《施工新技术实务》PPT课件.ppt

施工新技术实务（四） 特种结构应用技术 钢与混凝土组合结构技术 预应力钢结构技术 钢结构的防火防腐技术 钢与混凝土组合结构技术 u1.组合楼板 u2.组合梁 u3.钢管混凝土柱 u4.钢骨混凝土 u5钢混凝土结构 *3 钢与混凝土组合结构技术 u主要技术内容 钢与混凝土组合结构主要包括钢管混 凝土、型钢混凝土与组合梁、组合板。 钢管混凝土可显著减小柱的截面尺寸 ，提高承载力；型钢混凝土承载能力高 ，刚度大且抗震性能好；组合梁承载能 力高且高跨比小。 *4 钢与混凝土组合结构技术 u组合结构刚度大、抗震性能好、节省钢材、降低造 价、施工方便 u钢抗拉强度好 u混凝土抗压强度好 u组合板、组合梁、钢管混凝土柱、钢骨混凝土梁、 柱、剪力墙以及钢混凝土组合结构体系 *5 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u组合楼板 组合楼板由压型钢板、混凝土板通过抗剪连接措施 共同形成的。 在组合楼板结构中，有时将压型钢板仅作为浇筑混 凝土的永久性模板，而多数情况不只是用作模板， 待混凝土达到设计强度后，要求压型钢板与混凝土 结合成为整体而共同发挥作用，代替部分或全部受 拉钢筋。 *6 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u组合楼板的优点 1.压型钢板仅作为浇筑混凝土的模板，节省了大量 木模板和支撑； 2.压型钢板非常轻便，堆放、运输及安装都非常方 便； 3.实用阶段，压型钢板可代替部分或全部受拉钢筋 ，减少钢筋制作与安装工作； 4.刚度大，省去许多受拉区混凝土，节省混凝土用 量，减轻结构自重； *7 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u组合楼板的优点 5.有利于各种管线布置，装修方便； 6.与木模板相比，施工时减少了火灾发生的可能性； 7.压型钢板也可起到支撑钢梁侧向稳定的作用。 *8 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u技术要点 组合板的设计分为两个阶段，在施工阶段，应对作 为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形计算 。在使用阶段，应对组合板在全部荷载作用下的强 度和变形计算，即应验算横截面抗弯能力、纵向抗 剪能力和抗冲切能力。 *9 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u在下列情况下，组合板尚应配制钢筋： a.为组合板提供储备承载力的附加抗拉钢筋； b.在连续组合板和悬臂组合板的负弯矩区配制连续钢 筋； c.在集中荷载区段和孔洞周围配制分布钢筋； d.改善防火效果的受拉钢筋。 *10 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u材料要求 组合板用的压型钢板应当镀锌，锌层厚度应满足使用 期间不致锈损的要求。钢板的净厚度（不包括镀锌层 和面饰层厚度）应0.75mm，仅作模板的压型钢板 厚度应0.5mm。 *11 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u工艺要求 浇筑混凝土波槽平均宽度应50mm。当在槽内设 置栓钉连接件时，压型钢板总高度80mm，组合 板总高度应90mm，压型钢板顶面以上混凝土应 50mm。 组合板端部必须设置圆柱头栓钉锚固件，栓钉应设 置在端支座压型钢板凹槽处，穿透压型钢板并将栓 钉、钢板牢固地焊于钢梁上。 *12 钢与混凝土组合结构技术组合楼板 u栓钉焊完后的高度应大于压型钢板波高加30mm ，但栓钉顶面的混凝土保护层厚度应15mm。依 靠栓钉连接增强混凝土与压型钢板的组合作用，阻 止钢筋混凝土板与压型钢板之间的相对滑移，提高 了组合板的承载能力 *13 钢与混凝土组合结构技术组合粱 u组合梁是在钢梁上部浇筑混凝土，形成混凝土受压 。钢筋受拉的截面合理受力形式，充分发挥钢与混凝 土各自的受力性能组合粱施工时，钢梁可作为模板 的支撑。组合梁设计时要确保钢梁与混凝土结合面的 抗剪性能，又要充分考虑钢梁各工况下从施工到正常 使用各阶段的受力性能。 u它钢梁与混凝土翼板通过抗剪连接件组合成整体共 同受力的T型截面的横向承重构件 *14 钢与混凝土组合结构技术组合粱 u组合梁的特点 a.抗疲劳性好，使用寿命长； b.实际承载力高； c.冲击系数降低； d.节省钢材； e.降低梁高，增强刚度。 *15 钢与混凝土组合结构技术组合粱 u组合梁的施工工艺： 组合梁常用的施工方法是先将钢梁安装就位，作为 后浇混凝土楼板的承重结构。 抗剪连接件是钢混凝土组合梁中的重要受力部件 ，也是区别于建筑和桥梁结构中使用的普通钢筋混凝 土梁和钢梁的重要特征。 *16 钢与混凝土组合结构技术组合粱 u组合梁可以采用有临时支撑和无临时支撑的施工 方法。有临时支撑施工时，在浇筑翼板混凝土时 应在钢梁下设置足够多的临时支撑，使得钢梁在 施工阶段基本不承受荷载，当混凝上达到一定强 度并与钢梁形成组合作用后拆除临时支撑，此时 由组合梁来承担全部荷载。 *17 钢与混凝土组合结构技术组合粱 u临时支撑按满堂布置考虑时，要求在梁跨度大于7m 时应设置不少于3个支撑点，支撑等间距布置；当梁 跨度小于7m时，支撑点数量可适当减少；也可视施 工场地条件按一定间距布置临时支撑作为临时支点 ，但应考虑到拆除的临时支撑点支反力反向作用于 组合梁的效应。 u采用无临时支撑的施工方法时施工阶段混凝土硬 化前的荷载均由钢梁承担，混凝土硬化后所增加的 二期恒载及活荷载则由组合截面承担。 *18 钢与混凝土组合结构技术组合粱 u采用无临时支撑的施工方法时，则应分阶段进行计 算。 第一阶段，即混凝土硬化前的施工阶段，应验算钢 梁在湿混凝土、钢梁和施工荷载下的强度、稳定及变 形，并满足钢结构设计规范(GB 509172003) 的相关要求。 第二阶段，即混凝土与钢梁形成组合作用后的使用 阶段，应对组合梁在二期恒载以及活荷载作用下的受 力性能进行验算。 *19 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u概念 钢管混凝土柱指在薄壁钢管之内灌填素混凝土而形 成的组合材料构件。 钢管能有效地约束核心混凝土，其混凝土的抗压强 度和变形能力显著提高。 采用钢管混凝柱代替钢筋混凝土柱，可大幅度地节 省水泥，减轻结构自重，减少柱截面尺寸。 *20 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u钢管砼具有较高的抗压承载力，同时又有良好的塑 性和韧性。因为钢管混凝土在轴心压力作用下，钢管 和核心混凝土皆为三向应力状态，钢管约束了管内混 凝土，使混凝土的抗压承载力大大提高，同时大大改 善了它的塑性性能；而核心混凝土则防止了薄壁钢管 丧失稳定。这样使两种材料的弱点被克服，而优点能 得到充分发挥，从而取得经济效果。同时通过合理的 施工放样及节点的合理化处理，可发挥施工速度快等 优点。 *21 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u钢管混凝土柱按照截面形式不同分为： 圆形、方（矩）形以及多边形钢管混凝土结构等。 u施工程序为： 钢管安装验收 钢管内混凝土浇筑楼面梁板模板安装楼面梁板 钢筋绑扎钢管外混凝土浇筑 *22 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝土 u钢管混凝上施工简便，梁柱节点采用内环板或外环 板式，施工与普通钢结构一致，钢管内的混凝上可 采用高抛免震捣混凝土，关键技术是设计合理的粱 柱节点与确保钢管内浇捣混凝上的密实性。 u钢管的制作： 圆钢管宜采用螺旋形缝焊接管和无缝钢管，也可采 用直缝焊接钢管；方管宜采用四块钢板焊接成箱形 ，其脚焊缝应采用熔透V形焊缝。 *23 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u钢管混凝土柱的特点： 1.钢管混凝土柱具有强度高、重量轻、塑形好、耐疲 劳和耐冲击等优点 2.与钢结构柱相比，在保持自重相近和承载能力相同 的条件下，可节省钢材50%，焊接工作量大幅度减少 。 *24 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u钢管混凝土柱的特点： 3.与普通混凝土柱相比，在保持钢材用量相近和承 载力相同的条件下，构件横截面面积可减少约一半， 使建筑空间加大，混凝土和水泥用量以及构件自重可 相应减少约50% 4.钢管混凝土柱的钢管就是模板，具有很好的整体 性和密闭性，不漏浆、耐侧压。 *25 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u钢管混凝土柱的混凝土施工工艺方法： 1.泵送顶升浇灌法 2.立式手工浇捣法 3.立式高位抛落无振捣法 以上三种混凝土浇灌工艺方法，可根据具体情况选 用，在有条件的地方，优先选用泵送顶升浇灌法。 工程中也有根据工程施工特点采用抛落加振捣器的 方法 *26 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u钢管柱内混凝土的浇筑质量无法作直观检查，要 求有严密的施工和可靠的技术措施。 u混凝土浇筑时，对进场混凝土必须进行质量控制 ，现场进行坍落度检测，每台班混凝土留试件块 ，对管内混凝土的浇筑质量，可采用敲击钢管的 方法进行初步检查，管外人工用木槌敲击检测， 根据声音断是否密实，如有异常，则用超声波检 测，对不密实的部位，采用钻孔压浆法补实然后 将钻孔补焊封固。 *27 钢与混凝土组合结构技术钢管混凝 土柱 u适用范围 钢管混凝土特别适合应用于高层、超高层建筑的 柱； 大跨度桥梁工程； 地铁车站工程； 单层和多层工业厂房柱； 及其它有重载承载力没计要求的柱。 *28 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 u钢骨混凝土结构(Steel Reinforced Concrete Structure，简称SRC结构)是钢筋混凝土结构与 钢结构的一种组合结构形式，它是在钢筋混凝土 中配置钢骨并使钢骨与混凝土组合成为一个整体 共同工作。 u这种结构在各国有不同的名称，日本称之为钢骨 钢筋混凝土结构，前苏联称之为劲性钢筋混凝土 结构，我国现统一称之为钢骨混凝土结构 *29 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 u钢骨混凝土结构的应用 钢骨混凝土结构构件钢骨混凝土结构除可以较完 整的用于结构过渡层外，还可以根据钢骨混凝土 的优点并结合工程条件及钢筋混凝土构件进行组 合应用，形成适宜的结构体系。 如：钢骨混凝土柱 钢骨混凝土梁 钢骨混凝土剪力墙等 *30 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 *31 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 *32 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 *33 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 *34 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 u钢骨混凝土结构的特点 1承载力高 钢材的强度远高于混凝土的强度，因此与钢筋混凝 土结构相比，钢骨混凝土结构的承载力较高，约为 钢筋混凝土结构的152O倍。 2刚度大 钢材的弹性模量比混凝土高出一个数量级，因此 与钢筋混凝土结构相比，钢骨混凝土结构的刚度得 到显著提高。 *35 钢与混凝土组合结构技术钢骨混凝 土结构 3抗震性能好 钢材是塑性材料，且型钢对混凝土还具有约束作用 ，因此钢骨混凝土结构的抗震性能比钢筋混凝土好。 据日本1978年的震害统计，在调查的95座7-17层的 钢骨混凝土结构建筑中，仅有13(12座)发生主体轻 微破坏。而在1994年坂神大地震中，钢骨混凝土结构 更经受了严峻的考验。 4节省钢材与钢结构相比可节省大量钢材。 5耐久性与耐火性好 *36 钢与混凝土组合结构技术型钢混凝 土 *37 u钢骨混凝土除了钢结构优点外还具备混凝土 结构的优点，同时结构具有良好的防火性能。 其关键技术是如何合理解决梁柱节点区钢筋的 穿筋问题，以确保节点良好的受力性能与加快 施工速度。 预应力钢结构技术 u概述 预应力钢结构是指索结构或索与其它结构组合的杂 交结构。包括索结构，斜拉结构、张弦粱结构、横向 加劲单曲悬索、预应力网架与预应力网壳结构等方面 。预应力钢结构显著改善结构受力性能，且有结构性 能好结构优、用钢量省、实现结构控制等诸多优点 。预应力钢结构，其关键点是依靠索(斜拉索、拉索、 悬索)通过预应力技术对结构建立与增大刚度。 *38 预应力钢结构技术 u预应力实现有多种方式，包括索的张拉及结构体系 支座的强迫位移等索可依据设计要求采用整体索或 钢绞线集成索或直接为高强钢拉杆，预应力张拉时宜 分步到位，并必须作模拟计算分析。 *39 预应力钢结构技术 u适用范围 预应力钢结构广泛适用于各种类型的大 跨度的公共建筑包括体育场馆、候机候车厅、展览馆 ，建筑造型丰富、结构性能优异，有很好的应用前景 。 *40 钢结构的防火防腐技术 u概述 钢结构的防火防腐技术对于钢结构的安全性能与耐 久性起着极为重要的作用。就钢结构的防火技术来说 ，一般采用防火涂料或防火板材预以保护。 *41 钢结构的防腐 u钢结构防腐按钢结构的使用要求而定，一般情况 下用常规防锈漆即可，当所处的环境条件较恶劣 时必须要采用性能优异的防腐涂料如富锌类涂料 或采用耐侯钢 *42 钢结构的防腐 u钢结构腐蚀的防护方法 钢材的腐蚀有材质的原因，也有使用环境和接触介 质等原因，因此防腐蚀方法也有所侧重。 钢结构防腐方法比较多哦，一般包括改善钢材材性 的防腐蚀方法、电化学防腐蚀方法，以及使用金属 或非金属涂层的防腐蚀方法。 目前所采用的方法除设计时考虑冶金防腐蚀成分外 ，在施工中主要采用保护层的方法防止金属的腐蚀 。 *43 钢结构的防腐 u目前在施工中主要采用保护层的方法防止金属的 腐蚀，其有以下几种： 1金属保护层： 金属保护层是用具有阴极或阳极 保护作用的金属或合金，通过电镀、喷镀、化学 镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面 上形成金属保护层(膜)来隔离金属与介质的接触 ，或利用电化学的保护作用使金属得以保护，从 而防止了腐蚀。如镀锌钢板。 *44 钢结构的防腐 u目前在施工中主要采用保护层的方法防止金属的 腐蚀，其有以下几种： 2化学保护层 化学保护层是用化学或电化学方法，使金属表 面上生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以 隔离腐蚀介质与金属接触，来防止对金属的腐蚀 ，如钢铁的磷化和钝化处理。 *45 钢结构的防腐 u目前在施工中主要采用保护层的方法防止金属的 腐蚀，其有以下几种： 3非金属保护层 非金属保护层是用涂料、塑料和搪瓷等材料， 通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜 ，使金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属的腐蚀 。如钢结构的表面涂装，就是利用涂层来防止腐 蚀的。 *46 钢结构的防腐 u质量要点 1.严格控制施工的表面处理质量 2.涂料涂装工程，严格按照设计规定的涂料、涂装 遍数、涂层厚度进行质量控制。 *47 钢结构的防火 u钢结构建筑的火灾危险性 耐火性能差： 钢材本身不燃烧，却不耐高温，其 机械性能如屈服点、弹性模量、抗压强度、荷载能力 等均会应温度的升高而急剧下降。 钢结构建筑跨度大、空间大，火灾蔓延迅速 钢结构作为承重构件，在火灾状态下，遇高温受热 膨胀，强度降低，再遇冷水急剧收缩，脆性增强，极 易失去支撑作用。由于钢结构整体连接性强，只要局 部遭到破坏，就能形成建筑物的整体坍塌和毁灭。 *48 钢结构的防火 u钢结构的防火保护通常有以下几种方式： 1、钢结构防火涂料： 钢结构防火涂料是施涂 于建筑物及构筑物的钢结构表面，能形成耐火隔 热保护层，以提高钢结构耐火极限的涂料 2、浇筑混凝土砌筑砖块法： 用现浇混凝土作 外包层时，可以在钢结构上现浇成型 3、充水法 在空心钢构件内充水是抵御火灾最 有效的方法，能使钢结构在火灾时保持较低的温 度。 *49 钢结构的防火 u钢结构的防火保护通常有以下几种方式： 4、轻质防火厚板包覆法： 采用无机防火板材 对