钢管混凝土柱论文大全11篇

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篇（1）

 

钢管混凝土灌注施工过程中易出现问混凝土输送泵故障、泵管堵塞，泵管爆裂、钢管堵塞等问题。

为确保在突发事件影响到混凝土正常浇注时，能迅速有效地采取正确地措施，最大限度地减少突发事件对混凝土浇捣的影响。保证工程施工质量，本人就如何保障钢管混凝土灌注施工的质量谈一下个人的观点：

一、现场工料机准备

（1）人员配置

为保证钢管混凝土灌注施工快速、安全、顺利地进行。浇筑前，项目部必须所有的相关施工人员进行全面的技术交底，明确各个人员的分工。一般由项目经理或总工担任现场总指挥，配备至少3个以上的试验员及2个质检人员，分别控制前后场的混凝土质量。在拱上配备2名技术人员进行跟踪拱肋灌注进度。

（2）现场布置

泵管布置原则为：连接线路短弯头少。管道中不宜有小于90°的弯头；尽量不设置下坡管道，避免管内有空气降低泵送压力，如需设管道下坡时，水平倾角不宜大于15°。管道尽量顺直并上好垫圈避免漏气和漏浆。底部要垫稳，悬空泵管不能超过两节，竖管要用钢丝绳或手拉葫芦固定好，减少泵管摆动。

（3）材料设备准备情况

浇注前砂石料、水泥、外加剂等材料均配备充分，必须满足两条主拱肋的施工需要；同时备有泵机3台、泵管、卡扣、垫圈若干，两套拌和楼和发电机组均经过检修试用。并将填写浇筑申请单，由监理对材料数量、设备等进行确认。

二、钢管混凝土拌制

为更好的控制混凝土的性能，各试验员及现场管理人员必须熟悉混凝土试验检测性能，了解浇注钢管混凝土坍落度设计值、初凝时间、终凝时间等等。

开盘前，若为高温天气，材料人员已提前2小时以上对现场的砂、石材料进行不间断淋水降温；若为天气较低，低于-5C*交通论文，应对使用拌制混凝土的清水进行加温。试验人员测试好现场砂石的含水量，并调整好当天施工配合比，填写配合比清单，经试验工程师鉴认后施工。粉煤灰按袋分堆存放，每次按规定袋数加入；外加剂预先按每次进料数量称好装袋，进料时按规定袋数加入；水则由拌和机上的继电器控制加入。各种材料按一定顺序加入，通过拉压力传感器控制材料用量，后场试验人员严格控制好。同时每次开盘前，试验人员测好水泥温度，水泥温度过高会严重影响所拌制的混凝土工作性能，这一点应引起足够重视。

砂石、水泥、粉煤灰、外加剂等进入搅拌筒后，先搅拌至均匀，然后再加水搅拌，加完水后混合料在机内的搅拌时间为150S。每盘混凝土搅拌完成后，试验员对混凝土的和易性进行目测，达到要求即可出机，检测出机混凝土坍落度，合格后才可运走，运送过程中要连续搅拌。

三、钢管混凝土灌注

灌注混凝土之前，预先搅拌一两盘稠度较小的水泥砂浆，用输送泵泵送砂浆，将全部输送导管湿润和，在泵送完砂浆之后泵送混凝土，应待砂浆完全排出，排出合格的混凝土后才能将导管连接至主弦管。

混凝土泵送过程中要注意控制泵内混凝土数量，要保持有足够的混凝土，以防吸入空气造成弦管内混凝土不密实和混凝土供应不及时时能够泵送不至于等得太久造成堵塞中国期刊全文数据库。后场施工人员经常检查输送泵管接头的牢固性，一旦卡扣松动，立即加固后再继续泵送。

在混凝土输送过程中前场值班人员应通过用锤敲击弦管的方法，确定混凝土在弦管内的上升高度。混凝土泵送至拱顶部分，靠近拱顶横隔时，应放缓输送速度，调整泵送进度，钢管混凝土在拱脚连续泵送至拱顶，不得长时间中断，应控制在灌注完成后先进入弦管内的混凝土没有达到初凝。待混凝土灌满，管内水泥浆完全排出，并在出浆孔排出合格的混凝土后，关闭设置于进浆口的止回阀，拆洗导管及设备。本次混凝土灌即告结束。

钢管混凝土施工过程中应按规定抽样制取试件。同一拱肋每根弦管混凝土灌注完成，预压试件确定强度，待混凝土强度达到设计强度的90%后才能进行下一根钢管混凝土的灌注。

四、质量保障措施

（1）选择合理的时间段进行浇注混凝土，尽量避开高温天气。浇注前，材料人员提前2个小时以上对现场的砂、石材料进行不间断淋水降温。

（2）加大沟通力度，确保前后场联系以及指挥人员和施工人员的配合。必要时配备足够的通讯器材，确保通讯顺畅。

（3）混凝土的质量控制；开盘前交通论文，测试现场砂石的含水量，并调整施工配合比，经试验工程师鉴认后施工。外加剂预先按每次进料数量称好装袋，进料时按规定袋数由人工加入。同时每次浇注前，试验人员已测好水泥温度。搅拌完成后，试验员进行坍落度抽检，合格后才可运输至前场，现场经试验员进行坍落度抽检合格后才可使用。

（4）更换输送管止回阀，由于原来使用的止回阀发现管口直径小中间逐渐变大的现象，易造成在泵送混凝土时输送管堵塞。因此直接使用导管接入拱肋，在靠近拱肋的导管处开好小孔，插入钢筋进行止回。

（5）加大对泵机的检查力度，开工前对泵机进行检测标定；对泵管的厚度及卡扣的强度进行及时检测；合理布置泵机，尽量减少混凝土输送管弯头的布设。采用两台泵机进行二级泵送，并采用高压泵管进行砼泵送。对泵机的布置情况必须形成文字方案，经监理审批后才可实施。

（6）沿钢管拱肋纵向预布输送泵管至第三、四拱肋节段接头上四米，出现堵管时能迅速处理故障，在堵塞处立即开孔接管，连续浇筑钢管混凝土完毕。补灌钢管灌注工艺流程如下：开孔清理浮浆→焊接上部孔洞→焊接进浆管→接泵管→泵水润湿管道（水不能进入主弦钢管）→拌砂浆和混凝土→泵送砂浆管道（砂浆不能进入主弦钢管）→泵送混凝土→拱顶出浆管冒混凝土并稳压后关闭止回阀→结束。

五、结束语

综上所述，保障钢管混凝土灌注施工的质量，必须有详细的施工组织计划及保证措施，这样可确保在突发事件影响到混凝土正常浇注，并能迅速有效地采取正确地措施，最大限度地减少突发事件对混凝土浇捣的影响，保证了工程施工质量。

参考文献

[1]公路工程质量检验评定标准JTJ071-2003，[S]北京：人民交通出版社，2003。

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题目:格构式钢管混凝土柱的耐火性能分析

课题来源：

研究人从事炼钢厂房，连铸厂房以及与钢铁行业相关的工艺平台，管道支架等的结构设计。在设计过程中经常遇见采用格构式钢管混凝土柱的工程；而一方面行业内对钢结构组合结构有防火要求，另一方面钢铁厂相比其他工业厂房更容易发生火灾，因此本研究拟以格构式钢管混凝土柱升温与降温受火性能研究为方向，考察破坏形态及其受火极限状态。

选题依据和背景情况：

钢管混凝土作为一种新型的组合结构，是在钢管内部填加混凝土材料而构成一种新型的构件。钢管混凝土一般简写为 CFST（concrete filled steel tubular），其横截面的布置各有不同，按照形状可以分为圆钢管、矩形钢管、和多边形钢管混凝土。 钢管混凝土构件中的两种组成材料在外荷载作用下发生相互作用，其中最主要的作用为钢管内部核心的混凝土受到来自外围钢管的套箍作用，而处于三向应力状态，使混凝土的强度、塑性等力学性能得到了提高。同时，混凝土的存在，又可避免或延缓钢管容易发生局部屈曲的特性，从而能够发挥钢材的材料强度。钢管混凝土构件具有比钢管和混凝土简单叠加后更高的抗压能力以及良好的塑性、韧性和抗震性能。 此外，钢管混凝土还有延性好，抗压强度高，比钢结构具有更好的抗火性能和更好的抗震性能。在施工中，外套钢管可起到模板的作用，便于直接浇筑混凝土，加快施工进度。综上所述，钢管混凝土构件中钢管和混凝土取长补短，使钢管混凝土构件具有强度高、耐疲劳、抗冲击、延性好、抗震、抗火和便于施工等良好性能

二、文献综述

参考文献：

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三、研究内容

四、研究基础

1．所需工程技术、研究条件

本科硕士阶段所学习的课程：钢结构基本原理与设计、组合结构设计、结构抗火设计、

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【关键词】

超高层建筑、钢管混凝土柱、混凝土质量检测方法。

中图分类号： TU208 文献标识码： A

一、项目概况和背景

保利国际中心（B3栋）为保利国际广场中的超甲级写字楼，它耸立于长沙市南湖路与湘江大道交汇处，与橘子洲头雕像正对。建筑效果图如图1.1所示。该工程的建筑物主体结构设计使用年限为50年。塔楼标高+0.000（绝对标高40.600米）以上采用混合框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂体系，其中梁以H型钢梁为主，柱由方钢管混凝土为主，角部为8个圆钢管混凝土柱，核心筒区域外楼面采用钢筋桁架楼承板组合楼板；标高+0.000以下采用混合框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，其中梁为混凝土梁，柱变成型钢混凝土柱（其中方钢管混凝土柱变成十字形截面柱，圆钢管混凝土柱变成圆钢管混凝土组合柱）。楼板均为混凝土楼板。剪力墙和柱在标高+88.950以下采用C60混凝土，+173.550以下采用C50混凝土，+173.550以上采用C40混凝土浇筑。不同标高位置钢管混凝土柱平面布置示意图如图1.2-1.4。

图1.1 塔楼效果图

图1.2 塔楼标高+0.000以下框架柱平面示意图

图1.3 塔楼标高+0.000~119.230框架柱平面示意图

图1.4 塔楼标高119.230以上框架柱平面示意图

二、监测主要方法选择

2.1基于压电应力波测量的监测方法

本工程的监测过程采用32通道比利时进口LMS-SCM05振动测试分析集成系统。该系统自带信号发生功能，可以产生高频激励信号，并且各通道间完全独立高频采样。该系统可以产生简谐信号、扫频信号、随机信号以及触发信号等各种类型信号，可用于直接驱动压电功能块，在混凝土内部产生应力波。同时，该系统具有高效、稳定的采样能力，其最大采样频率可达100KHz，能有效的采集到压电传感器以及压电功能块接收到的高频信号。而且该系统配备有功能强大的数据分析系统，其LMS Test.Lab Time Recording Add-in模块具有时间历程记录功能，并与特征数据采集、阶次跟踪分析、谱采集或实时倍频程保持同步。记录的时间数据可利用Test.Lab特征数据通程处理模块做进一步的后处理。该系统集发出信号、采集信号以及后处理分析信号于一身，极大地满足了本次监测的需要。如图2.1所示。

图2.1 现场测试状况以及比利时LMS测试系统

2.2基于压电机电耦合阻抗测量的检测方法

在机电耦合阻抗法中，通过测量粘帖于钢管外壁的压电智能材料与钢管壁所构成的机电耦合系统的机电阻抗来评估界面性能，其测量原理见图2.2。图2.3表示的是用于测量机电阻抗的宽频带惠普阻抗分析仪以及一个带模拟界面剥离的钢管混凝土构件。运用机电阻抗测量法对此带模拟界面剥离的钢管混凝土构件的剥离状况进行了监测。图2.4显示的是界面完好与剥离区域的压电智能材料的阻抗测量结果的比较以及多定义的界面损伤指标。实验结果表明，基于机电阻抗测量可以很好识别出钢管混凝土构件中无法观测到的界面剥离损伤。根据试验构件的性能选取相应频段，分别测量了界面损伤发生前后的阻抗值，通过比较阻抗峰值的偏移和峰值对应频率的变化，有效的识别结构的损伤。基于阻抗的方法能够有效地反映局部损伤，由于其测量频率较高，因此对初始微小损伤比较敏感。

图2.2 基于压电陶瓷的机电阻抗测量原理

图2.3 带模拟界面剥离的钢管混凝土构件以及阻抗测量装置

图2.4 界面完好与剥离区域的比较以及界面损伤指标

此方法主要针对钢管混凝土柱的柱身在易于出现混凝土缺陷和界面缺陷的部位进行抽样检测，重点关注关键部位混凝土浇筑质量、横向加劲板以下范围钢管壁与核心混凝土的界面粘结状态。

三 、钢管混凝土构件监测

利用两种监测方法对浇筑后的钢管混凝土柱中最易于发生核心混凝土缺陷以及核心混凝土与钢管内壁和横隔板下表面界面缺陷的部位进行检测，重点关注横隔板下部位内部核心混凝土完整性、核心混凝土与钢管内壁的界面粘结状态。

（1）对于基于应力波的检测，采用一发一收以及一发多收的方式进行。通过对应力波传递距离相等的一组传感器的输出信号的分析来对核心混凝土的完整性以及界面状态进行评价。

（2）对于压电耦合阻抗法，采用对粘帖在钢管外壁的压电陶瓷片或者嵌入式压电功能块的机电耦合阻抗测量对界面粘结性能进行监测与评价。

3.1 监测对象以及测点布置

为了实现以上监测目的，采用应力波法和压电耦合阻抗法两种方法相结合的方法，将在标高+0.000以上塔楼B3栋周边的每层24根Q345B钢管混凝土柱中的选择关键截面进行抽样检测，采用技术压电功能块、压电传感器（PZT）进行。

图3.1方形钢管柱横截面及立面示意图

图3.2 圆形钢管柱横截面及立面示意图

标高+0.000以上高235.5米，共50层，钢柱采用自密实混凝土分段浇筑，其中1-10层每2层钢管整体吊装并浇筑一次混凝土，10层以上每3层钢管整体吊装并浇筑一次混凝土。24根钢管柱中16根为方钢管混凝土柱，8根为圆钢管混凝土柱。横截面及立面示意图如图3.1-3.2所示。

选取矩形截面柱与圆形截面柱与型钢梁的连接节点处最容易出现缺陷的部位，即三层横隔板中的最上层以下的部位进行监测。总抽检构件数为总吊装节段数的约30%。

在上层横隔板下表面安装压电功能块，在钢管外壁粘帖压电片。结合应力波法和机电耦合阻抗法进行监测与分析。

3.1.1方形截面钢管混凝土柱

（1）嵌入式与表面粘帖相结合

在上层横隔板下表面上每边布置3个压电功能元，其中1个位于每边的中间位置，其中PZT的方向为竖直且垂直于该钢管内壁。另外2个压电功能元布置在该边的1/4和3/4处，该压电功能块与钢管内壁留20mm距离，其PZT平面竖直但平行于该内壁。每个构件供设置12个压电功能块。此外，每边对应位置设置4个PZT，每个构件共设置16个PZT片。方形截面钢管混凝土柱上层横隔板下表面的压电功能块以及外壁PZT片布置示意图如图3.3所示。在每个吊装层中，选取一个方钢管柱采取该方式布置。

（2）外部粘帖压电陶瓷片

对于部分方钢管柱，采用外部粘帖压电片的方法。方形截面钢管混凝土柱上层横隔板下表面外壁PZT片布置示意图如图3.4所示。核心混凝土与钢管内壁的界面粘结状态通过压电阻抗法评估，核心混凝土采用应力波方法检测与评估。在钢管已经安装就位其靠建筑外侧的表面无法在保证安全的情况下粘贴压电陶瓷片的情况下，可以只在方柱的两个相对的侧面上进行粘贴。

图3.3方形钢管混凝土柱上层横隔板下表面压电功能元以及PZT片布置示意图

图3.4方形钢管混凝土柱上层横隔板下钢管表面粘帖PZT片布置示意图

3.1.2 圆形截面钢管混凝土柱

（1）嵌入式与表面粘帖相结合

对于部分圆形截面钢管混凝土柱，在上层横隔板下表面上沿钢管内壁均匀布置6个压电功能元，该压电功能块与钢管内壁留20mm距离，其PZT平面竖直且与钢管内壁保持相切。此外，钢管外壁对应位置设置6个PZT。圆形截面钢管混凝土柱上层横隔板下表面的压电功能块以及外壁PZT布置示意图如图3.5所示。在每个吊装层中，选取一个方钢管柱采取该方式布置。

（2）外部粘帖压电陶瓷片

另外的圆钢管柱采用外部粘帖压电片的方法。圆形截面钢管混凝土柱上层横隔板下表面外壁PZT片布置示意图如图3.6所示。核心混凝土与钢管内壁的界面粘结状态通过压电阻抗法评估，核心混凝土采用应力波方法检测与评估。考虑到嵌入式压电功能元的施工耗时较多，主要采取表面粘帖压电陶瓷片的方法进行。在钢管已经安装就位其靠建筑外侧的表面无法在保证安全的情况下粘贴压电陶瓷片的情况下，可以只在圆柱的相互垂直的两个相对位置上进行粘贴。

图3.5方形钢管混凝土柱上层横隔板下表面压电功能元以及PZT片布置示意图

图3.6方形钢管混凝土柱上层横隔板下钢管外壁粘帖PZT片布置示意图

3.2监测方法

3.2.1基于应力波的钢管混凝土监测

运用方形截面以及圆形截面构件内部对称位置的压电功能块进行信号发射和接受信号，对信号进行小波包能量分析，进而对钢管混凝土内部核心混凝土的均匀性进行评估。激励信号采用扫频信号、正弦信号和脉冲信号，测量两次。用收发信号距离等同的一组传感器的输出信号来评定监测结果。

对于方钢管混凝土柱的四个角区的缺陷的监测，选取每边中间位置的压电功能块作为激励器，采集对应钢管外壁的两个PZT的响应。

对于方钢管混凝土的四边钢管内壁与核心混凝土的截面粘结情况，分别采用嵌入式压电功能元作为激励，对于外壁PZT片接受信号的方式进行监测。

3.2.2基于机电耦合阻抗的钢管混凝土界面性能监测

钢管壁与核心混凝土的粘结状况，分别对于嵌入式压电功能元和表面粘帖压电陶瓷片进行机电耦合阻抗测量，通过阻抗结果的分析对界面粘结性能进行评估。

3.2.3混凝土界面性能监测

分别基于应力波和机电耦合阻抗测量，在混凝土浇筑后1-2周内测量一次。

选取嵌入和粘贴方案的方形截面和圆形截面钢管混凝土试件各一个（图3.7中位置1与2），进行多次监测。混凝土浇筑后3天，7天，14天，28天，3月，6月分别进行测试。

参考文献：

[1] 国家发明专利：基于压电陶瓷和小波包分析的钢管混凝土构件钢管壁剥离监测方法,（201010544540.8，已授权，专利第一发明人：许斌）。

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[3] 张婷：基于压电陶瓷的钢管混凝土柱界面剥离损伤监测的实验研究。硕士学位论文，湖南大学土木工程学院，2012（指导教师：许斌）。

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篇（4）

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

Abstract: this paper expounds the concrete filled square steel tubes structure system in light of the application of the steel structure housing situation and advantages, introduces the structure of the concrete-filled steel tube column party design analysis method and its future research prospect， and provides light steel structure housing or related design work for the staff technology reference.

Key words: square steel tube concrete column; Multi-layer light steel structure; Advantages; Structure design; Technical difficulties

0 概况

随着人类对住宅要求越来越高，建筑房屋的绝热、抗震及抗压性能越来越理想。这一切都源于人类对房屋质量的舒适感与安全感的追求，钢—混凝土组合的建筑结构就是人类追求建筑房屋舒适与安全的产物。钢—混凝土结构早在19世纪就已开始被人类所注意，并对其展开一系列的研究开发，其综合了钢材的韧性与混凝土材料的较好的抗压性能，更好地发挥了建筑材料的材质特点，而避免各自的缺点。

由于环保意识的不断加强及材料短缺越来越严重，国外很多国家如澳大利亚、日本、美国等，都在在积极研发和设计更多钢管混凝土结构的应用。而我国在近几年内也开始研究开发、设计与制造、施工安装轻钢结构，也取得了很大的成就，如首都博物馆新馆的设计与施工[1]。

1 方钢管混凝土柱结构体系的优点

1.1节约钢材，降低造价

一般情况下，由于方钢管混凝土加入钢结构，降低了建筑物的自重，相当于混凝土结构的一半，而基础荷载相对变小，经济效益明显提高，己成为公认的节材、经济、施工简捷的结构形式。

1.2抗震性能好

由于钢管的材料的存在，提高了整体结构的强度、塑性和韧性，因此在同样的震动条件下，其能更好地克服因超载而发生断裂现象，更好地适应动力荷载的压力，其良好的延展性在抗震性能方面表现得无可挑剔。

1.3防锈蚀和抗火性能优于钢柱

方钢管混凝土柱只是外表面需涂防锈漆，而钢柱全周边皆需防锈蚀，显然，可以大大节省防锈漆。且方钢管混凝土由于其管内设置有混凝土结构，可以吸收大量热量，因而耐火时间比钢柱更长。所用的防火涂料比钢柱更少，造价也比钢柱更低，性价比更高。

1.4抗扭、抗剪性能优越

方钢管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，强度高。建筑物的一些边柱和角柱，在地震作用下，将同时承受轴心压力、弯矩、扭矩和剪力作用。对于方钢管混凝土柱来说，在复杂应力作用下的承载力很高，并且其塑性和延性更好，安全而可靠[2]。

2 方钢管混凝土柱的结构设计

2.1主要计算依据

方钢管混凝土柱的机构设计过程应依据建筑设计单位提供的建筑设计方案、并参考有关的国家建筑设计规程、规范，如《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）等等[3]。

2.2轴向受力构件计算

2.2.1轴心受压构件的强度计算

根据钢管和混凝同工作的机制，参照我国建筑结构设计统一标准的规定，轴心受压构件的强度承载力设值的计算公式为：

Nu=α(fAs+fcAc)

上式中α是与钢管对混凝土的约束效应和混凝土徐变对承载力影响等因素有关的系数，前者对混凝土的强度有所提高，后者则相反。考虑到α的影响因素比较复杂，对轴心受压构件的强度承载力的提高有限，对于管壁较薄的构件更是如此，为方便使用，取α=1，即得到方钢管混凝土轴心受压构件的强度计算公式：

N≤Nu u= fAs+fcAc

2.2.2轴心受压构件的稳定计算

根据试验资料，方钢管混凝土轴心受压构件受力较接近于钢构件，因此采用钢结构类似的计算公式：

公式中的轴心受压稳定系数也近似地采用现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的b曲线：

构件的长细比则按考虑钢管和管内混凝同工作后的影响

2.2.3轴心受拉构件的强度计算

由于混凝土的抗拉强度相对于钢管较小，在计算方钢管混凝土轴心受拉构件时可不计入混凝土的作用，只考虑方钢管抵抗所有拉力，由极限状态即可得到方钢竹混凝土的抗拉承载力计算公式：

N≤Asf

2.3弯、拉弯构件计算

其中包括a、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的强度计算；b、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的稳定计算；c、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土拉弯曲构件计算；d、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的强度计算；e、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的稳定计算。但由于论文章节的安排，在本文就不详细介绍。

2.4节点连接设计

梁-柱连接的性能是影响结构整体性能的关键，合理的连接节点应该有足够的强度和适当的刚度，即满足“强节点、弱杆件”原则。方钢管混凝土柱与H型钢梁的连接，按照连接处相对转动约束作用的大小，可以分为：柔性连接、半刚性连接和刚性连接三种。其中半刚性连接可减少施工现场的焊接工程量，且节点外观简捷、传力明确，钢柱制作与混凝土的浇筑质量不受影响，柱两侧梁高不等构造容易处理，避免了内隔板与外环板由于焊接残余应力影响，而在地震力的反复作用下节点处钢材易发生分层或脆性破坏的缺点。

3方钢管混凝土柱结构设计的研究方向

虽然钢管混凝土住宅具有较多的优势，但在实际中的应用时，还存在一些善待解决的难题。

3.1结构理论研究需进一步完善

对方钢管混凝土构件来说，目前对构件动力性能的研究还是基于试验结果，缺乏理论分析方法，不利于深入全面研究其动力特性，同时不利于对实用抗震设计方法的研究。

3.2设计理论需要进一步完善

目前国内的建筑规程虽然对圆钢管混凝土构件和方钢管混凝土构建的设计做了有关说明，但有些依据还不能非常准确地描述方钢管混凝土柱体构件的性能，相差误差还比较大，设计过程仅仅对混凝土和钢管部分进行简单的叠加，这样降低了该结构的优势。而采用研究理论进行计算时，公式却显得过于烦琐，还需要结合实际的实验数据进行大量简化。

3.3结构形式需要进一步完善

由于钢管混凝上构件的抗弯性能低于抗压性能，因此钢管混凝土框架抗侧力性能比较弱，仅采用框架结构一般不能满足抗震要求，需要增加抗侧力体系，一般为柱间支撑。但是柱间支撑的增加限制了建筑开窗的灵活性。因此，进行该类型住宅设计需要建筑和结构有机结合。

3.4节点的优化设计

梁柱刚接节点，需要传递弯矩。在现场施工时，如果仅对钢管进行节点拼接，由于略去混凝土部分的抗弯承载力，节点强度将低于构件强度，不符合“强节点，弱构件”的设计原则。而考虑节点处混凝土部分的作用，施工时不可避兔混凝土的二次浇注，不符合全装配式住宅施工要求。因此对于梁柱端头和节点均应另行设计，节点的优化设计和试验将成为设计工作中的重要部分。

3.5结构防火处理

虽然钢管混凝土具有较好的抗火灾性能，并且通过理论计算和工程实例验证。但目前的规程仍规定按照钢结构防火要求处理，防火处理将大量增加工程造价，该问题已成为钢管混凝土结构和轻钢结构在工程应用中的瓶预问题。

4 结束语

多层轻钢建筑中采用方钢管混凝土结构可大大增加其结构的承载力和可靠度，提高建筑品位，缩短施工工期，提高了住宅的抗震性能，节省了建筑过程的有关材料费用，具有非常好的经济效益和社会效益。对于目前木材、矿产资源缺乏的国情来说，方钢管混凝土柱体构建是相当具有发展潜力结构形式。但是，由于国内建设设计人员对方钢管混凝土构件的各种性能的研究分析工作才处于比较初级的阶段，在其结构布置、设计方法、施工措施等方面的技术还需要进一步提高。

参考文献

[1] 徐祖元. 首都博物馆新馆钢结构工程施工技术 [J]. 建筑技术，2006，（09）

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中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：

1.引言

钢筋混凝土是在19世纪中叶开始得到应用的，由于水泥和混凝土刚刚问世，同时设计计算理论尚未建立,所以发展比较缓慢。19世纪末,随着生产的发展,以及试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进，钢筋混凝土在以后的两百年得到了飞速发展，各种形式的约束混凝土结构随之出现。人们对约束混凝土的研究始于20世纪30年代，并逐渐形成了钢管混凝土、碳纤维约束混凝土、钢筋约束混凝土三大体系。其中，钢筋约束混凝土的应用和研究最为广泛。曹新明教授提出了区域约束的概念[1]，以往的研究均是将构件截面作为整体进行约束，而且强调横向箍筋对混凝土的约束作用，其实约束混凝土中纵向钢筋与横向箍筋有着同等重要的作用；再者，尽管约束可以提高混凝土的强度和延性，但是构件在受力时并非所有的地方都需要有强约束，有效而经济的做法应该是在需要的地方施加有效约束。区域约束混凝土概念的提出，突破了传统思维模式，以一个全新的视角考察钢筋混凝土结构中各个组成成分的功能，通过调整纵向钢筋及横向箍筋的布置方式，改变了混凝土、纵向钢筋及箍筋的受力机理，并将区域约束与整体约束有机地结合，使钢筋与混凝土的结合更为紧密，充分发挥了各个组成部分的性能。

2.关于约束混凝土

（1）约束混凝土结构约束机理[1]

对于约束混凝土构件，在混凝土受压时,由于侧向压力的约束，限制内部微裂缝的发展，能极大地提高混凝土的抗压强度。工程上运用这一现象，把以受轴心压力为主的柱子做成钢管混凝土柱（钢板焊接成为筒状或直接用大直径钢管，内浇注混凝土）、侧向密排配置螺旋形或者环形箍筋柱。在混凝土构件受到轴心压力过程中，混凝土发生与轴压力相互垂直的横向变形，内部产生裂缝，此时的钢管或者密排环状箍筋就发生作用，向混凝土提供径向反作用力，紧紧地约束了混凝土的横向变形，从而限制内部微裂缝的发展，以达到提高混凝土的抗压强度和延性（发挥混凝土的塑性性能，得到良好的变形效果），我们通常称钢筋对混凝土的这种约束效果为有效约束：如矩形截面柱，普通配筋情况下的钢筋对混凝土的约束机理如图1所示。把箍筋与纵筋的连接点视为不动点，则虚线范围内为有效约束区域（拱作用）

图1矩形截面柱约束机理示意图

纵筋则可视为同时受轴向压力及弯矩的连续梁，共同为核心混凝土提供约束。当钢筋（纵筋及箍筋）配置达到一定水平后，可以有效提高核芯混凝土的强度及延性。

（2）区域约束混凝土结构特点

传统约束与区域约束：

传统矩形截面钢筋约束混凝土柱的箍筋形式主要有螺旋箍、井字箍、复合箍（图2）等，它们都是将整个截面进行约束，并在截面中心形成约束最强的约束核心。其纵筋主要分布在柱截面四边，当然这对柱体抗弯是很有效的。

图2 传统箍筋形式

区域约束混凝土旨在在最需要的地方设置约束钢筋。将约束钢筋集中布置在受压或剪压区，以便更有效提高该区域混凝土的强度及延性；并且以合理的方式布置约束钢筋。有效的约束是由混凝土、纵向钢筋及横向箍筋共同实现的，纵向钢筋的配置、横向箍筋的形态及配箍率、钢筋的强度与混凝土强度的比值都影响到约束的效果，因此，需要有合理的配置（图3）。

图3 区域约束箍筋形式

区域约束混凝土受力特点：

a.区域约束混凝土结构承载能力、强度比普通混凝土均有所提高，提高的幅度根据约束程度而定（图4）；

b.同等强度下，可以减小构件截面尺寸，减轻结构自重，从而获得更多的使用空间；由于截面减小，结构耗能略有降低，但是延性性能大幅度提高，更有利于结构抗震；

图4混凝土抗压强度与应变关系图

c.随着轴压比的提高，区域约束混凝土试件的刚度的提高略低于普通约束混凝土试件，这就使得区域约束混凝土构件在地震中耗能有所降低，安全储备相应提高；

d.在工程设计中，区域约束轴压比限值在满足配箍率的前提下，对于矩形截面柱可以比规范取值提高1.1倍，对于圆形截面柱可以比规范取值提高1.2倍[2] [3]。

3.区域约束混凝土结构的应用

区域约束混凝土定性描述了混凝土结构中各个组成成分的工作性能，箍筋的强度、混凝土的延性都得到了充分发挥，钢筋与混凝土的粘滞性及混凝土间的咬合力得到了实质改善，提高结构的承载力的同时不降低安全度。区域约束混凝土有了很强的耗能能力，可以大幅度地提高结构的抗震性能。因此当它用作多层及高层建筑中的柱子时，不仅可以减小柱子的截面尺寸，还可以扩大建筑的使用空间。并且在建筑上一改“肥梁、肥柱”的旧结构形式，使建筑更加美观，由于柱子截面的减小，必然会增加建筑的使用空间，减轻柱子自重，减少混凝土用量。这样将带来很大的经济效益与综合效益。此外，区域约束混凝土结构构造简单、施工方便，与传统混凝土结构相比，区域约束混凝土有着同样简单的构造形式，采用同样的施工方法，因此极易为施工单位所接受，便于推广使用。

当前建筑业已成为国民经济的支柱产业，约束混凝土结构在我国的发展十分迅速。合理地利用约束混凝土结构，可明显提高混凝土的承载能力，充分发挥材料的使用效率，在技术和经济上都具有很大的优越性。基于上述优势，区域约束混凝土构件可以应用于桥梁工程、高层与超高层建筑，工程中应用于受拉、受压、受弯、受扭等梁柱构件，以及一些大体积钢筋混凝土构件，如大坝、桥墩、承台等，可以充分减轻结构自重，增加使用空间。

约束混凝土结构是现代建筑最重要的结构形式之一，具有节约材料和劳动力，提高施工工效，加快施工进度，提高建筑工程的产品质量等优势。从环保和节能的角度讲，应用区域约束混凝土技术，可以减少环境污染，取得较大的经济效益。在当前狠抓工程质量，加强设计施工管理的情况下，应用区域约束混凝土技术，不仅改善了构件的受力性能，降低结构的总体造价，能够满足现代工程施工质量和效率的要求。相信在本世纪的初，我国工程建设必将出现崭新的气象。

4.结语

区域约束混凝土结构是针对工程结构设计高层、超高层钢筋混凝土以及大跨结构中遇到的轴压比超限问题，在约束混凝土基础上发展起来的，能有效实现满足建筑、结构、经济、安全之间合理协调的新型结构。

钢筋混凝土抗震设计中，经济而有效的方法是提高结构及构件吸收地震能量的能力，利用结构或构件的变形能力来耗散地震能量。对区域约束混凝土结构抗震性能和设计方法的研究还有待于进一步深入。

参考文献

【1】曹新明，杨力列，陈宗强，曹鹏程，朱国良.约束混凝土与区域约束混凝土[D].2005-09

【2】庞新宾，区域约束混凝土柱往复荷载作用下轴压比限值研究[D]. 硕士学位论文, 2011-06

篇（6）

关键词：高层钢结构住宅；结构计算及分析；地震荷载；风荷载

Key words： high-rise steel residential；structure calculation and analysis；seismic load；wind load

中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）02-0131-03

0 引言

钢框架结构与混凝土框架结构相比，有很多不同之处。一方面钢材比混凝土材质更为均匀、各方向的力学性能几乎一样，这些有利于结构的分析计算；另一方面，钢材强度较高，在相同承载力下钢构件的截面可以减小很多。这是钢结构的一个优点，但同时也产生一些问题：构件截面的抗弯刚度EI、抗扭刚度GIt、抗翘曲刚度EIw均小于混凝土构件的各个刚度值。刚度小就意味着抗变形的能力比较差，容易产生较大的变形。[1-5]

1 荷载效应的计算

我国《钢结构设计规范》对框架结构的内力计算作规定，但公式只限于弹性分析，而且一般采用一阶弹性分析。由于钢框架结构P-Δ效应较大，采用一阶弹性分析显得保守，这时宜采用二阶分析。国内外学者对钢框架结构二阶效应进行了研究，比较成熟的分析方法有两种：塑性区法和塑性铰法。这两种方法都对材料进入塑性阶段给出了研究结果。但由于计算工作量大，难于在实际结构设计中推广。

本文按照我国钢结构设计规范（GB50017-2014）中的设计方法，通过PKPM软件，对常用的钢结构体系进行分析，从而找出结构性能比最好的结构体系。[1-2]

2 PKPM计算分析

2.1 结构模型

现以昆明某小区12层钢结构住宅为背景，建筑方案为：（高层）地下1层，地上12层，出屋面楼梯、电梯间1层；层高为地下3.6m，地上12层每层均为2.9m，出屋面4.1m；室内外高差：0.45m；地上结构总高度：0.45+2.9×12=35.25m；结构方案为：楼板采用现浇混凝土平板，预应力槽形叠合板，楼面预留70mm建筑做法，轻骨料混凝土填充；主体结构材料为钢材：Q235；混凝土强度等级：钢管混凝土柱C40，其他C30；钢筋：HPB300级、HRB400级。基础采用钢筋混凝土桩基础；填充墙采用200mm厚加气混凝土砌块。抗震设防烈度分别考虑7度和8度，设计基本加速度值为0.10g和0.20g，设计地震分组为第二组，场地土特征周期值选取0.40s。

结构类型分别考虑钢框架-支撑结构和钢框架-混凝土筒体结构两种，结构平面布置如图1和图2所示，其三维模型如图3和图4所示。柱子采用方钢管柱和钢管混凝土柱两种类型。

2.2 计算结果比较

通过PKPM计算，将两种结构计算结果进行比较，期中用钢量对比如表1所示，层间位移角对比如表2所示，应力比对比如表3所示。

通过以上分析可以看出，无论是7度设防区还是8度设防区，采用钢管混凝土柱的结构用钢量少，在水平荷载作用下的层间侧移也比较小。说明钢管混凝土柱的使用效果更好，在高层钢结构中表现更好。此外，从应力比对比结果来看，钢框架-混凝土筒体结构各类构件的应力比比较高，说明构件的承载力更能够充分发挥。

3 结论

本文对高层钢结构常用的结构体系进行了分析与对比。从分析结果可以得出以下结论：

3.1 用钢量

无论是钢框架-支撑结构还是钢框架-混凝土筒体结构，采用钢管混凝土柱的用钢量都比较小。7度时两种结构的用钢量比为1：0.96，8度时两种结构的用钢量比为1：0.92，两种结构的用钢量相当。若是考虑经济性，在结构中采用钢管混凝土柱可以大大降低成本。

3.2 抗侧移性能

7度、8度时，两种结构类型都可以满足水平侧移要求，钢框架-混凝土筒体结构更优。两者的侧移不仅满足了规范规定的限值，而且满足了住宅精装修的要求。

3.3 安全性能

钢框架-支撑结构和钢框架-混凝土筒体结构都能满足安全性能的要求，两种结构的构件应力比都比较大，构件的承载力能够充分发挥。

综上所述：钢管混凝土柱的受力性能要强于方钢管柱，在8度区，用钢梁比后者少了8%左右，优势相当的明显。对于钢框架-混凝土筒体结构，在两个方向上筒体都属于强支撑体系，所以安全性能全面高于其他结构类型。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.GB50017-2014，钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社.

[2]郑添，王恒华.多高层钢结构住宅结构体系的优选研究[D].东南大学硕士学位论文，2005.

[3]陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].北京：科学出版社，2003.

篇（7）

Abstract: concrete filled steel tube structure combines the advantages of both steel and concrete has good mechanical properties in engineering has been widely applied in. In the actual application process with special attention to the steel pipe concrete, this paper gives the concrete procedure, for reference.

Key words: concrete; structure; concrete; engineering application

中图分类号：TU398.9文献标识码：A 文章编号：

0.前言

钢管混凝土是在钢管中充填混凝土制成的建筑构件。钢管混凝土构件具有强度高、塑性好、施工快捷等优点，能够适应现代工程结构中大跨度、高耸、重载及在恶劣条件下施工的需要，也符合现代施工技术的工业化要求。其中钢结构在制造、使用过程中具有无污染、可再生、节能、安全等特点，符合现代绿色环保的要求，因而己成为结构工程学科发展的－个重要方向。[1][2]

1钢管混凝土的结构特点

钢管混凝土具备了钢管和混凝土两种材料的性质特点，即在钢管内充填混凝土材料。由于外钢管对管内混凝土形成的套箍作用，大大提高了混凝土的承载能力、塑性性能；改善了管内混凝土的性能，特别是高强混凝土脆性大的弱点得到克服，构件的延性性能明显改善，具有优越的抗震性能；同时把混凝土内填于钢管之内，增强了钢管的管壁稳定性，刚度也远大于钢结构，使其整体稳定性有了较大的提高。钢管混凝土结构主要应用于受压构件中，在施工过程中，钢管具有较大的刚度和强度，可以作为施工的劲性骨架；钢管混凝土结构具有较好的耐冲击能力和动力性能:由于钢管内部混凝土的比热较大，发生火灾时，混凝土能吸收大量的热量，从而延长了钢管的耐火极限，有利于钢管的抗火和防火。[3]

钢管混凝土结构的特点：（1）承载力高，由于钢管约束混凝土，同时混凝土也可以延缓或避免薄壁钢管过早的发生局部屈曲。两种材料相互弥补了对方的弱点，充分发挥了彼此的长处，从而使钢管混凝土具有较高的承载能力，适用于高层建筑、大跨度桥梁等大型结构。（2）施工方便，钢管具有较好的强度和刚度，能够替代模板，可省略过支模拆模的施工过程，同时在管内不需要配筋，省去了绑扎钢筋等工序，再配合以混凝土泵送工艺，使得钢管混凝土施工极为方便、快捷。钢管混凝土本身的施工特点符合现代施工技术工业化要求，可以节约人工费用，降低工程造价。（3）耐火性能好，钢管混凝土内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性能优于钢结构，应用于高层结构时可降低体系的维护费用。（4）经济效益高，在钢管混凝土结构中可充分发挥钢材和混凝土两种材料的潜力，使得材料的性能得到更充分和合理的应用。实践表明，与钢筋混凝土结构相比，钢管混凝土结构可节约混凝土60～70％，减轻自重50％左右，用钢量略高或相等；和全钢结构相比，则可节约钢材50％，其工程造价也可降低45％。[4]

2.钢管混凝土构件的制作

2.1内填混凝土的试配

1.材料的选择：水泥选用42.5硅酸盐水泥，密度为3.10g/cm，水泥用量为500～550kg/m3。粗骨料选用质地坚硬、表面粗糙、粒径为5～16mm连续级配的机制石灰岩碎石，同时控制石子的最大粒径不超过16cm，表观密度为2.65g/cm，堆积密度为1480g/cm3含泥量小于0.5％，碎石的压碎指标为11.23％。细骨料为砂子，采用级配良好的中砂，细度模数为2.7，密度：2.56g/cm。外加剂为高效减水剂，高效减水剂为配制高性能混凝土的技术关键，高效减水剂的减水率在25％以上，可大幅度的提高混凝土强度，密度为3.05g/cm，使用量为水泥用量的1.4％。

2.初步配合比设计[6][5]

本试验的混凝土强度要达到C60，试配C60的混凝土

（1）确定混凝土的配制强度：

………………………………………（1）

其中可以查表得

所以

（2）混凝土的用水量

根据《特种混凝土和新型混凝土》的配制高性能混凝土时用水量选取范围可得到

（3）确定水灰比

根据《特种混凝土和新型混凝土》的配制高性能混凝土时的水灰比推荐选取范围，可以查到混凝土的水灰比选取为

（4）确定水泥的用量

水泥的用量可以得到为

（5）混凝土中高效减水剂的用量

616×1.4％＝9.24Kg/m3

（6） 砂率的确定

…………………………………….（2）

已知

取

故：

（7） 粗细骨料用量的确定

每立方米混凝土重量为2480Kg。

式中，可以得到

确定1立方米混凝土中各原料的配比

水：水泥：石子：砂子：减水剂=1:3.567:5.627:0.049

表1混凝土配合比和试验结果

把上述两组试验分别做三个10cm×10cm×10cm的试块，并在标准养护条件下养护7天及28天，测抗压强度。

2.2混凝土的制作工艺

本次试验采用的搅拌方法为水泥裹砂混凝土。水泥裹砂搅拌工艺的投料方法为先在搅拌机中投入砂子加1／3的水，搅拌1分钟，再加水泥搅拌1分钟，加入石子搅拌2-3分钟，最后加入剩余的水及外加剂搅拌2-3分钟。

2.3混凝土的浇灌和养护

钢管混凝土构件采用分五次从钢管一端加入混凝土，每次加入混凝土后在振动台上震动不少于2分钟，并且边震动边震捣，确保管内混凝土的密实，最终将端口用铁片包好，防止端口混凝土在成型之前流动，然后倒置在室内，在室温条件下养护28d以上。

2.4钢管的制作

尺寸为324×12～14、φ153×12～14、219×12～14的无缝钢管，切割完毕后应对切口进行清洁处理。

3钢管混凝土在实际工程中的应用

钢管混凝土能适应现代工程结构中大跨度、高耸、重载的结构形式，及在恶劣条件下施工的需要，符合现代施工技术中工业化的要求，因此越来越广泛的应用在单层和多层工业厂房柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构、高层和超高层建筑以及桥梁结构中，已取得良好的经济效益和建筑效果。

单层和多成厂房柱，和钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱显得更加轻巧，被广泛地用作各类厂房柱。地铁站台柱，地铁的站台柱承受的荷载较大，采用承载力高的钢管混凝土可以减少截面面积，扩大使用空间。高层和超高层建筑结构中使用钢管混凝土的主要优点有：构件截面面积较小，可节约建筑材料，增加使用空间；构件自重可以得到减轻，可以减少基础负担，降低工程造价；抗震性能较好；耐火性能相对于钢结构可以降低防火造价；可以采用“逆作法”或“半逆作法”的施工方法，可以加快施工速度等等。[7]

4.结论

随着经济社会的不断发展，对建筑工程工业化进度的不断要求，钢管混凝土的应用将越来越广泛。对于以建的钢管混凝土结构工程都已获得良好的经济效益和建筑效果。随着建筑理论研究的深入和完善，新型施工工艺的产生和高性能材料的应用，钢管混凝土结构将是结构工程科学的一个重要发展方向。

参考文献

韩林海.钢管混凝土结构[M].北京：科学出版社，2000

韩林海，钟善桐.钢管混凝土力学[M].大连：大连理工大学出版社，1995

钟善桐.钢管混凝土结构[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1994

王强.钢管混凝土支架力学性能试验研究《安徽理工大学硕士论文》，2006

苏林王、罗巧玲 圆弧形细钢管内填C50高强高性能混凝土的试配[J]. 佛山科学技术学院学报(自然科学版)

篇（8）

 

所谓清水混凝土系一次成型混凝土，通常在桥梁工程中的应用比较广泛，但直接应用于房屋民用建筑工程的比较少。 

清水混凝土结构有着诸多优点，如：省去了装饰阶段的二次抹灰工序，避免了大面积抹灰空鼓、天棚脱落(经常有这样相关报道)等通病，材料节约、经济环保．施工质量效果好，符合提倡建立资源节约型社会理念，成为建筑节能市场上的亮点。 

 

1　工程实例概况 

 

某大厦为两座现代化高层办公建筑，总建筑面积42276.2m2，地下2层，地上19层，总高度79.8m，主体为框架一剪力墙结构，筏板基础。 

整体质量达到优质工程标准。要求所有结构成型为清水混凝土，对模板设计和混凝土施工要求高。 

 

2　清水混凝土质量标准 

 

目前国内尚无统一的清水混凝土质量验收规范，在普通结构混凝土验收标准的基础上，形成如下质量标准： 

轴线通直、尺寸准确；棱角方正、线条顺直；表面平整、清洁、色泽一致；表面无明显气泡，无砂带和黑斑；表面无蜂窝、麻面、裂纹和露筋现象；模板接缝、对拉螺栓和施工缝留设有规律性；模板接缝与施工缝处无挂浆、漏浆。 

 

3　混凝土常见质量缺陷 

 

为做好施工预控工作，必须认真分析清水混凝土面层可能出现的质量缺陷和产生的原因．从而采取有效措施避免发生上述缺陷。 

清水混凝土表面缺陷主要为表面平整度、轴线位置不满设计要求、表面蜂窝、麻面、有气泡密集区，表面缺损，非受力钢筋露筋。小孔洞、单个气泡等；混凝土内部缺陷主要指混凝土浇筑过程中，混凝土振捣质量差，造成混凝土内部架空和孔隙率偏大的缺陷，内部缺陷应在混凝土浇筑过程中及时发现，及时清除。 

 

4　模板工程控制 

 

4.1方案审查要点 

(1)清水混凝土施工用的模板必须具有足够的刚度。在混凝土侧压力作用下不允许有一点变形，以保证结构物的几何尺寸均匀、断面的一致，防止浆体流失； 

(2)选用的模板材料要有很高要求，表面平整光洁，强度高、耐腐蚀，并具有一定的吸水性； 

(3)对模板的接缝和固定模板的螺栓等，则要求接缝严密，不允许漏浆； 

(4)模板设计要充分考虑在拼装和拆除方面的方便性．支撑的牢固性和简便性，并保持较好的强度、刚度、稳定性及整体拼装后的平整度； 

(5)根据构件的规格和形状，建议配制定型模板，以便周转施工所需； 

(6)模板制作时应保证几何尺寸精确，拼缝严密，材质一致，模板面板拼缝高差、宽度应≤1mm，模板间接缝高差、宽度≤2mm；模板接缝处理要严密，建议模板内板缝用油膏批嵌外侧用硅胶或发泡剂封闭，以防漏浆，模板脱模剂应采用吸水率适中的无色的轻机油； 

(7)严格控制模板周转次数，周转3次后应进行全面检修并抛光打磨。 

4.2模板工程方案选择 

为实现清水混凝土的目标，初步模板体系确定为钢木组合大模板。 

根据本工程的特点及公司的施工经验，地下室及裙房选择竹胶板木楞骨模板体系，采用12mm厚1220mm×2440mm竹胶板作为面板，50mm×100mm方木及48mm钢管为楞骨，48mm钢管、自制蝴蝶夹、14mm对拉螺栓作为加固系统；标准层剪力墙、柱采用钢木组合大模板(12mm厚竹胶板作为面板、6号槽钢为辅龙骨、10号槽钢为主背料)，剪力墙采用16的高强全丝螺杆为加固系统。 

梁、板模板同地下室，以48mm钢管搭设的整体扣件式满堂脚手架作为墙柱的水平支撑及梁、板的垂直支撑系统。 

4.3柱模板支设要点对±0.00以下混凝土柱模通用性、互换性较差。 

采用12mm厚高强度覆膜竹胶板作面板，50mm×100mm方木作楞木兼拼口木，以48mm钢管作为柱箍，柱截面尺寸≥700mm时，增加对拉螺栓拉结加固。±0.00以上混凝土柱模通用性、互换性较好，采用定制可调截面钢大模支设。 

   　①截面尺寸≤650mm的柱采用双管柱箍中间加设坡口木楔紧固，柱高3m以下范围内柱箍的间距≤400mm，柱高3m以上范围内柱箍的间距≤500mm。 

②截面尺寸≥700m的柱，采用脚手管作柱箍紧固，柱高3m以下范围内柱箍的间距≤400mm，柱高3m以上范围内柱箍的间距≤500mm，在枝中加设＋14mm(外套＋25mmpvc管)对拉螺栓，柱外侧四角双向均加设保险扣件，对拉螺栓布置间距同柱箍。 

5　混凝土施工全过程控制 

 

5.1原材料、配合比控制要点 

新拌混凝土必须具有极好的工作性和黏聚性，绝对不允许出现分层离析的现象；原材料产地必须统一，砂、石的色泽和颗粒级配均匀。 

在材料和浇筑方法允许的条件下，应采用尽可能低的坍落度和水灰比，本工程采用泵送商品混凝土，控制坍落度为(150±10)mm，尽量减少泌水的可能性。 

同时控制混凝土含气量不超过1.7％，初凝时间不超过6h-8h。 

重点审核商品混凝土厂家制定清水混凝土原材料、配合比生产方案，生产过程中检查严格按试验确定的配合比投料，不得带任何随意性，并严格控制水灰比和搅拌时间，随气候变化随时抽验砂子、碎石的含水率，及时调整用水量。 

5.2清水混凝土浇筑控制要点 

检查落实施工技术保证措施、现场组织措施，严格执行有关规定；合理调度搅拌输送车送料时间。逐车测量混凝土的坍落度；严格控制每次下料的高度和厚度，保证分层厚度不30cm；振捣方法要求正确，不得漏振和过振；可采用二次振捣法，以减少表面气泡，即第一次在混凝土浇筑时振捣，第二次待混凝土静置一段时间再振捣，而顶层一般在0.5h后进行第二次振捣；严格控制振捣时间和振捣棒插入下一层混凝土的深度，保证深度在5cm-10em，振捣时间以混凝土翻浆不再下沉和表面无气泡泛起为止，一般为5min-10min左右。 

5.3清水混凝土养护控制要点 

为避免形成清水混凝土表面色差，减少表面因失水而出现微裂缝，影响外观质量和耐久性，抓好混凝土早期硬化期间的养护十分重要。 

现场要求清水混凝土构筑物的侧模在48h后拆除，模板拆除后其表面养护的遮盖物不得直接用草垫或草包铺盖。以免造成永久性黄颜色污染，应采用塑料薄膜严密覆盖养护，养护时间不得少于14d。 

 

6　结语 

 

此大厦清水混凝土主体工程，经过细致周密的方案设计，全过程施工质量控制，清水混凝土结构施工一次成型，阴阳角方正、顺直，棱角挺拔，分格缝宽窄深浅一致、边线顺直，装饰图规整，墙体表面平整光滑，色泽均匀一致，主体工程被评为优质结构，为今后类似的清水混凝土结构施工积累了较成熟的经验。 

综上所述，清水混凝土结构施工技术在民用建筑工程中得到了很好的应用，并得到了使用方的认可。 

 

篇（9）

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一．前言

建筑行业关系到国计民生，其质量的好坏将直接影响到整个行业的健康发展，伴随着我国建筑行业的快速发展，施工工艺也在不断的完善，建筑混凝土型钢组合柱是现代建筑行业中采用最多的建筑结构体系之一。在建筑结构体系中，建筑混凝土型钢组合柱是运用最为普遍的一种，其结构的梁柱节点是整个主体建筑结构中的关键和核心部分，一般而言，当一些自然灾害或者还是地质灾害来临时候，建筑主体发生一些破坏或者是损害的时候，多半是发生在梁柱节点部位，对于结构梁柱节点的破坏一般都是指剪切破坏和钢筋的锚固发生了破坏，当这种破坏程度达到所能够承受的极限时候，很可能造成整个主体建筑的坍塌，从而引起严重的建筑质量问题和人身安全事故，不仅仅很大程度的造成了整个建筑工程的资源浪费，也对相关人员的生命财产安全造成严重的损害，破坏了社会的和谐，因而，加强对建筑混凝土型钢组合柱施工技术的分析，对保证混凝土型钢组合柱的施工质量，保证整个建筑工程的整体稳定性，有着深远的影响。

二．工程概况

该建筑位于市中心城区，由主楼和裙楼两部分组成。地下一层，裙楼地上5 层，主楼地上 15 层，建筑高度 64.85 m，总面积 达2 万多平方米，结构形式为框架剪力墙结构。

该建筑从基础至七层楼面通长设置型钢混凝土组合柱，共计 7 根，分层安装施工。钢柱的地下部分由于层高 5.7 m，分两次安装，地上部分每层楼面以上 1.3 m 安装 1 次，总高度 42.5 m。劲性钢柱形式为 H 型钢交叉焊接，即两根 H 型钢由腹板沿长度方向中心线切开后交叉焊接，形成腹板与 H 型钢交叉的钢柱，截面尺寸为 300 mm×700 mm，遇楼层与梁相交处根据设计增加钢牛腿。梁柱节点处梁内 8 根钢筋打孔穿过型钢柱，部分钢筋从牛腿上下两方向穿过，剩余钢筋锚固在钢柱中。

三．施工技术

1．制作劲性钢柱

根据建筑物特点，在建筑的每一层分别制作劲性钢柱，具体操作方法是：根据建筑的楼层高度，以每一六层高度为一个施工段，来制作劲性钢柱。但是由于现场实际施工操作和检查，因此在每层楼板板面以上 1.3 m 处安置钢柱接头，这样就为施工人员留置了很大的工作空间，同时，还要对各个工序严格进行控制，保证钢柱的质量。

在16Mn 钢板进厂时，需要检查是否具有合格证、检验报告等这些质量标志，同时还需要对材料进行复查，直到全部材料合格以后，才能进行加工。在制作钢柱时，一般都是用切割机将钢板进行切割，切割以后，还要保证钢板的平直，对其进行矫正，使局部挠曲矢高控制在1.0m 范围内。焊接在劲性钢的制作过程中是十分重要的环节，通常采用的是交叉对称焊接的方式进行。同时，钢柱的长焊缝质量必须达到 GB 50205－2001 B 级标准。

2．钢柱的安装技术

（一）在加工好的型钢柱四面弹出中心线，提前在钢柱的安装位置测量好安装边线并引出两条交叉的控制轴线。用塔吊进行型钢柱的安装，同时必须要有专人进行指挥起吊安装，在起吊之前，还要检查索具是否完好符合安全要求，这样才能开始安装。起吊后，要慢慢将钢柱吊装到位，对准安装控制线下落，初步就位。施工人员还要根据控制线用工具对钢柱根部的位置进行调整，从而将钢柱调整到准确的位置，接着在上层楼板处将钢柱进行固定，再确保钢柱的位置正确并且安装固定后才能脱勾。

（二）钢柱就位后，在引出十字交叉的两条控制轴线上架设经纬仪进行型钢柱的就位调整，使柱上弹出的中线与经纬仪的竖丝重合。按中线的垂直度，塔吊起吊就位后，人工用撬棍调节对钢柱进行校正，就位后垂直度偏差≤2 mm。

（三）经过测量确认钢柱的安装位置和垂直度符合要求后，就要在钢柱底部四周作点焊临时固定，接着要再次检查钢柱轴线的位置及垂直度，确认正确后才能进行下一步。

（四）为了使钢柱在焊接的时候不发生变形，在将钢柱的临时焊点固定后，用两根 d48 mm 钢管作拉杆在柱端两侧翼板上焊接，使其连成整体。

3．中间节的安装技术

安装劲性钢柱时，必须要在每层楼板的混凝土浇筑完成，并且在适当进行养护具备一定条件后方可进行， 在安装过程中，要对钢柱的位置和垂直度进行不断的调整。在施工中自行设计安装的调节锚栓就起了很大的作用，另外利用焊接收缩来调整其垂直偏差。在将劲性钢柱吊装就位后，先进行点焊临时连接，接着就观察并纠正其垂直度差，最后就要观察并纠正因焊接收缩而导致的垂直度差。同时为了使安装上层劲性钢柱垂直偏差积累不超过允许值而影响到整个结构，可以对劲性钢柱的下部进行校正准确，还应该讲上部的安装垂直中心线对准。

4．钢筋施工技术

楼层梁柱节点处梁设计为 1100mm×500mm 的宽扁梁，梁配筋较多，要求梁部分钢筋要从钢柱中打孔穿过，部分钢筋焊接在 H 型钢牛腿上，部分钢筋从 H 型钢牛腿上下方向穿过。

该节点处施工工艺复杂，施工难度大，因此，控制好钢柱的标高和轴线的位置是节点处的施工的前提条件。根据施工经验，为了使钢筋在牛腿上的焊接质量符合要求，在安装完钢柱后，根据设计和施工的规范在钢牛腿上焊接同规格的连接钢筋，接着用直螺纹套筒连接相邻跨的梁钢筋。

5．模板与混凝土施工技术

（一）模板施工技术

柱模选用竹胶模板，每侧柱面模板加工成整块950mm 宽，高度为层高一梁高。由于型钢混凝土柱在浇筑过程中发生“跑模”很难处理，因此模板外柱箍采用槽钢固定，用双螺帽固定紧死，避免了浇筑过程中“跑模”的发生，提高了混凝土的外观质量。

（二）混凝土施工技术

型钢混凝土柱的混凝土设计等级为 C50，属高强混凝土，因此在施工中必须严格管理。施工时派专人进驻混凝土生产站，严格监督按实验室给定配合比进行下料，以保证拌制的同时满足强度要求。

由于型钢混凝土柱对混凝土流动性的要求高，选择运输距离短的混凝土拌制站，容易确保混凝土的施工质量。施工时试验人员应对进场的每罐混凝土进行塌落度检测，达到要求后方可用于施工。

四．结束语

建筑混凝土型钢组合柱是我国建筑行业最主要的建筑结构体系之一，其独特的施工工艺使得质量控制需要规范性操作，在施工过程中，由于施工人员的专业技术水平的限制和各种原料质量的影响，使得整个建筑混凝土型钢组合柱的施工质量控制起来更为艰难，因而，经常会遇到由于建筑混凝土和钢组合柱的强度不同而产生各种问题，不仅仅使得一些施工工艺难以得到全面的贯彻落实，也造成了很多浪费，因此，在进行建筑混凝土施工过程中，要严格执行各种技术标准，规范操作，保证工程质量，促进整个建筑行业的快速健康发展。

参考文献：

[1]王清湘; 朱美春; 冯秀峰 型钢-方钢管自密实高强混凝土轴压短柱受力性能的试验研究建筑结构学报2005-08-10期刊

[2]陈百玲; 王连广; 秦国鹏 玻璃纤维增强材料管劲性钢筋混凝土组合柱轴心受压试验研究工业建筑2011-10-20期刊

[3]张志权; 张玉芬; 赵均海 型钢增强型钢管混凝土柱的轴压承载力计算江南大学学报(自然科学版)2009-06-15期刊

[4]林立岩; 李庆钢 混凝土与钢的组合促进高层建筑结构的发展东南大学学报(自然科学版)2002-10-20期刊

篇（10）

中图分类号：U443.22

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2008）11-0160-02

1前言

近年来，随着我国国民经济的高速发展，我国高等级公路建设呈现出突飞猛进的势态。高等级公路对线型等方面的要求使得山区公路中出现了许多高墩桥梁，增加了施工难度。本文根据吉茶高速公路C1合同段的桥梁高墩柱施工过程，将主要采用钢管支架及特制定型钢模板来组织施工的高墩施工工艺详加阐述,供大家参考。

2工程概况

本桥位于吉茶高速公路C1合同段内，桥位地处湘西自治州吉首市西南郊区雅溪村，中心桩位为K0+450，该桥上部构造为23×30m的预应力连续T梁，桥长706.7m，下部构造为柱式墩配桩基、整体式台配桩基、重力式台配扩大基础，其中5-11号墩、17号墩、21号墩为薄壁式空心墩。该桥桥位区属低山丘陵之山间冲沟地貌，地形起伏较大，底面高程204.00～260.00m，桥最大架空高度36m。

3高墩施工的特点及难点

该桥梁所处地形复杂，交通运输不便，而且大部分桥墩身高。工程量大，工期短，因此桥墩施工是该工程的关键所在。然而对于20 m以上的高墩柱却存在以下的特点：

3.1施工周期长。对于高空作业，模板的受力自成体系，从模板的受力性能考虑，高墩柱混凝土的一次浇筑高度一般为4~6 m。对于20 m以上高墩的施工次数至少在4次以上，这样每一根墩柱的施工周期相当长，受机械设备等因素影响，有的墩柱施工工期达到5、6个月之长。

3.2模板和机械设备的投入大。由于单根高墩柱的施工周期长，且受总工期的限制，各大桥的高墩柱只能采取平行作业的施工组织方法，每根墩柱至少配备6 m高度的模板,使其自成施工体系，这样模板的投入相当大。受起吊能力的限制，高墩柱施工须配备大吨位的吊车，且全标段高墩柱数量多，分散于不同的山沟内，致使吊车等设备很难相互调配使用，导致机械设备的投入也大。

3.3高墩施工定位控制难度大。对于高桥墩来说，截面相对面积小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，是其显著的特点，施工时轴线很难准确控制。

3.4高墩施工接缝的处理要求高。高墩柱不仅仅只是一个简单的受压构件，而且还受到复杂的弯矩扭矩作用，必须保证墩身有一定的柔度，在荷载和各种因素作用下其弯曲和摆动不可避免，因此对高墩的施工质量要求很高，而高墩的施工缝如处理不到位，就成为墩身受力的薄弱处。

3.5高空作业，施工安全度低。

4施工方案

4.1施工方案简介：

针对墩柱墩身较高的特点，墩柱模板全部采用特制定型钢模板，由两块半圆拼装而成，模板每节高度分1.5m、2.5m、3m三种，其中1.5m、2.5m为D140的模板，3m为D180模板。采用吊车进行模板安装，在吊车不能所及的高度采用卷扬机和临时固定在已浇混凝土柱顶的吊架吊装施工时所需材料和安装墩柱模板（1.5m/节），在模板顶和中部分别以风缆绳紧固稳定，保证立模后的刚度及竖直度。墩柱混凝土在吊车能及的高度用混凝土运输车送至现场，以吊车配混凝土吊斗，利用串筒浇筑，吊车不能及的高度，用混凝土输送泵直接送至模板内浇注，用插入式振捣器振捣，混凝土采取分层连续进行浇注，每层厚度不大于30cm，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间。混凝土采取集中拌和，混凝土搅拌车运输。

4.2施工工艺流程(见图1)

5施工关键技术

5.1测量放样

先对墩柱的结构线及墩柱中线进行测量放样，墩柱前后、左右边缘距设中心线尺寸容许偏差10mm。墩柱施工前，将桩顶冲洗干净，并将墩柱结构线以内的混凝土面凿除浮浆，整理连接钢筋。

5.2钢筋工程

严格按照经监理工程师审批的支架方案进行塔设，墩柱支架塔设完成后进行墩柱钢筋帮扎施工。钢筋统一在加工棚进行下料和制作，钢筋的调直、截断及弯折等均应符合技术规范要求，钢筋加工完成后进行编号堆放，运至作业现场再用定滑轮吊至作业平台进行绑扎、焊接。对于变截面高墩,应注意墩柱主筋接长时应注意焊接接头必须错开,使接头钢筋面积不超过钢筋总面积的25%;箍筋接头应在四角错开,弯钩长度满足设计及抗震要求。按设计及规范制作的墩柱钢筋笼用吊车吊装时对位要准确，采用垂线法定位，中心点误差控制在2cm内，墩柱边侧的保护层利用垫块来保证，并对盖梁连接钢筋进行预留。

5.3支架与立模板：

5.3.1墩柱支架搭设

a、技术要求：墩柱脚手架主要起稳固模板、操作架、支撑及垂直运输作用，必须具有足够的强度、刚度和稳定性；支承部分必须有足够的支承面积，如安设在基土上，基土必须坚实并有排水措施；脚手架立杆间距及横杆步距必须满足使用要求。

b、搭设方法：清平夯实基土(最好将脚手架支承于墩柱承台上)，围绕墩柱搭设立柱钢管支架：采用立杆24根，立杆采用搭接的方式连接，搭接长度不小于50cm，搭接范围内的扣件不少于2个。各立杆间布置水平撑，并适当布置垂直剪力撑，剪力撑与水平方向成45°角放置。钢管支架立杆的纵横向间距为1.4m×1.4m，横杆步距为1.6m，则搭设一个立柱支架钢管总长为2360m，扣件约1180个。

b、支架受力分析及计算：钢管支架自重力：19090N，施工荷载：10000N，合计：F=29090N。考虑施工时的不均匀性，取不均匀系数1.5，则刚支架所受总荷载为：F=29090N×1.5=43635N。每根立杆承受荷载为：43635/8=5454N，则用￠48×3mm的钢管面积A=424，钢管回转半径为：I=15.9mm.

1)按强度计算，立杆的受压力为：σ=N/A=5454N/424mm2

2)按稳定性计算，立杆的受压应力为：长细比：λ=L/I=1600/15.9=100

查《钢结构技术规范》表C-2，b类截面轴心受压构件的稳定系数，Φ=0.432

σ=N/(Φ×A)=5454/(0.432×424)=29.8N/mm2

3)钢管支架其横杆抗弯强度σmax和刚度Wmax为：

抗弯强度σmax=ql2/10w=31167×1.42/ (10×4.49×103)=1.4Mpa

其中： w―钢管的截面最小抵抗矩w=4.49×103mm3

f―钢材强度设计值，为215Mpa

q=43635N/1.4m=31167N/m

刚度Wmax=ql2/150EI=31167×1.44/(150×2.06×105×10.78×104)=36×109

其中：I―钢管截面惯性矩I=10.78×104mm4

E―弹性模量E=2.06×105Mpa

容许挠度为3mm

根据以上计算结果，钢管支架立杆受压应力和横杆抗弯强度及刚度都小于容许值可满足施工要求，则该支架方案是可行的。

5.3.2立模板

墩柱模板全部采用特制定型刚模板，由两块半圆拼装而成，模板每节高度分1.5m、2.5m、3m三种，其中1.5m、2.5m为D140的模板，3m为D180模板。采用吊车进行模板安装，在吊车不能所及的高度采用卷扬机和临时固定在已浇混凝土柱顶的吊架吊装施工时所需材料和安装墩柱模板（1.5m/节），在模板顶和中部分别以风缆绳紧固稳定，保证立模后的刚度及竖直度。墩柱高度在≤15m时，采取一次性装模到位，并进行混凝土浇筑。

5.4浇筑混凝土

混凝土浇注前对支架、模板、钢筋进行检查，符合设计及规范要求后方可进行混凝土浇注，混凝土浇筑采用一次支模到顶，一次混凝土浇筑的方法施工，中间不留施工缝。混凝土采取集中拌和，混凝土搅拌车运输。混凝土拌和中严格控制材料用量，并对拌和出的混凝土进行塌落度测定，控制好水灰比。墩柱混凝土在吊车能及的高度用混凝土运输车送至现场，以吊车配混凝土吊斗，利用串筒浇筑，吊车不能及的高度，用混凝土输送泵直接送至模板内浇注，用插入式振捣器振捣，混凝土采取分层连续进行浇注，每层厚度不大于30cm，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间。混凝土浇注过程中设专人检查支架、模板、钢筋的稳固性，发现问题及时处理。混凝土浇筑后进行表面抹平，混凝土初凝以后及时养护，防止混凝土表面出现裂缝。

5.5拆膜及养护

混凝土达到设计强度的75%后拆除墩柱模板，用塑料薄膜覆盖养护，模板拆除时按顺序拆卸，防止撬坏模板和碰坏结构。

6高墩施工的几点体会

6.1尽量保证1根墩柱施工的连续性，减少中间停顿时间，以加快分项工程的完工时间，缩短计量支付的周期，减轻资金周转压力。

6.2搞好安全施工是高墩柱施工的关键环节之一，要经常对施工操作人员进行安全教育，强化安全意识,各工序应按安全操作规程办事。

6.3由于模板周转次数多，因此易产生模板变形，应在2.8 m宽模板的加强肋中间设1道横穿墩身的对拉螺杆，高度方向每隔1 m设1道与加强箍固定联结。

7结束语

实践证明，采用高墩钢管支架及特制定型刚模板的施工技术，对高空、立体、平行、交叉作业有了可靠的安全保证，同时也加快了工程进度，降低了工程成本，因此此技术是合理可行的。

参考文献:

[1] 唐轲.润扬长江大桥悬索桥南塔架体式爬模施工技术[A].2002年全国桥梁学术会议论文[C].北京:人民交通出版社，2002.

[2] 范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社，2001.

篇（11）

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

一．引言。

我国是世界上河流资源众多的国家之一，有着较为丰富的内河、内江资源。随着经济的快速发展，在河流和江河上开展的水利工程建设也越来越多。水利工程中的水电站建设一直是工程施工的重点控制内容，由于水电站主厂房需要放置发电机、水轮机等发电相关设备，同时，主厂房结构又多为单层建筑结构，在进行结构设计时多采用排架结构。排架结构在自身的平面内具有较强的承载能力和较好的钢度，但由于各排架间的承载能力较为软弱，在水利工程中，无论是在设计阶段还是施工阶段，都要引起高度重视。

二．水电站主厂房的结构布置设计。

1.水电站厂房的结构组成以及相关用途。

（1）水电站主厂房的上部结构：屋顶、排架柱、吊车梁、发电机层和安装间楼板、围护结构等，通常为钢筋混凝土结构。

屋顶部分有层面板和屋架或是屋面大梁组成，屋面板的作用为遮风避雨，隔热隔阳，屋面层部分包括隔热层、防水层、保护层以及预制钢筋混凝土大型屋面板。

排架柱是用来承受屋架、吊车梁、屋面大梁和外墙所传递的荷载，以及排架柱本身的重量，同时这些荷载通过排架柱传给房下部结构中的大体积混凝土。

吊车梁是起吊部件在制动过程中操作的移动集中垂直荷载，或者是承载吊车荷载，在吊车起重部件的时候，将启动和制动过程中产生的横向和纵向水平荷载，传给排架柱。

发电机层楼板需要承载自重、人的活荷载、机电设备静荷载；安装间的楼板承受安装机组或机组检修时的荷载和自重。

由外墙、抗风柱、圈梁以及联系梁等组成的围护结构，能承受风荷载，同时承载梁上砖墙传下的自重和荷载，将荷载传给壁柱或排架柱。

（2）水电厂主厂房的下部结构。

水电站主厂房的下部结构包括：发电机机墩、蜗壳及固定导叶、尾水管等，下部结构一般为大体积水工钢筋混凝土结构。

发电机机墩承载着发电机的自重、水轮机轴向水压力和机墩自身重量，并将自重力量传递给蜗壳混凝土和座环。

蜗壳和固定导叶是将机墩传递下来的荷载传到尾水管上。尾水管将水轮机座环传递过来的荷载，通过尾水管的框架结构传到基础上。

三.水电站的主厂房架构设计。

1.选择立柱截面形式。

在水电站的主厂房中，其结构立柱一般都是采用矩形截面，尤其是在吊车的起重能力超过10吨以上时，下柱的截面高度不应小于下柱高度的1/12，截面的宽度应不小于下柱高度的1/25。立柱高度根据厂房顶梁定的高程与发电机层地面的高程差来确定。在一般情况下，水电站的主厂房排架柱的截面尺寸基本上都比较大，这是为了满足强度和稳定的要求。柱截面的选择要能满足顶端的横向位移的控制要求。

2.厂房屋面板荷载计算以及型号选择。

发电站的主厂房一般选择安全等级为二级以上的大型屋面板，屋面板无悬挂荷载，其抗震设计的强度为6度。由于屋面的活荷载与雪荷载部同时都存在，屋面具有较大的活荷载，因此要根据实际屋面的荷载设计，布置屋架的上、下弦支撑。

3.吊车梁设计。

设计吊车梁的截面时，由于T形截面具有较大的钢度，同时具有较好的抗扭性能，在固定轨道时较为方便，在进行检查时拥有较宽的走道，比较适合大、中型的吊车梁，因此一般在选择吊车梁的截面时多采用T形截面。

4.确定控制截面和荷载作用中的内力组合。

根据排架柱受力的特点，分别取牛腿处截面、上柱底面和下柱底面（采用室内厂房地面的下0.5米处为下柱的柱底），为排架柱配筋计算的控制截面。在厂房横向跨度较小、吊车的荷载受力不大时，也可以将柱底截面作为控制下柱的配筋，并且把柱底面的截面内力值作为柱基设计的依据。如果水电站处于地震带上，要在内力计算和组合中，包含地震作用下的控制截面内力。

5.排架内力计算。

排架的内力计算和内力的组合采用手算极为复杂，因此在条件允许的情况下，尽量多采用电算方法。采用电算方法时，可使用由我国建筑科学研究院研发的CAD系统PMCBC平面结构或PKPM结构设计软件，根据水电站的实际情况，结合在施工地区的地震作用的内力计算和组合，编制计算程序。同时，依据各个截面的内力，通过系统计算，确定柱的配筋。设置配筋时，为避免其他不确定因素造成影响，设计中尽量采用对称配筋设计。

进行排架设计时，要根据下部柱子的高度和牛腿的尺寸作为参考，来计算柱截面的尺寸。根据屋面的防水层、砂浆找平层、加气混凝土、预应力混凝土屋面板以及风荷载、雪荷载等因素的标准值计算屋面的恒荷载，了解屋面结构承载能力。由于排架承载的荷载包括屋盖的自重、屋面的雪荷载、活荷载、吊车的荷载、横向风荷载等，在进行计算时要采用各项荷载的标准值，在此基础之上，才能进行内力组合。

6.排架结构注意事项。

（1）水电站采用钢筋混凝土的单层排架结构，一般不适合采用砖山墙承重，而应该在厂房的两端位置设置端排架。要在屋架和山墙顶部相对应的高度位置上设置钢筋混凝土卧梁，并要和屋架端头上部高度处的圈梁保持连续的封闭。

（2）水电站的主厂房中设置有吊车时，排架柱的预埋件通常都较多，因此在进行排架结构设计时，要将各个位置、尺寸、数目进行仔细核对，避免在施工中由于位置错误或尺寸偏差，造成屋面梁构件、吊车梁等无法准确安装。

（3）在排架结构设计时，为了提高结构的抗震能力，加强结构的整体性，要在柱外侧沿着竖向位置每隔500mm的位置上留出2∮6钢筋和外墙体的拉结。同时在外墙的圈梁上的对应位置上，设置不超过∮12的拉结筋。在主厂房的电气设计中，为保证生产照明，在柱上要设置照明灯具，灯具设置高度要以具体情况而定，以符合安全生产要求为度。在进行柱的预制时，要做好电线管的预埋，以便于后期的电线施工。

（4）水电站的主厂房设计时，考虑在地震的作用下，厂房的角柱柱头处于双向地震的作用，同时抗震强度为角柱较强，而中间排架较弱，同时受到侧向的变形约束和纵向压弯作用，为了避免施工后由于地震作用，发生角柱顶部的开裂，造成端屋架塌落和柱头折断，在进行结构设计时，要提高主厂房中的角柱柱头密箍筋的直径。

（5）为了提高水电站单层厂房的抗震验算，要进行横向和纵向两个方面的验算。一般来讲，在设计结构能满足规范和要求的条件下，七度时的一类、二类场地，在柱的高度低于10米，而且排架结构的两端具有墙支撑的单跨度厂房中，可以不进行横向和纵向截面的抗震验算。但为了提高水电站在施工完成后的服务年限，保障水电站的正常生产，进行结构设计时，尽可能要考虑抗震作用，有条件的尽量进行横向和纵向的抗震验算。

四．结束语

水电站的排架柱承载着结构中的荷载，其控制截面的内力和组合较难控制。本文就排架结构的设计进行了简单分析，提出了一定的解决方法。由于水电站主厂房的排架结构设计、施工、管理和控制都需要严谨的科学态度和专业的操作技能，因此，加强水电站施工建设，完善厂房的排架柱设计，有待大家的共同努力。

参考文献：

[1] 刘少红 水电站工程主厂房排架结构设计 [期刊论文] 《科技资讯》2009年12期

[2] 巴哈尔古丽·里瓦依丁Bahaerguli · Liwayiding吉林台一级水电站工程主厂房排架结构设计 [期刊论文] 《西北水力发电》2007年2期

[3] 刘益民 宝鸡峡林家村水电站主厂房排架柱加固设计与施工 [期刊论文] 《陕西水利》2009年6期