钢管混凝土柱施工阶段应力应变研究

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1、第40卷第12期建筑技术开发Vo1．40．No．122013年12月BudildingTechniqueDevelopmentDec．2013、、、i技术开发报道i；蛤、蝠、坷；!f、!＼蠕钢管混凝土柱施工阶段应力应变研究王伟孙忠邢估慧蔡斌(1．北京建工四建工程建设有限公司，北京100075：2．北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044)【摘要】近年来钢管混凝土柱形成的框架一核心筒混合结构应用越来越多，施工中钢管混凝土柱多采用混凝土一次浇筑完成的工艺施工，混凝土浇筑高度多达到10m以上，钢管柱外壁受力较大，对于钢管柱外壁钢板在浇筑混凝土过程中的实际受力情况分析不多，故采用有限元软

2、件进行施T校核验算，以验证钢管柱在施工过程中的应力和变形值是否都能满足设计规范的要求。【关键词】钢管混凝土柱；有限元分析；应力分析；应变分析【中图分类号】TU312．1【文献标志码】A【文章编号】1001—523X(2013)12—0001—071工程概况倾倒产生的冲击荷载作用下，有可能使外包矩形钢海南大厦，占地面积26500m，建筑面积柱局部产生开裂或变形过大，导致影响该建筑结构244000m，由主楼和副楼两部分组成。主楼45层，的承载力或正常使用功能。因此，施工方初步拟定高约200m(结构高度180m)，副楼l7层，高约80m施工方案为每三层(约12m高)浇筑一次混凝土，为(结构高

3、度68m)，两楼之间以四层裙房连接为一个确保钢一混凝土柱的安全性，有必要对矩形外包钢柱整体，并在底部设置一南北贯通的两层高的商业步浇筑混凝土过程进行施工校核验算，以防止焊接处行街，作为主楼的主要出人口(见图1)。可能出现开裂，观察其最大变形及出现位置，并对此采取相应的施工设计或施工措施，避免出现破坏。图1海南大厦2研究目的与意义工程主楼采用矩形钢一混凝土组合柱，如图2所示，外包钢柱内设加劲肋，与梁连接处以及层间部位注：梁头楼层横隔板35mm厚，层间横隔板24mm厚。设有不同厚度的隔板。由于组合柱施工时，每层浇图2矩形外包钢柱立面示意筑混凝土会放缓施工进度，但一次浇筑混凝土过高，设计图纸

4、及相关施工资料表明，钢一混凝土柱自又会因施工时新浇混凝土产生的侧压力、振捣以及下而上多次变截面，故选取四个有代表性的截面尺寸的外包钢柱分别进行施工浇筑验算，分别为标高收稿日期：2013—09—15作者简介：王伟(1970一)，男，辽宁省绥中县人，毕业于沈阳建筑大位于21．400～41．530m、41．530～78．330m、102．330—学，本科学历，工程师，项目技术负责人。135．130m、163．130～189．800m时的柱截面尺寸。为1第4O卷王伟，等：钢管混凝土柱施工阶段应力应变研究第12期多数问题的分析，性能稳定。对这一过程能较好的采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模

5、进行模拟分析，取得可靠的分析效果。板的最大侧压力，可按下列二式计算，并取二式中的划分网格后的有限元模型如图8所示。模型坐较小值。标原点位于柱的顶部。F=0．22ycto。(1)4钢一混凝土组合柱施工浇筑荷载分析F=TH(2)4．1规范中关于模板的荷载其中：1)模板及其支架自重；F一新浇混凝土对模板的侧压力计算的标准值2)新浇筑混凝土自重；(kN／m)；3)钢筋自重；y一混凝土的重力密度；4)施工人员及施工设备荷载；一新浇筑混凝土的初凝时间(h)，可按实测确5)振捣混凝土时产生的荷载；定。当缺乏实验资料时，可采用计算t=200／(T+15)6)新浇筑混凝土对模板侧面的压力；(71为混凝土

6、的温度，cc)；7)倾倒混凝土时产生的荷载。一混凝土的浇筑速度(m／h)；根据《建筑模板安全技术规范》表4．3．2'参与模一外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取板及其支架荷载效应组合的各项荷载应符合表1的1．0；掺具有缓凝作用的~l-JJnN时取1．2；组合。一混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于100mm时，取1．10；不小于100mm时，取1．15；表1参与组合的荷载项一混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面模板类型参与组合的荷载项的总高度(m)。计算承载能力验算刚度根据施工方提供的相关数据，本例中各个参数平板和薄壳的模板及支架1，2，3，41，2，3的取值如表2所示。梁和拱模板的底

7、板及支架1，2，3，41，2，3表2新浇混凝土侧压力计算各参数取值梁、拱、柱(边长~<30omm)、(厚~<100mm)的侧面模板5，66参数y／

8、类别(kt0／h卢。卢：H／m大体积结构、柱(边长>300mm)、N／m)(m／h)墙(厚>100mm)的侧面6，76取值24281．21．1512由于柱子体型巨大，两边长均大于300mm，所以参与组合的荷载项应选取表中最后一栏。计算承将各参数代入上面两个公式中，并分别计算出载力时是6、7，即新浇筑