高层建筑钢管混凝土施工新技术研究

发布时间：2020-08-10 06:02

【摘要】：在高速发展的中国,国家建设、城市建设及新农村建设不断增强,我国高层和超高层建筑愈来愈多,大跨度及楼层间距飞速的增长,钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱受力性能和传统的施工工艺已经无法满足当前的施工的要求,因此钢骨-钢管混凝土柱作为一种新型组合结构逐渐发展起来,充分结合了钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱的优点,具有良好的延性和较高的承载力。钢骨-钢管混凝土柱的各项优点,使其在超高层和大跨度结构中具有广阔的发展前景。梁柱节点作为结构体系的传力枢纽,承受了剪力、弯矩和轴力的复杂作用,对整个建筑物的承载力和稳定性有着重要的影响。目前,国内外学者对钢骨-钢管混凝土柱组合节点的研究相对较少,阻碍了其在工程中的应用和推广。其施工工艺难度加大,必须寻找适用于普通、高层及超高层建筑钢管混凝土的施工方法,直到近期位移技术的快速发展,钢管混凝土顶升泵送混凝土工艺就凸现出来----简称“顶升法”。本论文通过数值模拟对钢骨-钢管混凝土柱空间组合节点在低周往复荷载作用下的力学性能和变形性能进行了分析。主要内容分为以下几方面:第一,建立钢骨-钢管混凝土柱组合节点在循环往复荷载作用下的非线性有限元模型,利用ABAQUS有限元分析方法“全过程仿真”的特点,模拟钢骨-钢管混凝土柱空间组合节点从初始受力到最终破坏的过程,全面分析节点的受力机理及特性。第二,对钢骨-钢管混凝土柱组合节点在双向加载条件下的空间耦合作用进行探究,通过应力云图对节点受力破坏过程进行分析,综合评价了钢骨-钢管混凝土柱空间组合节点的性能。第三,列举具体实例,介绍了高层钢骨-钢管混凝土柱砼的施工工艺——顶升技术。第四,引入新兴的BIM技术综合运用在顶升技术中,然后进行施工前动态模拟,相对单一用顶升技术更能够提前解决问题,节省预算及缩短工期。更好的实现信息一体化、协同化、集成化,对施工是一个很好的借鉴和完善,为后期顶升法的施工工艺的优化提供数据和技术支持。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU974
【图文】：

北京,组合结构,高层及超高层建筑

经济迅猛发展，城市化进程不断推进，物质文化程度大幅度提高。尤其表逡逑现在城市发展建设中。地标性建筑的拔地而起，高层及超高层建筑如雨后春笋般出现在大逡逑中型城市，如图１．１、１．２所示。组合结构优良的受力性能推进建筑技术的大力发展。目前，逡逑混凝土和钢材构成的构成的组合结构尤为常见，两种材料可以共同受力、协同作用，充分逡逑发挥各自的优势，具有较高的承载能力、良好的延性、刚度和及低耗能能力等优点；同时，逡逑组合结构施工方便，不仅施工进度快，并且有效降低生产成本，被广泛应用于高层和超高逡逑层建筑、桥梁结构、大跨结构以及地下结构等各类大型建筑工程领域。组合结构己经成为逡逑重载构件的发展趋势，具有非常广泛的市场价值和应用前景。逡逑＇邋／｜｜＂＂逦逦逦逦逦１逡逑ｌ邋ｎｉｌ邋ｍｍ逡逑图１．１北京中国尊逦图１．２上海金茂大厦逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｂｅｉｊｉｎｇ－Ｃｈｉｎａ邋Ｚｕｎ逦Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｈａｎｇｈａｉ邋Ｊｉｎｍａｏ邋Ｂｕｉｌｄｉｎｇ逡逑钢与混凝土组合柱结构主要分为钢骨混凝土柱、钢管混凝土柱以及钢骨－钢管混凝土组逡逑合柱三种结构形式。与传统的钢筋混凝土柱相比，在特定的荷载条件下，抗震性能良好和逡逑横截面积较小的钢与混凝土组合柱，可以有效改良高层及超高层建筑中高强混凝土脆性破逡逑坏和“胖柱”问题，具有良好的综合效益；相比于纯钢结构柱，钢与混凝土组合柱中混凝逡逑土的约束作用有效的提高了型钢抗屈曲能力

Ｖ邋７＾邋／逦，逦．逦＼邋钢骨逡逑图１．３常见钢骨－钢管混凝土柱截面形式逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｓｔｅｅｌ邋Ｔｕｂｕｌａｒ邋Ｃｏｌｕｍｎｓ邋Ｆｉｌｌｅｄ邋ｗｉｔｈ邋Ｓｔｅｅｌ－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ邋Ｃｏｎｃｒｅｔｅ逡逑１．１．２钢骨混凝土柱的施工工艺逡逑３３６．％！邋：Ｋ，逦２０１１；！：，逡逑楼，天津城市新地标。也是海河六大景点之一。逦＇逡逑ｆｔ：１１邋ｉｉｊ邋），：邋＾，？；：），：ｔ－＇ｊｒ，邋］；＆邋Ｉ：ｎ邋＾邋ｆ：ｉｉａ－１．邋！ｊ邋；ｊ，；＇：；ｊ邋Ｒ：，（－＾｜｜：ｊ１１邋剩U危义戏址⒒恿烁止芎突炷敛牧系奶匦院陀诺悖┕し椒ḿ虮悖╁义瞎こ甓獭８譄嵥柰羳w~T施工就}r赌巾填}0膨逡逑胀混凝土，它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工周逡逑期短。钢管混凝土顶升绕筑时，自下而上进入钢管内，顶升法逡逑的施工可以使得混凝土柱不用振动壚捣、节省时间、饶筑质逡逑量完好、混凝土的密实性好，运用这种技术的施工工艺远远优逡逑于传统的那种施工方式。逦图１．４天津津塔逡逑

梁节点,钢管混凝土柱,连接方式

有效缓解杆件中的应力集中现象，相较于刚性节点，其修复和管理较为方便。逡逑本论文主要研究钢骨－钢管混凝土柱刚性空间节点的受力性能，其连接方式包括加强环逡逑式、锚定板式和栓钉锚固式等种类，如图２．１所示。逡逑＾费栜逡逑ａ外加强环板式逦ｂ内隔板式逦ｃ螺栓锚入式逡逑图２．１常见的钢管混凝土柱－梁节点连接方式逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｃｏｍｍｏｎ邋ｊｏｉｎｔ邋ｔｙｐｅ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ邋ｓｔｅｅｌ邋ｔｕｂｅ邋ｃｏｌｕｍｎ－ｂｅａｍ逡逑加强环式节点形式是《钢管混凝土结构设计与施工规程》推荐的节点构造方法。这种逡逑类型的节点利用上下加强环来承受拉压力作用，通过力偶来低效梁端的部分弯矩。加强环逡逑式节点类型是工程上应用最为广泛的一种形式，其刚性大，承载力高，传力路径简单明确，逡逑在设计合理的情况下能够有效实现“强柱、弱梁、节点更强”，并且钢梁与钢柱的连接方逡逑式施工方便，是综合效益较好的节点。因此，在本文中研究钢骨－钢管混凝土柱外加强环式逡逑空间节点具有一定的实际意义。逡逑

【参考文献】