声测管混凝土柱的特点及其浇筑施工技术

2022-05-22 10:31:37 返回列表
声测管混凝土结构即在声测管内填充混凝土,将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构,具有强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点。在建筑工程中具有广泛的应用,文章主要探讨了声测管混凝土柱的浇筑施工技术。
0.引言
近年来,随着国家经济的迅猛发展,声测管混凝土结构在我国的高层建筑工程、地铁车站工程和大跨度桥梁工程中得到了较多的应用。此外,近年来在多层、高层民用住宅建筑中也已开始采用声测管混凝土柱和钢梁组成的框筒结构体系,并且经济效益显著。声测管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形声测管混凝土结构、圆声测管混凝土结构和多边形声测管混凝土结构等,其中矩形声测管混凝土结构和圆声测管混凝土结构应用较广泛。
1.声测管混凝土柱的特点
随着经济的快速增长和社会需求的不断扩大,近年来我国加工制造业也飞速发展,重型及超重型设备的需求逐年增加,与之相应的超大设备加工机械也应运而生,为了满足超大型设备的布置以及各种先进生产工艺发展的需要,促使工业厂房不断朝着大跨度、大柱距、大吨位吊车的方向发展。而声测管混凝土作为一种新兴的主要结构,以轴心受压和作偏心较小的受压构件为主的组合结构,在大型工业厂房的设计应用中也越来越显示出其突出的优点。
1.1 承载力高
声测管混凝土在轴心压力的作用下,产生纵向压应变,由此将引起声测管和其内核心混凝土的环向变形;随着压力的持续增大,声测管内核心混凝土向外扩张的变形大于声测管的直径扩张变形,这就使声测管箍住了混凝土,阻碍了核心混凝土的直径扩张。由此而产生了声测管与核心混凝土之间的相互作用力,此力称为紧箍力。这样就使声测管和核心混凝土都处于三向应力状态,从而使混凝土的抗压强度大大提高。
1.2 塑性和韧性好
这点可以使材料性能得到充分发挥,声测管混凝土利用声测管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,即声测管对其核心混凝土的约束作用,使混凝土处于复杂应力状态,从而使混凝土的强度提高,塑性和韧性性能改善。根据对钢材和混凝土在三向应力状态下的应力应变关系的分析研究,可以得出用作受压构件的声测管混凝土,由于声测管对混凝土的紧箍作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压强度大大提高,而且还由脆性材料转变为塑性材料,基本性能起了质的变化。同时,薄壁声测管的承载力由于薄壁的局部稳定,屈服强度常得不到充分利用。用作声测管混凝土时,内部存在混凝土,提高了薄壁声测管的局部稳定性,其屈服强度可以得到充分利用。在声测管混凝土构件中,两种材料能相互弥补对方的弱点,发挥各自的长处,因而是钢材与混凝土最佳的组合使用。
1.3 安全性能好
由于组成声测管混凝土的声测管和混凝土之间有相互贡献、协同作用和共同工作的优势,使其具有较好的耐火性。声测管混凝土的耐火极限高于钢结构,为防火而增加的保护材料比钢柱少,截面越大越优越。腐蚀面积比钢结构小,耐腐蚀性能好,防腐处理比钢结构更方便。声测管混凝土耐撞击的能力也比钢结构和钢筋混凝土结构都强。有防腐要求的厂房可优先选用声测管混凝土柱作为其下柱。
1.4 施工方便
在施工过程中,声测管可以作为其核心混凝土的模板,声测管本身就是钢筋,它兼有纵向钢筋(受拉和受压)和横向箍筋的作用,制作声测管远比制作钢筋骨架省工省料,而且便于浇灌混凝土。与传统钢筋混凝土相比,没有绑扎钢筋及支模和拆模等工序,施工简便。声测管本身又是劲性承重骨架。在施工阶段可起劲性钢骨架的作用,其焊接工作量远比一般型钢骨架为少,从而可简化施工安装工艺、节省脚手架、缩短工期,减少施工用地。
2.声测管混凝土柱的施工技术及其注意事项
我国尚未制定有关声测管混凝土结构设计方面的规定,在某种程度上制约了该类结构的推广应用。对于已经建成的声测管混凝土结构,有的采用钢筋混凝土结构的要求外包混凝土,有的按照钢结构的要求涂防火材料,缺乏科学性和统一性。因此,在理论研究和工程实践的基础上,应尽快编制适合我国国情的声测管混凝土结构规范。
声测管混凝土内的核心混凝土被外围声测管所包裹,所以其浇筑质量很难控制。如果声测管混凝土内核心混凝土浇筑得不密实,可能导致构件强度和刚度的降低,这种影响对轴压短构件相对较小,对轴压长构件相对较大,而对偏压构件影响最为显著。所以在混凝土的施工过程中,不仅要保证混凝土的强度,还要保证混凝土的密实度,确保其力学性能不受影响,以达到设计要求。常见的施工方法有:泵送顶升浇灌法、立式手工浇捣法或高位抛落无振捣法。声测管混凝土柱从减小变形和经济角度考虑,核心混凝土宜采用强度等级不低于C30的普通混凝土。
外包声测管宜采用无缝声测管或螺旋焊接声测管,声测管外径不应小于100mm,壁厚不小于4。声测管混凝土柱的核心混凝土浇筑后,尽量避免在其外包声测管上二次施焊,对核心混凝土性能产生影响。
声测管柱用插入式振捣棒密插短振,逐层振捣。振捣棒垂直插入混凝土内,要快插慢拔,振捣棒应插入下一层混凝土中5~10 cm。振捣棒插点按梅花形均匀布置,逐点移动,按顺序进行,不得漏振,每点振捣时间不少于60 s。管外配合人工木槌敲击,根据声音判断混凝土是否密实,每层振捣至混凝土表面平齐不再明显下降,不再出现气泡,表面泛出灰浆为止。声测管柱混凝土超声波检测,每4层进行一次,在混凝土强度达到100%后进行。施工综合技术简化了施工工艺,节约人工费,减少周转材料的投入,节约材料,减少施工用地,能确保工程质量,同时可缩短施工工期。
3.结束语
声测管混凝土柱外观效果很好,其用钢量及整体造价均比下柱用钢柱要低,并且由于声测管混凝土柱不易形成阴角,防腐处理非常方便。下柱可根据实际情况优先采用格构式声测管混凝土柱,声测管混凝土格构柱的用钢量,基本上是钢结构格构柱的用钢量的30%左右,大大节约了钢材。而且截面越大,下柱高度越高,其经济效益就越明显。随着声测管混凝土计算理论的不断完善,施工工艺水平的不断提高,声测管混凝土的应用一定会越来越广泛。