型钢混凝土梁式转换（精选九篇）
型钢混凝土梁式转换 篇1
对于底部大空间和其他层次大空间结构应用的日益广泛,使部分剪力墙等竖向构件出现了竖向不连续或无法直接落地的现象,进而产生一系列强度、刚度问题。因此,在结构设计上,就出现了结构转换层问题。结构转换层是高层建筑结构的重要构件,正确选择和分析转换层体系,使水平剪力通过转换层可靠地完成剪力重分配,是框支剪力墙结构设计的关键问题之一。由于转换层担负着“承上启下”的特殊重要作用,不仅要可靠地传递上层的巨大竖向荷载,还要可靠地传递由于风荷载和地震作用下产生的水平剪力;因此转换层的设计至关重要。转换层结构形式主要有梁式转换结构、桁架式转换结构、箱形转换结构、巨形框架转换结构以及厚板转换层结构等几种。
1梁式转换层的比较
梁式转换层结构是指在现浇钢筋混凝土楼板上布置托梁,以承托在本层落空的上面各层的承重柱或剪力墙。现浇钢筋混凝土实腹梁主要用于两种情况:1)承托上层的抗震墙;2)承托上层的柱。不同材料梁式转换层的结构特点见表1。
2梁式钢骨混凝土在国内外发展现状
2.1 钢骨混凝土结构在国外的发展
钢骨混凝土结构即在混凝土构件中配置型钢或组合截面钢结构;它的特征是在型钢的外面有一层钢筋混凝土的外壳。同时钢骨混凝土构件往往配合使用钢筋和箍筋。钢骨混凝土结构也称“劲性混凝土结构”,是一种很有发展前途的结构形式,它具有强度高、延性好的突出特点,尤其适合于高层、大跨、重载结构。国际上对钢骨混凝土结构的研究应用较早,并有着较为广泛的工程应用。1949年,前苏联就由其建筑科学研究院建筑技术研究所编制了BTY-03-49多层房屋劲性混凝土暂行设计技术条件。1979年美国钢结构学会提出了《美国钢与混凝土组合柱设计规范》。在1989年的美国钢筋混凝土设计规范ACI中,将型钢视为等值的钢筋;在1993年的钢结构设计规范中,将钢筋混凝土部分转换为等值型钢,再以纯钢结构的设计方法计算。英国在《英国标准BS149规范》中列出了组合柱的简易设计法。
2.2 钢骨混凝土结构在国内的发展
我国在20世纪50年代就从前苏联引进了钢骨混凝土结构。直到80年代后,我国在钢骨混凝土结构的研究和应用才取得重大进展,对钢骨混凝土结构的研究也取得重大进步,到目前已进行了钢骨混凝土轴压短柱、偏压短柱、梁的抗弯、抗剪承载力、刚度、裂纹以及构件反复加载和梁柱节点等方面的研究工作;在此基础上,我国于1997年颁布了YB 9082-97钢骨混凝土结构设计规程,2002年1月施行了JGJ 138-2001型钢混凝土组合结构技术规程。钢骨混凝土结构的应用已在我国取得了很好的综合经济效益。
3钢骨混凝土梁式转换层的应用优势
3.1 较钢结构的优势
高层建筑其最大的难题在于钢结构的防火处理和防锈养护,最初发展钢骨混凝土结构就是出于对钢结构耐火性和耐久性方面的考虑。在钢骨外面包上混凝土:1)利用混凝土较好的防火隔热性能,避免内钢骨直接受火急剧升温,强度下降、变形增大,以致结构丧失强度或丧失整体稳定性;2)外包混凝土隔断了内钢骨与空气的直接联系,使内钢骨的氧化锈蚀速度得以大大减缓。所以钢骨混凝土结构比钢结构更具有广阔的发展前景。
3.2 抗震方面的增强
采用钢骨混凝土的底部大空间梁式转换结构,由于钢骨的存在,显著改善了大空间层在抗震时成为结构薄弱层的不利状况。钢骨混凝土转换梁与框支柱的节点在水平低周反复荷载作用下的抗震性能有显著的改善,真正实现了强节点,并保证了优越的整体工作性能[1,2]。
3.3 刚度的增大
在进行结构整体内力和变形分析时,钢骨混凝土梁构件截面的轴向刚度、抗弯刚度和抗剪刚度采用钢骨部分刚度与钢筋混凝土上部分刚度之和:
其中,EA,EI,GA分别为钢骨混凝土截面轴向、抗弯和抗剪刚度;EcAc,EcIc,GcAc分别为钢筋混凝土部分的截面轴向、抗弯和抗剪刚度;EssAss,EssIss,GssAss分别为钢骨部分的截面轴向、抗弯和抗剪刚度。
从上式很明显地看出,在截面一定的情况下,钢骨混凝土构件的刚度比钢筋混凝土构件刚度要高[3]。
3.4 减小转换梁截面尺寸
初定转换梁截面尺寸时,可按转换梁所受设计剪力Vmax确定:
Vmax≤0.15fcbh/γRE (2)
其中,fc为混凝土抗压强度设计值;b,h分别为转换梁截面宽度和高度;γRE为抗震调整系数。
在大多数情况下转换梁截面尺寸受式(2)控制,致使许多钢筋混凝土转换梁截面过大,特别在一些支撑层数较多和跨度较大的转换大梁中,Vmax相当大,梁宽受到框支柱截面尺寸的限制,需要满足式(2)的措施主要有两点:一是提高混凝土强度等级;二是加大截面高度h,当剪力较大时截面高度h往往等于甚至大于层高。即使像通常那样把转换层作为一个技术设备层使用,它同样面临采光通风的要求,这就要求必须在梁上开洞,当然可尽量避开在支座范围而在梁中部开洞,尽管如此也必然对梁的承载力和刚度产生削弱作用,使其受力复杂化。如果梁洞口不大时还可以按整梁进行截面受力分析,否则就必须按照空腹桁架的形式计算配筋,不但给设计上造成困难,施工上同样存在许多难题。转换层作为技术设备层时,净高不一定要求太大,故该层层高可不受转换层大梁截面高度影响而过分增大。但现在大多数房地产开发商为了使转换层不占用楼层使用面积,尽可能降低房屋单位面积的造价,转换层往往被利用作为正常楼层使用,导致净高因必须满足建筑正常使用功能的要求而过分增大。
综合以上分析,钢筋混凝土转换梁的最大缺点就是截面尺寸过大,除了在设计分析上存在诸多困难外,在施工上也有许多难题。要从根本上解决上述问题,关键在于减小转换梁的截面,其截面尺寸由式(2)控制。根据《钢骨规程》第6.2.8条的规定,当有地震作用组合时:
Vmax≤0.32fcbh/γRE (3)
比较式(3)和式(2)可知,在其他条件不变的情况下,理论上截面高度可降低50%以上,加上Vmax也会降低。当然还需满足转换梁的刚度要求,虽然梁截面高度降低了,但由于钢骨混凝土梁中设置了型钢,在相同截面尺寸情况下,其刚度远比钢筋混凝土梁大,这可从两者抗弯刚度Bs计算公式的对比中看出:
1)钢筋混凝土梁受弯构件:
2)钢骨混凝土梁受弯构件:
其中,Bs为梁的短期抗弯刚度;h0为转换梁的截面高度;Ψ为钢筋应变不均匀系数;αE为钢筋与混凝土的弹性模量比;ρ为受拉钢筋配筋率;γf为受压翼缘增强系数。
式(5)比式(4)多出的一项EssIss对抗弯刚度提供的贡献是非常大的。
4钢骨混凝土梁受力研究
4.1 非线性分析
钢骨混凝土梁受力过程中,结构的应力应变过程主要分成4个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性屈服阶段以及塑性破坏。弹性工作阶段,混凝土未出现裂缝,且内部胶粘材料与型钢间胶结完好,结构荷载—位移变化曲线成线性上升;此后,随着荷载增大,混凝土内部微裂缝逐渐扩展为宏观裂缝,混凝土抗拉能力减弱,且型钢与混凝土粘结面出现破坏现象,荷载—位移曲线斜率有所减小,但由于型钢具有较强的抗拉强度,结构不致被破坏;塑性屈服阶段,保护层混凝土被拉裂并丧失保护能力,且在外部荷载作用下,结构变形增长速度远大于荷载增长速度,此时型钢达到屈服强度;随着荷载继续增大,荷载位移曲线急剧下坠,结构挠度增大并直至破坏。
4.2 钢骨混凝土梁强度影响因素
钢骨形式直接影响了混凝土与型钢的粘结效果和相互约束能力。受力过程中,钢骨内包混凝土受到钢骨的双向约束,在达到结构的极限荷载后,较好的钢骨形式可以保证其内包混凝土在保护层混凝土剥落后继续协同受荷,从而改善了构件的抗震性能。弹性阶段混凝土和型钢结合良好,不同钢骨形式结构的荷载—位移曲线基本重合;弹塑性及塑性阶段,由于混凝土与型钢间约束能力的差异,不同钢骨形式的梁荷载—位移曲线有所差异。
轴压力系数直接影响结构的耗能性能,随着轴压力系数的降低,结构耗能能力越强,达到极限荷载后,钢骨混凝土梁的强度和刚度衰减缓慢,变形能力和延展性较好;相反,高轴压力系数易导致结构的耗能能力减弱,在达到结构极限荷载后,钢骨混凝土梁的强度和刚度将迅速衰减,且结构出现较大的变形和挠度。此外箍筋的配筋率也是影响钢骨混凝土梁受力性能的重要因素。
5结语
随着科学技术的发展,对结构形式的要求日益提高,评价结构的性能已不限于安全、适用、耐久与耐火性等的要求,延长建筑寿命和抗意外灾害也是设计工作者的任务。事实上,钢骨混凝土转换梁的发展前景是十分广阔的,是一种值得推广的结构构件。
摘要：对钢骨混凝土梁式结构和转换层结构作了论述,在此基础上,介绍了其在国内外的发展和应用状况,通过各种转换层中结构形式的对比,得出钢骨混凝土梁式结构的应用优势,最后指出了钢骨混凝土转换梁在今后工程实践中的发展前景。
关键词：钢骨混凝土,转换层,研究,优势
参考文献
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型钢混凝土梁式转换 篇2
1.梁式转换层受力性能
就当前的.现状来看，梁式转换层受力性能主要体现在以下几个方面：
第一，梁式转换层中大梁与普通梁相比，大梁需承担多重重力，如，上部若干层重力、下部悬挂重力等，因而，在梁式转换层设计过程中，竖向荷载所受内力增大。同时，由于大梁垂直荷载与施工进度加载息息相关，为此，在梁式转换层施工作业开展过程中，应观察内力变化情况，同时，考虑若干层结构共同工作状况，规避梁式转换层结构变形现象。
第二，梁式转换层在设计过程中跨度大，需在大梁设计中控制竖向挠度，且确保转换层具备一定的刚度和承载能力，缓解梁式转换层自重大等问题。
第三，梁式转换层设计环节复杂，劳动强度大，造价昂贵，耗费材料多。为此，需在实践施工中，做好技术把控工作。
2.高层建筑中钢筋混凝土梁式转换层施工技术
2.1模板及支架施工技术
在高层建筑施工中，模板及支架是钢筋混凝土梁式转换层设计关键，为此，需在水平结构设计过程中，将纵向水平杆长度控制在3跨以内，并保持相邻纵向水平杆间处于同步状态，如若两个接头不同步，可将两个接头水平距离错开500mm，且将各接头距离主节点位置控制在纵距的1，3，满足模板与支架设计条件。而在模板搭接设计过程中，应将搭接长度控制在1m以内，然后，利用3个旋转扣件固定模板位置，其中，端部扣件至杆端距离大于100mm。此外，在横向水平杆构造设计过程中，需将主节点横向水平杆数量控制在1根，然后，在主节点施工中，于两个直角位置设置扣件，同时，保持扣件中心距离在150mm以内，且在双排脚手架处理中，保持外伸长度>0.41，但<500mm，就此达到最佳的横向水平杆结构设计效果。另外，在横向水平杆设计中，需控制支架立杆设计误差，即2m立杆允许误差为15mm，且当伸出长度大于300mm时，将立杆固定于梁模板中心位置，偏心距小于25mm。除此之外，在底膜拆除工作中，需严格控制混凝土强度，如，当板构件跨度≤2m时，混凝土立方体抗压强度需≥50%，当梁构件跨度≤8m时，混凝土抗压强度需维持在≥75%状态下，以期提高模板及支架施工水平。
2.2混凝土浇筑技术
在钢筋混凝土梁式转换层施工项目开展过程中，做好混凝土浇筑工作是非常必要的，首先，在混凝土浇筑期间，应选择在白天进行浇筑程序，同时，采取分层浇筑方法，保证每层浇筑高度为300-500mm，间隔时间为1.5-2h，规避转换梁混凝土浇筑期间裂缝现象的凸显。同时，基于混凝土浇筑完成的基础上，需针对混凝土进行振捣处理，采取“机械振捣为主，人工振捣为辅”方法，在振捣期间，将振动器插入到混凝土中，然后，保持插入点距离振捣棒半径1.25倍，继而在“快插慢拔”振捣作业中，完成混凝土振捣工作。在混凝土浇筑过程中，为了规避温差应力诱发裂缝问题，需在混凝土浇筑期间，设置一层φ[email protected]钢筋网，提高混凝土温差承载能力，达到最佳的混凝土浇筑状态。
2.3钢筋安装技术
在筋混凝土梁式转换层施工期间，为了提高整体高层建筑施工质量，需做好钢筋安装工作：
第一，在转换层钢筋安装期间，应结合众筋“抢位”现象，在钢筋安装过程中审核钢筋翻样，然后，在大梁上排钢筋安装中，对钢筋进行向下弯曲处理，而底筋最下排靠柱边上弯25d，就此增大节点空间，达到最佳的钢筋安装状态。同时，在钢筋安装过程中，梁上部主筋应处于1/3跨中位置，下部主筋处于支座1/3位置，并在钢筋安装期间，考虑主筋下料等问题，满足钢筋安装要求。
第二，在钢筋连接过程中，由于转换层钢筋受力情况不一，因而，在转换层大梁主筋连接过程中，为了增强转换层承载力，需采取冷挤压连接法等无损害连接方式，而在剪力墙竖向、柱钢筋等连接过程中，以电渣压力焊方式连接各部分钢筋，并在箍筋、腰筋、板钢筋等连接中，采取闪光焊接办法，以期提高钢筋安装水平，规避低质量施工现象的凸显。
3.结语
型钢混凝土梁式转换 篇3
【关键词】类型和特点；施工技术；可靠性设计
1.梁式转换层结构的类型和特点
1.1梁式转换层结构的类型
按转换层所实现的结构转换可分为三类：上、下层柱网、轴线改变：转换层上、下结构形式没有改变，但是通过转换层使下层的柱距扩大，形成大柱网。常用于外框筒的下层，形成较大的入口；上、下层结构类型的转换：这种转换层广泛应用于上部为剪力墙结构和框架剪力墙结构，它将上部剪力墙转化为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。转换结构形式和结构轴线位置：即上部楼层剪力墙结构通过转换层轴线错开，形成上、下结构不对齐的布置。
1.2梁式转换层结构的特点
梁式转换层结构是一种利用下部的转换大梁，将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系，也称为梁式框支剪力墙结构。其传力途径为墙→梁→柱( 墙)，由于传力直接、明确，便于工程计算、分析和设计，且施工较为简单，在底部大空间的框支剪力墙结构体系中被广泛应用。但是，不足之处在于，如果上下轴线错位布置，则需增设较多的转换次梁，空间受力就较为复杂了。
2.混凝土结构梁式转换层施工技术
2.1梁式转换层施工工艺流程
绑扎柱、核心筒墙钢筋→搭设转换层转换梁面筋支架→支设转换梁底模及转换层板底模→转换梁面筋绑扎定位，锚入柱墙中→支设柱、墙模板及预埋铁件→绑扎转换梁其余钢筋→绑扎楼板钢筋→绑扎上部结构剪力墙及暗柱插筋→支设转换梁侧模及转换柱、核心筒墙部分模板→浇筑柱、转换梁及顶板混凝土。
2.2模板及支架的施工
混凝土梁式转换层的模板工程技术是施工技术的重要组成部分，离不开施工技术的基本属性和特点，这就是条件的多变性、参数的难控性和理论与实际情况的差异性。追求最大程度地与实际情況相符合，是技术研究的基本要求。模板工程的设计包括：模板装置（或工程模板及支架，以下同）的结构和构造设计；模板装置的设置和装拆设计及模板装置的使用和周转设计。
2.2.1斜撑的施工要点
所有斜撑杆按小于或等于45°角设置，排距沿柱面竖向为1m，梁底斜撑杆同梁底模板的外钢楞相协调，间距为400mm，其上端伸至模板底并与梁度模外钢楞相扣接，并作双扣件抗滑移保险，斜撑杆的下支点主柱面预留的内设定位短筋的凹槽，最下排斜撑杆的下支点为所在楼层的柱根部。
2.2.2立杆和扫地杆的施工要点
立杆的上端直接与梁底的内楞、外楞分别相扣接（外楞紧贴在内楞下面），从而形成双扣件抗滑移保险。立杆的下端支撑在楼面上铺设的通长木板上设置的钢垫块上。梁下排架下设扫地杆，中间设两道大小横杆，梁底排架两侧，横向设置斜撑，纵向设置双肢剪刀撑，同时将梁下排架与楼层满堂架连为一体，以增加排架的空间刚度。
2.2.3钢管支撑的施工要点
支撑体系中，一定要注意检查木楔是否顶紧、钉钉子、防滑动，这是避免钢管直接作用于楼板形成集中荷载的关键。
2.2.4钢筋的连接和绑扎高层建筑梁式转换层钢筋用量大、型号多;转换梁截面大,梁上下钢筋布置错综复杂。准确放样与下料、合理安排好钢筋连接和绑扎尤为重要。
2.3混凝土浇筑技术
转换梁混凝浇筑量大,浇筑速度块,总的浇筑时间长,又要考虑温度应力的影响,因此,施工过程中要注意以下几点。
2.3.1混凝土施工尽量安排在白天进行,并确保混凝土的输送不问断。混凝土浇筑应分层进行, 每层高度控制在3 0 0 m m～500mm。每层间隔时间1.5h～2h。
2.3.2混凝土的振捣采用机械振捣为主,人工扦插为辅。插入振动器宜采用快插慢拔,振动时间以出现泛浆为准,同时插入点距离应在振动棒有半径1.25倍范围内。在梁柱节点处,若钢筋太密,振动不能插入,则采用钢扦插,在梁柱侧模用橡皮锤敲打,用人工振捣来弥补。
2.3.3楼板混凝土浇筑,除在梁处采用插入式振动器外, 其余均采平板振动器沿垂直浇筑方向来回振捣。平板振动器依口成排进行,且排与排之间应有一定的搭接,确保混凝土不漏振,以达到其密实度。为保证楼板混凝土厚度, 除在柱墙筋外注有标高标志外, 还应加设用钢筋制作而成的移动式高度控制件,用于控制板厚,以保证板厚,满足设计要求。
3.混凝土结构梁式转换层施工的可靠性设计
3.1转换梁的设计与构造要求
转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。
转换梁的混凝土强度等级不应低于C30 。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有50% 沿梁全长贯通, 下部主筋应全部贯通伸入柱内。
3.2框支柱的设计与构造要求
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整:抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整。框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于1 0 根时，当框支层为1～2 层时，每层第根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层为3 层及3 层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10根时, 当框支层为1～2 层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20 % ；当框支层为3 层及3 层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30% ；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
3.3转换梁截面设计方法的选择
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
3.4转换层的抗震设计
为保证设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3 层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按高规规定提高一级采用，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架一核心简结构和外围为密柱框架的简中简结构的抗震等级不必提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大；8 度抗震设计时, 还应考虑竖向地震作用的影响。
3.5托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。
4.结语
型钢混凝土转换梁的设计及分析 篇4
关键词：型钢混凝土,转换梁
1 前言
近年来高层建筑发展迅速, 建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展, 转换层的设置可以实现这一要求。转换构件可采用转换大梁、析架、空腹析架、斜撑、箱形结构以及厚板等形, 梁式转换层结构是目前高层建筑中最常用的结构形式, 由于其传力途径采用柱 (墙) →梁→柱 (墙) 的形式, 具有传力直接明确和清楚的特点, 便于工程计算、分析和设计, 同时, 其构造简单、施工方便。
本文提出在底部中大开间 (或小跨重载) 的多高层建筑中, 优先采用型钢混凝土转换梁, 并结合实际工程对其进行综合比较分析。
2 型钢混凝土转换梁
型钢混凝土结构的特点是在混凝土中主要配置的是型钢, 使构件承载能力、刚度大大提高, 因而大大减小了构件的截面尺寸, 明显增加了房间的使用面积。强度、刚度的明显提高, 使其可以运用于大跨、重荷、高层、转换层结构、超高层建筑中。型钢混凝土结构不仅强度、刚度明显增加, 而且延性获得很大的提高, 从而成为一种抗震性能很好的结构, 所以尤其适用于地震区。在高烈度地震区的多高层建筑中若使用大跨钢筋混凝土转换梁, 且建筑对房屋的净高有严格限制时, 结构在设计计算分析时, 往往转换梁支座处的承载力不容易满足, 型钢混凝土转换梁可以解决这一问题。
2.1 型钢混凝土转换梁提出
某工程上部住宅结构形式为剪力墙结构 (9层) , 下部两层为大开间商场, 三层为转换层。该工程位于8度抗震设防区, 场地土特征周期Tg=0.35s, 设计基本地震加速度0.20g。结构计算分析, 剪力墙的抗震等级为二级, 层3的托墙转换梁、转换柱的抗震等级为一级。转换层上部墙体不规则, 纵横方向轴线错位较多, 多处有二次转换的框支梁;而且上部剪力墙靠柱边开洞的情况较多, 导致部分框支梁截面的承载力不足, 其次受建筑净高和设备走管线的要求, 转换梁的截面高度受到限制。综合考虑采用型钢混凝土转换梁结构。
2.2 型钢混凝土转换梁设计
本工程初算时选用一般的混凝土梁, 选取某10m跨托墙转换梁进行分析, 梁的截面高度为800×1500, 梁的截面高度大大超过了建筑所要求的最大梁截面高度900, 采用型钢混凝土转换梁, 梁截面高度为500×850, 如图1所示。
型钢混凝土转换梁设计要点, 型钢梁上下翼缘板上增设栓钉, 提高型钢与混凝土粘结和抗滑移传力, 保证型钢与混凝土之间的内力传递;型钢混凝土转换梁上的剪力墙纵筋应尽可能避开型钢梁翼缘, 直接伸入框支梁内, 如无法避开时, 则在翼缘板上加焊钢板, 墙纵筋与钢板焊接;二次转换的框支梁, 应在次型钢混凝土框支梁附加一段钢梁, 以便与主型钢混凝土梁的刚度匹配, 变形协调。此外, 型钢梁、柱的节点构造可参考《型钢混凝土组合结构技术规程》进行设计。框支梁受力比较复杂, 采用高精度有限元软件FEQ取转换梁柱及转换层上2层剪力墙进行应力分析, 其与上部墙体作为一个整体共同弯曲变形, 受力特点是拱的传力作用。
2.3 型钢混凝土转换梁弹塑性分析
根据同济大学及东南大学对型钢混凝土转换构件试验研究, 型钢混凝土转换结构具有很饱满的耗能滞回曲线, 其耗能能力强。在弹性阶段, 型钢对结构的刚度贡献不大, 以此减小结构的弹性位移不明显, 在弹塑性阶段, 型钢良好的延性性能, 对减小结构弹塑性位移上发挥很大作用。
3 结论
通过对型钢混凝士梁式托墙转换层结构及其相关试验的研究分析, 可以得出如下结论:
⑴采用型钢混凝土的底部转换梁的抗剪性能较普通钢筋混凝土转换梁明显改善。由于转换梁的截面尺寸往往受抗剪控制, 因此, 在相同承载力要求的情况下, 采用型钢混凝土转换梁可以较普通钢筋混凝土转换梁减小截面尺寸, 增加建筑净空。
⑵框支柱及底部转换梁采用型钢混凝土的模型在竖向及水平地震作用下的受力性能、耗能能力、整体延性、刚度退化等抗震性能方面明显优于普通钢筋混凝土的模型。
⑶转换梁与框支柱采用型钢混凝土后, 底部转换梁与框支柱节点的抗震性能较普通钢筋混凝土结构有显著的改善。真正实现了强节点, 并保持了优越的整体工作性能。
⑷采用型钢混凝土的底层大空间转换结构, 由于型钢骨架的贡献, 其薄弱层已上移, 使整个结构的屈服破坏机制趋于合理。另外, 由于型钢的作用, 底层框支柱与底部转换梁的塑性转动延性也得到显著的改善。
4 转换梁设计建议
通过本工程设计, 对托墙转换梁设计提出如下建议;
⑴当转换梁上部的墙体开有边门洞时, 洞边墙体宜设置翼墙、端柱或加厚墙体, 并应按约束边缘构件的要求进行配筋设计。
⑵当洞口靠近梁端部且梁的受剪承载力不满足要求时, 可采取转换梁加腋或者增大框支墙洞口连梁刚度等措施。
⑶在满足位移、扭转、周期及最小地震剪力的条件下, 上部剪力墙尽可能减少, 转换层下的墙体加厚, 注意结构整体的刚度均匀, 将转换层上、下刚度比控制在2以内。
⑷部分洞口的连梁超筋, 可通过调整连梁的刚度折减系数, 改变连梁的支座予以解决。
参考文献
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[6]崔大光, 李国强.等.竖向荷载作用下型钢混凝土转换梁性能研究[J].四川建筑科学研究, VoL.33, No.6, 2007.12.
型钢混凝土梁式转换 篇5
在高层建筑设计中,随着建筑层数的增加,建筑功能也趋于多样化,集吃、住、办公、娱乐、购物、停车为一体的综合建筑已经成为现在高层建筑的一大趋势。不同的建筑使用功能要求不同空间结构布置,这对建筑物的结构形式、柱网布置也提出了严格的要求。必须设置一个“承上启下”的转换层来实现和适应结构形式的变化过渡。在实际施工组织和实践中,梁式转换层这种特定的转换层结构形式得到了广泛的应用,它较好地解决了高层建筑中不同建筑使用功能的问题。
二、转换层结构概况
某工程总建筑面积78966.64m2,其中地上部分69508.61m2,地下部分9458.03 m2,采用筒体-短肢剪力墙结构,地下两层,地上46层。转换层结构标高-2.200～5.770,层高为7.97m,采用梁式转换层,梁高为1000～2500mm,板厚200mm。设两栋独立塔楼,无后浇带。剪力墙及柱混凝土标号C60,梁板混凝土标号C40。
三、梁式转换层的施工技术
根据梁式转换层的特点,转换层施工过程中需考虑到结构支撑系统、模板工程、钢筋工程及混凝土工程等五项技术措施。
1. 结构支撑系统
上述工程实例中采用普通钢管满堂支撑架,它适用于转换梁布置较密,结构自重及施工荷载相对不太大的转换层结构施工。梁底顺梁长度方向间距900mm,梁宽方向间距900mm,截面b×h≥0.3m2的梁底居中增加一道Φ48普通钢管支撑,间距600mm和满堂架连接。立杆下端垫木采用200mm×200mm×15厚或18厚胶合板,立杆上端采用U托进行高度调节。梁长度大于4000mm的梁按照规范要求‰的起拱。
2、模板工程
实例中梁净高在600mm及≯1200mm以上的梁侧主龙骨采用2Φ48普通钢管,且在梁中及梁下各加Φ14对拉螺杆一道,间距600mm,如图二所示;梁净高在600mm以下的梁模板采用18厚胶合板,次龙骨采用50×100mm木枋,间距≯300mm。梁底主龙骨采用Φ48普通钢管,梁侧主龙骨采用Φ48普通钢管,且通过斜撑和梁底主龙骨连接。
3、钢筋工程
梁式转换层钢筋工程中钢筋用量大、型号多,布置密集,在安装过程中需要做到准确放样和下料,合理安排好钢筋就位次序,保证钢筋接头连接质量可靠。
安装钢筋可以按照如下顺序:搭钢管搁架→分层铺设下部纵筋→分层挂吊上部纵筋→套箍筋→放吊筋→拆搁架下横杆、下纵筋与箍筋绑扎固定→上纵筋与箍筋绑扎固定→梁底保护层→骨架就位→绑扎吊筋、柱节点箍筋→穿负筋、腰筋等。
4、混凝土工程
梁式转换层中大梁的混凝土浇筑量大,浇筑速度快,总的浇筑时间长,因此混凝土浇筑可从两个方向同时进行。由于转换层受力情况比较复杂,应避免因施工导致的附加应力的形成,所以混凝土宜一次性浇筑成功,避免施工缝、冷缝的出现,避免叠加梁的出现。
混凝土工程施工过程中应注意以下几个要点:
(1)主体混凝土宜采用平板振捣器或插入式振捣器振捣。
(2)在浇筑混凝土时必须分段分层连续进行,浇筑层高度可根据结构特点、钢筋疏密决定,控制在一次浇筑≯500mm的范围。
(3)浇筑混凝土过程必须连续进行,不得中断。如果必须间歇,其间歇时间应尽量缩短,在前层混凝土初凝前一个小时,一定要将后层混凝土浇筑完毕。有必要建立交接班制度,下一班人员没接班,上一班人员不能离开岗位。
(4)现场浇筑混凝土时应有木工、钢筋工负责人员进行指导,随时观察模板、钢筋、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况,发生问题时应立即处理并在已浇筑的混凝土初凝前修正完好。
(5)泵送混凝土时必须保证连续工作,如果发生故障,停歇时间超过45分钟或混凝土出现离析现象,应立即用压力水或其他方法冲洗管内残留的混凝土。
混凝土必须分层浇筑、分层振捣,每次浇筑厚度≯500mm。混凝土振捣采用赶浆法,保证新老混凝土接槎部位粘结良好,上下层的间隔时间不应超过2个小时
四、结论与展望
目前,国内梁式转换层结构的工程设计及与之相关的施工经验逐渐增多,本文主要从施工技术角度,着重从结构支撑系统、模板工程、钢筋工程及混凝土工程等五个方面进行了阐述。
梁式转换层的重点是转换梁的施工,首先在于模板和支撑架的设计与施工,使得大体积混凝土的施工更趋于合理、经济。而钢筋绑扎的关键又在钢筋支撑架的搭设和钢筋的安装顺序上。如何保证转换层施工能够顺利、可靠的进行,是施工阶段各方控制的重中之重。在混凝土梁式转换层施工工程中,解决包括结构支撑系统、模板工程、钢筋工程及混凝土工程的技术和管理问题,具有现实的工程意义。
参考文献
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[4]霍鑫.浅谈高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术[J].科技资讯.2009(29):86
型钢混凝土梁式转换 篇6
近年来, 钢-混凝土组合结构在我国发展迅速, 其中型钢混凝土结构由于具有钢结构的承载力高、施工周期短的优点, 又较好的解决了钢材耐腐蚀、耐火等问题, 在许多较重要的建筑结构中应用广泛[1]。目前通过试验装置对型钢混凝土加载多为平面加载, 很难考虑空间效应, 并且试验中多采用缩尺模型, 在很大程度上影响了试验的准确性, 相比之下, 数值模拟方法体现了研究时间短、经济性好等优点[2]。
本文以某项目办公楼的转换桁架为背景。该办公楼地上27层, 地下3层, 转换桁架平面内如图1所示, 位于第5~6层之间, 将柱距8.65 m转换为16.8 m, 承担上部21层直接传递的荷载, 是传递荷载的关键构件, 为整个结构的重要部位。
该结构采用PKPM-SATWE进行整体内力分析, 由于该工程的复杂性, 对主体结构进行了性能化设计, 转换桁架除满足小震弹性、中震抗剪弹性和抗弯不屈服外, 还要满足大震抗剪不屈服的性能目标。转换桁架构件尺寸较大, 节点区域受力复杂, 钢筋密集, 钢材连接形式多样, 为了确保结构的安全性, 保证节点不先于构件破坏, 采用ABAQUS通用有限元软件对桁架节点进行有限元分析, 研究其在大震作用下的应力分布及应力水平。本文以节点一为例对分析过程及结果进行介绍。
1 单元类型和材料模型
该节点周围的型钢混凝土构件含钢率最高达到16%, 为了避免壳单元带来的混凝土面积计算增大导致的截面惯性矩增加, 准确模拟节点受力状态, 钢材采用四面体三维应力单元 (C3D4) 模拟;混凝土采用六面体三维应力单元 (C3D8R) ;钢筋采用三维杆单元 (T3D3) 。
根据项目设计要求, 型钢采用Q345B, 钢筋采用三级钢, 均采用双线性随动强化本构关系, 材料屈服前弹性模量取自规范, 屈服后弹性模量为初始弹性模量的1%[3], 应力应变曲线如图2所示, 对于不同厚度的钢材采用不同的极限抗拉强度, 如图3所示。柱子混凝土强度等级为C60, 其余位置均为C40, 采用塑性损伤本构模型, 混凝土本构关系采用GB50010-2010附录C中的单轴应力-应变曲线, 如图3所示, 并根据附录提供的方程进一步计算得到各应力对应的损伤因子[4]。
2 有限元模型及加载过程
本文利用Auto CAD软件分别建立型钢、混凝土和钢筋的模型, 导入ABAQUS并进行装配, 装配结果如图4所示, 再通过耦合型钢、钢筋和混凝土之间的对应节点的自由度来达到共同作用的效果。
对于满布栓钉的型钢混凝土, 仅在加载后期 (即完全破坏时) 才表现出明显的钢筋与混凝土、型钢与混凝土的滑移[6], 因此建立有限元模型时未考虑钢筋和型钢与混凝土之间的粘结滑移, 采用分离式建模方法, 将钢筋和型钢嵌入 (Embedded) 到混凝土中, 实现完全粘结。
划分网格时, 对于复杂的型钢采用四面体单元划分, 采用较细的网格计算, 提高计算的精度;对于形状较为规则的混凝土采用六面体单元划分, 采用较粗的网格, 在增加计算效率的同时能够避免大变形带来的网格负体积, 各部件划分网格后的有限元模型如图5所示。由于采用了Embedded约束, 子单元 (嵌入体如钢筋、型钢) 的网格可以与母单元 (被嵌入体如混凝土) 的网格精度不同, 程序自动搜寻最接近的节点, 子单元的节点自由度将被母单元的节点按插值的方式约束。
节点加载时, 对柱底面施加固定约束, 其余5个面则与平面外的参考点耦合全部自由度。在参考点上施加荷载 (包括三个方向的力和弯矩) , 所有的约束和荷载均在杆件的端部施加, 根据圣维南原理, 节点部分的内力不受杆件端部加载形式的影响。考察在恒载、活载以及地震作用下的节点内力, 计算分为两个荷载步。第一荷载步:按照SAT-WE计算得到的调整前各工况下的杆件内力进行标准组合并施加;第二荷载步:按照SATWE大震不屈服计算的三向地震作用下的杆件内力进行标准组合并施加。
3 计算结果分析
采用两步法对节点在各种荷载组合作用下的应力情况进行计算, 如图6给出了第一荷载步、第二荷载步加载结束后的型钢、钢筋、和混凝土的应力对比。
对比图6a) 和图6b) 可以看出, 相对于恒载、活载作用, 在全部荷载作用下型钢的应力大幅增大, 且斜撑处处于应力较高的状态。由于节点连接处斜撑的翼缘是以倒角的形式连接, 因此斜撑腹板的无支撑长度增加, 轴力绝大部分由腹板承担;另外, 接近柱边时, 型钢梁与斜撑焊接连接, 可以认为斜撑的端部对梁柱节点采用加腋的加强形式, 且主要由斜撑的腹板传递内力, 促进了应力的增长。
图6b) 中可以看到梁的上翼缘变截面处型钢存在较大的应力集中区域, 如图7所示, 局部应力最高为294.8MPa, 相比附近平均应力200 MPa增加了约45%, 可见型钢设计时应尽量减缓截面变化, 改为曲率较小的圆弧倒角。
图6c) 和图6d) 中混凝土的应力分布趋势相同, 梁端部的应力分布与剪压的传力路径相似, 通过斜撑的加腋支撑作用传递至柱, 因此设计中可以在腹板处增加加劲肋, 来降低斜撑的应力, 提高此类重要构件的安全储备。
图6中两个荷载步下材料的最大应力如表2所示, 由表2可以看出地震作用下各种材料的应力提高较大, 其中型钢和钢筋已进入屈服阶段, 应力提高分别为80%和47.5%, 混凝土局部达到极限应力, 可以认为混凝土局部部位已经破坏, 因此在进行此类复杂工程的分析时, 尤其是转换桁架节点验算等重要分析时, 考虑地震作用是十分必要的。图8给出了混凝土的塑性损伤, 其中受压损伤因子局部达到0.575, 斜撑根部与节点相连处混凝土已经中度压坏, 也进一步验证了该处处于应力较高、危险系数较大的状态, 在设计中可以相应加强。
/MPa
4 结论
型钢混凝土转换桁架形式多样, 节点处型钢、钢筋连接复杂, 型钢、钢筋和混凝土处于协同受力状态, 受荷复杂, 内力传递途径不清晰, 而大多数项目工期紧、试验难度大, 采用有限元分析方法进行数值模拟, 既能考虑各种材料非线性和几何非线性, 又能节约时间, 较为方便的修改, 指导此类结构的设计, 具有明显优势。
给出了该类节点正常使用情况和大震不屈服情况的应力对比, 指出在大震作用下复杂节点的应力提高较大, 因此应在节点分析时准确引入地震作用。本文仅利用SATWE整体计算内力分析正常使用情况和大震作用下节点的应力分布, 进行了适当的简化, 为节点分析提供一个思路。在以后针对复杂结构的分析中, 应该利用ABAQUS等有限元软件对整体结构进行地震作用分析, 准确得到内力, 再进行节点分析;亦可利用Midas-Gen及FEA子结构分析, 在整体计算时引入重要节点有限元分析, 可准确的分析节点的应力状态, 判断薄弱位置, 指导结构设计。
摘要：基于混凝土的塑性损伤模型, 利用ABAQUS软件分析了某工程的大跨度型钢混凝土转换桁架节点在正常使用和大震不屈服两种情况下的应力分布, 给出应力较高部位及应力大小, 结果表明, 该方法能够较好地实现型钢混凝土节点的非线性有限元模拟, 同时对于该类重要复杂结构, 地震作用对应力的提高较大。
关键词：ABAQUS,转换桁架节点,型钢混凝土,数值模拟
参考文献
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型钢混凝土托柱转换梁设计及分析 篇7
随着建筑功能的多样化, 局部大空间的需求越来越广泛, 型钢混凝土托柱转换梁在实际工程中应用也越来越多。我国民用建筑行业进行设计型钢混凝土组合结构时通常采用《钢骨混凝土结构设计规程》 (YB9082—2006) [1] (以下简称《钢骨规程》) 和《型钢混凝土组合结构技术规程》 (JGJ 138—2001) [2] (以下简称《型钢规程》) , 而这两本规范在构件的受弯承载力计算理论和裂缝计算等方面存在很大区别。现通过某实际工程为例, 对设计过程中遇到的问题进行分析和对比。
2 工程概况
北京房山区某商业楼项目, 抗震设防烈度8度 (0.20g) , 地震分组第一组, 场地类别Ⅲ类, 框架—剪力墙结构, 由于2层局部为大空间多功能厅, 导致局部抽柱, 经多方商讨确定结构方案:在2层顶设置托柱型钢转换梁, 相连柱为型钢柱。梁轴线跨度11.6m, 承托上部4层柱, 局部结构平面布置如图1所示。
3 梁受弯承载力计算及分析
本工程采用PKPMV1.3版计算, 从输出结果可知程序按《型钢规程》计算。KZL1梁截面为600mm×1000mm, 型钢为H型钢700mm×400mm×10mm×20mm, 混凝土强度等级C30, Q345B钢材, HRB400级钢筋。
3.1 内力提取
查Satwe构件信息, 得到各截面的弯矩值如表1所示。
分析MB左截面可知, 程序给出的对应截面配筋面积3 871mm2不是按弯矩组合值 (3948k N·m) 计算的配筋面积, 而是按无地震组合值 (3 349k N·m) 计算的面积, 所以提取内力时不要直接取程序给出的地震最大组合值, 还要复核无地震组合时的值, 以便得到最不利构件承载力设计值。
3.2 配筋计算比较
现以型钢混凝土梁最大正弯矩截面处受弯承载力计算对比, 由表1可知, 最大正弯矩设计值M=3409k N·m。
1) 按《钢骨规程》式6.2.2-1、式6.2.3-1计算得到受拉钢筋配筋面积为As1=5 246mm2。
2) 按《型钢规程》公式计算, 查Satwe计算结果得到受拉钢筋配筋面积为As2=4 122mm2。
按两本不同的规程计算的结果还是有不小差异的, 原因主要是两本规程计算公式的理论依据不同。
4 梁裂缝计算及分析
对比两本规程的裂缝计算公式, 其形式都是基于《混凝土结构设计规范》 (GB50010—2010) [3], 尽管在形式上是一致的, 但在计算假定上存在不同。计算结果如下:
1) 按《钢骨规程》公式计算, 受拉钢筋取As1=5 246mm2, 型钢梁下表面最大裂缝宽度为0.281mm, 小于规范限值0.3mm, 满足要求。
2) 按《型钢规程》公式计算, 由于PKPM程序是按此规程计算, 查PKPM梁裂缝计算结果得到给出的弯矩准永久组合Mk=2 070.3k N·m, 而查Satwe梁内力得到的弯矩准永久组合Mk=1.0恒+0.4活=2 327.1+0.4×272.9=2 436k N·m, 分析原因得知程序在梁裂缝计算时, 取的是跨中截面的弯矩值, 而未取最不利截面的弯矩值, 所以当跨中弯矩值不是最大时, 程序给出的裂缝值偏于不安全。取Mk=2 436k N·m, 受拉钢筋As2=4 122mm2, 型钢梁下表面最大裂缝宽度为0.391mm, 大于规范限制0.3mm, 由此可见, 按《型钢规程》设计, 钢筋用量主要由裂缝计算控制。
5 结语
1) 要对程序计算结果做出合理正确的判断, 不要完全依赖于软件, 要知道软件只是辅助工作的工具。
2) 两本规程在型钢混凝土梁正截面承载力计算方面存在较大差异, 《型钢规程》采用钢筋混凝土极限平衡理论, 按平截面假定并对应力分布进行简化, 并考虑型钢与混凝土之间的黏结作用, 将型钢翼缘视为纵向钢筋的一部分, 通过对型钢腹板应力分布的积分得到型钢腹板轴向承载力项Naw和型钢腹板抗弯承载力项Maw, 其理论依据较充分, 考虑因素较全面, 计算结果与实际较为接近。《钢骨规程》采用强度叠加法, 分为钢骨部分和钢筋混凝土部分, 分别计算各自的承载力, 没有考虑型钢和混凝土的组合作用, 因此计算偏于保守, 但计算较为简单, 便于工程师理解。
3) 对托柱转换梁来说, 一般跨度较大, 其用钢量一般由裂缝计算控制, 如按《型钢规程》, 比强度计算出来的用钢量要大约10%~50%左右, 跨度越大, 差距越大。因此, 裂缝计算在大跨转换梁计算中是不可忽视的, 另外, 有效控制裂缝宽度, 并使理论和工程实际相统一也是控制用钢量的有效措施。
4) 裂缝计算两本规程都是基于《混凝土结构设计规范》, 裂缝计算公式中αcr的取值是按《混凝土结构设计规范》 (GB50010—2002) 中第8.1.2条受弯构件取的 (αcr=2.1) , 而 (GB50010—2010) 版中考虑到近年来试验平均裂缝宽度均小于原规范公式计算值, 将αcr系数调整为1.9。型钢混凝土组合构件裂缝宽度计算对αcr系数的确定, 如何让理论计算与工程实际更接近, 值得商榷。
参考文献
[1]YB9082—2006钢骨混凝土结构设计规程[S].
[2]JGJ138—2001型钢混凝土组合结构设计规程[S].
型钢混凝土梁式转换 篇8
湖南公安警官培训大楼工程设计主体建筑23层, 地下2层, 主楼高为96.100 m。结构形式为框肢剪力墙结构体系, 一至二层为餐厅, 大堂及办证厅, 三至五层为公安业务用房, 六至九层为办公禁毒展览, 警察博物馆等业务用房, 十层为游泳池及洗衣中心, 十至二十一层为标准层, 二十二层为商务层, 二十三层为机房。转换梁位于三层顶, 转换层以上为钢筋混凝土小肢剪力墙核芯筒结构体系。由于结构需要, 图纸设计在标高16.600 m处设置转换大梁, 部分转换粱的断面分别为:800 mm×1 800 mm、1 000 mm×1 800 mm、600 mm×2 000 mm、1 000 mm×2 000 mm, 最大跨度为10 m, 连续跨长为33.1 m (五跨) , 在第三层顶与楼盖连成一体。混凝土强度设计等级为C40。该建筑梁式转换层施工的主要关键点和难点为模板支撑加固、钢筋的连接与绑扎以及混凝土浇注及裂缝控制, 而这也是目前大型建筑梁式转换层施工中专业人事研究的热点。
2施工方案的选择
经过计算, 转换层大梁施工时最大垂直荷载为70 kN/m2, 各栋转换层以下的楼板及地下室顶板不能满足支承转换层大梁的最大施工荷载, 必须把转换层荷载有效地传到地下室底板方能确保施工安全, 因此, 选用一次性浇筑转换层的施工方案, 垂直荷载采取有效措施传至地下室底板。一次浇筑的优点是结构整体性好, 钢筋安装质量易保证, 施工速度快;缺点是支模难度大, 支撑材料用量大, 混凝土浇筑质量较难控制。
2.1 模板支撑体系选择
转换层结构施工的支模方法与所采用的浇筑方案及具体的施工条件有关。一般常采用的支撑体系有:1) 钢管排架支撑;2) 钢桁架支撑;3) 增设钢或混凝土临时支柱, 配合钢管排架或钢桁架支撑。由于转换梁截面大, 楼层较高, 施工过程中的支撑稳定最为关键, 经过对钢管排架支撑与钢桁架两种支撑方案的综合分析、对比, 钢排架支撑无论从工期还是从费用上均明显优于钢衍架支撑, 故最终选用钢排架支撑方案。经过对转换梁及其支撑系统的初步计算, 如图1所示, 支撑体系采用Φ48×3.5钢管, 立杆间距为500×500 (根据用作主龙骨的方木计算跨度确定, 主龙骨跨度为500 mm) , 每隔1 500 mm设置一道水平拉杆, 上下道水平拉杆距立杆端部不大于200 mm, 在立杆上设可调式顶托。主龙骨为两根50×100方木并排搁于顶托上, 间距500 mm, 次龙骨为方木50×100@200 mm, 单根坚放。梁侧模上、下口压条50×100, 竖楞50×100, 间距250 mm;用Φ48×3.5钢管及Φ14对拉螺杆拉紧, 对拉螺杆间距为500。转换层模板采用1 830×915×18胶合板, 大梁底板及两侧模板为双层胶合板之间夹一层塑料薄膜, 以便对混凝土进行保温、保湿的养护。
为确保转换层大梁的施工荷载能有效地传递至地下室底板, 转换层下方的楼板模板采用与转换层同样的支撑体系, 并弹线使上下层立杆位置相对应。
2.2 钢筋加工及安装方案
由于转换大梁钢筋配置量大, 质量要求较高, 钢筋的质量和主筋连接是质量控制的重要环节。
2.2.1 钢筋加工
如钢筋的连接采用搭接连接, 梁柱交叉的核心区钢筋交叉很密, 混凝土无法下落, 因此对于Φ22以下钢筋连接采用对焊连接, 对于Φ22及其以上的钢筋采用直螺纹套筒连接。
(1) 钢筋端加工螺纹前, 不得有弯曲现象, 且端面要求平整。
(2) 切断钢筋应用砂轮锯片, 不允许用气割或冲剪。
(3) 直螺纹加工, 应在专业用机床上进行, 应采用水溶性切割冷却液, 不允许用油类冷却液或无冷却液加工。
(4) 钢筋锥螺纹加工以后, 应逐个用环规检验合格, 不允许有烂牙现象, 螺纹牙形表面要求光洁。
(5) 经检验合格后的钢筋直螺纹, 立即旋上塑料保护套或与之匹配的连接套, 连接套的另一端仍应安装塑料保护盖, 并妥善堆放。
2.2.2 现场安装
(1) 钢筋连接时, 应检查钢筋和连接套规格是否一致。
(2) 外观检查钢筋和连接套锥螺纹是否完好, 如发现螺纹面有杂物, 应予以清理。
(3) 钢筋连接套若埋人混凝土内, 应按钢筋混凝土结构施工规定另行加电焊固定, 且必须埋设牢固, 其中心偏差, 按有关钢筋混凝土结构施工规范和设计图执行, 不得有偏斜现象。
(4) 钢筋锥螺纹连接时, 应使用专用扭力扳手, 将其拧紧到规定的扭矩值。
(5) 参加钢筋锥螺纹连接的施工人员, 包括技术管理、质检、操作工人均须参加技术培训, 获合格证书后方可上岗。
转换梁的钢筋均在地面加工成形, 为防止在吊装的过程中造成钢筋弯曲等变形, 用塔吊并配以特制的桁架吊至施工楼层。转换大梁钢筋绑扎时采用脚手钢管作临时支撑, 分层摆放完毕后, 穿箍筋、落位、绑扎成型, 钢筋绑扎顺序为:搭设支撑排架→铺钢筋→套梁箍筋绑扎就位→穿拉筋绑扎。主次梁交叉处的钢筋纵横交错, 极易上下错位。为此, 在钢筋吊装前, 应对加工成形的钢筋逐一编号, 按编号的顺序吊装、铺放。这样绑扎成形后的转换梁很规范。梁底筋分层采用Φ32垫块@2 000层层设置, 梁底及侧面保护层采用￠25钢筋垫块控制。
2.3 混凝土浇筑方案
(1) 充分做好混凝土浇筑前的准备工作。浇筑前首先要完成模板体系、脚手架支撑体系验收, 其次要了解施工阶段的天气情况是否允许连续浇筑, 现场施工机械的工作状态是否可以满足连续浇筑的要求, 施工备用机械是否按要求到位, 输送泵的数量一定要满足整体转换层结构混凝土的连续施工确定。
(2) 按照预先确定好的施工顺序, 合理组织有序施工。为了避免接茬时间过长, 导致冷缝的出现, 混凝土的施工沿纵向按斜面分层循序推进法进行施工, 斜面分层厚度不超过500 mm, 混凝土的振捣必须考虑振动棒的作用半径。由于转换梁的钢筋较密, 转换粱混凝土的振捣采用30振动棒进行振捣。每个插入点的振捣时间控制在10 s～30 s, 以混凝土开始泛浆不冒气泡为准, 振捣时振点要布置均匀, 间距不大于40 cm, 快插慢拔。对大梁交叉点及上部钢筋插筋的钢筋较密集的地方, 要着重加强振捣。
(3) 混凝士的收面采用“一平、二压、一光、一拉毛”的施工工艺, 加强混凝土收面的二次抹压, 并及时用塑料薄膜覆盖加以覆盖养护, 严格控制混凝土表面裂缝。
(4) 为防止混凝土沉降而产生的塑性裂缝, 在梁柱相交的核心区混凝土浇筑完毕约1 h～1.5 h后并应在初凝前, 用直径为33 mm的振动棒二次振捣, 振动棒插入梁下500 mm为宜。经过热工计算, 在混凝土浇筑完毕12 h以内, 在转换梁上先覆盖一层塑料薄膜, 再用1 cm厚的麻袋覆盖整个楼面, 即可使混凝土中心最高温度与表面温度之差控制在22 ℃以内, 能够有效的防止温差裂缝的产生。
3施工总结
该楼转换层通过采用以上方法施工, 不但降低了施工难度, 节省了施工成本, 保证了工程质量和施工安全, 而且取得了可观的经济效益。开始施工至上部结构全部施工完成时, 混凝土表面没有发现任何裂纹, 经检测, 混凝土强度满足设计要求, 主体结构一次性获优良。
摘要：本文通过湖南公安警官培训大楼工程实际情况, 介绍了梁式混凝土转换层结构施工的具体方法, 并针对施工中脚手架模板体系的刚度要求高、强度要求大、混凝土下料难、振捣难等难点, 采取了相关的施工技术措施。供同行参考。
关键词：高层建筑,混凝土结构,转换层施工
参考文献
[1]JGJ3-2002, 高层建筑混凝土结构技术规程[S].
型钢混凝土梁式转换 篇9
1 梁式转换层的研究现状
高层建筑物的不断出现和增加, 给建筑物的现代功能做了一些完善, 在施工中, 常要求下层的较大间距的柱网支承较小间距的柱网, 即在转换梁上要支承柱, 常称为飞柱。转换层的传力梁与其上小间距的梁柱框架组成了一个受力结构。梁式转换层之上的墙承式, 就组成了墙和梁的受力组合系统, 称为墙梁结构。墙梁是由钢筋混凝土托梁和R.C墙结合组成的系统, 从我国大量的工程实践中可以看出, 转换梁上部墙体随时都是在受力的情况下工作的, 转换梁长期处在偏心的状态。最大力量墙满载于转换梁, 建筑物的上墙与上梁形成以个暗梁式结构。实际上, 按照建筑物的实际功能, 通常不是将墙满跨布置在转换梁上, 而只是有一部分的跨度, 或者由于门窗洞口位置不居跨中, 因此, 最终无法形成墙梁结构, 所以, 要将墙体考虑为梁上荷载。
例如, 某建筑工程学院对钢骨混凝土梁式转换层的结构实行抗震等级的测试, 同时根据我国一些工程实践, 将两棍框架梁式转换层结构1/5缩尺模型在水平低周反复荷载下抗震性能试验, 其中, 一棍的转换梁和与其相连的框支柱都是用钢筋混凝土组成的。检测结构说明, 采用钢骨混凝土的梁式转换层受力和抗震性能都明显比普通的梁式转换结构好。
2 模板及支架的施工
混凝土梁式转换层的模板工程技术是建筑梁式施工的关键, 但是它与普通的施工工艺还是有一些共同性的, 但是混凝土钢筋梁式结构本身具有很多多变性, 其参数难控性, 在实际操作中, 难免会出现差异。为了保证在最大范围内实现融合, 实现技术实践的基本要求, 整个模板工程要按照规定进行设计, 从模板装置的结构和构造设计到模板装置的设置和装拆设计及模板装置的使用和周转设计, 都是需要我们认真考虑的。
3 钢筋翻样与下料
转换大梁的钢筋含量高, 布置紧密, 在两梁相交的柱节点区上下上百根的钢筋结合在一起, 加上腰筋、柱筋等, 主筋还须弯起锚固, 整个钢筋工作显得十分混乱。只要有一根主筋的位置出现错误, 都会引发大规模的反攻。因此, 精准的翻样和下料有利于工程的顺利实施。
3.1 钢筋翻样
对设计文件要认真审核, 同时熟悉行业内的有关规定。翻样还需要根据工程建设的实际情况, 从有利于施工的方向出发, 开展科学的设计和安排。一般设计转换大梁的主筋在柱节点区均弯起锚固, 有较高的施工难度。因此, 有关施工部门应与开发商协商, 例如底筋的最下一排主筋向旁边的柱子弯曲25d, 其余主筋全部取销弯锚, 负筋亦不起弯。梁上部的主筋接头要求设置在跨中1/3跨长内, 下部主筋接头要求设在靠近支座1/3跨长内。为了让钢筋能固定在应有的位置, 尽量切合施工设计方案, 有必要对所有的主梁进行编号确认。梁箍筋大, 下料时还要注意街头的焊接, 避免接头出现在箍筋的弯折处。
3.2 钢筋连接
每个部分的钢筋连接都有不同的方式, 由于不同位置的钢筋受力的情况不同, 因此, 每个部门要综合分析施工的难度、经济利益等, 在综合各方面的情况后, 在选择合适的链接方式。转换层大梁的主筋是转换层中最关键的受力结构, 采用的链接方式应该是最可靠和最安全的, 一般采用冷挤压连接法。转换层柱钢筋、剪力墙竖向分布筋可以使用电渣压力焊。转换层主梁腰筋及箍筋、联系梁主筋、板钢筋一般采用闪光焊接。其他受力较次要部位, 如联系梁架力筋及箍筋可采用绑扎连接。
3.3 钢筋支撑架的搭设
在整个施工系统中, 钢筋支架的搭设是十分重要的, 它为施工的顺利安全进行提供了条件, 由于钢筋比较长, 所有只有在施工现场进行链接和安装, 在连接时, 钢筋的支撑架搭建是十分关键的, 支撑架可以协助我们更好的进行钢筋绑扎。搭设下部钢筋支撑架的具体施工方法是:在距梁底标高竖向高出1000mm的地方, 每横向高出3000mm处, 用横钢管支撑在排架上, 做成下第一排钢筋的支撑架, 同时把第一排钢筋按照顺序放在支撑架上面, 依此类推, 直至下三、下四的全部下部钢筋搭设完成为止。搭设上部钢筋支撑架的措施:首先搭设上部钢筋最下一排的支撑架, 同时根据设计要求和规定安放钢筋, 依次类推, 直至上部钢筋支撑架全部完成, 由于上一排钢筋弯钩长达几米, 必须通过电渣压力焊, 才能最后完成施工, 因此, 我们不能把钢筋凡在上一排的支架上面, 须在距上一排钢筋支撑架高出2000mm的地方重新搭设钢筋焊接用的支撑架, 将上一排钢筋按设计顺序悬吊其上, 进行电渣压力焊, 弯钩焊接施工完毕, 松开钢筋下落至上一排钢筋支撑架。
3.4 斜撑的施工重点
所有斜撑杆的角度都应控制在45度角之内, 排距1m, 梁底斜撑杆同梁底模板的外部钢结构必须是互相协调的, 间距为400mm, 其上端伸至模板底并与梁度模外钢楞相扣接, 这样可以保证施工的安全, 斜撑杆的下支点主柱面预留的内设定位短筋的凹槽, 最下排斜撑杆的下支点为所在楼层的柱根部。梁底斜撑支架最好和梁下排架同时搭设, 如果出现误差, 也必须保证在大梁钢筋骨架安装前就搭建完成, 保证支架和钢筋可以同步受力。
3.5 转换层混凝土浇筑技术
3.5.1 混凝土施工顺序
柱钢筋绑扎-柱模安装-转换梁底模、板模安装、浇筑柱混凝土到大梁底、转换梁钢筋绑扎-转换梁侧模安装-浇筑转换梁、底部混凝土至预定位置、绑扎板钢筋-浇转换梁上部、转换层楼板混凝土。在这个转换层施工中, 混凝土应当分三次浇注完成, 第一次为柱:第二次为转换梁预定标高处, 第三次为转换梁及转换层楼板。因此, 会出现两道施工缝隙, 第一道设在转换梁底50mm处:第二道设在转换梁距转换层楼板300mm处。
转换梁混凝浇筑的分量大, 速度快, 需要的总时间长, 同时还要考虑到温度的因素, 因此, 我认为, 在高层建筑物施工中, 还有以下几点是值得注意的:1) 混凝土施工最好是安排在白天进行, 因为混凝土的运输不能间断, 白天施工是保证混凝土浇注成功的条件。混凝土浇筑是分层进行的, 每层的高度控制在300mm~500mm, 坚持每1.5~2h施工一次。2) 混凝土的振捣要用机械振捣为主, 人工扦插为辅。振动器要快插慢拔, 当出现翻浆时, 就代表震动时间到了, 同时插入点距离应在振动棒有半径1.25倍范围内。梁柱节点的处的钢筋不能太密集, 因为会影响到机械的插入, 所以采用钢扦插, 在梁柱侧模用橡皮锤敲打, 用人工振捣来弥补。
3.5.3 楼板混凝土浇筑
除了利用振动力插入以外, 其余部分有利用平板振动器进行施工。平板振动器要按排进行工作, 同时, 每排之间还需要一些连接, 主要是为了预防混凝土的漏震, 确保其密实度。为了让楼板保持一定的厚度, 需在柱墙筋外注有标高标志, 还应加设用钢筋制作而成的移动式高度控制件, 满足工程设计的要求。
4 结语
通过在工程中的实践操作, 我们认真分析了高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术, 还对该技术中的三个点做了详细的阐述, 了解施工过程中的具体步骤和方法, 因此, 对这种施工技术有了更加深入的了解。由于现代社会经济的发展, 现代高层建筑物的设计是多样化的, 但是, 在对转换层进行设计时, 还必须按照工程施工的实际情况拟定具体的设计方案, 保证高层建筑物的使用功能和性能。
参考文献
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]傅传国, 梁书亭, 马辉.钢骨混凝土梁式转换层结构抗震性能试验研究[J].建筑结构, 2000.
[3]邓琼秋, 李剑.高层建筑厚板转换层混凝土施工技术研究[J].大众科技, 2006.
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