论文部分内容阅读
摘要：将组合结构应用到多高层仓库结构体系中，可以加快施工速度，减少材料使用数量，施工人员减少，配合环节简化，促进安全与文明施工的实现，推动行业的良好发展。基于此，本文主要介绍了组合结构的技术背景，特征，优势，并围绕组合结构技术在多高层仓库结构体系中的的实践应用展开了系统探究。
关键词：组合结构;多高层仓库;实践应用;
组合结构的目的是充分发挥材料的力学性能，对于仓库的构件来说，有钢管混凝土柱子，连续组合梁，组合次梁，这些组合构件的结合，组成了组合结构。
1组合结构的技术背景
目前的多高层物流仓库结构应用比较广泛的是现浇混凝土框架或者改进后的现浇混凝土柱+先张法预应力梁体系，但是此体系虽然可以提高装配率，避免高支模，但是也有一些固有的缺陷：需要现场配置张拉台（250米长）作为预应力梁的生产场地，对场地提出要求，并且由于预应力梁不能过早制作（预应力梁会在没有荷载的情况下一定时间后产生裂缝），生产速度收生产产地及天气的影响，会对整体进度产生制约，同时现场预应力张拉存在脱锚，断丝等安全风险，预应力梁普遍在10吨以上，吊装效率低而且危险，二楼以上吊装车辆需要在楼面行驶作业，对楼面质量产生风险，二楼以上构件吊装车辆及预应力梁的运送依赖卸货平台及楼面板的浇筑及强度，一旦有雨，不但预应力梁的制作受影响，混凝土浇筑尤其是硬化地面的浇筑会影响关键线路，对进度产生制约，楼面是硬化地面，成品保护也是一个大问题，二楼以上柱子的连接也是一个问题，由于柱子钢模+钢筋一起吊装，需要插筋对准并加大搭接长度，吊装作业有一定难度，同样对楼面提出进度及成品保护的要求。此体系混凝土的大量浇筑应用导致结构本身自重加大，对抗震不利同时也需要更多的桩来承重，而且也不利于环保及现场的安全文明管理。为了解决以上弊端，使结构更加简洁，合理，安全，我对组合结构进行了深入的研究并针对具体项目进了探讨。
2组合结构的特征
2.1钢柱采用实心钢管混凝土柱：设计上充分利用混凝土抗压强度高和型钢抗弯能力强的优点，达到1+1>2的性能目标;施工上依然具有钢结构安装方便的特点，同时柱内混凝土还能免钢筋免模板，施工简便，对防火也有利。
2.2库区主次框架梁均采用组合梁：钢结构设计标准以及组合结构设计规范均已经将框架组合梁写入规范;框架组合梁不仅可以减小框梁构件截面;同时规范中规定对于承受竖向荷载并参与结构整体抗侧力作用的梁柱刚接框架组合梁，宜考虑楼板与钢梁之间的组合作用，框架组合梁相比普通框架梁对整体抗侧设计有很大的提高;总体而言框架组合梁对降低用钢量，提高经济性有很大帮助。为了避免连续组合梁在柱梁节点位置的构造措施过于复杂，对于主框架梁采用了主梁根部不参与组合，中间等截面部分参与组合的方法，次框梁与次钢梁全梁采用组合梁，在某种情况下，次梁也可以采用连续组合，并参照主框架梁，采用中间组合，两端不组合。
2.3如下图文：
一至三层为钢框架结构，四层为钢排架结构
库区一至三层钢柱采用实心钢管混凝土柱，钢管Q355材质，内部灌填混凝土。四层采用箱型钢柱。
库区框架梁采用实腹H型钢梁，其中主框梁根部采用变截面梁，中段为等截面梁，材质Q460。
3组合结构的优势
新采用的多高层物流仓库组合结构体系梁柱全部采用工厂制作，不用在现场设置加工场地，生产能力有潜力且受制约因素少，同时柱子不用支模直接用钢管柱提高了装配率，构件自重从10吨级别降低到三吨以下级别，加快吊装效率，并且在吊裝过程中可以采用一次结构到顶逐步后退的吊装方式，结构封顶一次完成不用到楼面吊装作业，结构完成后楼面浇筑各层可以同时开始，只要做好滴漏防护错开浇筑即可，并且由于屋面已经完成，硬化地面浇筑不用受天气影响，由于没有吊装车辆需要在楼面吊装对结构的质量及成品保护有极大益处，钢管混凝土柱灌注的混凝土可以采用再生混凝土，对环保有利，现场的作业人员少，混凝土浇筑少，安全文明工作也容易实现。同时由于采用主次梁高强钢并等梁高的设计方法，在保持净高一致的情况下，层高可以减少600毫米。整个建筑轻巧，抗震有利，基础也可以少桩，承台也可以变小.
4组合结构的实践应用
为了检验组合结构的实用性，我在公司拱墅四层仓库的方案中，运用了组合结构的概念与技术并适当使用了高强钢，拱墅项目四层，层高11米，柱距12米，楼面活荷载2.5吨/M2，地面活荷载3吨/M2，一到三层采用钢结构-混凝土组合框架，四层采用门钢体系：
4.1圆形钢管混凝土柱的应用：钢管采用Q345材质以便径厚比最大化利用，管内灌注C40混凝土，且混凝土粗骨料可全部采用再生骨料。
4.2组合框架梁的应用：经多轮探讨，最终决定仅在主框梁的正弯矩区（钢梁中段，长度0.5L）采用钢混组合梁设计。经过计算和讨论，组合梁塑性中和轴正好在钢梁上翼缘内，在不提高钢梁构造要求的前提下，满足塑性设计要求。
4.3次梁预起拱的应用：充分利用高强钢的强度以降低钢梁截面，同时为避免挠度超限影响使用，采用工厂加工预起拱的方法，起拱值为钢梁施工阶段的挠度。
新技术新材料的应用，使得结构的用钢量显著降低。为方便比对，不考虑顶层用钢量，则采用新结构体系的1～3层平均用钢量（含节点系数）为108.41kg/m2 ，而采用传统钢结构（Q345钢材，箱柱加非组合框架梁加组合次梁）的1～3层平均用钢量（含节点系数）为145.41 kg/m2 。新的结构体系用钢量可降低约25.4%。
通过和建学设计院各工程师的多次探讨，已经达成基本共识，即结构体系是安全可行符合规范要求的，新的技术点也是合理且经得起推敲的。建学设计院也已按照新结构体系发送出校核通过的计算模型，其用钢量达到我们的内控模型用钢量指标，也直接佐证了新结构体系的用钢量是有很大优势。
关键词：组合结构;多高层仓库;实践应用;
组合结构的目的是充分发挥材料的力学性能，对于仓库的构件来说，有钢管混凝土柱子，连续组合梁，组合次梁，这些组合构件的结合，组成了组合结构。
1组合结构的技术背景
目前的多高层物流仓库结构应用比较广泛的是现浇混凝土框架或者改进后的现浇混凝土柱+先张法预应力梁体系，但是此体系虽然可以提高装配率，避免高支模，但是也有一些固有的缺陷：需要现场配置张拉台（250米长）作为预应力梁的生产场地，对场地提出要求，并且由于预应力梁不能过早制作（预应力梁会在没有荷载的情况下一定时间后产生裂缝），生产速度收生产产地及天气的影响，会对整体进度产生制约，同时现场预应力张拉存在脱锚，断丝等安全风险，预应力梁普遍在10吨以上，吊装效率低而且危险，二楼以上吊装车辆需要在楼面行驶作业，对楼面质量产生风险，二楼以上构件吊装车辆及预应力梁的运送依赖卸货平台及楼面板的浇筑及强度，一旦有雨，不但预应力梁的制作受影响，混凝土浇筑尤其是硬化地面的浇筑会影响关键线路，对进度产生制约，楼面是硬化地面，成品保护也是一个大问题，二楼以上柱子的连接也是一个问题，由于柱子钢模+钢筋一起吊装，需要插筋对准并加大搭接长度，吊装作业有一定难度，同样对楼面提出进度及成品保护的要求。此体系混凝土的大量浇筑应用导致结构本身自重加大，对抗震不利同时也需要更多的桩来承重，而且也不利于环保及现场的安全文明管理。为了解决以上弊端，使结构更加简洁，合理，安全，我对组合结构进行了深入的研究并针对具体项目进了探讨。
2组合结构的特征
2.1钢柱采用实心钢管混凝土柱：设计上充分利用混凝土抗压强度高和型钢抗弯能力强的优点，达到1+1>2的性能目标;施工上依然具有钢结构安装方便的特点，同时柱内混凝土还能免钢筋免模板，施工简便，对防火也有利。
2.2库区主次框架梁均采用组合梁：钢结构设计标准以及组合结构设计规范均已经将框架组合梁写入规范;框架组合梁不仅可以减小框梁构件截面;同时规范中规定对于承受竖向荷载并参与结构整体抗侧力作用的梁柱刚接框架组合梁，宜考虑楼板与钢梁之间的组合作用，框架组合梁相比普通框架梁对整体抗侧设计有很大的提高;总体而言框架组合梁对降低用钢量，提高经济性有很大帮助。为了避免连续组合梁在柱梁节点位置的构造措施过于复杂，对于主框架梁采用了主梁根部不参与组合，中间等截面部分参与组合的方法，次框梁与次钢梁全梁采用组合梁，在某种情况下，次梁也可以采用连续组合，并参照主框架梁，采用中间组合，两端不组合。
2.3如下图文：
一至三层为钢框架结构，四层为钢排架结构
库区一至三层钢柱采用实心钢管混凝土柱，钢管Q355材质，内部灌填混凝土。四层采用箱型钢柱。
库区框架梁采用实腹H型钢梁，其中主框梁根部采用变截面梁，中段为等截面梁，材质Q460。
3组合结构的优势
新采用的多高层物流仓库组合结构体系梁柱全部采用工厂制作，不用在现场设置加工场地，生产能力有潜力且受制约因素少，同时柱子不用支模直接用钢管柱提高了装配率，构件自重从10吨级别降低到三吨以下级别，加快吊装效率，并且在吊裝过程中可以采用一次结构到顶逐步后退的吊装方式，结构封顶一次完成不用到楼面吊装作业，结构完成后楼面浇筑各层可以同时开始，只要做好滴漏防护错开浇筑即可，并且由于屋面已经完成，硬化地面浇筑不用受天气影响，由于没有吊装车辆需要在楼面吊装对结构的质量及成品保护有极大益处，钢管混凝土柱灌注的混凝土可以采用再生混凝土，对环保有利，现场的作业人员少，混凝土浇筑少，安全文明工作也容易实现。同时由于采用主次梁高强钢并等梁高的设计方法，在保持净高一致的情况下，层高可以减少600毫米。整个建筑轻巧，抗震有利，基础也可以少桩，承台也可以变小.
4组合结构的实践应用
为了检验组合结构的实用性，我在公司拱墅四层仓库的方案中，运用了组合结构的概念与技术并适当使用了高强钢，拱墅项目四层，层高11米，柱距12米，楼面活荷载2.5吨/M2，地面活荷载3吨/M2，一到三层采用钢结构-混凝土组合框架，四层采用门钢体系：
4.1圆形钢管混凝土柱的应用：钢管采用Q345材质以便径厚比最大化利用，管内灌注C40混凝土，且混凝土粗骨料可全部采用再生骨料。
4.2组合框架梁的应用：经多轮探讨，最终决定仅在主框梁的正弯矩区（钢梁中段，长度0.5L）采用钢混组合梁设计。经过计算和讨论，组合梁塑性中和轴正好在钢梁上翼缘内，在不提高钢梁构造要求的前提下，满足塑性设计要求。
4.3次梁预起拱的应用：充分利用高强钢的强度以降低钢梁截面，同时为避免挠度超限影响使用，采用工厂加工预起拱的方法，起拱值为钢梁施工阶段的挠度。
新技术新材料的应用，使得结构的用钢量显著降低。为方便比对，不考虑顶层用钢量，则采用新结构体系的1～3层平均用钢量（含节点系数）为108.41kg/m2 ，而采用传统钢结构（Q345钢材，箱柱加非组合框架梁加组合次梁）的1～3层平均用钢量（含节点系数）为145.41 kg/m2 。新的结构体系用钢量可降低约25.4%。
通过和建学设计院各工程师的多次探讨，已经达成基本共识，即结构体系是安全可行符合规范要求的，新的技术点也是合理且经得起推敲的。建学设计院也已按照新结构体系发送出校核通过的计算模型，其用钢量达到我们的内控模型用钢量指标，也直接佐证了新结构体系的用钢量是有很大优势。