步固結(jié)。

2.2施工階段

2.2.1下層系桿張拉。鋼管拱節(jié)段體系轉(zhuǎn)換完成后，完成下層系桿第一次張拉，張拉力由監(jiān)控單位提供。張拉系桿前，三角區(qū)所有橫梁預(yù)應(yīng)力和三角區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力均必須張拉壓漿完成。

2.2.2配合比設(shè)計。本橋設(shè)計要求管內(nèi)頂升灌注混凝土C50微膨脹混凝土。根據(jù)現(xiàn)場實際施工條件，如法蘭處管徑變小、頂升高度較高，距離較長等諸多因素，致使頂升灌注混凝土施工難度大，因此，對頂升灌注泵送混凝土配合比必須達到如下要求：

（1）具有良好的可泵性，即塌落度大（入泵22～26cm）、和易性好、流動性高（擴展度55～65cm）、不泌水、不離析、自密性好；

（2）具有補償收縮性，微膨脹，水中養(yǎng)護14天的最小限制膨脹率≥2.5×10-4；

（3）初凝時間大于16小時，終凝時間大于18小時；

（4）膠凝材料最少用量不得小于350kg/m3，水膠比不宜大于0.5。

2.2.3出漿孔、出氣孔、灌注孔以及出渣孔的布置：

（1）出漿孔：在每根鋼管拱拱頂處開一個Φ125mm的孔，孔周鐵板加強處理，并外函一節(jié)內(nèi)徑為125mm鋼管（壁厚6mm，長150cm），鋼管豎直向上，用于排氣出漿孔；

（2）出氣孔：為了確保壓注混凝土流動順利，方便觀察管內(nèi)混凝土流動進展情況，沿鋼管軸線方向的上方每隔15～20m設(shè)置一個Φ50mm鋼管出氣孔。當出氣孔冒混凝土?xí)r，馬上用鋼板焊接蓋住封閉出氣孔，防止出氣孔外流混凝土泄壓；

（3）灌注孔：下弦管灌注孔設(shè)在離拱腳約1.5m處的鋼管側(cè)面，以方便接泵管。灌注孔外接一節(jié)混凝土輸送泵管，輸送泵管與鋼管焊接固定，同時保證鋼管軸線呈30°～50°夾角。上弦管灌注孔設(shè)在離拱腳約2.5m處的鋼管頂部，同樣外接一節(jié)混凝土輸送泵管，與鋼管軸線的焊接固定角度同下弦管。灌注孔與輸送泵管管路之間設(shè)置安裝一個M125截止閥；

（4）臨時出渣孔：在拱肋底部設(shè)置臨時出渣孔，尺寸和結(jié)構(gòu)同排氣孔，便于清水和渣物流出。以上開孔，均必須在合攏前開好。

2.2.4焊接質(zhì)量和鋼管拱線形監(jiān)測。鋼管拱鋼管混凝土灌注前，必須對鋼管拱肋各個拼裝節(jié)段的焊接接頭進行細致檢查、檢測，確保焊縫滿足設(shè)計規(guī)范要求。同時對鋼管拱高程、軸線進行測量，并記錄好數(shù)據(jù)，作為對拱肋在混凝土灌注過程中線形變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3混凝土供應(yīng)和混凝土輸送泵選用

首先，混凝土輸送泵的額定泵送能力應(yīng)不小于灌注速率或?qū)嶋H混凝土供應(yīng)量的2倍；輸送泵的額定壓力須滿足最大泵送壓力，即靜壓力和泵送壓力疊加之和。其次，混凝土輸送泵的泵送高度應(yīng)大于1.5倍的灌注高度（即拱腳至拱頂?shù)母叨龋Ｇ锖锎髽蛞筝斔捅玫念~定揚程大于60m。根據(jù)以上要求，選擇HBT60-16-90S（最大理論垂直輸送距離270m，最大理論水平輸送距離1200）拖式混凝土高壓輸送泵，分配閥為S形擺管閥，最大理論輸出量60m3/h，出口處最大壓力為16MPa，電機功率為90kW，4#和5#墩上、下游附近各布置1臺HBT60-16-90S輸送泵。在鋼管拱混凝土灌注前，混凝土攪拌站和混凝土輸送泵進行聯(lián)動試車，確保所有拌和輸送設(shè)備正常運行。

2.4鋼管混凝土灌注

2.4.1濕潤輸送泵管。混凝土輸送泵管接通后，先全程泵送通清水，一方面利用清水濕潤所有的輸送泵管，另一方面檢查輸送泵管工作是否正常、泵管接頭處是否有滲漏的情況。

2.4.2泵送水泥砂漿。混凝土從進料管出來后，在重力作用下填充管口以下的空腔直至淹沒進料管口，以后混凝土在泵送壓力下向上流動，此時粗骨料先下落，所以泵送混凝土前首先泵送1m3高強度水泥砂漿（即將混凝土配合比中石子扣除），以免粗骨料反彈以及接頭處混凝土質(zhì)量差，同時砂漿還可在泵送過程中起到管壁的作用。混凝土填充灌注接近完成時，利用混凝土將砂漿排除鋼管之外。

2.4.3填充灌注混凝土。在開始壓注前，將截止閥擋板抽出，在擋板兩側(cè)涂滿黃油，再將擋板插入閥中但不穿入泵管內(nèi)，以便壓注后擋板能順利插入混凝土中起到止?jié){作用。待焊縫冷卻后壓注少量混凝土通過壓注口，繼續(xù)壓注混凝土直至拱頂。水泥砂漿的目的是減小混凝土與管壁之間的摩擦力。壓注過程中，根據(jù)排氣孔觀察到的情況隨時補漿。壓注過程中通過調(diào)整控制兩岸混凝土輸送泵的泵送速度，確保壓注均勻、對稱，并通過錘擊鋼管管壁辨別管內(nèi)是否空心的方法了解混凝土壓注的高度，以此憑據(jù)調(diào)整混凝土的壓注速度，控制兩岸混凝土壓注進度對稱。當混凝土壓注至接近拱頂面時，嚴格控制壓注速度，以防止混凝土超過拱頂截面引起鋼管拱振動。混凝土到達拱頂時，通過交替泵送兩岸混凝土將砂漿從拱頂出漿孔排除，待出漿孔有混凝土溢出后，利用鋼筋出漿管內(nèi)的混凝土，將氣體和浮漿排出，直至良好的正常混凝土從出漿管溢出，兩岸輸送泵停止泵送，穩(wěn)壓2分鐘，并關(guān)閉壓注管處的閥門且不得漏漿，防止混凝土回流。拆除輸送泵接頭，接通下一根鋼管填充灌注的泵管路，開始填充灌注下一根鋼管。如此循環(huán)。每次一個循環(huán)灌注完成時，鋼管內(nèi)混凝土均不得初凝。進行下一次鋼管混凝土填充灌注前，對前一次灌注混凝土強度進行檢測，確保前一次混凝土達到設(shè)計要求。

2.5出漿孔、灌注孔填充灌注后的處理

待鋼管混凝土填充灌注完成并混凝土終凝后，割掉灌注用的泵管和出漿管，并用原開孔保留的鋼板進行封閉焊接，并在表面進行防腐涂裝處理，以防雨水進入。

篇2

方鋼管混凝土的研究開展的較晚，各方面的理論還不夠成熟和完善，以往的研究主要集中在試驗研究上，本文采用有限元分析對方鋼管混凝土柱的設(shè)計和施工提出合理建議，克服試驗的不足。考慮到鋼管混凝土是由鋼管和混凝土兩種不同材料所組成，混凝土和鋼管之間有相對滑移，引入一種能反映鋼管和混凝土兩者間界面性能的單元----粘結(jié)單元，它能比較真實地反映方鋼管混凝土柱的受力性能。

2 有限元模型的建立

本文模擬框架結(jié)構(gòu)中間層的中柱，截取了方鋼管混凝土柱從梁頂面到柱反彎點處的部分為研究對象。為了深入分析鋼管混凝土柱的受力性能，充分考慮我國有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，依據(jù)常見的工程實例設(shè)計了4個試件，采用大型商用有限元軟件ANSYS對其受力性能進行了非線性有限元模擬。

2.1模型的幾何尺寸

為了研究長細比對方鋼管混凝土柱的受力性能影響，以BASE試件為基礎(chǔ)，設(shè)計了ZG系列試件，詳細尺寸見表1。

表1 試件尺寸明細表

 

試件名稱

柱寬度

（mm）

柱高度

（mm）

管壁厚度（mm）

混凝土強

度等級

軸壓比

鋼 材

牌 號

ZG-1

500

1650

16

C50

0.5

Q345

BASE

500

1800

16

C50

0.5

Q345

ZG-2

500

1950

16

C50

0.5

Q345

ZG-3

500

2100

16

篇3

課題來源：

研究人從事煉鋼廠房，連鑄廠房以及與鋼鐵行業(yè)相關(guān)的工藝平臺，管道支架等的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中經(jīng)常遇見采用格構(gòu)式鋼管混凝土柱的工程；而一方面行業(yè)內(nèi)對鋼結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)有防火要求，另一方面鋼鐵廠相比其他工業(yè)廠房更容易發(fā)生火災(zāi)，因此本研究擬以格構(gòu)式鋼管混凝土柱升溫與降溫受火性能研究為方向，考察破壞形態(tài)及其受火極限狀態(tài)。

選題依據(jù)和背景情況：

鋼管混凝土作為一種新型的組合結(jié)構(gòu)，是在鋼管內(nèi)部填加混凝土材料而構(gòu)成一種新型的構(gòu)件。鋼管混凝土一般簡寫為 CFST（concrete filled steel tubular），其橫截面的布置各有不同，按照形狀可以分為圓鋼管、矩形鋼管、和多邊形鋼管混凝土。 鋼管混凝土構(gòu)件中的兩種組成材料在外荷載作用下發(fā)生相互作用，其中最主要的作用為鋼管內(nèi)部核心的混凝土受到來自外圍鋼管的套箍作用，而處于三向應(yīng)力狀態(tài)，使混凝土的強度、塑性等力學(xué)性能得到了提高。同時，混凝土的存在，又可避免或延緩鋼管容易發(fā)生局部屈曲的特性，從而能夠發(fā)揮鋼材的材料強度。鋼管混凝土構(gòu)件具有比鋼管和混凝土簡單疊加后更高的抗壓能力以及良好的塑性、韌性和抗震性能。 此外，鋼管混凝土還有延性好，抗壓強度高，比鋼結(jié)構(gòu)具有更好的抗火性能和更好的抗震性能。在施工中，外套鋼管可起到模板的作用，便于直接澆筑混凝土，加快施工進度。綜上所述，鋼管混凝土構(gòu)件中鋼管和混凝土取長補短，使鋼管混凝土構(gòu)件具有強度高、耐疲勞、抗沖擊、延性好、抗震、抗火和便于施工等良好性能

二、文獻綜述

參考文獻：

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三、研究內(nèi)容

四、研究基礎(chǔ)

1．所需工程技術(shù)、研究條件

本科碩士階段所學(xué)習(xí)的課程：鋼結(jié)構(gòu)基本原理與設(shè)計、組合結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計、

篇4

Fire resistance behavior sandwich concrete filled steel tubular column to one-side fire

WANG Yu―de，ZHU Meng―long

（College of Engineering，Hebei University of Engineering，Hebei Handan 056038，China）

Abstract： Considering different performance steel coagulation material， using the finite element software modeling analysis of concrete filled double skin steel； temperature field using the heating curve indoor fire model ISO-834 standard fire model. Steel and concrete under high temperature due to the contact section separated， with or without considering slip little effect on the performance of components， it is not considering slip between steel and concrete. The results show that hollowness， slenderness ratio， load ratio， member of the side length and thickness of the protective layer is the main factor affecting steel concrete.

Keywords： one-sided by the fire； finite element method； influencing factors； thermal performance；

鋼管混凝土柱是指在混凝土外包鋼管而形成的構(gòu)件，按截面形式可分為圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等（見圖 1），本文的研究對象為方截面鋼管混凝土柱。

圖1鋼管混凝土構(gòu)件橫截面示意圖

作者簡介：王育德，男，河北邯鄲人，研究生學(xué)歷，河北工程大學(xué)教授，從事計算智能理論技術(shù)及應(yīng)用方向，主要研究內(nèi)容包括建筑工程技術(shù)、建筑工程項目管理。

由于鋼管和核心混凝土之間各自的優(yōu)點，在其相互作用、共同工作下，使得其有如下優(yōu)點：承載能力高、制作施工方便、經(jīng)濟性能好、耐火性能較好、抗震性能好。

1模型建立

1.1溫度場的選擇

火災(zāi)發(fā)生時一個升溫降溫的過程，現(xiàn)實生活中，火災(zāi)時常發(fā)生，對人類生命財產(chǎn)造成很大損失，甚至付出生命。本文主要對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行抗火分析。目前，結(jié)構(gòu)的耐火極限是跟據(jù)ISO―834（1980）火災(zāi)曲線確定的，取用的是無降溫段的曲線，如圖所示

各階段的數(shù)表達式如下。

（1）升溫段ABB′

（2）降溫段（BC）

（3）常溫段（CD）

式中T為溫度；t為火災(zāi)作用時間th為升降溫臨界時間；Th為升降溫臨界溫度，；T0為室溫，常溫取20；文中所使用單位溫度均為攝氏度；時間單位均是分鐘。

1.2本構(gòu)模型的建立

1.2.1砼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型

參考李華東和時旭東給出的高溫線混凝土棱柱體抗壓強度和對應(yīng)應(yīng)變的計算公式結(jié)合韓林海的實驗結(jié)果最終確定高溫下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系公式如下：

其中 ：

；

為常溫下混凝土圓柱體軸心抗壓強度。

1.2.2鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型

鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變模型子高溫作用下沒有統(tǒng)一公式，版本各不相同，本文根據(jù)Lie提出的模型作為依據(jù)進行理論研究；具體形式表示如下：

當時

當時，

其中

；

1.2.3確定砼和鋼材的接觸

從理論上看，高溫下鋼材與砼滑移比常溫下顯著，鋼管與砼粘結(jié)比較弱，導(dǎo)致鋼與混凝土整體工作性能降低。但在高溫后鋼管與砼之間的滑移和常溫下有不同之處，目前對這方面的研究參考文獻較少。

在建立節(jié)點熱分析模型中，鋼管混凝土柱與梁、板之間的連接采用束縛約束，不考慮它們之間的相對滑移。原因是在對構(gòu)件熱分析過程中，鋼管和混凝土之間滑移很小，對溫度的影響可以忽略不計，因此不用考慮他們之間的影響。在計算構(gòu)件的溫度場時，認為溫度只沿截面徑向發(fā)生變化，沿長度方向不發(fā)生變化。

1.3建立有限元模型

1.3.1選擇單元類型

鋼材采用四節(jié)點完全積分殼單元 S4，核心混凝土采用八節(jié)點縮減積分的三維實體單元 C3D8R。此單元精度不高，但符合計算要求，從計算經(jīng)濟性角度出發(fā)，采用此線性單元。模型如下

圖2建立模型

1.3.2實例模型

用ANSYS12.0進行實例分析，對運行的可靠結(jié)果進行分析得出鋼管混凝土柱抗火性能的主要影響因素。具體實例數(shù)據(jù)如下：柱截面邊長 B=500mm，含鋼率α =0.15，升溫時間為 t=100min.，鋼管與混凝土間的界面熱阻 R=0.01℃ /w，保護層為厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，厚度分別為 a=0mm 和 a=10mm。

運行結(jié)果如下圖

圖3軟件運行結(jié)果

2結(jié)果分析

1）影響構(gòu)件抗火因素主要有以下幾個方面：一是保護層厚度，保護層厚度越大，構(gòu)件耐火時間越長；二是長細比，剛度會隨著長細比的增大而逐漸減小。三是軸壓比，軸壓比越大，框架的水平承載力越小，強化階段的剛度也越小。

2）對軟件運行結(jié)果進行分析，可得出如下結(jié)論，在其他條件相同時，由于受火面的不均勻隨著受火面的增加，鋼管混凝土截面溫度也會升高。鋼管混凝土柱溫度場的主要因素有截面邊長、保護層的厚度以及升溫時間，這些影響因素與受火方式無關(guān)。受火作用下造成雙軸對稱作用的截面，即相對兩面或者四面，它們的最低溫度出現(xiàn)在截面中心；受火作用下單軸對稱截面，即單面或者三面，其溫度最低點出現(xiàn)在背離受火的區(qū)域。

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篇5

Keywords: concrete-filled steel tube column node; Wear the heart; Construction technology

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A文章編號：

鋼管混凝土構(gòu)件具有優(yōu)越的力學(xué)性能[1-2]，在工程中有廣泛的應(yīng)用。鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節(jié)點設(shè)計，直接影響到結(jié)構(gòu)的整體剛度、受力性能和安全性，也影響到施工的難易和工程進度，因而成為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文提出帶環(huán)筋的穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節(jié)點不帶環(huán)梁，能很好地滿足建筑及裝飾設(shè)計要求，而且經(jīng)過試驗與有限元分析，發(fā)現(xiàn)此節(jié)點具有傳力直接、強度高、延性好等特點[3-4]，有很好的工程應(yīng)用前景。

0. 節(jié)點做法

鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節(jié)點結(jié)構(gòu)包括暗穿心牛腿、環(huán)筋、板放射筋、梁主筋螺紋套筒，如圖1所示。所述暗穿心牛腿穿過鋼管在鋼管內(nèi)部焊接，與鋼管相交部分亦雙面焊接，環(huán)筋焊接在鋼管外側(cè)鋼牛腿上，板放射筋端部彎折鉤在環(huán)筋上，并伸至板底（圖2），梁主筋螺紋套筒焊接在鋼牛腿端部與主筋位置重合（圖3）。為了更好地實現(xiàn)本實用新型，暗穿心牛腿的焊接全部采用雙面角焊縫。環(huán)筋焊接在鋼管外側(cè)20毫米處，鋼牛腿上側(cè)。板放射筋端部彎折成90度鉤在環(huán)筋上，并用鋼絲綁定，伸至板底。所述梁主筋螺紋套筒全長角焊縫焊接在鋼牛腿上，與主筋位置嚴格平行，螺紋套筒內(nèi)徑與主筋直徑相同。

圖1

圖2

1．設(shè)計建議

1.1 工字型鋼牛腿的截面設(shè)計

鋼牛腿的高度和寬度根據(jù)所連接的鋼筋混凝土梁的尺寸來確定，如圖4所示各項參數(shù)：

1.1.1工字型鋼牛腿的寬度

鋼牛腿在鋼管外的部分，其寬度等于鋼筋混凝土梁的寬度減去左右保護層的厚度：

――保護層厚度，一般可取25mm。

圖4 橫截面 圖5 圖3 梁筋與牛腿連接

在鋼管內(nèi)部，由于混凝土的作用，其應(yīng)力逐漸減小，相應(yīng)鋼牛腿的寬度也可以減小至一半，以節(jié)省材料。如圖5所示。

1.1.2 工字型鋼牛腿的高度

（5-2）

、――鋼板翼緣上焊接的螺紋套筒外直徑。

當相連的鋼筋混凝土梁的主筋有兩排時，可在翼緣內(nèi)部再焊接一排。

1.1.3鋼牛腿伸出鋼管的長度

根據(jù)環(huán)筋的焊接位置和螺紋套筒的長度來確定。

1.1.4鋼牛腿鋼板厚度的確定

根據(jù)構(gòu)件設(shè)計承載力、焊縫高度等選擇鋼板的厚度。

1.1.4.1 抗彎強度驗算[5]

――截面塑性發(fā)展系數(shù)；

――翼緣對軸心的慣性矩，

――腹板對軸心的慣性矩，

――鋼材的抗彎強度設(shè)計值。

同時尚應(yīng)滿足鋼板的受拉承載力大于所連接所有鋼筋的最大承載力[5]：

――鋼筋混凝土梁受拉鋼筋的總截面積；

――受拉鋼筋的抗拉強度設(shè)計值。

1.1.4.2 抗剪強度驗算[5]

――鋼筋混凝土梁承受的最大剪力設(shè)計值；

――截面面積矩，此處為鋼牛腿軸以上截面對中和軸的面積矩， ；

――腹板厚度；

――鋼材的抗剪強度設(shè)計值。

1.2 放射筋和環(huán)筋的設(shè)計

放射筋按構(gòu)造配置，其直徑可與板負筋相同，數(shù)量根據(jù)鋼管的直徑確定，一般直徑1米的鋼管可布置7根，酌情增減。環(huán)筋的選擇根據(jù)放射筋的數(shù)量確定，基本按構(gòu)造選取，為了控制裂縫的發(fā)展，鋼筋的直徑不宜太大。

1.3 焊縫設(shè)計

1.3.1工字鋼翼緣與腹板連接

工字鋼翼緣與腹板連接的焊縫應(yīng)滿足[5]：

式中：――焊縫高度；

――計算位置的剪力；

――計算翼緣毛截面對梁中和軸的面積矩；

――角焊縫的強度設(shè)計值。

1.3.2 鋼牛腿與鋼管的焊接

鋼牛腿與鋼管之間的連接采用滿焊，其強度驗算尚需滿足[5]：

式中： ，――焊縫處的彎矩值；

――焊縫抵抗矩；

，――焊縫位置的剪力；

――焊縫的有效截面面積。

――正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)。對于承受靜力荷載和間接動力荷載直角角焊縫取，其他情況取1.0。

1.3.3 螺紋套筒與鋼牛腿的焊接

因為市面上的螺紋套筒普遍較短，故采用滿焊，其焊腳高度尚應(yīng)滿足[5]：

即

――與螺紋套筒相連的鋼筋截面面積；

――與螺紋套筒相連的鋼筋的抗拉強度設(shè)計值。

――焊縫計算長度總和。

1.3.4 焊縫的構(gòu)造要求

如果角焊縫的焊腳尺寸太大，則焊縫收縮時將產(chǎn)生較大的焊接變形[6]，且在熱影響區(qū)擴大的情況下，容易產(chǎn)生脆裂，較薄焊件可能會燒穿。所以要求[5]：

且 （）

――較薄焊件的厚度（鋼牛腿鋼板厚度一般不會小于6mm）。

2 節(jié)點的施工工藝

本節(jié)點的加工包括下述步驟與工藝條件：

（1）根據(jù)混凝土梁截面高度減去保護層厚度及鋼筋直徑確定鋼牛腿高度，根據(jù)混凝土梁截面寬度減去保護層厚度確定鋼牛腿翼緣寬度，根據(jù)螺紋套筒與牛腿的焊接長度確定鋼牛腿伸出鋼管的長度；

（2）根據(jù)鋼管直徑大小選擇板面放射筋的數(shù)量，直徑1米的鋼管選擇均勻放置7根板面放射筋；

（3）分別進行鋼牛腿與鋼管的焊接、在鋼管內(nèi)鋼牛腿之間的焊接、環(huán)筋與鋼牛腿的焊接以及螺紋套筒與鋼牛腿的焊接；

（4）在施工前進行梁主筋端部墩粗以及開螺紋絲，施工時，梁主筋與螺紋套筒擰緊；板面放射筋鉤在環(huán)筋上并均勻布置，用鋼絲綁扎。

上述步驟完成后，按照普通施工步驟綁扎板筋和梁筋，質(zhì)量檢驗后澆筑混凝土即可。

3 小結(jié)

本節(jié)點與現(xiàn)有鋼管混凝土節(jié)點相比，具有如下有益效果：

（1）不帶環(huán)梁，本節(jié)點采用穿心暗牛腿，從外形上看與普通鋼筋混凝土梁一樣，能很好地滿足建筑及裝飾設(shè)計要求。

（2）能很好地控制板柱交接處裂縫的開展，板放射筋均勻布置在梁之間控制裂縫的開展，其傳遞的拉力由焊接在鋼牛腿上翼緣的環(huán)筋來承受。

（3）施工方便，鋼管、環(huán)筋、梁主筋螺紋套筒與鋼牛腿的焊接都可在工廠完成，現(xiàn)場只需完成梁主筋的螺紋連接和一般的鋼筋綁扎工作，大大減少了現(xiàn)場的焊接工作量，能更好地保證焊縫質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 韓林海.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)――理論與實踐[M].北京：科學(xué)出版社，2004：1-4

[2]鐘善桐.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)[M].第三版.北京：清華大學(xué)出版社，2003

[3] 季 靜 吳愛明 王燕 韓小雷．新型穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節(jié)點試驗及分析．華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），Vol.36 No.3，2008

[4] 王燕．帶環(huán)筋的穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節(jié)點試驗研究及有限元分析. 廣州:華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007

篇6

1.引言

鋼筋混凝土是在19世紀中葉開始得到應(yīng)用的，由于水泥和混凝土剛剛問世，同時設(shè)計計算理論尚未建立,所以發(fā)展比較緩慢。19世紀末,隨著生產(chǎn)的發(fā)展,以及試驗工作的開展、計算理論的研究、材料及施工技術(shù)的改進，鋼筋混凝土在以后的兩百年得到了飛速發(fā)展，各種形式的約束混凝土結(jié)構(gòu)隨之出現(xiàn)。人們對約束混凝土的研究始于20世紀30年代，并逐漸形成了鋼管混凝土、碳纖維約束混凝土、鋼筋約束混凝土三大體系。其中，鋼筋約束混凝土的應(yīng)用和研究最為廣泛。曹新明教授提出了區(qū)域約束的概念[1]，以往的研究均是將構(gòu)件截面作為整體進行約束，而且強調(diào)橫向箍筋對混凝土的約束作用，其實約束混凝土中縱向鋼筋與橫向箍筋有著同等重要的作用；再者，盡管約束可以提高混凝土的強度和延性，但是構(gòu)件在受力時并非所有的地方都需要有強約束，有效而經(jīng)濟的做法應(yīng)該是在需要的地方施加有效約束。區(qū)域約束混凝土概念的提出，突破了傳統(tǒng)思維模式，以一個全新的視角考察鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中各個組成成分的功能，通過調(diào)整縱向鋼筋及橫向箍筋的布置方式，改變了混凝土、縱向鋼筋及箍筋的受力機理，并將區(qū)域約束與整體約束有機地結(jié)合，使鋼筋與混凝土的結(jié)合更為緊密，充分發(fā)揮了各個組成部分的性能。

2.關(guān)于約束混凝土

（1）約束混凝土結(jié)構(gòu)約束機理[1]

對于約束混凝土構(gòu)件，在混凝土受壓時,由于側(cè)向壓力的約束，限制內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，能極大地提高混凝土的抗壓強度。工程上運用這一現(xiàn)象，把以受軸心壓力為主的柱子做成鋼管混凝土柱（鋼板焊接成為筒狀或直接用大直徑鋼管，內(nèi)澆注混凝土）、側(cè)向密排配置螺旋形或者環(huán)形箍筋柱。在混凝土構(gòu)件受到軸心壓力過程中，混凝土發(fā)生與軸壓力相互垂直的橫向變形，內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，此時的鋼管或者密排環(huán)狀箍筋就發(fā)生作用，向混凝土提供徑向反作用力，緊緊地約束了混凝土的橫向變形，從而限制內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，以達到提高混凝土的抗壓強度和延性（發(fā)揮混凝土的塑性性能，得到良好的變形效果），我們通常稱鋼筋對混凝土的這種約束效果為有效約束：如矩形截面柱，普通配筋情況下的鋼筋對混凝土的約束機理如圖1所示。把箍筋與縱筋的連接點視為不動點，則虛線范圍內(nèi)為有效約束區(qū)域（拱作用）

圖1矩形截面柱約束機理示意圖

縱筋則可視為同時受軸向壓力及彎矩的連續(xù)梁，共同為核心混凝土提供約束。當鋼筋（縱筋及箍筋）配置達到一定水平后，可以有效提高核芯混凝土的強度及延性。

（2）區(qū)域約束混凝土結(jié)構(gòu)特點

傳統(tǒng)約束與區(qū)域約束：

傳統(tǒng)矩形截面鋼筋約束混凝土柱的箍筋形式主要有螺旋箍、井字箍、復(fù)合箍（圖2）等，它們都是將整個截面進行約束，并在截面中心形成約束最強的約束核心。其縱筋主要分布在柱截面四邊，當然這對柱體抗彎是很有效的。

圖2 傳統(tǒng)箍筋形式

區(qū)域約束混凝土旨在在最需要的地方設(shè)置約束鋼筋。將約束鋼筋集中布置在受壓或剪壓區(qū)，以便更有效提高該區(qū)域混凝土的強度及延性；并且以合理的方式布置約束鋼筋。有效的約束是由混凝土、縱向鋼筋及橫向箍筋共同實現(xiàn)的，縱向鋼筋的配置、橫向箍筋的形態(tài)及配箍率、鋼筋的強度與混凝土強度的比值都影響到約束的效果，因此，需要有合理的配置（圖3）。

圖3 區(qū)域約束箍筋形式

區(qū)域約束混凝土受力特點：

a.區(qū)域約束混凝土結(jié)構(gòu)承載能力、強度比普通混凝土均有所提高，提高的幅度根據(jù)約束程度而定（圖4）；

b.同等強度下，可以減小構(gòu)件截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，從而獲得更多的使用空間；由于截面減小，結(jié)構(gòu)耗能略有降低，但是延性性能大幅度提高，更有利于結(jié)構(gòu)抗震；

圖4混凝土抗壓強度與應(yīng)變關(guān)系圖

c.隨著軸壓比的提高，區(qū)域約束混凝土試件的剛度的提高略低于普通約束混凝土試件，這就使得區(qū)域約束混凝土構(gòu)件在地震中耗能有所降低，安全儲備相應(yīng)提高；

d.在工程設(shè)計中，區(qū)域約束軸壓比限值在滿足配箍率的前提下，對于矩形截面柱可以比規(guī)范取值提高1.1倍，對于圓形截面柱可以比規(guī)范取值提高1.2倍[2] [3]。

3.區(qū)域約束混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

區(qū)域約束混凝土定性描述了混凝土結(jié)構(gòu)中各個組成成分的工作性能，箍筋的強度、混凝土的延性都得到了充分發(fā)揮，鋼筋與混凝土的粘滯性及混凝土間的咬合力得到了實質(zhì)改善，提高結(jié)構(gòu)的承載力的同時不降低安全度。區(qū)域約束混凝土有了很強的耗能能力，可以大幅度地提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。因此當它用作多層及高層建筑中的柱子時，不僅可以減小柱子的截面尺寸，還可以擴大建筑的使用空間。并且在建筑上一改“肥梁、肥柱”的舊結(jié)構(gòu)形式，使建筑更加美觀，由于柱子截面的減小，必然會增加建筑的使用空間，減輕柱子自重，減少混凝土用量。這樣將帶來很大的經(jīng)濟效益與綜合效益。此外，區(qū)域約束混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、施工方便，與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比，區(qū)域約束混凝土有著同樣簡單的構(gòu)造形式，采用同樣的施工方法，因此極易為施工單位所接受，便于推廣使用。

當前建筑業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，約束混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展十分迅速。合理地利用約束混凝土結(jié)構(gòu)，可明顯提高混凝土的承載能力，充分發(fā)揮材料的使用效率，在技術(shù)和經(jīng)濟上都具有很大的優(yōu)越性。基于上述優(yōu)勢，區(qū)域約束混凝土構(gòu)件可以應(yīng)用于橋梁工程、高層與超高層建筑，工程中應(yīng)用于受拉、受壓、受彎、受扭等梁柱構(gòu)件，以及一些大體積鋼筋混凝土構(gòu)件，如大壩、橋墩、承臺等，可以充分減輕結(jié)構(gòu)自重，增加使用空間。

約束混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑最重要的結(jié)構(gòu)形式之一，具有節(jié)約材料和勞動力，提高施工工效，加快施工進度，提高建筑工程的產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)勢。從環(huán)保和節(jié)能的角度講，應(yīng)用區(qū)域約束混凝土技術(shù)，可以減少環(huán)境污染，取得較大的經(jīng)濟效益。在當前狠抓工程質(zhì)量，加強設(shè)計施工管理的情況下，應(yīng)用區(qū)域約束混凝土技術(shù)，不僅改善了構(gòu)件的受力性能，降低結(jié)構(gòu)的總體造價，能夠滿足現(xiàn)代工程施工質(zhì)量和效率的要求。相信在本世紀的初，我國工程建設(shè)必將出現(xiàn)嶄新的氣象。

4.結(jié)語

區(qū)域約束混凝土結(jié)構(gòu)是針對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計高層、超高層鋼筋混凝土以及大跨結(jié)構(gòu)中遇到的軸壓比超限問題，在約束混凝土基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，能有效實現(xiàn)滿足建筑、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟、安全之間合理協(xié)調(diào)的新型結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土抗震設(shè)計中，經(jīng)濟而有效的方法是提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件吸收地震能量的能力，利用結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形能力來耗散地震能量。對區(qū)域約束混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能和設(shè)計方法的研究還有待于進一步深入。

參考文獻

【1】曹新明，楊力列，陳宗強，曹鵬程，朱國良.約束混凝土與區(qū)域約束混凝土[D].2005-09

【2】龐新賓，區(qū)域約束混凝土柱往復(fù)荷載作用下軸壓比限值研究[D]. 碩士學(xué)位論文, 2011-06

篇7

The Study on BFRP confined Concrete Square Column Strength and Stress-Strain Relation

Wang Yuefa

（zhongshan City，Guangdong Central Environmental Engineering Co，Ltd，Zhongshan Guangdong，528400，China）

Abstract：Stress analysis of BFRP confined concrete square columns， on the basis of the experiment， data analysis， elaborated the influence parameters of concrete mechanical properties of BFRP constraints， analysis of BFRP confined reinforced concrete columns with fiber strength and characteristic values， with the relationship between the fiber characteristic value and peak strain， with the relationship between the fiber characteristics value and the ultimate strain， it has great influence on the stress and strain.

Key Words：BFRP；Square Concrete Column；

FRP（fiber reinforced polymer or plastics纖維增強復(fù)合材料）在土木工程中的結(jié)構(gòu)加固、修復(fù)上的應(yīng)用日益廣泛，主要因其具備高的比強度、好的抗疲勞性能、好的減震性能以及抗腐耐久等優(yōu)良性能。但是FRP組合混凝土構(gòu)件的理論研究遠滯后于其實踐應(yīng)用，目前關(guān)于FRP加固、修復(fù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計大多停留在依據(jù)相關(guān)試驗數(shù)據(jù)、類似鋼管約束混凝土機理以及經(jīng)驗基礎(chǔ)上，這是一種不科學(xué)甚至不安全的措施[1]。故有必要對FRP組合混凝土構(gòu)件的破壞機理、本構(gòu)模型等最基本的理論問題加以探討。在混凝土柱的加固中應(yīng)用FRP的約束作用來提高其抗力和改善其變形性能受到了工程界的廣泛重視，為此，許多學(xué)者對FRP約束混凝土進行了研究，得到了很多有用的結(jié)論和有價值的試驗數(shù)據(jù)。

1 BFRP約束混凝土方柱軸心受壓力學(xué)性能

1.1 BFRP約束方柱混凝土工作機理

約束混凝土方柱軸心受壓力學(xué)性能分析纖維約束混凝土方柱軸心受壓力學(xué)性能根據(jù)己有的試驗研究可知，纖維約束混凝土與箍筋約束混凝土機理相似，都是通過其環(huán)向約束力對核心混凝土進行約束。當試件受壓時，混凝土產(chǎn)生橫向膨脹變形，導(dǎo)致纖維布片材受拉，在試件截面四邊的直線段，由于纖維布片材的剛度極小而產(chǎn)生水平彎曲，因此對試件混凝土的約束很小；但在截面轉(zhuǎn)角處相對剛度大，不易產(chǎn)生水平彎曲，由于對稱性使兩個互相垂直方向上的片拉力形成沿對角線（45”）上的合力，該合力對混凝土柱對角線形成強有力的約束。因此，纖維約束矩形截面構(gòu)件時，柱混凝土所受的側(cè)向約束力是沿對角線方向上的集中擠壓和沿截面水平分布的很小的橫向約束力。由此可見，纖維對混凝土的約束作用沿混凝土柱側(cè)面不是均勻分布的，在截面拐角處最大，在截面的中間最小。

1.2 BFRP約束方柱混凝土的研究現(xiàn)狀

影響B(tài)FRP約束混凝土力學(xué)性能的參數(shù)主要有以下幾個：BFRP的包裹量、混凝土強度、纖維類型、纖維包裹方式。雖然BFRP加固技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，但由于起步較晚，到目前為止，無論是國內(nèi)還是國外，都存在著理論落后于實際應(yīng)用的狀況，并且尚缺乏一套完整的、較為完善的理論分析方法。

1.3 BFRP纖維約束方柱混凝土的強度和變形

1.3.1 試驗數(shù)據(jù)概況

隨著纖維加固技術(shù)的不斷發(fā)展，碳纖維加固技術(shù)已經(jīng)在工程實際中大量使用，并取得很好的效果。近年來國內(nèi)在碳纖維約束混凝土方面的研究已有較多的研究并取得了很多成果。

隨著纖維加固技術(shù)的不斷發(fā)展，碳纖維加固技術(shù)已經(jīng)在工程實際中大量使用，并取得很好的效果。

主要參數(shù)有：混凝土立方體強度fcu、包裹層數(shù)n、碳纖維抗拉強度、碳纖維布加固率、含纖特征值、未約束混凝土軸心抗壓強度和峰值應(yīng)變、碳纖維約束混凝土峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變：’以及極限應(yīng)變’。含纖特征值，即，經(jīng)過計算變化范圍為0.052-1.038。試驗數(shù)據(jù)見表1。

1.3.2 試驗數(shù)據(jù)分析

試驗中，大部分試件都是因為角部纖維布的拉斷而破壞，說明雖然對混凝土試件做了倒角處理，但角部依然存在不同程度的應(yīng)力集中；不同層數(shù)包裹玄武巖纖維布的混凝土方柱的極限強度都有明顯的提高，以往的試驗研究也表明，BFRP布加固混凝土柱體可以大幅度提高混凝土的極限抗壓強度（見圖1～圖3）。

1.3.3 試驗結(jié)果分析

（1）研究表明，采用碳纖維條帶約束混凝土方柱時，其破壞過程及曲線特征與螺旋箍筋約束混凝土類似。當纖維特征值較大時，其強度的變形可以得到顯著提高。

（2）研究表明碳纖維約束可以提高混凝土變形能力改變其延性。

（3）隨著的增大，峰值應(yīng)變呈非線性提高，碳纖維布的橫向約束可以有效的提高混凝土的變形能力，并且峰值應(yīng)變隨著含纖特征值的增加較峰值應(yīng)力增加更為明顯。

（4）碳纖維約束可以有效的提高混凝土的強度，并且碳纖維約束混凝土強度隨著含纖特征值的增加而增大。所收集試驗數(shù)據(jù)峰值應(yīng)力最高提幅（即混凝土強度相對增大值）可達120%。

2 結(jié)論

碳纖維約束混凝土方柱的受力機理及影響約束效果的因素，其中以纖維加固量影響較大。收集了較為典型的碳纖維約束混凝土試件近20個試件。通過對試驗數(shù)據(jù)的回歸分析，建立了以含纖特征值為參數(shù)的碳纖維約束混凝土方柱強度、峰值應(yīng)力及極限應(yīng)力的經(jīng)驗公式。分析可知，碳纖維可以很好的提高混凝土的強度和變形能力；增大含纖特征值，混凝土峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變和延性均顯著提高。

參考文獻

[1] 趙彤，謝劍，等.碳纖維布改善高強混凝土性能的研究[J]工業(yè)建筑，2001，31（3）：42-44.

篇8

1 前言

圓鋼管混凝土由于鋼管和內(nèi)部核心混凝土“相互作用、優(yōu)勢互補”使得鋼管混凝土具有承載力高、抗震性能好、施工方便等諸多優(yōu)點，越來越受到工程師的青睞，在橋梁結(jié)構(gòu)和高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用較為廣泛[1]。隨著鋼管混凝土工程實踐的不斷深入，發(fā)現(xiàn)在某些情況下，例如鋼管混凝土柱之間設(shè)有斜撐的節(jié)點處，大跨重載梁的梁柱節(jié)點區(qū)域等，橫向抗剪問題變得突出，因此深入研究鋼管混凝土抗剪強度有非常重要的工程意義。

以往對鋼管混凝土抗剪性能研究有：文獻[2-5]進行了圓鋼管混凝土抗剪性能的實驗研究和理論分析；文獻[6-7]進行了圓鋼管混凝土抗剪試件的實驗研究，并基于實驗結(jié)果建議了圓鋼管混凝土柱的抗剪承載力的計算公式。文獻[8]根據(jù)純扭試件的計算結(jié)果來確定鋼管混凝土的抗剪力學(xué)特性，即受扭時的剪切屈服點為鋼管混凝土的組合強度標準值，采用有限元法對純扭構(gòu)件進行了大量的計算分析，最后提出了組合剪切模量、剪切剛度和抗剪強度的簡化計算公式，簡化計算公式與實驗結(jié)果吻合較好。文獻[9] 采用有限元軟件ABAQUS對鋼管混凝土基本剪切性能進行了研究，提出了鋼管混凝土抗剪強度的簡化計算公式，簡化計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。

圓鋼管混凝土抗剪強度計算相關(guān)研究成果被國內(nèi)有關(guān)規(guī)程采納，主要有福建省工程建設(shè)標準《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T13-51-2010）[10]、中國工程建設(shè)協(xié)會標準《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS28：2012[11]和中國工程建設(shè)協(xié)會標準《實心與空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS254：2012[12]，為了為了幫助有關(guān)工程技術(shù)人員具體地了解上述各設(shè)計規(guī)程在進行圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力計算時的特點，本文簡要介紹了DBJ/T13-51-2010、CECS28：2012和CECS254：2012這三種設(shè)計規(guī)程中關(guān)于圓鋼管混凝土抗剪承載力的設(shè)計計算方法，同時，基于典型的計算算例，將不同規(guī)程的計算結(jié)果進行了對比和分析，以期幫助有關(guān)工程技術(shù)人員實際應(yīng)用時參考。

2 各規(guī)程抗剪承載力計算公式介紹

2.1 DBJ/T13-51-2010規(guī)程[10]

文獻[1]采用有限元法對圓鋼管混凝土構(gòu)件在受剪作用的下的工作性能進行了分析研究，并在大量參數(shù)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力計算方法，計算公式考慮了鋼管和核心混凝土的組合作用。DBJ/T13-51-2010規(guī)程采用文獻[1]的研究成果。DBJ/T13-51-2010規(guī)程給出的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強度計算公式如下：

（1）

式（1）中： 為鋼管混凝土純剪構(gòu)件抗剪承載力設(shè)計值； 為鋼管混凝土構(gòu)件的組合截面面積； 為鋼管混凝土的組合剪切強度設(shè)計值，其計算公式表達式如下：

（2）

（3）

―鋼管混凝土抗剪承載力計算系數(shù)，按下式計算：

（4）

以上各式中， 為截面含鋼率（鋼管橫截面面積與核心混凝土截面面積之比）， 為鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)， 為鋼管混凝土軸壓強度設(shè)計值， 為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值。

2.2 CECS28：2012規(guī)程[11]

CECS28：2012規(guī)程中有關(guān)圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力是在文獻[6-7]系列實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，沒有考慮鋼管和混凝土的組合作用，偏安全的提出了鋼管混凝土構(gòu)件的抗剪強度計算公式。CECS28：2012規(guī)程給出的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強度計算公式如下：

（5）

式（5）中， 為鋼管內(nèi)的核心混凝土橫截面面積； 為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值， 為鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)，按下式計算：

（6）

式（6）中， 為鋼管的橫截面面積； 為鋼材抗拉強度設(shè)計值。

2.3 CECS254：2012規(guī)程[12]

CECS254：2012規(guī)程是基于極限平衡理論和相關(guān)試驗結(jié)果基礎(chǔ)上推導(dǎo)的，計算公式中沒有考慮混凝土強度參數(shù)的影響。CECS254：2012規(guī)程給出的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強度計算公式如下：

（7）

式（7）中， 為鋼管混凝土構(gòu)件的組合截面面積； 為鋼管混凝土的受剪強度設(shè)計值，其計算公式表達式如下：

（8）

上式中， 為截面含鋼率（鋼管橫截面面積與核心混凝土截面面積之比）， 為鋼材抗拉強度設(shè)計值。

3 各規(guī)程抗剪承載力計算公式計算結(jié)果比較

為了比較以上各規(guī)程在計算圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強度計算結(jié)果的差異，以下采用典型計算算例的計算結(jié)果進行比較。算例的計算條件為：Q235鋼和Q420鋼，混凝土強度為C30、C50和C80，截面含鋼率 從0.04-0.2，選用了兩種截面尺寸，鋼管外徑D=400mm和D=800mm。

圖1給出了鋼管外徑D=400mm時不同參數(shù)情況下各規(guī)程計算得到的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強度 ～ 關(guān)系曲線。從圖1可見，各規(guī)程抗剪強度計算值隨含鋼率變化規(guī)律類似，表現(xiàn)為抗剪承載力隨含鋼率 的增大而增大。從圖1還可以看出，在截面含鋼率較小時，各規(guī)程的計算結(jié)果差異相對較小，在截面含鋼率較大時，各規(guī)程的計算結(jié)果差異增大。計算結(jié)果總體呈現(xiàn)規(guī)律為：在其他條件一定的情況下，CECS254：2012規(guī)程計算獲得的抗剪承載力最大，DBJ/T13-51-2010規(guī)程居中，CECS28：2012規(guī)程最小。

（1） C30混凝土 （1） C30混凝土

（2） C50混凝土 （2） C50混凝土

（3） C80混凝土 （3） C80混凝土

（a） Q235鋼材 （b）Q420鋼材

圖1 圓鋼管混凝土抗剪承載力計算結(jié)果比較（D=400mm）

圖2給出了鋼管外徑D=800mm時不同參數(shù)情況下各規(guī)程計算得到的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強度 ～ 關(guān)系曲線，各規(guī)程計算結(jié)果的差異規(guī)律與圖1類似，不再重復(fù)。

（1） C30混凝土 （1） C30混凝土

（2） C50混凝土 （2） C50混凝土

（3） C80混凝土 （3） C80混凝土

（a） Q235鋼材 （b）Q420鋼材

圖2 圓鋼管混凝土抗剪承載力計算結(jié)果比較（D=800mm）

4 結(jié)語

本文簡要介紹了DBJ/T13-51-2010規(guī)程、CECS28：2012規(guī)程和CECS254：2012規(guī)程在圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力計算方法和特點，結(jié)合典型計算算例比較了以上各規(guī)程在計算圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力結(jié)果的差異，研究結(jié)果表明，在其他條件一定的情況下，各規(guī)程計算值比較的基本規(guī)律為：CECS254：2012規(guī)程計算獲得的抗剪承載力最大，DBJ/T13-51-2010規(guī)程居中，CECS28：2012規(guī)程最小。

參考文獻

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[2]. 安建利.鋼管混凝土柱強度與變形[D].西安：西安冶金建筑學(xué)院，1987.

[3]. 安建利，姜維山.鋼管混凝土柱壓、彎、剪強度的研究與理論解析[J].工程力學(xué)，1992，9（4）：104-112.

[4]. 楊衛(wèi)紅，閻善章.鋼管混凝土基本剪切問題的研究[J].哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報，1991，24（SI）：17-25.

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[7]. 肖從真，蔡紹懷，徐春麗.鋼管混凝土抗剪性能試驗研究[J].土木工程學(xué)報，2005，38（4）：5-11.

[8]. 韓林海，鐘善桐.鋼管混凝土基本剪切問題研究[J].哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報，1994d，27（6）： 28-34.

[9]. 堯國皇.鋼管混凝土構(gòu)件在復(fù)雜受力狀態(tài)下的工作機理研究[D].福州：福州大學(xué)博士學(xué)位論文， 2006.

[10]. 福建省工程建設(shè)地方標準DBJ/T13-51-2010，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]， 福州，2010.

篇9

所謂清水混凝土系一次成型混凝土，通常在橋梁工程中的應(yīng)用比較廣泛，但直接應(yīng)用于房屋民用建筑工程的比較少。 

清水混凝土結(jié)構(gòu)有著諸多優(yōu)點，如：省去了裝飾階段的二次抹灰工序，避免了大面積抹灰空鼓、天棚脫落(經(jīng)常有這樣相關(guān)報道)等通病，材料節(jié)約、經(jīng)濟環(huán)保．施工質(zhì)量效果好，符合提倡建立資源節(jié)約型社會理念，成為建筑節(jié)能市場上的亮點。 

 

1　工程實例概況 

 

某大廈為兩座現(xiàn)代化高層辦公建筑，總建筑面積42276.2m2，地下2層，地上19層，總高度79.8m，主體為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)。 

整體質(zhì)量達到優(yōu)質(zhì)工程標準。要求所有結(jié)構(gòu)成型為清水混凝土，對模板設(shè)計和混凝土施工要求高。 

 

2　清水混凝土質(zhì)量標準 

 

目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的清水混凝土質(zhì)量驗收規(guī)范，在普通結(jié)構(gòu)混凝土驗收標準的基礎(chǔ)上，形成如下質(zhì)量標準： 

軸線通直、尺寸準確；棱角方正、線條順直；表面平整、清潔、色澤一致；表面無明顯氣泡，無砂帶和黑斑；表面無蜂窩、麻面、裂紋和露筋現(xiàn)象；模板接縫、對拉螺栓和施工縫留設(shè)有規(guī)律性；模板接縫與施工縫處無掛漿、漏漿。 

 

3　混凝土常見質(zhì)量缺陷 

 

為做好施工預(yù)控工作，必須認真分析清水混凝土面層可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷和產(chǎn)生的原因．從而采取有效措施避免發(fā)生上述缺陷。 

清水混凝土表面缺陷主要為表面平整度、軸線位置不滿設(shè)計要求、表面蜂窩、麻面、有氣泡密集區(qū)，表面缺損，非受力鋼筋露筋。小孔洞、單個氣泡等；混凝土內(nèi)部缺陷主要指混凝土澆筑過程中，混凝土振搗質(zhì)量差，造成混凝土內(nèi)部架空和孔隙率偏大的缺陷，內(nèi)部缺陷應(yīng)在混凝土澆筑過程中及時發(fā)現(xiàn)，及時清除。 

 

4　模板工程控制 

 

4.1方案審查要點 

(1)清水混凝土施工用的模板必須具有足夠的剛度。在混凝土側(cè)壓力作用下不允許有一點變形，以保證結(jié)構(gòu)物的幾何尺寸均勻、斷面的一致，防止?jié){體流失； 

(2)選用的模板材料要有很高要求，表面平整光潔，強度高、耐腐蝕，并具有一定的吸水性； 

(3)對模板的接縫和固定模板的螺栓等，則要求接縫嚴密，不允許漏漿； 

(4)模板設(shè)計要充分考慮在拼裝和拆除方面的方便性．支撐的牢固性和簡便性，并保持較好的強度、剛度、穩(wěn)定性及整體拼裝后的平整度； 

(5)根據(jù)構(gòu)件的規(guī)格和形狀，建議配制定型模板，以便周轉(zhuǎn)施工所需； 

(6)模板制作時應(yīng)保證幾何尺寸精確，拼縫嚴密，材質(zhì)一致，模板面板拼縫高差、寬度應(yīng)≤1mm，模板間接縫高差、寬度≤2mm；模板接縫處理要嚴密，建議模板內(nèi)板縫用油膏批嵌外側(cè)用硅膠或發(fā)泡劑封閉，以防漏漿，模板脫模劑應(yīng)采用吸水率適中的無色的輕機油； 

(7)嚴格控制模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，周轉(zhuǎn)3次后應(yīng)進行全面檢修并拋光打磨。 

4.2模板工程方案選擇 

為實現(xiàn)清水混凝土的目標，初步模板體系確定為鋼木組合大模板。 

根據(jù)本工程的特點及公司的施工經(jīng)驗，地下室及裙房選擇竹膠板木楞骨模板體系，采用12mm厚1220mm×2440mm竹膠板作為面板，50mm×100mm方木及48mm鋼管為楞骨，48mm鋼管、自制蝴蝶夾、14mm對拉螺栓作為加固系統(tǒng)；標準層剪力墻、柱采用鋼木組合大模板(12mm厚竹膠板作為面板、6號槽鋼為輔龍骨、10號槽鋼為主背料)，剪力墻采用16的高強全絲螺桿為加固系統(tǒng)。 

梁、板模板同地下室，以48mm鋼管搭設(shè)的整體扣件式滿堂腳手架作為墻柱的水平支撐及梁、板的垂直支撐系統(tǒng)。 

4.3柱模板支設(shè)要點對±0.00以下混凝土柱模通用性、互換性較差。 

采用12mm厚高強度覆膜竹膠板作面板，50mm×100mm方木作楞木兼拼口木，以48mm鋼管作為柱箍，柱截面尺寸≥700mm時，增加對拉螺栓拉結(jié)加固。±0.00以上混凝土柱模通用性、互換性較好，采用定制可調(diào)截面鋼大模支設(shè)。 

   　①截面尺寸≤650mm的柱采用雙管柱箍中間加設(shè)坡口木楔緊固，柱高3m以下范圍內(nèi)柱箍的間距≤400mm，柱高3m以上范圍內(nèi)柱箍的間距≤500mm。 

②截面尺寸≥700m的柱，采用腳手管作柱箍緊固，柱高3m以下范圍內(nèi)柱箍的間距≤400mm，柱高3m以上范圍內(nèi)柱箍的間距≤500mm，在枝中加設(shè)＋14mm(外套＋25mmpvc管)對拉螺栓，柱外側(cè)四角雙向均加設(shè)保險扣件，對拉螺栓布置間距同柱箍。 

5　混凝土施工全過程控制 

 

5.1原材料、配合比控制要點 

新拌混凝土必須具有極好的工作性和黏聚性，絕對不允許出現(xiàn)分層離析的現(xiàn)象；原材料產(chǎn)地必須統(tǒng)一，砂、石的色澤和顆粒級配均勻。 

在材料和澆筑方法允許的條件下，應(yīng)采用盡可能低的坍落度和水灰比，本工程采用泵送商品混凝土，控制坍落度為(150±10)mm，盡量減少泌水的可能性。 

同時控制混凝土含氣量不超過1.7％，初凝時間不超過6h-8h。 

重點審核商品混凝土廠家制定清水混凝土原材料、配合比生產(chǎn)方案，生產(chǎn)過程中檢查嚴格按試驗確定的配合比投料，不得帶任何隨意性，并嚴格控制水灰比和攪拌時間，隨氣候變化隨時抽驗砂子、碎石的含水率，及時調(diào)整用水量。 

5.2清水混凝土澆筑控制要點 

檢查落實施工技術(shù)保證措施、現(xiàn)場組織措施，嚴格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定；合理調(diào)度攪拌輸送車送料時間。逐車測量混凝土的坍落度；嚴格控制每次下料的高度和厚度，保證分層厚度不30cm；振搗方法要求正確，不得漏振和過振；可采用二次振搗法，以減少表面氣泡，即第一次在混凝土澆筑時振搗，第二次待混凝土靜置一段時間再振搗，而頂層一般在0.5h后進行第二次振搗；嚴格控制振搗時間和振搗棒插入下一層混凝土的深度，保證深度在5cm-10em，振搗時間以混凝土翻漿不再下沉和表面無氣泡泛起為止，一般為5min-10min左右。 

5.3清水混凝土養(yǎng)護控制要點 

為避免形成清水混凝土表面色差，減少表面因失水而出現(xiàn)微裂縫，影響外觀質(zhì)量和耐久性，抓好混凝土早期硬化期間的養(yǎng)護十分重要。 

現(xiàn)場要求清水混凝土構(gòu)筑物的側(cè)模在48h后拆除，模板拆除后其表面養(yǎng)護的遮蓋物不得直接用草墊或草包鋪蓋。以免造成永久性黃顏色污染，應(yīng)采用塑料薄膜嚴密覆蓋養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于14d。 

 

6　結(jié)語 

 

此大廈清水混凝土主體工程，經(jīng)過細致周密的方案設(shè)計，全過程施工質(zhì)量控制，清水混凝土結(jié)構(gòu)施工一次成型，陰陽角方正、順直，棱角挺拔，分格縫寬窄深淺一致、邊線順直，裝飾圖規(guī)整，墻體表面平整光滑，色澤均勻一致，主體工程被評為優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)，為今后類似的清水混凝土結(jié)構(gòu)施工積累了較成熟的經(jīng)驗。 

綜上所述，清水混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在民用建筑工程中得到了很好的應(yīng)用，并得到了使用方的認可。 

 

篇10

Key words: concrete-filled steel tube;axial compression columns;slenderness ratio

中圖分類號:TU74文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)10-0102-02

0引言

由于鋼管混凝土應(yīng)用于結(jié)構(gòu)時,作為受壓構(gòu)件具有承載力高、延性好、抗震性能優(yōu)越的特性;許多國家的學(xué)者和工程技術(shù)人員都在對鋼管混凝土進行研究。中國和日本在鋼管混凝土的研究方面,都有了各自的較為成熟的理論,在工程應(yīng)用實踐中,有了較為完善的設(shè)計計算方法。日本對于鋼管混凝土的研究和工程應(yīng)用比中國要早,積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗;他們的設(shè)計和施工技術(shù)領(lǐng)先于中國。本論文是針對中、日鋼管混凝土軸心受壓長柱的計算方法對比和分析;目的是開闊研究視野,對以后的研究提供可借鑒的更多的結(jié)論和方法,另一方面,可以取長補短,互相驗證,結(jié)合兩種計算方法之精華,加以創(chuàng)新,提出新的觀點。供涉及鋼管混凝土領(lǐng)域的廣大技術(shù)人員參考,以利于彌補現(xiàn)有設(shè)計方法中不足之處,使我們的設(shè)計方法和理論更加完善。

1中國規(guī)范的設(shè)計計算方法及依據(jù)

鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件隨著長徑比的增加,其承載力顯著降低。軸心受壓長柱是由于材料的初始缺陷、荷載作用點的偶然偏心、實際約束條件等多種復(fù)雜因素,造成極限承載能力小于軸心受壓短柱;由于上述多種因素,無法通過解析的方法,準確計算軸心受壓長柱的極限承載能力。只能通過一些實驗數(shù)據(jù),以長徑比為變量,近似推斷構(gòu)件隨長徑比的增加,而使極限承載能力降低的關(guān)系。

1.1長柱的定義范圍:4,其中,Le為柱的計算長度,其計算方法見公式(3)。

1.2理論依據(jù):文獻[2]中提出了極限平衡理論。極限平衡理論將結(jié)構(gòu)視為由一系列元件所組成的體系,元件的變形方式和相應(yīng)的極限條件(屈服條件)是已知的,而結(jié)構(gòu)的極限承載能力是待求的。元件在一定的變形方式下的極限條件可以由試驗確定或預(yù)先由理論計算確定。這里,只有極限條件已知的那些組成的結(jié)構(gòu)的部分,才能叫元件。元件和結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)都是以作用在它們上面的力的大小為量度的標準。當作用力達到某種大小,使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,喪失承載能力,或者使結(jié)構(gòu)變形加劇成為機構(gòu),即定義為結(jié)構(gòu)達到極限狀態(tài)。

1.3 軸心受壓長柱的承載力設(shè)計公式:

Nu=φlN0(1)

N0:軸心受壓短柱的極限承載力;

φl:與長徑比有關(guān)的折減系數(shù);

φl=1-0.115(2)

L=μL(3)

L:柱的實際長度;

μ:考慮柱端約束條件的系數(shù);(參考文獻[1]附錄4)

2日本規(guī)范的計算方法和依據(jù)

2.1 日本規(guī)范將鋼管混凝土軸心受壓柱劃分:短柱、中柱、長柱。中柱的定義范圍是4LD12;長柱的定義范圍:12,其中,Le為柱的計算長度。

2.2 理論依據(jù):日本學(xué)者對于軸心受壓長柱的計算方法的推導(dǎo),依然延續(xù)與軸心受壓短柱相同的研究思路,采用鋼管的承載能力和混凝土的承載能力相疊加的方法。

2.3 軸心受壓長柱的承載力計算公式:

承載力公式為:

Nu=sNcr+cNcr(4)

sNcr:鋼管的軸心受壓臨界力;

cNcr:混凝土的軸心受壓臨界力;

(1)鋼管部分的承載力sNcr按如下方法求得:

取相對長細比:λ=λπ(5)

設(shè)鋼管的名義承載力sNg=AsF

F為鋼材的設(shè)計強度值,一般情況下取鋼材的屈服強度值fy;

當λ0.3時,sNcr=sNg(6)

當0.3λ1.3時,sNcr={1-0.545(λ-0.3)}sNg(7)

當1.3λ時,sNcr=sNg (1.3λ2)(8)

實際應(yīng)用設(shè)計時,還需將鋼管混凝土柱劃分為長期應(yīng)力狀態(tài)和短期應(yīng)力狀態(tài)。

當,sNcr=As sfc(9)

下式(10)和(11)是長期應(yīng)力狀態(tài)的鋼材應(yīng)力取值,對于短期應(yīng)力狀態(tài)乘以系數(shù)1.5。

取用長徑比λ=。

根據(jù)設(shè)計條件Le=rL;當軸心受壓時,取r=1;

當λΛ時:sfc={1-0.4(λ(Λ)2}F/v(10)

當Λ:sfc=0.227F(λ/Λ)2(11)

這里v=3/2+(2/3)(λ/Λ)2(12)

Λ:界限長徑比:Λ=π(13)

(2)混凝土部分的承載力cNcr按如下算式求得:

cNcr=cAcσcr(14)

cA:為混凝土部分的截面面積;cσcr按下式求得:

cσcr={1-[1-(cεcr/εu)]a}(cγufc)(15)

式中:

εu=0.52(cγufc)0.25×10-3(16)

cEi=[0.1069(rγufc)0.5+0.703]×105(17)

a=cEiεu /(cγufc)(18)

cεcr=xεu(19)

x滿足方程:

(1-x)a+aK(1-x)(a-1)=0(20)

式中:K=(π16)(LD)ε(21)

cD=D-2t

3兩種設(shè)計計算方法的試驗數(shù)據(jù)比較與分析

3.1 兩種計算方法的數(shù)據(jù)比較摘取了蔡紹懷等人以往的鋼管混凝土軸心受壓長柱的部分試驗數(shù)據(jù)。分別用中、日兩種計算方法進行計算,得出的計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較。 比較方法是用極限承載力實驗值除以計算值,所得出的參數(shù)進行數(shù)理統(tǒng)計。結(jié)果是中國的計算方法平均值為1.131,均方差為0.023;日本的計算方法平均值為1.174;均方差為0.034。計算值和實驗值總體吻合,且偏于安全。

篇11

國務(wù)院文件明確提出:發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,擴大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有率,將會加速住宅產(chǎn)業(yè)化過程,對我國建筑、冶金及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。為推動我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的快速發(fā)展，滿足人民群眾對鋼結(jié)構(gòu)住房的需求,推進住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化,中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會住宅鋼結(jié)構(gòu)分會成立,并陸續(xù)召開了多次住宅鋼結(jié)構(gòu)研討會,各地投入大量人力探索我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展途徑,并試驗性的建造了鋼結(jié)構(gòu)住宅。新型的鋼結(jié)構(gòu)住宅逐漸展現(xiàn)在人們面前。就我們國家的情況，鋼結(jié)構(gòu)住宅必將有一個快速發(fā)展。

1.鋼結(jié)構(gòu)的特點

鋼結(jié)構(gòu)的特點與鋼材的特點相聯(lián)系，那就是強度高,因此,鋼結(jié)構(gòu)自重輕,承載力高，鋼材的塑性和韌性好,因而鋼結(jié)構(gòu)對動荷載的適應(yīng)性強,使鋼結(jié)構(gòu)住宅具有大空間和布置靈活的特點。鋼結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比較鋼材的強度為235N/mm2(A3),是混凝土強度的11倍;鋼材材質(zhì)均勻,而混凝土的材質(zhì)不均勻;尤其是混凝土的抗拉強度非常低,所以普通混凝土適筋梁的承載力設(shè)計階段均為帶裂縫工作階段;鋼材的容重為7850kg/m3,是混凝土容重的3.28倍;鋼材的彈性模量為206×103N/mm2,而混凝土,比如C30的混凝土變形模量為29.5×103N/mm2。因此,鋼結(jié)構(gòu)住宅自重比傳統(tǒng)住宅結(jié)構(gòu)要輕30%,構(gòu)件小,便于工業(yè)化制作、運輸、安裝和現(xiàn)場裝配,大大降低了基礎(chǔ)施工的強度,施工場地也大為縮小,工期相對比傳統(tǒng)住宅縮短約40%左右,開發(fā)商更容易降低市場風(fēng)險。從建造市場、客戶終端市場和外圍市場來看,都利于鋼結(jié)構(gòu)住宅的未來發(fā)展。

2.鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理

住宅建筑中的鋼結(jié)構(gòu)一般指的是輕鋼結(jié)構(gòu),大致可分為兩類,即:以冷彎薄壁型鋼為承重構(gòu)件的輕鋼龍骨建筑體系和以輕型鋼梁、鋼柱為承重體系的輕鋼框架建筑體系。如:取代格構(gòu)式截面的H型鋼和用于樓蓋層中可代替模板和抗拉鋼筋作用的亞型鋼板的應(yīng)用;結(jié)合跨度、高度和結(jié)構(gòu)形式,選用網(wǎng)架、懸索、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用;組合梁的應(yīng)用,混凝土板和鋼梁在構(gòu)造上形成整體,共同抗彎,充分發(fā)揮混凝土板的受壓和鋼梁的受拉作用;鋼管混凝土柱,受縱向壓力作用時,鋼管的應(yīng)力狀態(tài)為異號應(yīng)力場(縱向、徑向受壓,環(huán)向受拉),縱向應(yīng)力比單向受力時屈服強度低,塑性好;混凝土處于三向受壓狀態(tài),承載力比單向受壓棱柱體強度高,且極限變形大大增加,塑性提高,同時由于鋼管的約束又大大提高了混凝土的承載力。相對于其它材料結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)符合力學(xué)計算的假設(shè)狀態(tài),計算結(jié)果可靠,使用更安全,而且抗震性能好。

3.鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用最早見于上世紀九十年代初，1994年11月建于上海北蔡的8層鋼結(jié)構(gòu)住宅,采用的就是冷彎成型矩形鋼管砼和U形冷彎薄壁組合梁組成框架,外墻采用稻草板。建造該試驗住宅的上海現(xiàn)代房地產(chǎn)公司,1999年還在新疆和上海分別建造了8層和5層鋼結(jié)構(gòu)住宅,并試用錯列桁架體系的結(jié)構(gòu)形式,使小開間取得了大開間的效果,引起了各界的重視。免費論文。期間較為引人注目的有長沙遠大公司,他們在1999年建成了8層H型鋼框架、壓型鋼板組合結(jié)構(gòu)、配合整體浴室、中央空調(diào)等先進設(shè)備的集成住宅,全部工期為3個月結(jié)構(gòu),2個月裝修,充分體現(xiàn)了預(yù)制、集成、裝配的特色,展現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)住宅的良好前景。

20世紀80年代中期,隨著我國改革開放的深入,工業(yè)化的輕鋼別墅也進入我國,先后從日本引進幾百棟輕鋼結(jié)構(gòu)低層別墅。之后幾年又從澳洲、加拿大引進了輕鋼龍骨住宅體系構(gòu)件在國內(nèi)組裝。免費論文。隨著國家《建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用新技術(shù)管理規(guī)定》和《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》的出臺,鼓勵新技術(shù)、新體系的應(yīng)用, 在理論上疏通了對鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展限制。相關(guān)規(guī)范和標準的出臺,為鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在中國的鋼產(chǎn)量已躍居世界第一位,鋼結(jié)構(gòu)在住宅中的應(yīng)用必將有一個大的發(fā)展。

4.鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國快速發(fā)展應(yīng)解決的問題

鋼結(jié)構(gòu)住宅的快速發(fā)展，拋棄了原來難以逆轉(zhuǎn)的混凝土,采用可重復(fù)利用的建材,減少了對自然的破壞，而且施工場地小,對環(huán)境的破壞也少，如果大規(guī)模采用鋼結(jié)構(gòu),將很大程度上減少灰塵污染，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。但是,我們也要看到到當前存在著幾個制約我國鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的問題。一是價格高的問題。我國的鋼產(chǎn)量雖有較大提高,但人均產(chǎn)量仍然較少,鋼材在我國國民經(jīng)濟中仍屬較貴重材料,相比較而言,混凝土價格要比鋼材價格低。二是設(shè)計力量薄弱。設(shè)計中采用鋼結(jié)構(gòu)時,應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的功能要求是否屬于鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍。較高的承載力使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時,要考慮以不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計的極限狀態(tài)準則。鋼結(jié)構(gòu)存在著許多節(jié)點,每個墊板、螺絲、焊縫都需要精確計算,各專業(yè)必須一次到位。因此,鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計比混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要復(fù)雜,鋼結(jié)構(gòu)的圖紙量也遠多于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。三是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)體系還未形成,市場比較混亂，只有進行大規(guī)模生產(chǎn),才能體現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。免費論文。同時,鋼結(jié)構(gòu)住宅采用的復(fù)合材料在國內(nèi)還沒有大規(guī)模生產(chǎn),復(fù)合材料的選擇余地很小。此外,目前進入國內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)商很多,產(chǎn)品的標準、價格和質(zhì)量都不統(tǒng)一,而國家尚沒有統(tǒng)一的標準來制約,使得開發(fā)商、設(shè)計師還很茫然。四是鋼結(jié)構(gòu)的使用年限。磚石混凝土號稱永不損壞,鋼結(jié)構(gòu)不行,一般使用壽命只有50年。一想到自己要買的房子不能住一輩子,這會阻止一部分客戶的購買欲望。其實,磚石結(jié)構(gòu)房屋的使用也很少超過50年,而且,隨著保險業(yè)的發(fā)展,房屋壽命問題應(yīng)該很容易解決。

5.結(jié)束語 鋼結(jié)構(gòu)住宅與鋼筋混泥土等住宅相比具有抗震、環(huán)保等諸多優(yōu)點，是世界各國倡導(dǎo)，我們國家提倡和人們所迫切需要的，這些年經(jīng)過實際應(yīng)用也得到了人們的認同，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展以及人們對住宅的功能齊全、使用方便、居住舒適、安全節(jié)能、有益健康等方面的要求,鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國必將有一個飛躍式的發(fā)展。

參考文獻：

[1]建筑科學(xué).

[2]建筑材料研究.

篇12

一．引言。

我國是世界上河流資源眾多的國家之一，有著較為豐富的內(nèi)河、內(nèi)江資源。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，在河流和江河上開展的水利工程建設(shè)也越來越多。水利工程中的水電站建設(shè)一直是工程施工的重點控制內(nèi)容，由于水電站主廠房需要放置發(fā)電機、水輪機等發(fā)電相關(guān)設(shè)備，同時，主廠房結(jié)構(gòu)又多為單層建筑結(jié)構(gòu)，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時多采用排架結(jié)構(gòu)。排架結(jié)構(gòu)在自身的平面內(nèi)具有較強的承載能力和較好的鋼度，但由于各排架間的承載能力較為軟弱，在水利工程中，無論是在設(shè)計階段還是施工階段，都要引起高度重視。

二．水電站主廠房的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計。

1.水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成以及相關(guān)用途。

（1）水電站主廠房的上部結(jié)構(gòu)：屋頂、排架柱、吊車梁、發(fā)電機層和安裝間樓板、圍護結(jié)構(gòu)等，通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

屋頂部分有層面板和屋架或是屋面大梁組成，屋面板的作用為遮風(fēng)避雨，隔熱隔陽，屋面層部分包括隔熱層、防水層、保護層以及預(yù)制鋼筋混凝土大型屋面板。

排架柱是用來承受屋架、吊車梁、屋面大梁和外墻所傳遞的荷載，以及排架柱本身的重量，同時這些荷載通過排架柱傳給房下部結(jié)構(gòu)中的大體積混凝土。

吊車梁是起吊部件在制動過程中操作的移動集中垂直荷載，或者是承載吊車荷載，在吊車起重部件的時候，將啟動和制動過程中產(chǎn)生的橫向和縱向水平荷載，傳給排架柱。

發(fā)電機層樓板需要承載自重、人的活荷載、機電設(shè)備靜荷載；安裝間的樓板承受安裝機組或機組檢修時的荷載和自重。

由外墻、抗風(fēng)柱、圈梁以及聯(lián)系梁等組成的圍護結(jié)構(gòu)，能承受風(fēng)荷載，同時承載梁上磚墻傳下的自重和荷載，將荷載傳給壁柱或排架柱。

（2）水電廠主廠房的下部結(jié)構(gòu)。

水電站主廠房的下部結(jié)構(gòu)包括：發(fā)電機機墩、蝸殼及固定導(dǎo)葉、尾水管等，下部結(jié)構(gòu)一般為大體積水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

發(fā)電機機墩承載著發(fā)電機的自重、水輪機軸向水壓力和機墩自身重量，并將自重力量傳遞給蝸殼混凝土和座環(huán)。

蝸殼和固定導(dǎo)葉是將機墩傳遞下來的荷載傳到尾水管上。尾水管將水輪機座環(huán)傳遞過來的荷載，通過尾水管的框架結(jié)構(gòu)傳到基礎(chǔ)上。

三.水電站的主廠房架構(gòu)設(shè)計。

1.選擇立柱截面形式。

在水電站的主廠房中，其結(jié)構(gòu)立柱一般都是采用矩形截面，尤其是在吊車的起重能力超過10噸以上時，下柱的截面高度不應(yīng)小于下柱高度的1/12，截面的寬度應(yīng)不小于下柱高度的1/25。立柱高度根據(jù)廠房頂梁定的高程與發(fā)電機層地面的高程差來確定。在一般情況下，水電站的主廠房排架柱的截面尺寸基本上都比較大，這是為了滿足強度和穩(wěn)定的要求。柱截面的選擇要能滿足頂端的橫向位移的控制要求。

2.廠房屋面板荷載計算以及型號選擇。

發(fā)電站的主廠房一般選擇安全等級為二級以上的大型屋面板，屋面板無懸掛荷載，其抗震設(shè)計的強度為6度。由于屋面的活荷載與雪荷載部同時都存在，屋面具有較大的活荷載，因此要根據(jù)實際屋面的荷載設(shè)計，布置屋架的上、下弦支撐。

3.吊車梁設(shè)計。

設(shè)計吊車梁的截面時，由于T形截面具有較大的鋼度，同時具有較好的抗扭性能，在固定軌道時較為方便，在進行檢查時擁有較寬的走道，比較適合大、中型的吊車梁，因此一般在選擇吊車梁的截面時多采用T形截面。

4.確定控制截面和荷載作用中的內(nèi)力組合。

根據(jù)排架柱受力的特點，分別取牛腿處截面、上柱底面和下柱底面（采用室內(nèi)廠房地面的下0.5米處為下柱的柱底），為排架柱配筋計算的控制截面。在廠房橫向跨度較小、吊車的荷載受力不大時，也可以將柱底截面作為控制下柱的配筋，并且把柱底面的截面內(nèi)力值作為柱基設(shè)計的依據(jù)。如果水電站處于地震帶上，要在內(nèi)力計算和組合中，包含地震作用下的控制截面內(nèi)力。

5.排架內(nèi)力計算。

排架的內(nèi)力計算和內(nèi)力的組合采用手算極為復(fù)雜，因此在條件允許的情況下，盡量多采用電算方法。采用電算方法時，可使用由我國建筑科學(xué)研究院研發(fā)的CAD系統(tǒng)PMCBC平面結(jié)構(gòu)或PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，根據(jù)水電站的實際情況，結(jié)合在施工地區(qū)的地震作用的內(nèi)力計算和組合，編制計算程序。同時，依據(jù)各個截面的內(nèi)力，通過系統(tǒng)計算，確定柱的配筋。設(shè)置配筋時，為避免其他不確定因素造成影響，設(shè)計中盡量采用對稱配筋設(shè)計。

進行排架設(shè)計時，要根據(jù)下部柱子的高度和牛腿的尺寸作為參考，來計算柱截面的尺寸。根據(jù)屋面的防水層、砂漿找平層、加氣混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板以及風(fēng)荷載、雪荷載等因素的標準值計算屋面的恒荷載，了解屋面結(jié)構(gòu)承載能力。由于排架承載的荷載包括屋蓋的自重、屋面的雪荷載、活荷載、吊車的荷載、橫向風(fēng)荷載等，在進行計算時要采用各項荷載的標準值，在此基礎(chǔ)之上，才能進行內(nèi)力組合。

6.排架結(jié)構(gòu)注意事項。

（1）水電站采用鋼筋混凝土的單層排架結(jié)構(gòu)，一般不適合采用磚山墻承重，而應(yīng)該在廠房的兩端位置設(shè)置端排架。要在屋架和山墻頂部相對應(yīng)的高度位置上設(shè)置鋼筋混凝土臥梁，并要和屋架端頭上部高度處的圈梁保持連續(xù)的封閉。

（2）水電站的主廠房中設(shè)置有吊車時，排架柱的預(yù)埋件通常都較多，因此在進行排架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要將各個位置、尺寸、數(shù)目進行仔細核對，避免在施工中由于位置錯誤或尺寸偏差，造成屋面梁構(gòu)件、吊車梁等無法準確安裝。

（3）在排架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，加強結(jié)構(gòu)的整體性，要在柱外側(cè)沿著豎向位置每隔500mm的位置上留出2∮6鋼筋和外墻體的拉結(jié)。同時在外墻的圈梁上的對應(yīng)位置上，設(shè)置不超過∮12的拉結(jié)筋。在主廠房的電氣設(shè)計中，為保證生產(chǎn)照明，在柱上要設(shè)置照明燈具，燈具設(shè)置高度要以具體情況而定，以符合安全生產(chǎn)要求為度。在進行柱的預(yù)制時，要做好電線管的預(yù)埋，以便于后期的電線施工。

（4）水電站的主廠房設(shè)計時，考慮在地震的作用下，廠房的角柱柱頭處于雙向地震的作用，同時抗震強度為角柱較強，而中間排架較弱，同時受到側(cè)向的變形約束和縱向壓彎作用，為了避免施工后由于地震作用，發(fā)生角柱頂部的開裂，造成端屋架塌落和柱頭折斷，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要提高主廠房中的角柱柱頭密箍筋的直徑。

（5）為了提高水電站單層廠房的抗震驗算，要進行橫向和縱向兩個方面的驗算。一般來講，在設(shè)計結(jié)構(gòu)能滿足規(guī)范和要求的條件下，七度時的一類、二類場地，在柱的高度低于10米，而且排架結(jié)構(gòu)的兩端具有墻支撐的單跨度廠房中，可以不進行橫向和縱向截面的抗震驗算。但為了提高水電站在施工完成后的服務(wù)年限，保障水電站的正常生產(chǎn)，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，盡可能要考慮抗震作用，有條件的盡量進行橫向和縱向的抗震驗算。

四．結(jié)束語

水電站的排架柱承載著結(jié)構(gòu)中的荷載，其控制截面的內(nèi)力和組合較難控制。本文就排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了簡單分析，提出了一定的解決方法。由于水電站主廠房的排架結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、管理和控制都需要嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和專業(yè)的操作技能，因此，加強水電站施工建設(shè)，完善廠房的排架柱設(shè)計，有待大家的共同努力。

參考文獻：

[1] 劉少紅 水電站工程主廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計 [期刊論文] 《科技資訊》2009年12期

[2] 巴哈爾古麗·里瓦依丁Bahaerguli · Liwayiding吉林臺一級水電站工程主廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計 [期刊論文] 《西北水力發(fā)電》2007年2期

[3] 劉益民 寶雞峽林家村水電站主廠房排架柱加固設(shè)計與施工 [期刊論文] 《陜西水利》2009年6期

篇13

1.工程概況

某市一新建高層建筑，占地面積為約9600m2，建筑面積約66800m2，地上部分30 層，高約96m，為框架- 剪力筒組合結(jié)構(gòu)構(gòu)成。地下2 層，建筑面積約12000m2，層高分別為3.5m 和4.6m。本工程采用直徑為450mm的預(yù)制管樁樁基，樁長約32m，單樁承載力不低于2500kN。

2.施工方案研究

根據(jù)建筑所處地理區(qū)位，西向相鄰距離6.5m 遠某建筑物是80年代施工的磚混結(jié)構(gòu)小高層，基礎(chǔ)形式為設(shè)在填土層上的條形基礎(chǔ)，北向約6m 處有市政管線和煤氣管道等設(shè)施，故對本基坑開挖工程圍護結(jié)構(gòu)體系變形位移限制要求很高。該基坑工程地下開挖最大深度9.5m，根據(jù)場地地質(zhì)勘察報告和相關(guān)設(shè)計文件，本基坑開挖范圍內(nèi)的場地土體分層變化情況大致如下：（1）雜填土，主要為耕土，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.5～4.6m；（2）淤泥質(zhì)粘土，可塑性狀態(tài)，中高壓縮性，層厚1.3～2.9m；（3）淤泥質(zhì)軟土，流塑狀態(tài)，高壓縮性，層厚7.5～10.6m。為最大程度地降低基坑開挖施工過程中對周圍設(shè)施的不利影響，擬采用φ650 靜壓沉管樁作圍護樁，靠西向磚混結(jié)構(gòu)一側(cè)采用φ700mm 鉆孔灌注樁，有效樁長不短于15m，樁間距均為900mm，并設(shè)置350×700mm 壓頂梁連接各樁頂頂部。只在標高-3.65m 處設(shè)置一道水平撐支撐體系，并充分利用地下負一層周邊梁板結(jié)構(gòu)和部分支撐梁結(jié)構(gòu)作為基坑水平支撐，在局部需加強處加設(shè)角支撐。通過在工程樁上接鋼構(gòu)柱作為地下負一層周邊結(jié)構(gòu)梁板的豎向支撐。

同時，為減少土體地下水流失過多引起地表不均勻沉降，在靠磚混結(jié)構(gòu)建筑和市政管網(wǎng)兩側(cè)圍護外增設(shè)水泥攪拌樁止水帷幕。

3.基坑支護體系特點

（1）充分利用結(jié)構(gòu)的地下負一層周邊梁板結(jié)構(gòu)作為基坑內(nèi)部水平支撐體系，其平面剛度相對大，可大幅減少基坑土方開挖過程中圍護體系的變形位移量，有效控制基坑施工對周邊建筑和市政設(shè)施的影響。（2）采用地下負一層周邊梁板結(jié)構(gòu)這一水平支護體系，基坑施工完成后僅有極少量的支撐梁構(gòu)件需要拆除，極大降低了工程投資的費用，有效縮短了施工工期，也極大減少了施工過程中建筑垃圾的排放量。

4.半逆作法施工

4.1施工工序

圍護樁施工，排水溝及護坡、圍護樁壓頂梁現(xiàn)澆施工，地下一層土方開挖，土胎模施工，地下負一層周邊梁板結(jié)構(gòu)及少量外加水平支撐梁施工，養(yǎng)護，地下負二層土方開挖，封底，地下負二層底板混凝土現(xiàn)澆，地下負二層墻柱現(xiàn)澆，拆除地下負一層少量外加水平支撐梁，地下負一層剩余梁板結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆，地下負一層墻柱現(xiàn)澆，地下室頂板現(xiàn)澆，養(yǎng)護。

4.2土方開挖

（1）根據(jù)設(shè)計方案，本基坑土方開挖分兩次施工，第一次開挖至標高-3.90m 處，第二次土方開挖時，地下負一層周邊梁板下的二層土方，沿基坑周邊5m 范圍內(nèi)土體采用人工開挖，其余區(qū)域則均采用機械開挖。論文格式。（2）根據(jù)基坑平面分布及內(nèi)部水平支撐布置情況，采取沿基坑?xùn)|西方向分層開挖的施工順序，并且沿東西向中軸線附近開挖進度相對較快，兩側(cè)進度相對放慢，這種進度安排有利于基坑圍護結(jié)構(gòu)的體系整體穩(wěn)定性。同時，也有利于地下負二層部分土方人工挖取時，可將土方臨時堆御在土坡上，及時利用機械接駁外運。

4.3地下負二層墻柱施工

4.3.1墻柱插筋施工

因采用“半逆作法”工藝進行施工，地下負二層墻柱插筋定位的準確性在很大程度上決定著上下結(jié)構(gòu)的連接施工質(zhì)量。該建筑地下結(jié)構(gòu)墻柱插筋數(shù)量多，規(guī)格種類也多，為保證整個地下結(jié)構(gòu)體系的施工質(zhì)量，采取了以下措施：（1）先進行地下負一層底板鋼筋工程綁扎，待鋼筋施工全部完成后，嚴格按設(shè)計尺寸進行放樣，確定地下負二層墻柱插筋位置再開始插筋施工。（2）為防止插筋過程中出現(xiàn)偏位現(xiàn)象，在進行柱插筋施工前設(shè)置好井字形鋼筋網(wǎng)，按預(yù)設(shè)位置進行插裝插筋施工，插裝完成后并將每根插筋與鋼筋網(wǎng)焊接，再套入箍筋，再將每個鋼筋節(jié)點焊接。（3）在進行墻柱混凝土現(xiàn)澆施工過程中，安排專人看護，糾正柱筋的偏位現(xiàn)象。論文格式。

4.3.2 混凝土施工

采用“半逆作法”工藝進行施工，大部分墻柱仍是按正常的從下至上順序進行施工，僅有少量勁性柱和內(nèi)墻需“逆作”施工。對于“半逆作法”進行混凝土柱和墻的澆筑施工而言，其頂部混凝土的澆筑方式和密實程度都相對較困難，在施工過程中采取的措施如下：（1）勁性柱施工措施。論文格式。作為地下負一層梁板結(jié)構(gòu)的直接承重結(jié)構(gòu)，該勁性柱是由4 根L110×10 角鋼作為骨架，組成450×450mm 的實心鋼- 混凝土組合柱。待地下負二層基坑土方開挖完成后，應(yīng)在該勁性柱外圍加澆厚度為180～300mm 的鋼筋混凝土保護層，對該鋼骨料進行截面加強和防火保護；在地下負一層梁板結(jié)構(gòu)混凝土澆筑施工時，在鋼- 混凝土組合柱周邊預(yù)留200×200mm的澆筑洞口，待地下負二層該柱外圍混凝土澆筑及振搗施工時使用；并采用高流動性細石混凝土進行澆注施工，通過泵送導(dǎo)管從預(yù)留洞送入，采用振動棒進行充分振搗，并同時在外側(cè)敲打，保證混凝土澆注具有較高的密實度。（2）內(nèi)墻混凝土施工。1）在地下負二層內(nèi)墻頂梁現(xiàn)澆施工時，每隔1000mm 預(yù)留一直徑100mm 的洞口，待地下負二層內(nèi)墻混凝土澆筑施工時，可由此預(yù)留洞口插入振動棒進行充分振搗，保證墻體混凝土的充分密實性。2）內(nèi)墻模板應(yīng)一次性安裝到位，混凝土從負二層頂梁預(yù)留洞往下導(dǎo)入進行澆筑，每隔3m 設(shè)置一個尺寸為150×150mm 的混凝土預(yù)留導(dǎo)入洞口，由于內(nèi)墻厚度相對較薄，因此，內(nèi)墻混凝土澆筑施工應(yīng)采用高流動性細石骨料混凝土進行，從預(yù)留洞口處向下泵送導(dǎo)入澆筑，同時并從預(yù)留洞口插入振動棒進行充分的振搗，保證內(nèi)墻混凝土在頂梁處具有較好的密實性。3）為使得內(nèi)墻該部分新澆筑的混凝土能與頂梁處之前澆筑的混凝土能夠充分連接成整體結(jié)構(gòu)體系，在內(nèi)墻混凝土澆筑施工開始前，應(yīng)將頂梁底面混凝土表面充分打麻，同時并沖水將其進行充分的濕潤，以利于兩者的連接。

4.4支護體系換撐處理

當基坑地下外墻施工至-3.5m 位置后，需對增設(shè)的非結(jié)構(gòu)體系臨時角撐、水平撐梁進行更換和拆除。為方便換撐施工的進行和保證換撐過程中整個基坑支護體系的穩(wěn)定性，采用長550mm、直徑50mm、壁厚4.5m 的鋼管作為換撐梁，并在鋼管內(nèi)預(yù)埋φ20 鋼筋并澆筑C30 細石混凝土進行加強處理，按間距900mm（即每根樁與四周梁板都設(shè)一道）布置該支撐梁。該鋼管混凝土支撐梁能有效地將水平力傳給內(nèi)部梁板結(jié)構(gòu)，待新的水平支撐結(jié)構(gòu)體系形成后，再將原來增設(shè)的非結(jié)構(gòu)體系支撐進行拆除。

5.支護體系及周邊建筑監(jiān)測

基坑施工監(jiān)測是真實了解和掌握基坑施工期間場地及周邊道路、建筑變形情況的有效手段，是一種最常用的現(xiàn)代化信息化的基坑施工方法，對保證基坑開挖施工的安全具有不可替代的作用。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果可知，基坑周圍測點最大水平位移25mm，西側(cè)磚混結(jié)構(gòu)建筑最大沉降量35mm，但其水平位移較小，該基坑施工期間沒有對周邊產(chǎn)生破壞性影響。

參考文獻：

[1] 建筑施工手冊(第四版縮印本)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.