《钢管混凝土柱钢梁加强节点深化设计和施工》
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摘 要：近几年,在工程施工中,钢管混凝土柱-钢梁节点的应用越来越普遍,其直接关系着工程的整体质量,因此,必须对相关问题加大重视程度.做好相关节点的加强工作,能够提升工程整体结构的稳定性、安全性以及合理性,与此同时,焊接的难度更低,制作安装更加简便,因此受到广大施工单位的广泛欢迎.基于此,本文主要研究了钢管混凝土柱-钢梁加强节点设计以及施工过程中需要重点关注的问题.
关键词：钢管混凝土柱;钢梁;加强节点;深化设计;施工
中图分类号：TU398.9文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）05-0096-03
Abstract： In recent years, in the construction of projects, the application of concrete-filled steel tube columns and steel beam joints has become more and more common, which directly affects the overall quality of the project. Therefore, more attention must be paid to related issues. Doing a good job of strengthening the relevant nodes can improve the stability, safety and rationality of the overall structure of the project. At the same time, the welding is less difficult and the production and installation are easier. Therefore, it is widely welcomed by the majority of construction units. Based on this, this paper mainly studied the design of reinforced joints of concrete-filled steel tube columns and steel beams and the issues that needed to be paid attention to during construction.
Keywords： concrete-filled steel tubular column;steel beam;trengthened joint;in-depth design;construction
钢管混凝土柱-钢梁节点是现阶段工程施工过程中十分常见的一种结构,这种结构相比于传统的施工结构来说有着十分明显的优势,因此,在施工中的应用范围也越来越广泛.其不仅受到了广大业主的欢迎,也受到了广大工程施工人员的欢迎,尤其是在高层建筑的施工过程中,这项技术能够大大提升建筑物整体的稳定性和实用性,具有较高的推广价值.本文主要从设计和施工两个方面对节点加强的相关问题进行了研究,希望能够全面提升节点的稳定性,进而实现工程更为长远的发展.
1 钢管混凝土柱-钢梁加强节点深化设计
1.1 钢管混凝土柱-钢梁柱脚加强节点设计
建筑物中,由于工厂底板厚度普遍较高,部分钢管柱需要埋入地下,因此,在垫层上部和底板承台以下中间的位置,其结构是在混凝土底板中悬浮,钢管柱埋入地下的深度最高可达8 cm.
由于钢管柱埋入地下的长度整体较长,因此,深度的确定需要依据实际情况.从现实的角度来讲,在展开这部分施工工作的过程中,土建专业人才要与钢结构专业人才充分配合,钢管柱底部位置需要做好支架设置工作,确保首层钢梁和首节钢管柱具备更强的支撑力量,在此基础上,在支架固定的位置和柱底板的位置用地脚螺栓进行固定,安装完毕后,采用混凝土浇筑的方式统一对基础底板进行处理,进而确保工程施工的有效性,推动工程更为长远的发展.
由于钢柱多数处于底板混凝土内部,加上它的截面面积普遍高于其他部件,因此,必然会与底板上其他部件产生碰撞,且底板上下两侧均存在细密的钢筋布置,尤其是下部,钢筋的数量更多[1].为了最大限度地避免底板受力失衡的情况出现,在设计的过程中做好节点设计十分有必要.笔者发现,以往柱脚底板的设计多采用圆形结构,为了解决上述问题,可在原设计基础上加入扇形角,将柱脚底板的形状调整为方形,在此基础上,充分考虑钢筋的布置情况,顶层钢筋采用搭接焊的方式设置补充件,底层的钢筋采用连接器进行连接,保证设计的贯通性与合理性,使增补钢板的作用能够充分发挥,保证受力均匀.
1.2 钢管混凝土柱-钢梁连接节点设计
部分建筑的剪力墙需要较高的强度和较大的厚度,因此,节点设计要保证其强度高于钢板的拉伸强度,在连接的过程中可以采用高强螺栓,但是,螺栓使用过多,孔位位置确定的难度会相应增加,进而导致施工难度加大.除此之外,钢板墙受外力作用,高强螺栓的位置非常容易出现偏离,进而使结构的稳定性受到影响[2].在此过程中,如果选择焊接方式进行连接,由于建筑中钢板墙的面积整体较大,钢板将会受到周边框架的约束,因此非常容易出现材料撕裂的问题.在充分考虑各方面条件的情况下,在实际设计的过程中,需要做好多种方案的对比工作,周边框架与钢板墙连接时,可以采用双面角焊缝的方式设置节点,保证焊接的稳固性.在对节点进行设计优化的过程中,要尽量避免采用工地仰焊的方式,有效控制焊接点,使焊接质量最大限度地得到保证,为现场施工工作的高质量展开提供便利.在焊接钢管柱与钢板墙的过程中,要尽量选用角柱焊接的方式,焊接过程要保证整体性.在设计过程中,另外一项重要的工作是确定焊接顺序,要最大限度地控制焊接應力,全面保证焊接效果.
从建筑结构构造来讲,为了使钢管柱的内部剪力增强,可在内部加设相关部件,在常规设计的基础上,尝试安装劲纵肋,将钢板墙牛腿安装至柱子外部.但是,钢管柱内部操作范围有限,因此在优化设计节点的过程中,需要从纵向角度剖开钢管,管壁的每一个节点都需要连接纵肋.
2 钢管混凝土柱-钢梁加强节点施工策略
2.1 施工开始前需要做好节点的计算工作
首先,从本质上来讲,节点在受力的过程中具有较高的复杂性,因此需要充分考虑不同的施工情况,进而做好对比工作,将会对荷载产生不利影响的组合方式筛选出来,在此基础上,核算节点的有限元,尝试采用节点设置的方式对荷载进行转化.
其次,正式开始计算分析之前,需要建立加载模型.
最后,对不同施工情况进行分析,判断节点的受力情况,对最不利于受力的施工方式进行分析,判断分析对象工作开展过程中的弹性度,明确节点是否具有富裕的承载力[3].针对无法满足受力要求位置的节点,要做好加强工作,加强工作结束后,分析计算工作需要重新展开,直到节点的受力能力能够达到施工要求.
2.2 提前确定节点制作方案
在最终深化节点的确定方面,要充分考虑计算结果,根据深化节点的实际情况建立完善的制作方案,合理选择制作工艺[4].
当前,要提前明确节点制作的步骤.第一,要切割节点的相贯线,分割远观卷制.第二,贯穿板在平直的状态下,需要借助外力将其折弯,弯度需要依照实际施工需要确定.第三,在装配节点圆管、节点内隔板、节点贯穿板的过程中,经常需要开始焊接工作,在此过程中,需要将其与外部附件的装配有机结合到一起.第四,装配工作结束之后,圆管主体以及外部附件之间经常存在接缝的问题,接缝位置要做好焊接工作,保证焊缝稳固.
2.3 依照相关工序开展节点制作工作
从节点的制作角度来讲,要严格依照相关工序,具体需要落实以下几方面的工作.
首先,要切割节点的相贯线,做好节点的圆管卷制.由于节点具有十分复杂的结构,因此,为了保证焊接过程中能够具有足够的空间,通常会采用内侧横向加劲板与外侧横向加劲板相结合的方式,在充分考虑节点构造的前提下,将涉及相关节点的圆管分成三份,具体包括上段、中段和下段,每段2小片,共计6小片.
其次,要做好H型牛腿的制作工作,从实际操作的角度来讲,由于节点在内侧空间方面普遍有限,很难满足实际的操作需要,因此,为了最大限度地给焊接工作提供便利,要提前针对H型牛腿做好焊接拼装工作,相关工作的开展要保证在贯穿板内进行.
最后,上述所有工作结束之后,针对需要进行装配焊接的节点,人们要做好以下工作.
第一,结束贯穿板下料工作之后,要做好装配位置线的标注工作,具体内容包括封板的装配位置线、圆管的装配位置线、牛腿翼板的装配位置线、贯穿隔板的装配位置线、横向隔板的装配位置线[5].
第二,装配工作开展过程中,要严格依照状态位置线的要求,尤其是在对中间分片圆管和贯穿隔板进行操作的过程中,更需要对此类问题加强关注,检查工作结束后,需要针对下贯穿隔板、中间分片圆管、贯穿隔板之间存在的接缝做好焊接工作,焊接工作结束后需要对焊缝进行有效处理,为了保证焊接质量,焊接工作结束后需要对相关位置进行UT检测,检测结果合格后,方可展开下一步的装配工作.
第三,在贯穿板的装配过程中,正式开始装配之前需要对相关部件进行检查,保证相关部件质量满足施工需要,之后方可对贯穿板、中间分片圆管段、贯穿隔板之间的焊缝进行处理,处理后,同样需要展开UT检测,在保证检测结果合格的前提下,继续开展下一步的工作.
第四,在对加劲板进行装配的过程中,对于横向加劲板来说,无论是内侧还是外侧,都需要做好与中间圆管片的连接工作,在对外侧横向加劲板进行焊接的过程中,要保证焊缝贯穿圆管和贯穿板.与此同时,在针对内侧横向加劲板进行焊接的过程中,下部贯穿板以及上部贯穿板之间的焊缝需要提前做好处理,处理结束后,采用UT技术进行检测,保证各项指标检测合格方可继续开展下一步工作.
第五,在装配节点位置上需要加装圆管片,圆管片分为上下两段,每一段都需要做好焊缝的对接工作,确保其能够与内侧横向加劲板与外侧横向加劲板之间的焊缝有效连接,与此同时,需要处理好贯穿板与焊接圆管之间的焊缝,接触焊接工作之后,同样需要采用UT技术进行检测,保证相关检测结果符合实际施工需要.
第六,需要在节点箱内部加装H型牛腿,H型牛腿需要提前焊接装配完毕,与此同时,针对贯穿板以及H型牛腿翼板之间的焊缝,要提前进行加固处理,加固工作结束之后,最后一次进行UT检测,将封板装配在节点位置,即为最终成品.
2.4 将制作好的节点交予相关单位进行预拼装
带状桁架、钢板剪力墙、钢管柱、立面斜撑等部位结构比较复杂,现场拼装难度较高.在节点制作工作结束后,为了最大限度地提升整体施工效率,确保现场能够顺利安装,人们可以尝试采用工厂预拼装的方式.在对相关部件进行预评装的过程中,工厂需要提前做好配钻工作,确定连接栓孔,避免施工人员因拼装技术不到位而导致拼装失败,最大限度地减少因拼装不合理而出现返工的情况,从整体角度出发提升施工效益,为后续施工工作的高质量展开打下良好的基础.针对相对简单的节点结构,在施工人员能力允许的情况下可进行自主操作,有效降低运输难度,控制施工成本,提升工程整体的施工效益.
针对需要工厂进行预拼装的部件,施工单位需要提前做好预估,明确哪些节点需要工厂进行预拼装,避免因后期施工过程中发现无法进行拼装而浪费施工时间和资源.在工厂进行预拼装的过程中,施工单位需要提前做好监督工作,针对其中不合理的部分及时给出调整意见,确保拼装好的节点能够最大限度地满足实际的施工需要,减少拼装返工问题的出现,节约工厂人力物力,缩短施工时间.节点拼装过程中,在需要其他单位辅助的情况下,要提前做好沟通工作,及时与相关单位交流,最大限度地保证节点预拼装工作的有效性,为节点安装工作的高质量展开打下良好基础.
3 结语
钢管混凝土柱-钢梁加強节点的设计与施工是工程建设内容的重要组成部分,其不仅关系着工程整体的稳定性与使用寿命,也关系着项目自身的实用性.对于高层建筑来说,建筑高度越大,稳固性要求越高,而在此过程中,节点的稳固性发挥了十分重要的作用.其间既要保证节点的稳固性,确定节点位置,又要保证节点设置的合理性.只有充分满足两方面条件,节点才能在建筑中充分发挥自身的支撑作用,达到分担应力的目标.
参考文献：
[1]孙香红,孙华腾,郭潇洒.盖板式外加强环复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究[J].四川建筑科学研究,2019（4）：36-41.
[2]付学宝,王昌兴,陈春材.几种钢管混凝土柱-钢梁节点性能对比研究[J].钢结构,2019（4）：35-39.
[3]霍志伟,张富娇.复式钢管混凝土柱-钢梁组合节点性能研究[J].科技创新与应用,2019（9）：76-77.
[4]徐嫚,李紫微,韩振宁.方钢管混凝土柱-钢梁套筒连接节点参数分析[J].山西建筑,2019（8）：28-31.
[5]李锦涛,毛毳,宋欣.钢管混凝土柱-钢梁组合框架在爆炸荷载作用下的破坏模式分析[J].天津城建大学学报,2018（6）：406-411.
此文汇总：该文是关于混凝土方面的相关大学硕士和钢管混凝土本科毕业论文以及相关钢管混凝土论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
钢管混凝土引用文献:
[1] 系杆拱桥和钢管混凝土论文写作资料范文 系杆拱桥和钢管混凝土专科开题报告范文2万字
[2] 钢管混凝土和拱桥本科论文怎么写 钢管混凝土和拱桥论文范文检索8000字
[3] 钢管混凝土硕士学位论文范文 钢管混凝土相关研究生毕业论文范文8000字
