混凝土柱大截面環(huán)梁節(jié)點施工技術

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摘要:隨著我國城市建設的發(fā)展，城市建筑工程也越來越復雜，尤其是大型高型建筑，對建筑工藝的要求極為復雜，鋼管混凝土柱設計相比于鋼筋混凝土具有明顯的優(yōu)勢，它能夠充分發(fā)揮混凝土的高強度以及鋼材的彈塑特性，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，從而使建筑柱子更為牢固不易彎曲，可以實現(xiàn)對房屋整體結構的有效支撐，在高層建筑的建造中應用尤為常見，而環(huán)梁節(jié)點施工技術，正是實現(xiàn)鋼管和混凝土柱有效連接，充分發(fā)揮這項工藝價值的有效技術手段，本文將對該技術的原理、工藝和價值做簡要探討。

關鍵詞:鋼管混凝土柱;環(huán)梁節(jié)點;建筑;施工

1鋼管混凝土結構的特點和優(yōu)勢

1．1鋼管混凝土的特點

在高層建筑中，底部的梁柱結構往往承擔著整個建筑的重量，混凝土工藝的硬度無法硬抗，傳統(tǒng)的應對方法多為增加梁柱結構中的鋼筋數(shù)量和強度，而且對高層建筑底部的柱子進行擴大化處理，增加柱子的直徑，使其比正常的柱子更為粗大，從而獲得更好的承壓能力，這種很影響建筑美觀不說，真正起到作用也是微乎其微，對建筑在常態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定是有益的，但一旦發(fā)生地震，就很容易崩塌，造成嚴重的后果，即便是高強鋼筋混凝土結構也不能從根本上改變這一點。鋼管混凝土結構的主要特點體現(xiàn)在抗壓性上，除此在施工上也具有一定優(yōu)勢，我們知道，混凝土結構優(yōu)勢在于抗壓強度大，但過剛易折，在超過它的承載極限時就必然折斷，給建筑帶來無法挽回的結果，用鋼管取代鋼筋的鋼管混凝土結構相比之下就有著對高層建筑更好的適應性，具備更強的承載能力，鋼管對混凝土的約束力更強，兩者的配合使得柱子整體性能更加優(yōu)越，具備更強的抗壓和防震能力。

1．2鋼管混凝土的優(yōu)勢

第一，高抗震性。在鋼管混凝土結構中，混凝土的受力分別來源于建筑及其自身重量、鋼管內部受力壓力，鋼管外部的支撐壓力，從而使自身的抗壓強度極限值在此提升，能夠抵抗更大的壓力，而鋼管本身相比混凝土就具有比較好的延伸性，鋼管內部的混凝土又提供了很好的支撐力強化了鋼管的的硬度，如此一來，鋼管和混凝土就不是簡單的相互組合，而是一種相互支撐的有機結合，彌補彼此特性不足的同時又將各自的特性發(fā)揮到了極限，從而使柱子的綜合性能更強，對建筑支撐也更有力，在面對自然災害時，也能更好的保證整棟建筑結構的穩(wěn)定性，有效的提升了抗震性能。第二，抗腐蝕強。鋼管混凝土結構能夠有效減少鋼材的外露面積，鋼管內外與混凝土的結合也使得內部處于幾乎真空的狀態(tài)，因而抗腐蝕性能極為優(yōu)越，尤其相比于鋼結構建筑來說優(yōu)勢更加明顯，抗腐蝕性的加強就使得鋼管混凝土結構的使用壽命大大延長，也保持了良好的使用效果，繼續(xù)發(fā)揮其高延展性和高強度的這兩項抗壓所必備的特性，這種相對穩(wěn)定的結構對高層建筑實現(xiàn)了有效且持久的支撐，保證建筑的其他功能得以很好的實現(xiàn)，對鋼材和混凝土實現(xiàn)了充分的應用，使其整體性能發(fā)揮到了最佳，即便是在惡劣的酸性條件下，也能保障建筑的屹立不倒。第三，耐高溫性。一般情況下，鋼材料受熱其硬度降低產生彎曲，達到一定程度后甚至融化，而混凝土熱容量相對大一些，在面臨火災的強熱環(huán)境時，鋼管結構由于內部混凝土的非勻態(tài)吸熱過程，從而使鋼管耐熱性能持續(xù)更加長久，不至于第一時間發(fā)生彎曲，相比于鋼筋結構更有優(yōu)勢，對一棟建筑來說，達到一定的防火要求也十分重要，在大火過程中，表層混凝土結構很容易高溫爆裂，這時候整個柱梁結構的穩(wěn)定性就面臨考驗，將會承受更多的壓力，在鋼管混凝土結構中，由于鋼材料和混凝土材料的有效結合，使其相互承擔在延展性和抗壓性方面的優(yōu)勢，在極端環(huán)境條件下能夠更好的保持原有性能，為防火救災創(chuàng)造時間，也使得建筑的安全性的到更好的保障。第四，易施工。在傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱施工過程中，受混凝土澆筑和養(yǎng)護的局限性，往往需要花費更多的時間，而在鋼管混凝土結構中，鋼管發(fā)揮的作用不僅僅是提升結構的延展性，其本身也具有一定的硬度和抗壓性，鋼管相比于鋼筋完全可以承擔施工期間的結構承載壓力，因而減少了必要的輔助施工條件，也省去了不少流程和環(huán)節(jié)，大大節(jié)省了工期，也減少了部分開支和預算，在這種施工過程中，施工安全也可以得到更相對有效的保障，因此鋼管混凝土結構具備易施工的特性，在我國城市化建設快速發(fā)展的今天，這種技術特性和效果的組合具有明顯的優(yōu)勢，能夠更好的實現(xiàn)現(xiàn)代化城市建設的需求。

2鋼管混凝土截面環(huán)梁節(jié)點結構

2．1環(huán)梁節(jié)點結構原理

鋼管混凝土柱在延展性和抗壓性方面有著很好的優(yōu)勢，也符合高抗震性的建筑標準要求，而且施工也極為便捷，作為建筑施工局部方案有著很好的優(yōu)勢，但從整體的角度看也有其弊端，而這個弊端就是鋼管混凝土柱與屋頂混凝土梁截面的連接，鋼管不能像鋼筋那樣直接彎曲交織實現(xiàn)建筑縱向設計和橫向設計的有效連接，要通過環(huán)梁節(jié)點實現(xiàn)這一功能，相比于原有工藝講，這個過程要相對復雜，設計和施工難度較高。

2．2環(huán)梁節(jié)點結構的現(xiàn)狀

目前技術條件下，環(huán)梁節(jié)點結構是鋼管混凝土結構建筑所必須采用的技術手段，但不管是從設計上還是實踐上，都沒有統(tǒng)一的強制性標準，采用鋼管混凝土結構的建筑工程師們大多因地制宜根據自身建筑特點采取了不同的方法，目前主要的技術手段有兩種:一種是在鋼筋混凝土結構內的鋼管上焊接圓鋼，用以抵抗橫梁的壓力;另一種是利用鋼筋也就是牛腿節(jié)點實現(xiàn)混凝土柱的鋼管與橫梁的有效連接。這兩種技術各有利弊，圓鋼焊接的技術相對具有施工簡便、承壓性能更好的特點，更好的利用了力學傳遞原理，將頂部壓力傳遞分散至鋼管混凝土柱上，從而實現(xiàn)結構的連接和穩(wěn)定，缺點是建筑的縱橫結構連接較為薄弱，在抗強風方面相對較弱;而牛腿節(jié)點的方法相對比較傳統(tǒng)，施工工藝雖然復雜但也極為成熟，能夠實現(xiàn)有效的縱橫連接，但缺點是頂部壓力的傳導機制較差，從整體上來說，使得建筑的抗壓性和強度偏弱，不能將鋼管混凝土結構的優(yōu)勢充分發(fā)揮。

3環(huán)梁節(jié)點施工要點探究

鑒于不同環(huán)梁節(jié)點施工技術的優(yōu)劣，將二者結合是最有效的辦法，通過控制圓鋼焊接節(jié)點和牛腿節(jié)點的數(shù)量，來實現(xiàn)一個連接和抗壓能力的平衡，由于環(huán)梁節(jié)點的受力分別來自于頂部向下的壓力、鋼管混凝土住的承壓力以及二者相互作用產生的拉力，通過鋼筋連接和圓鋼連接的共同作用，能夠使整個結構變得更加穩(wěn)定，從技術角度具有可行性，在環(huán)梁節(jié)點的施工過程中，還不得不面對很多問題:(1)節(jié)點施工操作難度大。環(huán)梁節(jié)點設計需要大量的鋼筋，而且都使用在同一鋼管混凝土支柱上，節(jié)點密布，如何確定施工的順序、如何定位不同鋼筋的作用，是一件比較麻煩的事情，也是環(huán)梁節(jié)點施工不得不面對的一大難題，另外如此復雜施工完成后的混凝土澆筑也是一個不小的麻煩;(2)節(jié)點施工技術要求高。環(huán)梁節(jié)點設計中須有用的不同型號的鋼筋，用以不同的功能和作用，每個節(jié)點都需要多種鋼筋進行交接施工，對鋼筋的規(guī)格長度要求不盡相同，且使用順序也有變化，這樣就對環(huán)梁鋼筋的現(xiàn)場加工能力提出了更高要求，要達到不同用途的使用標準，增加了施工的技術難度;(3)節(jié)點施工工藝要求高。這個主要體現(xiàn)在環(huán)形鋼筋的連接和混凝土澆筑的施工上，無論采取怎樣的技術手段，鋼筋連接的最終形態(tài)呈現(xiàn)一種弧型結構，這就使得混凝土澆筑的模板制作和加固面臨一定的難度，環(huán)梁能否最終成型，是否達到建筑設計所要求的標準，都依賴于最后的澆筑施工。

4結束語

總而言之，我國的大型建筑過程中，采用鋼管混凝土結構的并非個例，而且這樣的結構在抗震抗災和使用過程中有著明顯的優(yōu)勢，隨著環(huán)梁節(jié)點施工技術的進一步突破，該建筑結構也必然會得到更廣泛的應用，在具體的建筑設計施工中，應從建筑整體的穩(wěn)定性可靠性角度出發(fā)去，充分發(fā)揮不同結構的優(yōu)勢，實現(xiàn)不同優(yōu)勢間的互補，在環(huán)梁節(jié)點結構的設計中，要充分考量實際條件，把握施工要點，確保工程建設效果。

參考文獻

［1］張浩，楊瑋，常一琳，等．廣州東塔超大截面鋼柱柱腳灌漿施工技術［J］．施工技術，2014(9):1－4．

［2］GB50010－2010混凝土結構設計規(guī)范［S］

作者:韓向陽