鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)設計淺談[精品資料]

鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)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(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習報告 單位總結(jié) 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(jié)構(gòu)設計的一些特點，提出了設計的要點，并總結(jié)了幾點體會，對鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)設計有參考意義。 關鍵詞 ：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)； SP 預應力空心板樓蓋；設計 TU37 A 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因其具有承載力高、抗震性能好、施工方便等優(yōu)點，越來越廣泛地應用于單層和多層工業(yè)廠房、大寬度和空間結(jié)構(gòu)、商業(yè)廣場、多層辦公樓及住宅、高層和超高層建筑以及橋梁結(jié)構(gòu)中，并取得良好的經(jīng)濟效益和建筑效果。本文將結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。本工程柱網(wǎng)尺寸布置靈 活，主要以 120008800mm 為主?？蚣芰翰捎煤附?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(qū)，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(jīng)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(nèi)襯管， 2 焊縫連接， 3-環(huán)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(huán)勒板， 8、 9-下柱上、下加強環(huán) 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(nèi)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(nèi)襯板厚 50mm,板壁厚 6mm，外徑比鋼管柱內(nèi)徑小 2mm；環(huán)形封頂板厚 12mm，板壁厚 40mm，內(nèi)襯管和環(huán)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(jié)構(gòu)高度范圍內(nèi)，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(gòu)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(huán)板，環(huán)板再與下柱上加強環(huán)用八個 均勻布置在環(huán)板上的 M16 高強螺栓連接。 鋼結(jié)構(gòu)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(huán)和垂直肋板，然后在現(xiàn)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(xù)不斷地自下而上注入鋼管柱，無需震搗，每根柱一次連續(xù)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(yōu)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(qū)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(gòu)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(zhì)量。 本工程焊接 H 型鋼梁采用 Q235B 結(jié)構(gòu)用鋼。 H 型鋼梁需要拼接的構(gòu)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(jié)點設計 節(jié)點是連接梁柱的關鍵部位，在框架中起著傳遞內(nèi)力、分配內(nèi)力和保證結(jié)構(gòu)整體性的作用。本工程中，鋼管混凝土框架節(jié)點為鋼梁 -鋼管混凝土柱 節(jié)點。節(jié)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(jié)點的實際受力情況一致；有足夠的強度，使結(jié)構(gòu)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(jié)點構(gòu)造，以便于加工及安裝時容易就位和調(diào)整。 4.1 梁柱節(jié)點 本工程采用外加強環(huán)式梁柱節(jié)點。加強環(huán)式節(jié)點是迄今為止研究最成熟、應用較多的一種節(jié)點，其傳力路徑簡潔明確，節(jié)點剛度大、承載力高，強環(huán)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(xiàn) “ 強柱弱梁，節(jié)點更強 ” 后具有良好的抗震性能。 外加 強環(huán)式節(jié)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(huán)，與梁熔透焊縫連接，上下環(huán)分別承受拉壓力，形成力偶來抵抗梁端彎矩，同時在上下環(huán)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(jié)點的設計要求，且傳力明確，節(jié)點的剛度在鋼管混凝土柱的基礎上加大了許多，符合強節(jié)點的抗震要求。加強環(huán)式節(jié)點沒有任何穿心構(gòu)件，當采用多層鋼管混凝土柱一次泵送頂升澆灌法時，管內(nèi)沒有障礙物，有利于施工。 加強環(huán)板的最小寬度應根據(jù)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(huán)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(huán)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(jié)點上時，具體構(gòu)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(huán)， 6-下加強環(huán)， 7-加勁板（板厚同加強環(huán)勒板）， 8-高強螺栓連接， M16， 9-加強環(huán)勒板 圖 2 梁柱節(jié)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(gòu)造與鋼結(jié)構(gòu)露出式柱腳相 同。柱腳的構(gòu)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(huán)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(nèi)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(gòu)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(huán)板 圍焊。 圖 3 柱腳構(gòu)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(jié)構(gòu)的使用要求；與同類產(chǎn)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(jié)構(gòu)中使用 SP 板可以達到很好的經(jīng)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(xiàn)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(jù)國家規(guī)范，相鄰兩板板縫寬度取50mm,板縫內(nèi)配置直徑 10mm 的鋼筋網(wǎng)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(xié)調(diào)垂直變位。 圖 4 框架中板端節(jié)點做法 5.2 板縫對框架側(cè)移的影響 據(jù)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(cè)移越??；縫寬越大則框架側(cè)移越大。隨著灌縫混凝土強度的提高，縫寬度對框架側(cè)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(cè)移影響很小；縫寬小于 40 50mm 時，縫寬變化對框架側(cè)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(jié) 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(jié)構(gòu)，自重比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)減少約一半，在設防烈度較高的地區(qū)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(gòu)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(jié)構(gòu)可以節(jié)約大量的混凝土，減少現(xiàn)場澆鑄混凝土，有利于環(huán)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?？偠灾?，鋼管混凝土柱 -H 型鋼梁 -SP 預應力空心板樓蓋體系框架結(jié)構(gòu)綜合效益顯著，為高設防烈度地區(qū)開發(fā)新的建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)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(jiān)理 試論水泥砼路面施工質(zhì)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(jié)算審核 工程投資項目風險評估及運用分析 淺談電