張蠢

摘要：本論述根據(jù)金昌市某中學(xué)教學(xué)樓設(shè)計(jì)要求，探討了新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)在實(shí)際教學(xué)樓建筑中的具體應(yīng)用。首先介紹該組合節(jié)點(diǎn)的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)計(jì)算內(nèi)容，以具體的計(jì)算結(jié)果提出教學(xué)樓應(yīng)用該技術(shù)組合節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用措施。以工期、技術(shù)完善性、后澆帶區(qū)域的液態(tài)侵蝕、后澆帶區(qū)域穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、混凝土建材形變風(fēng)險(xiǎn)等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。根據(jù)筆者研究，可將新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)樓設(shè)計(jì)中，為教學(xué)樓體設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性、安全性提供一些技術(shù)參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：新型裝配式;鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu);梁柱節(jié)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU398.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

在鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)之中，單一的混凝土、鋼結(jié)構(gòu)承重柱成為建筑工程中梁結(jié)構(gòu)的主要支撐側(cè)位作用力的構(gòu)件組織，在工程施工現(xiàn)場(chǎng)以及學(xué)術(shù)研討中，工程人員及學(xué)者高度重視此類構(gòu)件連接處的基本節(jié)點(diǎn)組織，在復(fù)雜力學(xué)作用下的靜止荷載與反復(fù)荷載性能，在實(shí)際工程與模型模擬生成了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與學(xué)術(shù)資料 [1]。梁柱節(jié)點(diǎn)是鋼-混凝土框架結(jié)構(gòu)發(fā)揮抗側(cè)位應(yīng)力的關(guān)鍵所在，在工程中目標(biāo)梁柱節(jié)點(diǎn)位置的選取與布局，直接影響到整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性性能發(fā)揮。

1 工程概況

本工程為金昌市第五中學(xué)1#、3#教學(xué)樓初步設(shè)計(jì)，概述如下。

1#教學(xué)樓：四層（局部五層）框架結(jié)構(gòu)，一至四層均由教室、辦公室以及衛(wèi)生間組成。一層從地面到頂棚的高差為 4.20 m，二、三層從地面到頂棚的均為3.90 m，四層從地面到頂棚的高差為4.20 m 。樓梯間出屋面從地面到頂棚的高差為2.70 m，建筑物總長(zhǎng)78.40 m，總寬41.75 m，總高16.80 m（室外地坪至主要屋面標(biāo)高）。

3#教學(xué)樓：四層（局部五層）框架結(jié)構(gòu)，一至四層均由教室、辦公室以及衛(wèi)生間組成。一層從地面到頂棚的高差為4.20 m，二、三層從地面到頂棚的高差均為3.90 m，四層從地面到頂棚的高差為4.20 m 。樓梯間出屋面是樓梯間伸出層面，人可以通過樓梯間上到屋面。一般按寬度0.3 m，高度0.15 m 設(shè)計(jì)。樓梯間出屋面從地面到頂棚的高差為2.70 m，建筑物總長(zhǎng)78.40 m，總寬41.75 m，總高16.80 m（室外地坪至主要屋面標(biāo)高）。

2 新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)計(jì)算

2.1 計(jì)算模型與主要參數(shù)

在對(duì)偶然偏心問題進(jìn)行計(jì)算中，依據(jù)此教學(xué)樓設(shè)計(jì)情況以及建筑樓層質(zhì)量，將嵌固端的位置選定為基礎(chǔ)梁。嚴(yán)格按照我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定設(shè)定梁剛度增大系數(shù)，因此本教學(xué)樓邊梁剛度增大系數(shù)設(shè)定為1.5，周期折減系數(shù)設(shè)定為0.85，選擇分層加載的方式進(jìn)行模擬施工。樓梯采用與主體結(jié)構(gòu)脫開的方案，不考慮樓梯板的斜撐作用，控制樓梯間框架柱軸壓比不大于0.5;樓梯間構(gòu)件按《建筑抗震規(guī)程》DB62/T25-3055-2011要求進(jìn)行加強(qiáng)。

采取 PKPM-V2.2系列 JCCAD（2014年 9月版）程序作為基礎(chǔ)計(jì)算的軟件，該軟件是由中國(guó)建筑科學(xué)研究院所研究，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)填充墻自重通過地基梁傳至柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。持力層為角礫層，地基承載力特征值fak =350 Kpa，變形模量 E0=28 Mpa[2]。

2.2 1#教學(xué)樓主要計(jì)算結(jié)果

1#教學(xué)樓主要計(jì)算結(jié)果見表1 所列。

2.3 3#教學(xué)樓主要計(jì)算結(jié)果

3#教學(xué)樓主要計(jì)算結(jié)果見表2所列。

2.4 主要計(jì)算結(jié)果分析

對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總后發(fā)現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)當(dāng)中的第一扭轉(zhuǎn)周期和第一平動(dòng)周期的比值均保持在0.9以內(nèi)，所以本次設(shè)計(jì)在匯總和計(jì)算結(jié)果中發(fā)現(xiàn)并認(rèn)為其符合相關(guān)工程審核的要求，同時(shí)結(jié)構(gòu)本身所出現(xiàn)的平扭耦聯(lián)效應(yīng)也相對(duì)較小，抗扭的剛度相比來講也較大。另外在進(jìn)行具體驗(yàn)證中，在有關(guān)人員對(duì)本工程進(jìn)行研究的內(nèi)容中，其將建筑中5%的樓層質(zhì)量具有偶然的偏心雙向地震的情況進(jìn)行分析，表示出該樓層最大的層間位移可以在1.5以下，并且位移角平均計(jì)算也在該數(shù)值以下，說明上述兩個(gè)轉(zhuǎn)移角設(shè)計(jì)能夠滿足審檢規(guī)范要求。根據(jù) PKPM 的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)此建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的最小剛重比值保持在20以下，由此可以說明此設(shè)計(jì)在施工中可以不考慮重力二階效應(yīng)，同時(shí)本次設(shè)計(jì)所保障其穩(wěn)定性能夠符合各項(xiàng)要求與標(biāo)準(zhǔn)。在計(jì)算結(jié)構(gòu)變形程度和承載力程度的最終數(shù)值中可以得出，該設(shè)計(jì)并沒有出現(xiàn)超出限制值和超筋等問題，所以在此方面也可滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。另外在強(qiáng)震條件下，該結(jié)構(gòu)中彈塑性層間的最大位移角度均要在1/50以下，滿足建筑相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)要求內(nèi)容。

3 新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)技術(shù)措施

（1） 施工工期因素。教學(xué)樓施工過程中需要對(duì)不同樓層進(jìn)行同步的獨(dú)立化施工，重點(diǎn)關(guān)注并明確工程圖紙對(duì)各分離施工區(qū)域的后澆帶設(shè)計(jì)，為了保證后續(xù)建筑工程竣工驗(yàn)收的完整性，不同施工區(qū)域的后澆帶連接地帶需要采用縱型梁板進(jìn)行貫穿聯(lián)通。在實(shí)梁板搭建過程中，梁板與施工區(qū)域原始鋼筋可以交錯(cuò)搭接一個(gè)單位為長(zhǎng)度，在部分梁板或鋼筋長(zhǎng)度不足的區(qū)域還可以在技術(shù)人員的專業(yè)指導(dǎo)下，采用附加鋼筋的方式，并保證附加鋼筋的數(shù)量高于原始不足額鋼筋面積的 1/5[4]。

（2） 后澆帶技術(shù)在施工過程中存在的問題。教學(xué)樓施工過程中需要注意后澆帶區(qū)域的接縫處理工作，為避免施工現(xiàn)場(chǎng)雜物與建材垃圾在后澆帶接縫區(qū)域的殘留，現(xiàn)場(chǎng)人員在后澆帶施工完畢后的清理工作中，還需要向目標(biāo)接縫兩側(cè)區(qū)域內(nèi)施加鋼筋與金屬網(wǎng)進(jìn)行接縫封堵與雜物攔截，并在接縫裂口較大的區(qū)域及時(shí)加設(shè)必要豎向支撐結(jié)構(gòu)。

（3）考慮到后澆帶區(qū)域內(nèi)可能會(huì)受到的建筑現(xiàn)場(chǎng)液態(tài)侵蝕，在實(shí)際封閉施工接縫的處理過程中還需要通過人工對(duì)表面的建筑垃圾進(jìn)行細(xì)致清理，在保持接縫區(qū)域平整后向目標(biāo)接縫處使用純水泥漿建材進(jìn)行重復(fù)涂抹兩個(gè)循環(huán)，保證目標(biāo)結(jié)分區(qū)域內(nèi)的防水抗漏等級(jí)符合圖紙要求強(qiáng)度。還要對(duì)區(qū)域于存在補(bǔ)償性收縮風(fēng)險(xiǎn)的混凝土材料進(jìn)行反復(fù)澆筑與翻搗，保證目標(biāo)混凝土建材的密實(shí)結(jié)構(gòu)與高強(qiáng)度。

（4） 考慮到后澆帶結(jié)構(gòu)的最終穩(wěn)定性與整體性，后澆帶砼區(qū)域的拆模時(shí)限應(yīng)當(dāng)高于該結(jié)構(gòu)竣工后的28d，在后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作中可以將砼區(qū)域浸泡于水中，同時(shí)嚴(yán)格控制水養(yǎng)護(hù)砼區(qū)域過程中膨脹率低于0.04%，在后續(xù)施工間接中還需要利用振搗施工器材進(jìn)行養(yǎng)護(hù)強(qiáng)化[5]。

（5）考慮到鋼筋混凝土建材在預(yù)應(yīng)力強(qiáng)化過程中的形變風(fēng)險(xiǎn)，案例中的教學(xué)樓施工選用了澆筑產(chǎn)熱不明顯的低水熱化水泥建材，同時(shí)為了抗擊澆筑過程中的異常升溫，平衡建材結(jié)構(gòu)與露天施工外界環(huán)境間的溫差，在混凝土建材中還需以不高于整體水泥建材用量的0.2%的比例加入了無機(jī)鹽類抗凝堿性外加劑。

（6）為了保障本結(jié)構(gòu)在案例工程中的作用全面發(fā)揮，案例工程將混凝土建材中的水泥占比控制在最小劑量，同時(shí)也嚴(yán)格限制的施工現(xiàn)場(chǎng)水膠比的數(shù)值，在現(xiàn)場(chǎng)使用了剛度級(jí)別高且水泥成分較低的骨料進(jìn)行混凝土建材的現(xiàn)場(chǎng)混合加工[6]。

4 結(jié)束語

本論述在撰寫過程中，充分研讀的大量國(guó)內(nèi)建筑施工領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)術(shù)資料，結(jié)合自身實(shí)際負(fù)責(zé)的案例經(jīng)驗(yàn)，在前人與本人的研究時(shí)間基礎(chǔ)上創(chuàng)新提出了新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)組合式框架設(shè)計(jì)方案，將傳統(tǒng)預(yù)制混凝土承重柱型構(gòu)件與梁柱節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)布局策略相結(jié)合，直接向建材生產(chǎn)工廠安排一體化生產(chǎn)，而后通過建材運(yùn)輸?shù)姆绞綖槭┕がF(xiàn)場(chǎng)提供一類受力結(jié)構(gòu)科學(xué)、加工耗時(shí)較短且施工裝配簡(jiǎn)便的梁柱節(jié)點(diǎn)組件，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與裝配三方面創(chuàng)新了裝配式組合框架施工結(jié)構(gòu)的施工體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘆靜夫，孫占琦，邱勇，等. 新型裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)在學(xué)校教學(xué)樓中的應(yīng)用[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2019，49（S2）：498-503.

[2]張琪. 淺述裝配式鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系在工程中的應(yīng)用[J].磚瓦，2020（1） ：76-79.

[3]蘆靜夫，樊則森，孫占琦，等. 裝配式鋼-混凝土組合框架結(jié)構(gòu)在學(xué)校建筑中的研究與應(yīng)用[J]. 施工技術(shù)，2020，49（8）：13-18，35.

[4]趙志紅. 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)裝配式建筑體系技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 施工技術(shù)，2019，48（S1）：1263-1265.

[5]陳浩，程亮，胡郢. 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)抗震性能研究現(xiàn)狀[J]. 建材世界，2021，42（ 4）：50-53.

[6]王海，李杰，陳以一. 部分包覆鋼-混凝土組合柱單向壓彎承載力計(jì)算方法比較[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2021，51（7）：7-13.