鋼管束裝配式建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

鄭越忠

摘? ? 要：本文介紹了基于鋼管束的裝配式結(jié)構(gòu)，以裝配式鋼管束混凝土結(jié)構(gòu)為切入點，研究了現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)，結(jié)合實際工程對鋼管束裝配式結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行論述，并提出改進(jìn)措施，確定了裝配式建筑是未來建筑的主要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鋼管束;裝配式建筑;結(jié)構(gòu);應(yīng)用

1? 引言

傳統(tǒng)的建筑體系主要依賴磚混結(jié)構(gòu)或現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，但是這種建筑體系相對落后，終將難逃被市場淘汰的命運。因此，我們有必要研究一種新型建筑結(jié)構(gòu)來代替陳舊的建筑模式。裝配式結(jié)構(gòu)建筑也就自然地出現(xiàn)在公眾的視野中。工業(yè)化、產(chǎn)品化、集約化的生產(chǎn)以及建筑工業(yè)的長足發(fā)展必將實現(xiàn)。本文提出的基于鋼管束的裝配式結(jié)構(gòu)可以按照拼接搭建的原理進(jìn)行施工。相對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建筑，該結(jié)構(gòu)的施工周期明顯地縮短。與此同時，該結(jié)構(gòu)在某些領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。

2? 討論

2.1? 裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

裝配式結(jié)構(gòu)具有設(shè)計靈活性、節(jié)能隔聲、耐火抗震、壽命長、可批量生產(chǎn)、短工期、勞動強(qiáng)度低、污染少、施工便捷、構(gòu)建精度高等多方面的優(yōu)點。

2.2? 裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

裝配式結(jié)構(gòu)主要有三個方面的優(yōu)勢。其一，它可以有效地縮短工期，其二，它可以有效地減少環(huán)境污染，其三，它可以有效減少資源浪費，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，每百平方米的裝配式建筑垃圾減少了約5000公斤。

2.3 目前的裝配式結(jié)構(gòu)存在的問題

常用的裝配式結(jié)構(gòu)主要分為：砌塊結(jié)構(gòu)、板材結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、盒式結(jié)構(gòu)以及骨架板材結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)，它們的設(shè)計多樣，依靠工廠進(jìn)行裝配化生產(chǎn)。其功能具有科技屬性。但是，裝配式結(jié)構(gòu)也存在著很多的問題。

2.3.1? 設(shè)計方面的問題

裝配式結(jié)構(gòu)對設(shè)計精度和設(shè)計安全性的要求很高，但是，大多數(shù)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計者都是非專業(yè)的，仍受傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，容易造成設(shè)計缺陷。

2.3.2? 市場推廣的問題

裝配式結(jié)構(gòu)體系的起點相對較低。其市場需求不高、技術(shù)水平受限、局限性過大、不能在短時間內(nèi)回本、單價過高等因素制約著其大范圍的推廣。

2.3.3? 構(gòu)件本身的特殊性

裝配式結(jié)構(gòu)需要專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計，需要在特殊場地進(jìn)行生產(chǎn)，需要專門的機(jī)械進(jìn)行運輸、吊裝，這些都體現(xiàn)了其特殊性。

2.3.4? 缺乏完整的質(zhì)量評價體系

至今，完整的部件庫仍未建立，無法為規(guī)模化生產(chǎn)提供必要的技術(shù)支持，整個質(zhì)量評定體系急需完善。

2.4? 鋼管束的概念

幾個標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的部件鋼管并排連接在一起形成的鋼管束，其內(nèi)部澆筑混凝土，從而形成了鋼管束組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以作為主要承重構(gòu)件以及抗側(cè)力構(gòu)件。

2.5? 鋼管束混凝土的特點

高承載力和抗震性是鋼管束混凝土的主要特點。由于不受鋼含量的約束，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的承載力可以達(dá)到相同結(jié)構(gòu)的兩倍。此外，該結(jié)構(gòu)的變形能力和延展性能十分突出，而且該結(jié)構(gòu)還具有優(yōu)異的塑性和耐火性。經(jīng)試驗證明，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可以改善鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能，同時保證了承載能力。另外，鋼管束混凝土具有施工便捷，工期較短的優(yōu)勢。在施工時，鋼管束混凝土結(jié)構(gòu)不需要鋼筋捆扎，不需要多部件焊接，而且柱腿很少，焊縫較短，柱腳結(jié)構(gòu)簡單。重要的是，鋼管束混凝土結(jié)構(gòu)還具有非常出色的經(jīng)濟(jì)效益。在用鋼量上，鋼管束混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)約非常多的鋼材，約55%以上，成本可以降低超過百分之二十。

3? 應(yīng)用實例分析

3.1? 工程概況

該項目為某一線城市的高檔住宅小區(qū)項目，位于城區(qū)奧林匹克公園的西北側(cè)，總占地面積450畝，總建筑面積近120萬平方米。項目采用自主研發(fā)的鋼管束裝配式混凝土組合結(jié)構(gòu)和鋼管束剪力墻組合結(jié)構(gòu)。

3.2? 基于鋼管束組合結(jié)構(gòu)的裝配式體系在施工中展現(xiàn)的優(yōu)勢

基于鋼管束組合結(jié)構(gòu)的裝配式體系在施工中展現(xiàn)的優(yōu)勢主要是：極高的承載能力、極為良好的抗震性能、出色的塑性和耐火性、非常便捷的施工程序、優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性。

3.3? 安裝鋼管束組合結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備工作

3.4? 鋼管束的安裝

鋼管束構(gòu)件在安裝前應(yīng)根據(jù)鋼柱形狀、斷面、長度進(jìn)行分類，不同的構(gòu)件選取的吊點位置及吊點數(shù)量都是不同的。具有規(guī)則橫截面的鋼柱往往更具彈性和剛性，一點正吊是通常使用的起吊方式，吊點穿過柱的重心，貫穿柱頂部，易于吊裝、對齊和校正。當(dāng)鋼管束構(gòu)件為不規(guī)則形狀的構(gòu)件時，應(yīng)通過計算確定吊點。我們把吊點放置在預(yù)焊接的連接件上方。根據(jù)經(jīng)驗值進(jìn)行測量是施工過程中常用的方法之一，通常根據(jù)經(jīng)驗焊縫收縮值應(yīng)小于1.95mm，厚鋼板焊縫的橫向收縮值由下式計算得出：

S=K·A/T

式中：

S——焊縫的橫向收縮;

A——焊縫面積;

T——焊縫厚度;

K——常數(shù)。

4? 鋼管束裝配式結(jié)構(gòu)在管理中的改進(jìn)

施工方法、建筑物料以及施工人員的整體情況影響著鋼管束裝配式建筑的質(zhì)量。但是，管理因素的關(guān)鍵性是不言而喻的。在傳統(tǒng)質(zhì)管體系中，管理者的負(fù)擔(dān)重，耗時高但效率低，嚴(yán)重缺乏約束機(jī)制與追蹤機(jī)制，而且信息傳遞不及時、不完整。因此，我們應(yīng)當(dāng)充分運用科技手段使人為因素降到最低。質(zhì)量管理平臺的建立成功解決了以上難題。該平臺共包括三大系統(tǒng)：信息采集系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、管理統(tǒng)計系統(tǒng)。接下來，對它們進(jìn)行介紹。

（1）信息采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)共分為六個部分：構(gòu)建尺寸構(gòu)件強(qiáng)度;灌漿飽滿程度;鋼筋直徑的間距程度;坐漿層的總體厚度。

（2）檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以按照允許誤差的范圍把現(xiàn)場采集信息進(jìn)行全面檢測。

（3）管理統(tǒng)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以有效化解界面管理矛盾。該系統(tǒng)建立在檢測系統(tǒng)自動生成功能的基礎(chǔ)上，且屬于平臺的內(nèi)部核心。施工進(jìn)度統(tǒng)計模塊、員工培訓(xùn)統(tǒng)計模塊以及運輸問題統(tǒng)計模塊都是該系統(tǒng)中的子模塊。

5? 鋼管束經(jīng)濟(jì)效益分析

鋼管束裝配式結(jié)構(gòu)以三層為一節(jié)，也可以同時進(jìn)行梁的安裝和混凝土澆注，因此工期大大減少。鋼筋捆扎的機(jī)械化生產(chǎn)減少了超過90%的現(xiàn)場鋼筋綁扎量，現(xiàn)場模具以及勞動力大約減少了一半以上。

通過表2我們可以得出相應(yīng)的結(jié)論：鋼管束結(jié)構(gòu)的直接措施費較大，模板及腳手架的費用降低，工程總造價減少。因此，鋼管束裝配式結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益極為可觀。

6? 結(jié)論

本文主要介紹了基于鋼管束的裝配式結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合項目應(yīng)用，總結(jié)出了：鋼管束裝配式結(jié)構(gòu)是結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點的一種新型的抗側(cè)力構(gòu)件?；阡摴苁难b配式結(jié)構(gòu)體系的承載力很高、抗震性能優(yōu)越、塑性和耐火性優(yōu)異、施工方便。鋼管束裝配式結(jié)構(gòu)的工程造價大大減少，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)大約降低了20元/m?。本文的研究結(jié)果為設(shè)計裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅提供了重要的理論參考，同時指導(dǎo)了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，為有效地提高裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和加大推廣力度起到了帶頭作用。

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