小开间框筒结构钢管混凝土柱内混凝土施工技术

钢结构技术已在建筑领域得到了广泛的应用,超高层建筑中也越来越多地采用钢—混凝土混合结构,即钢梁-钢管混凝土柱框架—压型钢板混凝土组合楼面—钢筋混凝土(型钢混凝土组合)核心筒结构。针对该类结构外围钢管柱数量多、钢管柱内混凝土的浇筑频次多、混凝土的下料高度大、柱顶浇筑混凝土的操作人员所在位置高的施工特点,研究开发了小开间超高层建筑钢管混凝土柱内混凝土施工技术,减少了塔吊的占用时间、提高了施工效率,提高了在钢管柱顶操作人员的安全度,有效地保证钢管柱内混凝土质量。

方钢管混凝土柱穿入式组合节点耗能机制

开展了4个翼缘削弱的钢管混凝土柱穿入式组合节点抗震性能与三维实体有限元精细化模型分析。在混凝土三轴塑性损伤和钢材混合强化模型基础上,进一步引入钢材的韧性损伤模型,探讨了钢梁削弱程度对节点抗震性能与破坏形式的影响规律,结果显示引入钢材韧性损伤的有限元模型分析结果与试验结果更加吻合,且钢梁削弱程度降低了该节点的刚度、承载力和耗能。随后对不同钢梁尺寸和柱端拉筋强构造下的组合节点进行了承载力、刚度和塑性耗能分配与失效机制的影响规律分析,分析结果表明:穿入式节点分别在梁-柱抗弯承载力比介于1.66~2.11、梁-柱线刚度比介于1.90~1.96、梁-柱截面刚度比介于1.16~1.21时,将由梁耗能向柱耗能转变;柱端拉筋强构造技术后,由于拉筋直接约束混凝土,大幅度提升了柱端抗弯承载力和耗能能力,组合节点在高轴压比时仍维持梁端失效破坏模式;根据《建筑抗震设计规范》,梁-柱抗弯承载力比取值小于1时为强柱弱梁,这对穿入式组合节点强柱弱梁的定义较为保守。

L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱轴压性能

为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、U形管外伸长度和钢材强度等参数对构件承载力和延性等力学性能的影响。结果表明:该类试件的主要破坏形态为中上部局部鼓曲破坏,适量增大U形管外伸长度可以提高承载力,但增大到一定程度之后易发生弯扭破坏;承载力和延性随着钢管厚度和钢材强度增大而增加;混凝土强度对构件的初始刚度和峰值荷载的影响都很小,但对曲线下降段的影响较大;试件端部和中部截面阴角处的混凝土应力值比各边中部更大,说明采用U形钢管与方钢管组合的方式改善了阴角处钢管对混凝土约束普遍较弱的问题。基于“统一理论”,给出了两种承载力建议计算公式,与试验结果吻合较好,两种计算方法在0.44~1.94的约束效应系数范围内具有良好的适用性。

配筋钢管掺沙漠砂混凝土短柱力学性能研究

为探明掺沙漠砂混凝土对构件轴压力学性能的影响,以相同含钢率为基础制作了两种强度等级的掺沙漠砂混凝土的钢筋混凝土(RC)、钢管混凝土(CFST)和配筋钢管混凝土(RCFST)短柱试件,为了对比同时制作了相同的普通混凝土短柱试件。对照分析了破坏模式、峰值荷载、力学性能和延性,并利用试验数据验证了RCFST承载力是否等于CFST与纵筋强度的叠加。结果表明:掺有沙漠砂的RC、CFST和RCFST短柱轴压力学性能与相对应的普通混凝土试件相似,沙漠砂的掺入对构件力学性能影响不大;在相同含钢率下CFST与RCFST峰值荷载及延性相接近;现行规范公式可计算掺沙漠砂混凝土的CFST与RCFST轴压承载力,RCFST承载力可用CFST与纵筋强度的叠加承载力来评估。

往复荷载作用后钢管混凝土柱-组合梁节点耐火性能数值分析

为研究钢管混凝土柱-组合梁节点在往复荷载作用后的耐火性能,利用有限元软件ABAQUS建立了该节点的有限元分析模型,并与已有试验结果进行对比验证。在此基础上,分析了往复荷载作用后塑性损伤和残余变形对组合梁节点火灾下的应力和变形的影响,以及不同损伤程度、荷载作用水平和防火保护层厚度对节点耐火极限和破坏模态的影响。结果表明:地震预损伤对节点的耐火极限有不利影响,且随损伤程度的增加,耐火极限下降明显;重度损伤下节点的耐火极限与无损伤节点相比降低了23.5%;重度损伤的节点在火灾作用下形成塑性铰,且产生较大的耗能损伤,轻度和中度损伤下未形成明显塑性铰,耐火极限分别仅下降1.0%和3.6%;对于以梁损伤作为预损伤模式的节点,梁荷载比和防火保护层厚度是影响有地震预损伤节点耐火极限的主要因素;随柱荷载比的增大,耐火极限呈降低趋势,但整体影响不大。

L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算方法

基于叠加原理,在《矩形钢管混凝土组合异形柱技术规程》提供的理论计算公式基础上,研究了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算方法。在考虑再生混凝土有效约束面积影响的基础上,提出了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算公式,绘制出轴力-弯矩关系曲线。结果表明:通过引入钢管对内填再生混凝土的约束效应系数,考虑钢管对不同粗骨料取代率再生混凝土的有效约束作用,并根据约束强弱将钢管对内填再生混凝土的约束区域进行划分,可得到再生混凝土的有效约束面积;通过与试验及数值模拟结果对比,验证了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算公式的有效性,该公式可用于预测L形方钢管再生混凝土组合异形柱的偏压承载力,轴力-弯矩关系曲线可较为准确且安全地预测试件的承载力。

复式钢管混凝土墩柱轴压性能及承载力提高分析

为提升矩形钢管混凝土独柱墩的工作性能,在其截面内套异心双圆钢管形成新型复式钢管混凝土墩柱。该文进行了7个墩柱轴压荷载试验,通过对比空钢管柱、矩形墩柱和夹层墩柱分析了新型墩柱的破坏形态、钢管应变发展及承载力和延性差异,最后利用钢管和混凝土的组合效应原理进行组合墩柱轴压承载力提高分析。研究得出新型复式钢管混凝土墩柱轴压破坏形态为鼓曲破坏,其极限承载力较夹层墩柱提高20%,较矩形墩柱提高22%,延性提高效果更为明显;新型墩柱内、外钢管应变发展充分,说明钢管较好地发挥了竖向承载和横向约束混凝土的能力;根据钢板的正则化宽厚比和屈曲后强度计算得出,内、外钢管在混凝土的支撑下承载力提高15%,混凝土在钢管的约束下承载力提高49%;根据约束组合效应得出,新型墩柱整体承载力提高31%;采用等效套箍系数计算的新型墩柱承载力与试验值绝对误差在4%以内,说明新型复式钢管混凝土墩柱符合钢管混凝土统一理论。研究结果表明,新型复式钢管混凝土墩柱在约束混凝土效应方面明显提高,构件的承载力较高、延性较好,具有较强的工程应用前景。

端部带肋圆高强钢管超高性能混凝土柱抗震性能研究

为量化端部加劲肋对圆高强钢管超高性能混凝土(ultra-high performance concrete filled high-strength steel tubular,UHPC-HST)柱抗震性能的影响,以加劲肋的高度、宽度、数量为参数,对8个端部带肋圆UHPCHST柱试件进行了低周反复荷载试验,探究了各参数对试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和抗震性能指标的影响规律。结果表明:各试件的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能,端部带肋试件的承载能力与耗能能力明显高于无肋试件的承载能力与耗能能力;随着加劲肋高度、宽度和数量的增加,试件极限承载力和延性显著提升;耗能能力随加劲肋高度和宽度的增加而增强,加劲肋数量的增加对试件耗能能力的影响并不明显。基于试验和有限元数值模拟结果,提出了包含加劲肋高度、宽度和数量的柱端构造设计方法,以及端部带肋圆UHPC-HST柱的水平承载力计算式,达到量化控制端部带肋圆UHPC-HST柱抗震性能的目的,为工程设计和相关规范的编制提供参考。

侧向冲击作用下圆形双钢管混凝土柱损伤评估模型研究

基于落锤冲击试验和数值模拟研究了侧向冲击下圆形双钢管混凝土(concrete-filled double-tube, CFDT)柱的损伤模式;以弯矩-转角关系作为评估指标,建立了圆形CFDT柱的冲击质量-冲击速度、冲击能量-冲击质量损伤评估模型;讨论了冲击位置、外钢管强度、内钢管径厚比和轴压比等参数对损伤评估模型的影响规律。结果表明:在冲击能量不变的情况下,圆形CFDT柱的损伤程度随冲击质量与冲击速度比值的增大而显著增加。圆形CFDT柱的临界冲击能量曲线随冲击质量的增大逐渐下降后趋于平缓,收敛于水平渐近线;不同损伤程度对应的临界冲击能量间存在显著差别。当冲击质量恒定时,增大内钢管径厚比、外钢管强度以及冲击点距自由端距离,可以提高圆形CFDT柱的临界冲击能量;增大轴压比则会使临界冲击能量呈先增大后减小的趋势。各参数对临界冲击质量的影响随着冲击速度的增大而减小,其中外钢管强度对损伤评估模型的影响最大,轴压比和冲击位置次之,内钢管径厚比的影响最小。

新型浆锚连接方钢管混凝土拼接柱抗震性能试验研究

为进一步提高用于钢-混凝土组合结构的柱构件的装配效率,并改善其抗震性能,降低生产成本,提出一种新型浆锚连接方钢管混凝土拼接柱设计方法。通过对缩尺比例为2的5个拼接柱构件和1个整浇柱构件开展拟静力试验,获得不同配筋率、配筋形式和柱-柱节点拼接部位的新型拼接柱的抗震性能。试验结果表明:新型拼接柱构件在低周期反复荷载下的破坏过程及其形态与整浇柱构件相似,其滞回曲线饱满,耗能能力、抗承载力退化和抵抗变形(刚度)能力均比整浇柱构件更加优良,特别是将柱-柱节点拼接部位设于柱间反弯点区域的P类型构件变形能力最佳,证明了该新型拼接柱设计方法的科学性,并对提高钢-混凝土组合框架结构的整体抗震性能具有应用潜力。

矩形钢管混凝土柱节点处隔板设计与分析

简要介绍了现行规范中矩形钢管混凝土柱的梁柱节点处隔板厚度的相关规定,根据《矩形钢管混凝土节点技术规程》(T/CECS 506—2018)中关于隔板厚度的相关计算原则,采用MIDAS/Gen软件对隔板贯通节点进行有限元分析,在不考虑钢柱内混凝土的条件下,对不同厚度、不同开洞形式以及不同受力位置下的隔板应力进行了计算分析,归纳总结了不同状态下隔板内应力的分布状态。基于隔板内应力分布不均匀的前提下,提出了实际工程应用时小矩形截面钢管混凝土柱内隔板的建议厚度;通过对比分析给出了钢结构住宅中矩形钢管混凝土柱与钢梁的布置原则,指出了现行规范中关于隔板开洞削弱后构造规定不足的情况,建议未来在考虑钢柱内部混凝土对隔板承载力提高等方面进行研究,进一步完善规范中相关的计算及构造规定。

UHPC包覆钢管混凝土叠合柱抗震性能试验研究

使用多轴加载系统对UHPC钢管混凝土叠合柱进行了拟静力试验,并将钢管混凝土叠合柱和钢管混凝土柱作为对比,研究了各试件在低周往复荷载下的滞回性能、刚度退化和耗能能力,并分析了UHPC钢管混凝土叠合柱的损伤和失效特征。试验结果表明:UHPC钢管混凝土叠合柱在往复荷载下表现出远高于混凝土钢管叠合柱和钢管混凝土柱的初始刚度,且即使刚度退化后仍高于钢管混凝土柱。同时,其在屈服前的承载能力退化水平较低,损伤程度较小。然而,由于外围UHPC的存在,限制了塑性铰的发展,导致极限位移减小,塑性变形能力较低。

某地下室结构柱缺陷混凝土置换加固的施工研究

针对杭州某地下室结构柱出现的混凝土质量缺陷,本研究采取了钢支撑托换及高强度混凝土置换加固的方法。经过精细的施工操作流程和严谨的质量控制措施,成功地对存在缺陷的混凝土进行了置换和有效加固。最终的检测结果显示,置换后的结构柱混凝土强度推定值为43.6MPa,完全符合设计要求。这一结果不仅显著增强了结构柱的承载能力,还有效提升了整个地下室结构的整体稳定性和安全性,为建筑物的长期安全使用提供了有力保障。

钢管混凝土组合结构工业厂房施工技术研究

钢管混凝土组合结构以其独特的优势在工业厂房施工中得到广泛应用。本文首先对钢管混凝土组合结构概念和特点进行了介绍,该结构不仅受力合理,耐久稳定,还具备良好的延性和耐火性能。然后,通过工程实例进行分析,在施工中,通过精确吊装校正钢管柱、分层浇筑混凝土以及精细处理节点问题,确保了施工质量和进度的有效控制。特别是柱脚设计和节点处理方法,显著提升了施工效率和质量。尽管存在制作与安装复杂等挑战,但随着技术的进步和应用经验的积累,钢管混凝土组合结构的应用前景依然广阔。

钢管混凝土拱桥钢格子梁安装施工关键技术研究

以犍为岷江特大桥桥面系钢结构格子梁安装施工为例,介绍了钢管混凝土拱桥钢结构格子梁安装施工关键技术。钢管混凝土拱桥格子梁由钢结构纵梁、横梁通过栓焊结合方式拼装成型,与钢筋混凝土预制桥面板通过现浇钢筋混凝土方式组合为整体受力结构。钢结构格子梁作为桥面系受力、传力的关键结构,采用缆索吊装施工法,以及对称加载、栓焊结合连接、吊杆索力与桥面线形双重控制等方式安装。监测结果表明,钢格子梁安装施工质量控制效果较好。

清水混凝土框架柱施工质量控制研究

我国建筑行业在发展中也迎来新的挑战,清水混凝土施工质量控制是建筑行业发展过程中不可忽视的重要环节,清水混凝土广泛应用于高层、超高层等大型建筑物中。随着人们生活条件的改善,对建筑工程施工也提出更高标准要求,在施工期间必须要加强对施工质量的控制。清水混凝土结构具有承重、抗震等功能,在我国建筑工程施工中广泛应用,能保障施工质量,提高施工经济效益。但是,在具体施工期间仍旧会受到很多因素影响,导致施工质量存在缺陷。本文就清水混凝土框架柱施工质量影响因素及质量控制的重要性展开分析,并提出完善建议,以期为现代人打造安全建筑物。

下穿高速公路钢筋混凝土套管内钢管顶进施工技术研究与应用

随着城市化进程的加快,交通基础设施的建设日益频繁,尤其是高速公路的建设和拓展,对周边环境和地下管线施工提出了更高的要求。在城市快速发展过程中,高速公路作为主要的交通枢纽,为区域经济发展和城市建设提供了重要支撑。本文针对下穿高速公路的钢筋混凝土套管内钢管顶进施工技术进行研究,探讨了该技术的优势、施工工艺及其质量控制对策,以希望为相关工程项目提供参考。

甘露山文创城冰雪综合体冷区巨型钢管混凝土柱施工技术

甘露山文创城冰雪综合体冷区钢屋盖面积、高度、纵横向尺寸均较大,下方为大空间无障碍滑雪区,其竖向支承结构的设计和施工尤为重要。通过不同方案比选,提出合理的通高框架柱方案,并利用IDEA StatiCa有限元软件进行复核计算,确定钢管混凝土柱参数和构造。对与混凝土梁相连的环梁节点、与钢屋盖相连的上下弦杆节点、与基础相连的柱脚节点等进行深化设计,解决了复杂节点构造问题,形成了一套完善的巨型钢管混凝土柱施工技术,其在实际工程中的应用效果良好。

钢管柱外包薄壁装饰清水混凝土施工技术

装饰清水混凝土利用混凝土原色,体现建筑物的品质和格调,沉稳大方,但在空间较大的框架结构的公共建筑中,为保障最大限度地利用空间,柱网尺寸较大,很难实现清水混凝土效果,因此,相关问题催生出了在钢管圆柱外包薄壁清水混凝土的施工做法。文中采用钢管柱外侧设置栓钉、混凝土内配置抗裂钢筋的形式,使混凝土与钢结构完美贴合,同时避免了混凝土裂纹的产生,提升了建筑整体格局,产生了良好的社会效益。

钢管混凝土叠合柱及梁柱节点施工技术探析

文中以某体育馆为例,阐述了钢管混凝土叠合柱及梁柱节点处的施工技术并验证其施工效果。通过对施工后的叠合柱、梁柱以及节点处进行检测并与设计规范进行对比,结果显示,各个施工环节的变形及性能指标均满足设计要求,且改良后的焊接工艺缩短了施工周期,节约了施工成本,确保了施工质量。本工程采用的钢管混凝土叠合柱及梁柱节点施工技术具有较高的推广应用价值。