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螺旋钢管在建筑施工中的应用

在建筑工程施工中,临时设施支撑是工程技术人员经常面临的技术难题,目前通常采用的支撑方法有满堂支架法、脚手架法,柱中预埋牛腿法、临时现浇柱等较多选择。满堂支架法需要的资源较多,并且搭设周期长,安全性较差,并且需要对基础进行处理;柱中预留牛腿法较之满堂支架法施工工艺有很大进步,但有些问题依然难以避免,比如预留孔倾斜、墩柱外观观感较差、流水作业连续性不强等且不能作为较大荷载支撑。现浇混凝土柱法需要临时支模,在柱较高时存在施工困难的情况,且为一次性使用,经济性不强。鉴于以上存在的问题,螺旋钢管在此类工程项目中存在比较明显的优势。

螺旋钢管支撑法-简介

螺旋钢管支撑法就是用螺旋钢管作为临时设施、施工平台等的竖向支撑,螺旋钢管支撑为钢结构支撑,其抗压承载能力很强,例采用Q235B型材质,壁厚小于16mm其抗压强度设计值为215Mpa,远大于混凝土抗压强度,因而可以明显减少材料用量,减少支撑柱重量,降低施工难度。典型螺旋钢管柱设计图见图2.1。

图2.1 典型螺旋钢管柱设计图

3螺旋钢管柱设计

钢管柱设计主要包括柱轴向受力计算,柱稳定性计算,底板下基础承载力计算。现以某工程混凝土柱置换加固施工时采用螺旋钢管支撑为例对螺旋钢管柱计算进行演示。本例中待置换柱尺寸为600mm×600mm,柱所在层层净高为3.5m,螺旋钢管采用直径为500mm,壁厚为10mm的螺旋钢管作为临时支撑,顶板及底板均采用600mm×600mm×10mm的钢板,材料均采用Q235钢材。底板下为20cm厚C30混凝土地坪,地基土承载力特征值为fa=578Kpa,支撑平面设计图见图3.1。


3.1设计荷载

本例中柱承受轴向受力设计为2000kN,分别为4个钢管柱支撑,每个钢管柱承受受力为500kN。

3.2 螺旋钢管柱轴向受力计算

3.2.1钢管柱轴向受力公式:σ=N/An≤f式中:N ----钢管柱轴向受力设计值;An ----钢管净截面积;

f----钢材抗压强度。

本例中钢管净截面积为An =15700mm2;《查钢结构设计规范》(GB50017-2003)可知f=215Mpa。

带入公式计算出σ=31.8Mpa

3.2.2钢柱稳定性验算

钢柱稳定性验算公式为:N/(ψA)≤f式中:ψ---轴心受压构件的稳定系数;A---钢管毛截面面积;

本例中钢管为a类截面,厚度为10mm

3.2.3基础承载力计算

钢柱底板下混凝土层为20cm厚,钢柱底板尺寸为600mm×600mm,荷载传递到混凝土板底时受力面积为A基=(600+2×200)×(600+2×200)=1000000mm2;依据建筑《建筑地基基础设计规范》,Pk=Fk/A=500000/1000000=0.5Mpa

4施工注意事项

4.1螺旋钢管柱在架设时必须处理好底板下基础,确保基础承载能力,并将底板垫平,避免钢管柱出现倾斜而造成偏心受力。

4.2顶板和底板与钢管必须焊接牢固,且顶板与底板表面保持平整度每平方米不大于2mm。

4.3钢管柱替代原混凝土柱受力时应采用千斤顶预顶,避免结构在置换期间产生下沉。

5实用效果

螺旋钢管柱在柱体置换施工中经济高效,在重庆大学城协信天骄名城项目车库柱置换施工中采用该方法,置换11根有缺陷的柱体支撑施工仅耗时2天,且钢管柱采用租赁的方式取得,整体临时设施费用仅控制在工程费用的5%以内,产生了较大的经济利益,并减少了工期约20天,为业主提前入住提供了很大支持。螺旋钢管支撑是具有极大市场前景及社会效益的施工手段,值得广泛推广。


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