高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点
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本文主要综合介绍用于高层建筑的钢管混凝土柱及其节点的形式,供设计时参考。
关键词:高层建筑;钢管混凝土柱;钢管混凝土柱节点在高层建筑中使用钢管混凝土柱具有其特殊优"概述钢管混凝土是在钢管中填充混凝土,利用钢管点:用钢管混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱,可以使柱截面大大缩小,而且可以提高抗震性能,方便施工等;利用钢管混凝土柱代替钢结构中的钢柱,可以减少用钢量,加强结构刚度;在高层建筑多层地下室的逆作法施工中,它更充当重要的角色。
广州市的好世界广场大厦(##层,图!$),新中国大厦(%&层,图!’),合银大厦(("层,图!)),深圳的赛格广场(*"层,图等大型高层建筑,都以不同的形式采用了钢管混!+)凝土柱,部分还将之构成内框筒或用于逆作法建造多层地下室,在技术上和经济上均取得很好的效果。
对填心混凝土的套箍作用,使核芯混凝土受纵向压力时处于三向受力状态,从而提高其轴向抗压能力。
钢管混凝土结构除强度高外,还有重量轻、延性好、[!]耐疲劳和冲击、省料和施工方便等优点。
由于钢管混凝土结构具有上述优点,因此在民用和工业建筑、桥梁和地铁等工程中得到广泛的应用。
近年来,随着我国高层建筑的发展,利用钢管混凝土作为其主要承重柱的也逐渐增多。
!好世界广场大厦"新中国大厦图"$合银大厦#赛格广场采用钢管混凝土柱的高层建筑高层建筑中使用的钢管混凝土柱主要是圆形截面的,但有时也会采用其他截面型式而形成异型柱。
我国对圆形截面钢管混凝土柱已有深入的系统研究[!,",#]和实践经验,而对异型截面柱的研究则比较少,的节点形式,为在高层建筑中推广应用钢管混凝土柱提供了更广阔的空间。
钢管混凝土柱节点域一、前言钢管混凝土柱是一种结构形式,它是由钢管和混凝土组成的。
在建筑结构中,钢管混凝土柱常用于高层建筑中。
节点域是指连接钢管和混凝土的部分。
在本文中,将详细介绍钢管混凝土柱节点域的相关内容。
二、钢管混凝土柱节点域的概述1. 节点域的定义节点域是指连接钢管和混凝土的部分。
在钢管混凝土柱中,节点域是非常重要的部分,它关系到整个结构体系的安全性能。
2. 节点域的分类根据节点形式和连接方式不同,节点可以分为刚性连接和半刚性连接两种类型。
其中,刚性连接包括焊接、螺栓连接等;半刚性连接包括粘接、夹紧等。
3. 节点域设计原则(1)保证节点强度:节点应该具有足够强度承受荷载;(2)保证节点刚度:节点应该具有足够刚度抵抗变形;(3)保证节点耐久性:应该考虑到环境因素对节点的影响,如腐蚀、湿度等。
三、钢管混凝土柱节点域的设计1. 节点域的构造形式钢管混凝土柱节点域的构造形式有多种。
其中,常见的有以下几种:(1)套筒式节点:钢管和混凝土之间采用套筒连接,套筒内填充混凝土;(2)插接式节点:钢管和混凝土之间采用插接方式连接;(3)焊接式节点:钢管和混凝土之间采用焊接方式连接。
2. 节点域的设计要点(1)确定节点类型:根据实际情况选择刚性连接或半刚性连接;(2)确定节点构造形式:根据实际情况选择套筒式、插接式或焊接式等;(3)确定节点尺寸:根据荷载大小和结构要求确定节点尺寸;(4)考虑防腐措施:对于暴露在外的部分应该进行防腐处理。
3. 节点域设计实例以套筒式节点为例,其具体步骤如下:(1)确定钢管和混凝土的尺寸;(2)确定套筒的尺寸,套筒长度应该略大于钢管和混凝土的长度之和;(3)在钢管和混凝土上分别开孔,孔径应该略小于套筒的外径;(4)将套筒插入钢管和混凝土中,同时在套筒内部灌注混凝土;(5)在节点处进行加固处理,如加强筋等。
四、节点域的施工要点1. 节点域施工前的准备工作(1)制定施工方案:根据设计要求制定详细的施工方案;(2)检查材料:对钢管、混凝土、连接件等材料进行检查,确保质量合格;(3)清理现场:清理施工现场,确保安全有序。
安徽建筑中图分类号:TU973+.1文献标识码:A文章编号:1007-7359(2024)3-0062-06DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.0231引言近年来,随着建筑领域的不断发展和创新,梁柱节点作为结构设计的关键组成部分备受关注。
梁柱节点是建筑结构中至关重要的组成部分,承载着连接梁和柱以及传递和转移荷载的重要任务[1]。
国内外学者对梁柱节点开展了大量的研究工作,并研发了多种节点连接形式。
新材料的应用、优化设计方法的发展和先进的施工技术的引入,都为梁柱节点的开发和应用提供了新的可能性。
钢管混凝土柱可充分发挥外包钢管和内填混凝土两种材料的优势,具有强度高、塑性好、抗震性能优越和施工便捷等优势[2-3],广泛应用于高层建筑、大跨空间结构、桥梁工程和工业建筑等领域。
目前钢管混凝土柱-钢梁连接节点在工程领域得到了系统的研究和成熟的应用。
然而,随着结构跨度的增大或者荷载的增加,型钢混凝土梁、钢筋混凝土梁及其预应力梁因建造成本较低等原因常与钢管混凝土柱连接,形成新型结构体系。
其梁柱混合连接节点的设计和施工依然存在挑战,需要设计师和工程师不断探索和实践,以确保梁柱节点的可靠性和安全性。
为此,本文综述了此类梁柱混合节点的连接类型、试验研究、数值模拟、理论分析及其工程应用,并进一步拓展了梁柱混合节点研究内容,为理论研究和工程应用提供技术支撑。
2基于钢管混凝土柱的梁柱混合节点为了使钢管混凝土组合结构能够更好地应用于土木工程领域,国内外学者研发了基于钢管混凝土柱的梁柱混合节点,主要包括三种节点类型,即钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁混合节点、钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合节点和钢管混凝土柱-预应力混凝土梁混合节点。
2.1钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁混合节点钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接形式主要分为加强环式节点、钢筋贯通式节点、环梁式节点、螺栓连接式节点等。
目前,针对钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁混合节点的研究已较为成熟,很多学者对该类节点进行了试验分析与理论计算,同时对该类节点进行了有限元模拟,根据参数分析结果提出了相应承载力简化计算模型和设计方法。
高层建筑钢管混凝土柱施工技术及质量控制摘要:钢管混凝土柱在高层建筑工程施工中的科学运用,可使整个建筑结构性能效果良好,所用的钢材与混凝土,可满足高层建筑对结构承受力的要求,且浇筑、焊接等施工技术简单、施工成本低,具有很好的可行性及应用性。
以某地高层建筑施工为例,对钢管混凝土柱施工中运用的施工技术与质量控制对策进行了论述,以期作为高层建筑施工中的参考。
关键词:高层建筑;钢管混凝土柱;施工技术;质量控制1钢管混凝土结构的技术特点1.1 承载力高钢管与混凝土的结合解决了钢管受压能力差的问题,在建筑中运用钢管混凝土可使得建筑物承载力由单向受力变为三向受力,在满足结构变形的同时还能满足强度要求,钢管内由于填充了密实的混凝土,从而避免了钢管结构不稳现象,增加了钢管的稳固性。
两种材料的结合使得钢管混凝土的承受能力更强,远远高于两种材料单独承受的压力。
1.2 抗震性能好混凝土与钢管的结合形成钢管混凝土,增强了其承受力和弹性性能。
在受力破坏时可以极大地发挥钢管的弹性性能,与混凝土和钢结构相比,其具有较好的抗震性能。
当钢管混凝土应用于高层建筑时,其安全性能较钢结构与混凝土的结构更好。
1.3 构造简单且施工方便与钢筋混凝土柱相比,钢管混凝土无需使用模板,这也就减少了模板安装和拆卸步骤,且在钢管内无需使用钢筋固定,这在很大程度上为建筑施工带来了较大便利。
特别是目前具有专门的泵送设备,可以将钢管和混凝土快速结合,为施工进度提供了保障。
钢管混凝土技术不仅在施工上更加方便,构造的施工过程也简单,这就有利于施工人员的操作[1]。
同时,由于钢管构件自重小,可以大大节省运输和吊装的费用。
另外,与普通的钢柱相比较,钢管混凝土不需要柱脚支撑,可以直接插入杯口进行操作,省时又省力。
2高层建筑钢管混凝土柱施工技术要点2.1 制作技术钢管柱通常由工厂制作,在工厂质量检验合格后,运输至施工现场,然后进行各个构件的组装和焊接。
2.1.1 主筒制作(1)钢板进入工厂前,需对其进行质量检验,确定合格后才可用于主筒制作;(2)清洁好钢板,进行下料,切割时应预留一定的余量。
浅谈钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用及注意点摘要:在本文中,通过近期项目设计过程中,借鉴往期的文献及规范要求,总结了一些钢结构框架设计中,钢管混凝土柱布置的考虑因素和设计原则,以供工程师在后续实际项目设计中参考,制定具有针对性的布置方案。
关键词:钢管混凝土柱;钢框架结构;设计原则引言钢管混凝土结构柱是指将钢管内灌入混凝土而形成的一种组合结构柱,该结构柱可以充分将钢材与混凝土的优势结合在一起;较混凝土柱,提高结构柱的塑性和冲击韧性,较钢结构柱,避免钢管因壁厚较薄而容易产生的屈曲情况破坏[1]。
基于其性能的优越性,我国从20世纪中期大量运用于工业建筑,在实际运用过程中逐渐积累了工程经验后,至20世纪本80年代中期,大量的运用于高层建筑。
本文将高层钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用遇到的问题,在方柱或圆柱的选型、整体指标刚重比的限值取值、钢管混凝土柱嵌固条件的确定、连接节点尺寸与建筑功能协调等方面,给出一些总结性建议。
1.方柱或圆柱的选型:由于方钢管与圆钢管在受力过程中的相同点在于都要经历三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和塑性破坏阶段;不同点在于两者最终的破坏形态,方钢管的破坏形态有局部鼓曲破坏和整体弯曲破坏两种,而圆钢管试件由于钢管对混凝土的约束效果较好,仅发生中部弯曲的整体挠曲变形破坏[2]。
目前的试验及有限元分析结果得出的结论为:轴心受压时的套箍效应,控制材料面积相同且套箍系数相同的情况下,圆形钢管混凝土柱的轴心抗压强度设计值明显高于方钢管混凝土抗压强度设计值,且紧固效应均匀[2]。
而在长细比、截面面积和用钢量相近的情况下,对圆形钢管混凝土柱与方钢管混凝土柱,当受偏心压力和较小侧向力时,方钢管混凝土柱的抗弯刚度大于圆钢管混凝土柱,抵抗弯曲变形的轴向承载能力优于圆,钢管混凝土柱。
当受偏心压力和较大侧向力时,方钢管混凝土柱会因产生局部鼓曲,产生变形后抗弯刚度会急速下降,以至于其抗弯曲变形的轴向承载能力削弱[3]。
钢管混凝土柱环梁节点施工工法钢管混凝土柱环梁节点施工工法一、前言钢管混凝土柱环梁节点是一种常用的构造节点,常用于建筑物中的柱子与梁之间的连接处。
本文将介绍钢管混凝土柱环梁节点施工工法,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点钢管混凝土柱环梁节点施工工法具有以下特点:1. 结构刚性好:通过将钢管与混凝土柱进行组合,可以提高节点整体的刚性和抗震性能。
2. 施工简便:相比传统的节点施工工法,钢管混凝土柱环梁节点施工工法具有施工简便、周期短、效率高的特点。
3. 经济可行:该工法所需材料和工具相对简单,成本相对较低,适用于中小型建筑工程。
4. 易于维护:节点结构清晰,易于检查和维护,有利于工程的长期使用。
三、适应范围钢管混凝土柱环梁节点施工工法适用范围广泛,特别适用于多层混凝土框架结构、钢混结构及其他高层建筑结构的节点连接处。
四、工艺原理钢管混凝土柱环梁节点施工工法的原理是通过预埋钢管以及配筋钢筋的固定,使得柱子与梁之间的连接更加牢固稳定。
在实际应用中,需要采取一系列的技术措施来确保施工过程的顺利进行。
五、施工工艺钢管混凝土柱环梁节点施工工艺主要包括以下几个阶段:1. 钢管准备:首先要进行钢管的准备工作,包括清理、切割和预埋等步骤。
2. 钢筋加工:根据设计要求进行钢筋的加工和预埋。
3. 模板搭设:搭设合适的模板,以确保混凝土施工的准确性和一致性。
4. 混凝土浇筑:在模板搭设完成后,进行混凝土的浇筑、振实和养护等步骤。
5. 模板拆除:混凝土达到一定强度后,拆除模板,使得节点完全成型。
六、劳动组织钢管混凝土柱环梁节点施工需要有合理的劳动组织方案,包括施工人员的组织和分工、施工流程和时间的安排等。
七、机具设备在钢管混凝土柱环梁节点施工中,需要使用各种机具设备,如钢筋加工设备、模板、混凝土搅拌机等。
这些设备需要具备良好的性能和适用性,以确保施工的质量和效率。
论述钢管混凝土柱的几种常用节点形式摘要:随着建筑物朝着高层、超高层的方向不断发展,钢管混凝土凭借其良好的力学性能和耐久性得到工程施工人员的关注。
但具体工程施工中,钢管混凝土柱节点施工质量一直难以得到有效控制,成为严重制约这一混凝土施工技术推广及普及主要因素。
本文就钢管混凝土柱的集中常见节点施工形式进行分析。
关键词:钢管混凝土;建筑结构;施工技术;节点形式近年来,建筑高层化、多层化和超高层化趋势越来越明显,给各种施工新技术、新材料的应用提供了市场基础。
钢管混凝土在这种时代背景下以优良的力学性能、较好的耐久性等优势被人们重视,但在具体施工中梁柱节点施工问题一直是制约其发展与推广的主要问题。
节点作为建筑结构连接最薄弱的环节之一,确定结构设计合理与否是施工质量控制的重点,因此在这里我们有必要对此类施工技术分析。
一、钢管混凝土柱施工优越性钢管混凝土柱是以钢管和混凝土两种建筑施工材料相互配合形成的复合材料,这种材料由于钢管柱与混凝土两种材料性能的优势互补,充分发挥两种材料各自的优越性能来改变传统混凝土结构塑性、韧性不佳问题,同时有效避免了局部屈曲的问题,使得整个混凝土结构承载力、塑性和韧性得到有效的保证。
在当今建筑工程项目中,钢管混凝土柱施工技术广泛的应用在地震频率较高的地区,有效解决了因为地震荷载而引起的建筑物脆性破坏,大幅度提升了建筑结构的整体强度、降低了工程造价。
二、钢管混凝土柱常见的节点形式与施工要点由于钢管混凝土柱与普通梁板结构连接、预应力梁板连接结构复杂,施工难度大、质量问题多,因此一直以来这一施工内容都深受业界重视,由此也促使了很多节点施工新方法、新内容形成。
在当今节点施工中常见的方法包含了加强环式节点、连接双梁式节点、梁端局部加宽式节点、环梁式节点、半穿心式节点等。
1、加强环式节点(1)加强环式节点是钢管混凝土柱在施工中利用上下钢板加强环传递结构弯矩应力的一种施工方法,同时在一些特殊环境的工程施工中还会在加强环之间设置放射状的加劲肋板,并且将加劲肋板同上下加强环结构焊接成一个整体,从而达到应力科学、合理传递的目的。
钢管混凝土柱的施工要点随着我国经济的快速发展,建筑行业日新月异,各种新材料、新工艺、新方法的成功应用,对建筑结构的安全性、可靠性提出更高的要求。
在高层建筑中钢管混凝土柱的优越性越来越突出,可以节约大量混凝土和钢材,降低柱子造价,增加有效使用面积,缩短工期,获得很大的经济效益。
具有良好的受力性能和施工性能,钢管混凝土柱的应用在日常生活中越来越广泛。
二、施工准备钢管混凝土柱中所使用的钢管有如下几种形式,即直缝焊接管、螺旋形缝焊接管和无缝钢管,焊接时必须采用对接焊缝,并达到母材的强度要求。
在结构中所使用的钢材应成批验收,每批由同一尺寸、同一品种、同一牌号、同一等级、同一炉罐号、同一交货状态钢材组成。
每批重量不得大于60 t。
钢材的牌号和材质的选择由结构特点决定,并且要使钢材的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性得到保证,同时,硫、磷、碳含量应符合使用要求。
钢柱吊装前检查节点板排浆,排气孔的孔径尺寸、位置的设置,超声波检测用埋管位置、埋置深度及数量是否满足方案要求。
钢管混凝土柱所用混凝土强度等级一般不宜低于C30,所采用混凝土的骨料粒径宜为5-25 mm,最大粒径不得超过30 mm。
优化混凝土配合比,使混凝土具备良好的流动性、抗离析性和匀质性,具备较高的扩展度。
三、施工工艺流程钢管混凝土柱的施工,主要包括钢结构施工和混凝土施工两部分,前者的主要有钢管柱及钢构件的制作和安装,后者是钢管内混凝土的浇灌。
钢管混凝土柱的主要施工工艺如下:钢管柱设计、加工、进锄测量放线→钢管柱吊装→钢管柱钢筋绑扎验收→临时固定→调整平面位置及垂直度→钢梁吊装→钢梁及钢管柱校正→钢梁栓接、焊接→钢管柱焊接→超声波探伤检查→资料报验→钢管柱管内混凝土浇注(在梁及楼板拆模之前)。
四、主要施工操作方法1.钢管制作为适应钢管拼接的轴线要求,钢管坡口端应与管轴线严格垂直。
卷板过程中,应保证管端平面与管轴线垂直。
当使用滚床卷管及手工焊接时,宜采用直流电焊机进行反接焊接施工。
环梁—环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构施工工法一、前言环梁—环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构施工工法是一种特殊的节点连接方式,具有很好的刚度和承载能力,适用于桥梁、高层建筑等工程中的节点连接。
二、工法特点该工法的特点是采用环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁相连接,形成一个稳固的节点。
具体特点如下:1. 结构刚度大:通过环形牛腿钢管与梁体良好的连接,节点具有很好的刚度和承载能力,能够有效地分担和传递来自梁体的荷载。
2. 施工简单:该工法采用的钢管连接方式简单可行,不需要复杂的施工工艺和大型机具设备,降低了施工的难度。
3. 节点连接牢固:环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁之间的连接采用钢筋焊接和混凝土浇筑技术,保证了节点连接的牢固性和稳定性。
4. 具有良好的适应性:该工法适用范围广泛,可用于不同结构形式和施工环境的工程项目中。
三、适应范围环梁—环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构施工工法适用于以下工程范围:1. 桥梁工程:适用于桥梁的梁柱节点连接,能够承受桥梁的荷载并保证桥梁的安全性和稳定性。
2. 高层建筑工程:适用于高层建筑的梁柱节点连接,能够承受大楼的荷载并保证建筑物的结构稳定。
3. 隧道和地铁工程:适用于隧道和地铁的梁柱节点连接,能够承受地下工程的荷载并保证结构的安全性。
四、工艺原理环梁—环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构施工工法的工艺原理如下:1. 与实际工程之间的联系:根据实际工程的具体设计方案,确定钢管柱与梁体之间的连接位置和尺寸。
2. 技术措施分析:使用钢筋焊接技术将环形牛腿钢管与梁体连接,通过混凝土浇筑将连接处固定,形成一个稳固的节点。
五、施工工艺环梁—环形牛腿钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构施工工法的具体施工工艺如下:1. 环形牛腿钢管制作:根据设计要求和节点连接位置的尺寸制作环形牛腿钢管。
2. 钢筋焊接:将环形牛腿钢管与钢筋混凝土梁的钢筋进行焊接,确保连接牢固。
方钢管混凝土柱-H钢梁节点连接施工工法方钢管混凝土柱-H钢梁节点连接施工工法一、前言方钢管混凝土柱-H钢梁节点连接施工工法是一种常用的结构连接工法,广泛应用于建筑工程中。
该工法的特点在于能够有效地提高节点的强度和刚度,同时具有施工简便、经济实用等优点。
本文将详细介绍该工法的工艺特点、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例,以期为读者提供参考和指导。
二、工法特点方钢管混凝土柱-H钢梁节点连接施工工法具有以下几个显著特点:1. 强度高:采用方钢管混凝土柱与H钢梁相连接的方式,能够提高节点的强度和刚度,增加结构的承载能力。
2. 施工简便:该工法施工工序简单明了,操作方便,不需要过多的专业技能,适用于大规模施工。
3. 节约材料:通过钢管与混凝土的组合,可以减少使用混凝土的量,从而降低了工程成本,并且节约了施工时间。
4. 经济实用:方钢管混凝土柱与H钢梁连接工法的成本相对较低,适用于各种规模的工程项目,具有广泛的适用范围。
三、适应范围方钢管混凝土柱-H钢梁节点连接施工工法适用于高层建筑、桥梁、厂房等多种工程项目中。
尤其适用于需要强节点连接的结构,例如吊杆节点、支座节点等。
四、工艺原理该施工工法基于以下原理:通过方钢管与混凝土的组合,利用混凝土的抗压强度和钢材的抗拉强度,形成一种强度高、承载力大的节点连接方式。
具体的施工工艺包括以下几个步骤:1. 节点设计与材料准备:根据实际工程需求,设计节点连接方式,并准备所需的方钢管、H钢梁、钢筋、混凝土等材料。
2. 钢筋加工与焊接:根据节点连接方式,对所需的钢筋进行加工和焊接,保证节点连接的牢固性和稳定性。
3. 方钢管安装:将预先加工好的方钢管安装到相应的位置,并进行调整,确保与H钢梁的连接对齐。
4. 浇筑混凝土:在方钢管内倒入混凝土,注意填充均匀,并使用振动器进行密实处理,以确保混凝土的质量和密实度。
5. 养护与检验:进行适当的养护,确保混凝土的强度和稳定性。
新型钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点施工工法新型钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点施工工法一、前言钢筋混凝土结构在建筑领域中得到广泛应用,而节点作为结构中的关键部位,其施工工法对于结构的安全和稳定至关重要。
本文将介绍一种新型的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点施工工法,该工法结合了钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的优点,可以提高节点的承载能力和抗震性能。
二、工法特点1. 抗震性能好:钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点具有较好的抗震性能,能够有效减少地震对结构的影响。
2. 承载能力高:该工法采用钢管混凝土柱,可以增加节点的承载能力,提高整个结构的稳定性。
3. 施工简单:相比传统的节点施工工法,钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点施工工法更简单,减少了施工难度和时间成本。
4. 节点连接可靠:通过合理的设计和施工工艺,确保节点的连接牢固可靠,满足工程要求。
三、适应范围该工法适用于多种建筑结构类型,特别适用于高层建筑和地震区的结构,能够提供更好的抗震性能和结构安全性。
四、工艺原理钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点施工工法的原理是将钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁进行连接,形成一个稳定的节点。
在施工过程中,通过采取合适的技术措施,保证节点的连接稳固,提高结构的整体强度和稳定性。
五、施工工艺1. 钢管混凝土柱制作:首先制作钢管混凝土柱,根据设计要求进行混凝土浇筑,并在柱内安装钢筋骨架。
2. 梁座施工:在柱顶预留出一定的空间,用于后续梁座的施工。
根据设计要求,制作梁座,并与钢筋混凝土梁连接。
3.梁连接:将钢筋混凝土梁与梁座进行连接,采用焊接、螺栓或预埋连接件等方式,确保连接牢固可靠。
4. 钢管混凝土柱与梁连接:将钢管混凝土柱与梁座连接,采用焊接、螺栓或预埋连接件等方式,确保连接稳固。
5. 验收和测试:完成施工后进行节点的验收和测试,确保节点的质量符合设计要求。
六、劳动组织施工过程中需要合理组织施工人员,包括钢管混凝土柱制作人员、梁座制作人员、梁连接人员等,确保施工的连续性和高效性。
高层建筑中使用的钢管混凝土柱主要是圆形截面的,但有时也会采用其他截面型式而形成异型柱。
我国对圆形截面钢管混凝土柱已有深入的系统研究和实践经验[!,",#],而对异型截面柱的研究则比较少,应用也还不很多。
钢管混凝土柱与楼盖连结的节点,是实际应用中的一个重要部分。
当它与钢结构楼盖连结时,构造比较简单,但与钢筋混凝土楼盖连结时则比较复杂,甚至影响了对它的使用,因此不少单位开展了这方面的研究,并已取得了可观的成果,提出了多种多样的节点形式,为在高层建筑中推广应用钢管混凝土柱提供了更广阔的空间。
本文主要就高层建筑中所采用的钢管混凝土柱及其节点的形式和应用作一扼要的综合介绍。
!钢管混凝土柱我国在改革开放以来,高层建筑在数量上不断增加,高度也不断加高,而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构,结构自重很大,随着建筑高度的增!好世界广场大厦"新中国大厦图"采用钢管混凝土柱的高层建筑#赛格广场$合银大厦"概述钢管混凝土是在钢管中填充混凝土,利用钢管对填心混凝土的套箍作用,使核芯混凝土受纵向压力时处于三向受力状态,从而提高其轴向抗压能力。
钢管混凝土结构除强度高外,还有重量轻、延性好、耐疲劳和冲击、省料和施工方便等优点[!]。
由于钢管混凝土结构具有上述优点,因此在民用和工业建筑、桥梁和地铁等工程中得到广泛的应用。
近年来,随着我国高层建筑的发展,利用钢管混凝土作为其主要承重柱的也逐渐增多。
在高层建筑中使用钢管混凝土柱具有其特殊优点:用钢管混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱,可以使柱截面大大缩小,而且可以提高抗震性能,方便施工等;利用钢管混凝土柱代替钢结构中的钢柱,可以减少用钢量,加强结构刚度;在高层建筑多层地下室的逆作法施工中,它更充当重要的角色。
广州市的好世界广场大厦(##层,图!$),新中国大厦(%&层,图!’),合银大厦(("层,图!)),深圳的赛格广场(*"层,图!+)等大型高层建筑,都以不同的形式采用了钢管混凝土柱,部分还将之构成内框筒或用于逆作法建造多层地下室,在技术上和经济上均取得很好的效果。
高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点容柏生,广东省建筑设计研究院广州%!--!-.摘要:我国一些高层建筑采用了钢管混凝土柱,取得了较好的技术和经济效果。
本文主要综合介绍用于高层建筑的钢管混凝土柱及其节点的形式,供设计时参考。
关键词:高层建筑;钢管混凝土柱;钢管混凝土柱节点广东土木与建筑/012/342/156789:6905:68;8<:2/82::582/!##!年"月第"期=12!##!2>?"#图!约束作用示意图加,柱的轴压力就越大,加上抗震设防的需要,为保证构件的延性,有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比(!"!#$")的要求,同时混凝土的强度等级只做到#$"或再高一些,所以柱的截面很大,甚至达到了占用过大使用面积,影响建筑功能和观感的地步。
为了解决这一矛盾,结构设计中开始使用钢管混凝土柱来代替普通钢筋混凝土柱,由于其承载力高,柱的截面就可以大大缩小。
例如原来截面为%&’%&的钢筋混凝土方柱,可以用直径为()$&或者更小的钢管混凝土圆柱来代替,加上钢管混凝土柱的延性好,对抗震更为有利,因而效果十分显著。
此外,钢管(包括节点构造部分)可以在工厂预制,质量更有保证。
在施工中还可以省去钢筋和模板的安装,安装好的钢管又可以兼作楼盖模板的支承,使施工得到简化和加速。
因此,高度较大的高层建筑很多都采用钢管混凝土柱。
钢管混凝土柱的另一重要用途是用于多层地下室的逆作法施工。
高层建筑通常都带有地下室,随着建筑高度的增加,由于各种需要,地下室的层数一般都有%、*层或者更多。
地下室的施工难度较大(主要是基坑开挖及支护结构)且工期长,影响建筑物投入使用的时间。
为缩短建设周期,地下室采用逆作法施工是很有效的办法。
但多层地下室的逆作法施工,关键是如何先构筑成支承上部结构的临时竖向构件,这时钢管混凝土柱就成为主要角色,当根据柱位用冲、钻或挖孔的方法做成柱基础后,就可以直接把预制好的相应于地下室深度的整根钢管(包括支承地下室各层楼盖的节点)吊装就位,即成为既是建造上部结构的临时性也是以后永久性的支柱。
之后就一边往下逐层施工地下室,一边往上逐层施工上部结构,完全省去了整个地下室的施工期。
广州新中国大厦有+层地下室,采用上述方法施工,当地下室施工完毕时,上部结构已施工到%"层,缩短工期达半年之多[,]。
钢管混凝土柱的截面形式以圆形为主,但由于建筑设计或者结构上的需要,有时也有必要采用其他型式的截面如方形、矩形、-形或.形等的异形柱。
此外,随着工程的实践,还发展了一些变种的柱。
下面把已成功应用于实际工程的各种不同类型的钢管混凝土柱作一简单的叙述。
%)(圆形截面柱圆形截面钢管混凝土柱是最基本也是应用最多的形式。
根据约束混凝土的受力机理,环形截面的钢管是最合理的形式,因为它对核芯混凝土的约束是均匀的向心力,而钢环自身在核芯混凝土的向外挤压力作用下,则只有环向拉力(图%),因而约束效果最显著(相对也是最经济的)。
所以在条件许可时应该优先采用圆形截面柱。
对圆形截面钢管混凝土构件的应用,我国已有*"多年的历史,特别在/"年代,开展了系统的研究,在构件的工作状态、计算理论和设计方法等方面都取得了丰硕的成果[(,%]。
在此基础上,国家建筑材料工业局于(0/0年发布了《钢管混凝土结构设计与施工规程(1#1"(2/0)》[3],中国工程建设标准化协会(00%年发布了《钢管混凝土结构设计与施工规程4#5#6%/70"8》[+]等。
这些规程既给出了计算方法,也提供了构造做法。
目前我国钢管混凝土柱的设计均以这些规程作为依据,通过长时间的实践,证明这些计算方法是合适的,构造做法也是得当的。
根据#5#6%/70"的规定,圆形截面钢管混凝土柱的轴向承载力设计值!9与套箍指标%有关,%的计算式为%:";&;"!&!,!9的值等于核心混凝土的承载力乘上一个提高系数((<!"!<!),规程要求套箍指标%限制在")*=*)"之间,按此计算,当不考虑细长比和偏心率影响时,钢管混凝土柱的总承载力是核心混凝土部分承载力的()/=+),倍,大小取决于钢管的壁厚,当取钢管直径与其壁厚之比’(:,"时(规程建议值),则提高系数约为%)3,即钢管混凝土柱的截面仅为普通钢筋混凝土柱截面的3%>,可见对缩小柱截面的效果是十分显著的。
%)%异型截面柱钢管混凝土柱采用圆形截面虽然是最合理的,但从建筑和结构设计的需要来看?不可能千篇一律都是圆柱,总有需要用到其它截面形式的情况,如建筑平面不希望有凸出的圆弧,逆作法施工地下室时,支承筒体部分的地下支柱将来与实际筒体墙的结合需要等。
根据钢管混凝土柱的受力机理,若钢管是由直线段组成的几何图形,由于直线段钢板在核芯混凝土向外挤压时有弯曲变形,削弱了对核芯混凝土的约束作用(图*;),钢管混凝土柱核芯混凝土钢管外包!钢板变形1@A !""!AB)#容柏生:高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点!""!年#月第#期3影响轴向抗压能力的提高。
对方钢管混凝土柱所做的试验表明[!],方钢管对核芯混凝土的约束虽不如圆钢管,但仍有很好的效果["!]。
在广州新中国大厦结构设计中,不但要用到方形和矩形,还要用到#形和$形截面的柱。
为了更好地提高这类型柱的承载能力,提出了对异型截面钢管按一定间距设置拉杆以约束直线段钢板的弯曲变形,形成所谓带约束拉杆异型钢管混凝土柱[%,&](图!’),并对这种柱进行了理论分析和构件试验。
研究结果表明[%],带约束拉杆的异型截面钢管混凝土柱,外包钢管和核芯混凝土能牢固地结合,协调变形并共同工作,由于约束拉杆对直线段钢板变形的约束,钢管对核芯混凝土能起到较好的约束作用,使核芯混凝土的轴向承压能力得以提高,其整体轴向承载力大于钢管和核芯混凝土各自承载力的简单代数和,提高系数约在"()*)(%之间,随板件宽厚比的减小,特别是拉杆间距的减小(即加密拉杆)而增加。
上述研究结果表明:异型截面虽不如圆形截面好,但在工程有必要时还是可以采用的。
新中国大厦地下室逆作法施工中,钢筋混凝土核芯筒的地下临时支承用的就是这种柱(图+),地下室施工时补上所缺的墙段就成为完整的筒体。
该建筑上部的公寓和住宅,为避免柱外凸,也采用了小型的异型柱。
不过上述应用和研究都还是初步的,对其承载力的计算方法和构造处理,尚需继续探讨。
)(!其他形式的柱利用钢管混凝土柱的优点,在工程实践中还创造了一些其他形式或作用的柱型。
介绍下面几种:!钢管混凝土核芯柱提高普通钢筋混凝土柱的混凝土强度等级是缩小柱截面的方法之一,但当提高到,&-或,.-时,由于高强混凝土脆性大,使构件延性差,轴压比控制更严,达不到缩小柱截面的效果。
为此提出了在高强混凝土柱的核心处设置直径较小的钢管混凝土芯柱(直径约为柱截面边长的"!)(图/)。
试验表明:高强混凝土柱配置了钢管混凝土核芯柱后,除承载力有所提高外,其延性明显提高,破坏属于延性破坏,增强了柱断面的抗剪能力,柱的承载能力可提高"-0*"/0,由于钢管通过节点区而提高了节点核芯区的抗剪能力。
实践还证明,由于芯柱尺寸较小,使节点区的梁柱配筋构造相对比较简单。
"钢管混凝土叠合柱叠合柱的形式与上述的核芯柱完全一样(图%),所不同的是通过改变施工工序来改善其受力状况以达到最佳效果。
做法是:安装核芯钢管!浇灌管内混凝土!以它作为支柱安装楼层模板!施工若干层楼盖(要在柱边处留后浇孔)。
当核芯柱承担的轴力达到其设计轴力的"+*"!时,浇灌外围混凝土使之叠合成整体。
这样做的目的是人为地使核芯柱承担较多的轴压力,从而降低外围混凝土的压应力水平(外围混凝土一般承担柱总轴力的")左右);核芯柱受外围钢筋混凝土部分的约束,可不考虑长细比和荷载偏心率的影响,承载能力高;外围钢筋混凝土部分承担轴力小,基本不受轴压比控制。
试验表明,叠合柱与普通钢筋混凝土柱相比,在水平力作用下,其延性系数可提高!-0*&-0。
这种柱的受力状态是合理的,用材也较省,但增加了施工的工序和难度,一般只宜用于底部的部分楼层。
#复合型钢管混凝土柱复合型钢管混凝土柱有:$在钢管混凝土柱内再布置型钢(图&1,&’),其承载力可以在原有钢管混凝土柱的基础上再得到提高,主要用于柱截面受到限制而又必须承担大荷载的情况。