陳麗

【摘要】型鋼勁性混凝土結(jié)構(gòu)，即在混凝土中加入型鋼，從而有效提高構(gòu)件承載力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)。本文通過(guò)型鋼勁性柱與鋼筋混凝土柱在某地下工程中的比較分析，得出型鋼勁性柱在工程中使用具有更好的抗震性能，且受力更合理，結(jié)構(gòu)安全度高，經(jīng)濟(jì)效率也明顯，因此型鋼勁性結(jié)構(gòu)可以在建筑工程中應(yīng)用和推廣并普及。

【關(guān)鍵詞】型鋼勁性混凝土結(jié)構(gòu);型鋼勁性柱;鋼筋混凝土柱;柱腳連接;抗震性能;結(jié)構(gòu)安全

型鋼勁性混凝土結(jié)構(gòu)又稱鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件材料由混凝土、型鋼、縱向鋼筋和箍筋組成，具體組合方式就是利用型鋼做骨架，外表面打栓釘，綁鋼筋打混凝土或鋼管內(nèi)打混凝土[1]。型鋼勁性混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、構(gòu)件截面尺寸小、與混凝土握裹力強(qiáng)、節(jié)約混凝土、增加使用空間、降低工程造價(jià)、提高工程質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。因此在工程上多用于高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)的梁和柱或大型地下室鋼柱。

1.工程概括

該工程的地下室位于紹興市區(qū)，地下總建筑面積：35350平方米，主要功能為汽車庫(kù)，考慮人防，人防設(shè)計(jì)等級(jí)為甲類核6常6級(jí)設(shè)防，人防面積約為21841.4平方米。地下室埋深：-5.75米（相對(duì)于室內(nèi)±0.000），地下室頂板覆土：1.0米，抗浮水位設(shè)計(jì)標(biāo)高：-0.970，絕對(duì)高程為5.13米，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)：甲級(jí)。地下室防水等級(jí)：頂板一級(jí)、底板及側(cè)墻二級(jí)。地下室耐火等級(jí)為一級(jí)。上部建筑為工業(yè)化鋼結(jié)構(gòu)集成建筑，一類建筑，結(jié)構(gòu)類型：多層鋼框架。建筑等級(jí)：二層公共建筑，建筑類別：多層，耐火等級(jí)為二級(jí)。設(shè)計(jì)使用年限：50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)。建筑抗震設(shè)防類別：丙類，6度設(shè)防。地下室結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件：SATWE，計(jì)算荷載取值均相同。

2. 地下室結(jié)構(gòu)方案

2.1地下室框架柱采用鋼筋混凝土柱

地下室框架柱采用鋼筋混凝土柱的結(jié)構(gòu)形式，地下室底部采用梁板式底板，上部鋼柱埋入混凝土柱內(nèi)，混凝土柱頭要加腋放大，內(nèi)部鋼筋要截?cái)嗵幚??；窘Y(jié)構(gòu)組成如圖1-3。

2.2地下室柱框架柱采用型鋼勁性柱

地下室框架柱采用型鋼勁性柱的結(jié)構(gòu)形式，地下室底部采用無(wú)梁式底板，上部鋼柱與型鋼勁性柱內(nèi)部鋼柱焊接，外部包裹混凝土不需要加腋，內(nèi)部鋼筋可貫通?；窘Y(jié)構(gòu)組成如圖4-6。

3.型鋼勁性柱與鋼筋混凝土柱兩個(gè)方案技術(shù)要點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性比較分析

3.1 型鋼混凝土柱方案抗震性能更好、受力更合理

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》8.1.9條規(guī)定，建筑物設(shè)置地下室時(shí)，鋼框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層，其豎向荷載應(yīng)直接傳給基礎(chǔ)。使上部結(jié)構(gòu)柱內(nèi)力傳遞平穩(wěn)，保證柱腳的嵌固能力。從材料特性而言，混凝土材料的彈性模量為2～3x104N/mm2，鋼材的彈性模量為2.06x105N/mm2，從數(shù)據(jù)上可以看出鋼材的彈性模量為混凝土的10倍，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，在不增加柱截面大小的情況下，本工程中型鋼混凝土柱的剛度為混凝土柱剛度的1.1倍，所以說(shuō)地下室柱采用型鋼混凝土柱可以增加建筑底部的剛性，整體性和抗傾覆性，使建筑物的抗震性能大大提高。日本是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)建筑水平也位列世界領(lǐng)先水平，日本的設(shè)計(jì)規(guī)范中就明確要求鋼結(jié)構(gòu)建筑的地下室必須設(shè)計(jì)成型鋼混凝土柱，由此可見(jiàn)型鋼混凝土柱方案抗震和傳力的合理性。

3.2 鋼柱柱腳連接比較

地下室柱采用鋼筋混凝土柱的結(jié)構(gòu)形式，上部鋼柱柱腳采用埋入式剛性柱腳節(jié)點(diǎn)[2]。其施工措施及缺點(diǎn)：（1）此柱腳混凝土柱需下段與上段柱及地下室頂板，分段施工，且首層鋼柱為懸臂柱，鋼柱的施工對(duì)混凝土柱強(qiáng)度有嚴(yán)格要求，增加了精度質(zhì)量控制和施工安全控制難度。（2）地下室混凝土柱分兩段澆筑，考慮到鋼柱安裝，下端混凝土柱需要20～28天養(yǎng)護(hù)期方能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，影響施工工期。（3）地下室混凝土柱為先期施工，需兩次支模且鋼柱的埋設(shè)帶來(lái)柱子截變面、柱腳局部加腋變大，需異形模板，支模工作難度加大，支模時(shí)間延長(zhǎng)，影響工期（詳圖7）。

地下室柱在不改變?cè)薪ㄖδ艿那疤嵯虏捎眯弯搫判灾慕Y(jié)構(gòu)形式，上部鋼柱和下部鋼柱為一體，下部鋼柱被混凝土包裹。其施工措施及優(yōu)點(diǎn)：（1）混凝土柱一次澆搗成型。（2）不影響上部混凝土樓板結(jié)構(gòu)施工，節(jié)約工期。（3）底板埋設(shè)對(duì)鋼柱精度控制及安裝效率有較大提升。（4）地下室柱、梁、頂板一次性支模，取消局部加腋異形模板，提高支模效率，提升對(duì)柱子完成美觀感受。（5）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可提早與混凝土構(gòu)件穿插施工，且不影響混凝土施工工期，總體節(jié)約工期（詳圖8）。

3.3采用鋼筋混凝土柱和型鋼勁性柱的工程量與經(jīng)濟(jì)性比較分析

本工程采用型鋼勁性柱，由于柱截面加腋取消，混凝土工程量減少;鋼筋貫通，搭接減少，鋼筋工程量減少;型鋼勁性柱內(nèi)部采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)工程量增加;綜合計(jì)算該地下室可節(jié)約費(fèi)用25萬(wàn);詳見(jiàn)表1。

4.結(jié)論

通過(guò)以本工程為例對(duì)型鋼勁性柱與鋼筋混凝土柱兩個(gè)方案綜合對(duì)比分析，型鋼勁性柱在地下工程中使用具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）型鋼勁性結(jié)構(gòu)，加入型鋼以后可以有效提高構(gòu)件承載能力，減小構(gòu)件軸壓比;（2）型鋼勁性結(jié)構(gòu)，一般型鋼表面會(huì)打栓釘，增強(qiáng)構(gòu)件之間的剪力傳遞，增加握裹力，材料的得到充分利用;（3）施工簡(jiǎn)單、質(zhì)量可控;（4）施工工期相對(duì)原方案預(yù)計(jì)可節(jié)約30～40天;（5）節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng);（6）結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)，更加合理。

綜上所述，本工程地下室柱采用型鋼勁性柱后取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)構(gòu)安全度大大提高。型鋼勁性柱在地下工程中相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱具有明顯的優(yōu)勢(shì)和推廣價(jià)值，我們應(yīng)該在日常建設(shè)中加大利用這種結(jié)構(gòu)形式，以取得更好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.北京：冶金工業(yè)出版社，2006：1-3.

[2]鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.北京：冶金工業(yè)出版社，2006：70-76.

（作者單位：紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

【中圖分類號(hào)】TU375.3

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2019）06-0058-02