大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土结构设计（三）

大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土大底盘双塔楼超限高层钢骨混凝土 结构设计 三 结构设计 三 四 钢骨的制作与构造措施 1 钢骨的制作 钢骨的制作必须采用机械加工 并宜由钢结构制作厂家承担 型钢的切割 焊接 运输 吊装 探伤检验应符合现行国家标 准 钢结构工程施工及验收规范 gb50205 建筑钢结构焊接 技术规程 jgj81 钢结构工程质量检验评定标准 gb50221 的规定 钢材 焊接材料 螺栓等应有质量证明书 质量应符 合国家有关规范的规定 焊接前应将构件焊接面除油 除锈 焊工应持证上岗 施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节 点连接的焊接质量 型钢钢板的制孔 应采用工厂车床制孔 严禁现场用氧气切割开孔 在钢骨制作完成后 建设单位不可 随意变更 以免引起孔位改变造成施工困难 2 钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求 钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土 的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力 根据国内外的试验 大约只相当于光面钢筋粘结力的 45 因此 在钢筋混凝土结构 中认为钢筋与混凝土是共同工作的 直至构件破坏 而在钢骨 混凝土中 由于粘结滑移的存在 将影响到构件的破坏形态 计算假定 构件承载能力及刚度 裂缝 通常可用两种方法解 决 一是在构件上另设剪切连接件 栓钉 并按照计算确定 其数量 即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担 称为完全剪 力连接 这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作 另一种方 法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响 同时在型钢的一 定部位 如 1 柱脚及柱脚向上一层范围内 2 与框架梁 连接的牛腿的上 下翼缘处 3 结构过渡层范围内的钢骨翼 缘处加设抗剪栓钉作为构造要求 构件中设置的栓钉应符合国 家现行标准 园柱头焊钉 gb10433 的规定 栓钉直径一般为 19 长度不宜小于 4 倍栓钉直径 间距不宜小于 6 倍栓钉直径 且不宜大于 200mm 并采用特制的设钉枪进行焊接 焊接质量应 满足规范要求 1 钢骨的拼接钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制 及建筑物层高综合考虑 一般每三层为一根 其工地拼接接头 宜设于框架梁顶面以上 1 3m 处 钢骨柱的工地拼接一般有三种 形式 1 全焊接连接 2 全螺栓连接 3 栓 焊混合连接 设计施工中多采用第三种形式 即钢骨 柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接 腹板采用摩擦型高强 度螺栓连接 中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式 3 钢骨柱的柱脚构造 1 钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种 在抗震区宜采用 埋入式柱脚 柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为 中间柱 不得小于 180mm 边柱和角柱 不得小于 250mm 2 钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于 3 倍型钢柱截面高度 在注脚部位和柱脚向上一层的范围内 钢骨柱翼缘外侧设置栓 钉 栓钉直径不小于 19 间距不大于 200mm 且栓钉至翼缘板 边缘的距离大于 50mm 3 在中广大厦的钢骨设计中 由于建筑物嵌固端取在 0 000 米处 为保证地下一层汽车库的使用功能 经多次反复研究 讨论 最终确定了底层框架梁水平 垂直加腋 钢骨伸入框架 柱内长度为 1 5m 下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接 在施工 过程中 施工单位提出 钢骨注脚放在半层柱上施工有困难 施工质量无法保证 后经施工单位 设计单位 制作单位及建 设单位多次研究 决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架 将 支架一延伸至地下一层底板 支架必须保证拉力传递 比上 述方法容易施工 加快了施工进度 经实践证明在今后的设计 中若遇到同类问题 宜将钢骨直接伸入地下一层 这样即满足 了埋入式柱脚的埋深问题 又取消了底层梁加腋的施工工序 支架的制作安装工序 节省了时间 施工质量较易保证 4 钢骨柱的节点构造框架梁 柱节点核心区是结构受力的关键 部位 设计时应保证传力明确 安全可靠 施工方便 节点核 心区不允许有过大的变形 在钢骨混凝土结构中 梁 柱节点包括以下几种形式 1 钢骨混凝土梁 钢骨混凝土柱的连接 2 钢梁 钢骨混凝土柱的连接 3 钢筋混凝土梁 钢骨混凝土柱的连接 在中广大厦设计中 我们遇到的是第三种情况 规范规定 节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接 相一致 在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋 其 构造应便于混凝土浇灌 并保证混凝土密实 柱中钢骨和主筋 的布置应为梁中主筋贯穿留出通道 梁中主筋不应穿过钢骨翼 缘 也不得与柱中钢骨直接焊接 钢骨腹板部分设置钢筋贯穿 孔时 截面缺损率不宜超过腹板面积的 25 根据规范要求 在 中广大厦钢骨设计中 我们采用的方法是 在钢筋混凝土梁与 钢骨柱连接的梁端 设置一段工字型钢梁 牛腿 钢梁的高 度由钢筋混凝土梁高决定 一般为钢筋混凝土梁高的 0 7 倍以 上 钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接 钢牛 腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求 因钢骨柱主筋穿过钢 牛腿翼缘 钢牛腿强度有所削弱 因此梁内钢筋焊接或搭接长 度应从牛腿根部起算 在实际施工中 由于钢牛腿长度较长 运输有困难 钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求 在钢牛腿的上 下翼缘上设置栓钉 栓钉的直径为 19 间距 200mm 从框架梁梁端至钢梁 牛腿 端部以外 2 倍梁高范围内 为框架梁端箍筋加密区 梁内主筋保证有不少于 1 3 主筋面积 穿过钢骨连续配置 为方便钢骨的工厂化制作 钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土 结构设计中不同且难度最大的是 1 需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置 2 根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度 3 确定框架梁中每根钢筋的位置 4 根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置 5 钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定 一般比钢筋直径大 4 6mm 6 钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径 5 钢骨的柱顶构造根据规范规定 但结构下部采用钢骨混凝土 柱 上部采用钢筋混凝土柱时 其间应设置过渡层 在本次设 计中 过渡层设置在转换层中 柱顶加设一块 25 厚柱顶锚固板 但在实际施工过程中 转换大梁配筋较多 柱顶锚固板直接影 响转换大梁钢筋的锚固 经多方研究 取消了柱顶锚固板 为 转换大梁的顺利施工创造了条件 6 经济比较未采用钢骨混凝土柱前 框支柱截面尺寸为 1300x1300mm 上部住宅为 6 25 层 采用钢骨混凝土柱后 框 支柱截面尺寸为 1100x1100mm 上部住宅为 6 26 层 框支柱截 面面积减少了 30 左右 住宅面积增加了 1860 平方米 在整个建筑中 共使用型钢 650 吨 型钢的材料 制作 安装 综合预算价约为 6500 元 吨 减去缩小柱截面及减少钢筋面积 的费用后 增加费用 257 63 万元 柱截面缩小后商场部分增加 使用面积 115 2 平方米 按 20000 元 平方米计算 增加收益 2