型鋼混凝土在大跨度建筑中的應用研究

楊 壘（安徽水利開發(fā)股份有限公司）

型鋼混凝土在大跨度建筑中的應用研究

楊 壘（安徽水利開發(fā)股份有限公司）

近年來，隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，大跨度建筑被廣泛應用到不同類型的建筑場所中。大跨度建筑在實際施工難度大，對于建筑材料的要求比較高。型鋼混凝土是大跨度建筑中的重點材料，該材料在大跨度建筑中的應用，能夠有效的提升大跨度建筑的穩(wěn)定性，滿足大跨度建筑預應力需求?；诖?，本文立足于大跨度建筑施工的研究，分析型鋼混凝土在大跨度建筑中的實際應用。

型鋼混凝土；大跨度建筑；應用；研究

前言

型鋼混凝土在大跨度建筑中的應用具有承載力大，延性好等特點。隨著國家對于建筑的投入力度逐漸加大，以型鋼混凝土為材料的大跨度建筑應用越來越廣泛。型鋼混凝土實際上為組合結構，以型鋼為骨架的結構桿或者是結構構件，在結構的外圍包上鋼筋混凝土，從而形成了組合結構。型鋼混凝土材料與其他材料相比，在建筑中的應用前景更加的廣闊。

1 型鋼混凝土的結構特點

1.1 建筑結構的抗震性良好

在型鋼結構外部是外包混凝土，外包混凝土的存在使得建筑的結構穩(wěn)定性提升。同時能夠?qū)ㄖY構框架進行約束，當遇到地震的情況時，外包混凝土法能夠防止型鋼局部出現(xiàn)扭曲，從而提升建筑型鋼骨架的整體剛度和抗扭能力。在大跨度建筑中，采用的是實腹型的型鋼混凝土構件，改善建筑結構的脆弱性，并且使得建筑結構能夠體現(xiàn)出比較良好的抗震性能。

1.2 建筑結構的承載力高

型鋼混凝土構件內(nèi)部型鋼與外包混凝土能夠形成一定的整體，并且實現(xiàn)建筑的整體結構統(tǒng)一受力，并且其受力性能大于一般的建筑結構。型鋼混凝土結構具有較強的耐火性、耐久性，在實際建筑施工中的承載力比較高。同時該種型鋼良好性能能夠有效的發(fā)揮出來，在利用混凝土抗壓性能的基礎上，提升建筑的拉抗壓性能。

1.3 建筑結構綜合經(jīng)濟效益好

型鋼混凝土建筑結構在實際的建筑中的應用，與其他的建筑結構相比，其綜合經(jīng)濟效益比較好。型鋼混凝土結構在大跨度建筑中，能夠充分的利用混凝土抗壓性能良好的優(yōu)勢，應用到大跨度建筑中，一方面節(jié)約材料，另一方面截面小，施工中布置比較靈活。

2 型鋼混凝土在實際建筑中的存在的問題

2.1 在大跨度建筑中應用施工難度大

型鋼混凝土在大跨度建筑中的應用雖然存在著很多優(yōu)勢，但是在實際施工中，對于其要求比較高。需要施工人員按照施工圖紙，在有限的構建界面內(nèi)部，根據(jù)實際的需求，準確放置型鋼、縱筋、箍筋等。對于大垮度建筑來說，梁柱節(jié)點部位的施工比較關鍵。梁主筋需要注重解決與柱內(nèi)的型鋼混凝土相互交錯的問題。此外，施工技術人員還需要關注的箍筋的問題，箍筋在實際的建筑中會與多種建筑結構相互交錯?；谝陨蠁栴}的存在，型鋼混凝土在大跨度建筑中的應用難度系數(shù)比較大[1]。

2.2 在大跨度建筑中應用施工組織要求高

由于大跨度建筑結構比較特殊，在實際施工中，無論是對建筑施工方法以及施工人員的技術要求都比較高。從技術人員方面分析，由于大部分的操作人員都未經(jīng)過專業(yè)的培訓，文化水平不高，對于型鋼混凝土結構施工只能根據(jù)個人經(jīng)驗進行施工，而不能采取科學的施工技術進行施工。從施工技術方面，施工要求高，施工技術難以滿足其需求。

3 型鋼混凝土在大跨度建筑中的應用實例分析

3.1 工程概況

某市在建的大型公用建筑工程中，地上占地總面積為5.2萬m2，地下總面積為2.4萬m2，總建筑面積7.6萬m2。對該工程的建筑框架、抗震設計、建筑縫等信息進行介紹：①建筑框架信息；該大跨度建筑在實際的施工中，主要采用的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，局部采用的型鋼混凝土框架結構。其中型鋼混凝土柱及型鋼混凝土梁主要應用到地下室柱、地下室頂板及一、二層結構部位，主要型鋼混凝土分布區(qū)域在一、二層中庭及連廊部位。這樣的應用目的就是為滿足內(nèi)庭大跨度連廊及大空間中庭設計要求，同時保證消防登高車能夠通過地下室頂板進入內(nèi)庭，滿足消防使用要求；②建筑抗震設計信息；該建筑的抗震設防烈度在Ⅶ度，建筑類別為一級，該大型公用建筑的總長度210m，寬為110m；③建筑縫信息；在實際的建筑中，為了滿足建設單位功能使用需要，在建筑的主體樓與地下室之間采用預應力管樁基礎，有效的減小建筑的總體絕對沉降量。

3.2 結構選型

當大跨度建筑方案設計完畢之后，設計師需要根據(jù)建筑性質(zhì)進行建筑結構選型。在進行結構選型環(huán)節(jié)，首先需要對該建筑結構性質(zhì)進行詳細的分析，首先從建筑的結構跨度上分析，在實際施工中，為了提升建筑的承重能力以及建筑的安全性，需要考慮到建筑的功能需求。能夠滿足以上建筑需求的建筑結構有兩種：①全鋼框架結構；②型鋼混凝土。對于前者能夠滿足建筑防腐的要求，但是在實際結構設計中，維護起來難度大。而采用型鋼混凝土則不同，其承載力高，結構施工中不會受到含鋼率的限制，其承載力能夠高于同樣外形尺寸的鋼筋混凝土構件的承載力，從而有效的減輕結構體自重。型鋼混凝土結構能夠有效的控制梁截面剛度，減小梁柱線剛度比。同時在建筑結構梁的內(nèi)部進行型鋼的設置，其延性將會大幅度的提升。

3.3 梁柱節(jié)點設計

型鋼混凝土在實際大跨度建筑中的應用，其梁柱節(jié)點構造結構需要具備構造簡單、受力明顯等特點。在這樣的基礎上，才能夠便于混凝土澆筑以及配筋部分的施工。在本工程中，型鋼柱在地下一層與人防頂板處相交，梁內(nèi)鋼筋眾多，那么在實際的施工中，如何解決鋼筋混凝土梁與型鋼混凝土柱節(jié)點區(qū)鋼筋錨固問題，是該工程中的難點所在。在實際施工環(huán)節(jié)，在借鑒圖集的構造做法之后，在本工程節(jié)點設計中，需要遵循以下原則：

（1）型鋼混凝土施工需要采用柱貫通型。型鋼梁與型鋼柱在實際連接環(huán)節(jié)，需要采用剛性連接方式，在連接中，還需要注意翼緣與柱上型鋼翼緣的焊縫連接。其腹板需要采用高強的螺栓連接[3]。梁柱結構圖如圖1。

（2）鋼筋選擇。在型鋼混凝土結構施工中，進行鋼筋的選擇，需要注意選擇直徑比較大的鋼筋材料，從而能夠有效的減小施工中鋼筋的使用根數(shù)。

圖1 梁柱結構圖

（3）框架梁柱的施工。在框架梁柱的縱向受力施工中，其鋼筋在框架節(jié)點區(qū)的錨固以及搭接需要滿足 《混凝土結構設計規(guī)范》要求，鋼筋盡量要避開型鋼。在無法避開的環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實際施工需求進行不同構造的施工。例如，當梁主筋遇柱內(nèi)型鋼如圖2所示時，柱的施工需要避開翼緣開孔，并且采取加設鋼腿的做法。并且鋼筋采用機械錨固的形式，焊接于鋼腿上。當鋼筋在柱型鋼的弱軸方向，鋼筋需要優(yōu)先以機械錨固的形式焊于鋼腿上。

圖2 鋼筋梁柱節(jié)點示意圖

3.4 實際施工中需要考慮到的問題

在實際施工中，為了提升建筑的安全性，需要考慮到以下問題：

（1）建筑形變要求。在大跨度處需要結構梁高以及梁寬較大，在采用一般矩形截面時，型鋼混凝土主梁的自重比較大，占據(jù)整個樓蓋結構自重的比例比較大。為了充分的發(fā)揮出型鋼混凝土承載力，減小結構梁的自重，需要對大跨度結構型鋼組合結構進行合理分配。

（2）設計結構的受力，需要將整個框架分為多個構件，一方面滿足建筑構件的運輸，另一方面能夠滿足拼裝以及吊裝要求。

4 結論

綜上所述，隨著社會不斷發(fā)展，大跨度建筑越來越多。大跨度建筑中對于建筑的結構要求比較高。型鋼混凝土建筑結構應用到大跨度建筑中，能夠提升建筑的抗震性。自本文中對型鋼混凝土結構特點進行分析，通過實際的建筑工程項目分析其在具體工程應用中存在的問題，并提出建筑設計中需要注意的問題。希望相關的研究能夠促進大跨度建筑的發(fā)展。

[1]韓 寧，李曉潤，呂俊江.型鋼混凝土在大跨度懸臂梁結構中的應用[J].建筑技術，2012，03：276～277.

[2]陳凌寒.型鋼混凝土在大跨度結構中的應用[J].中華民居，2011，09：50～51.

[3]黃 志.大跨度預應力型鋼混凝土梁受力性能研究[D].長沙理工大學，2011.

TU398.9

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2095-2066（2016）24-0179-02

2016-8-10