淺談變電站中型鋼混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的運(yùn)用

文/薛華山 廣西綠能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司 廣西南寧 530000

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異，工程領(lǐng)域作為一個既古老又嶄新的行業(yè)同樣面臨著新技術(shù)更新的訴求。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種極具魅力的組合結(jié)構(gòu)形式，具有其他結(jié)構(gòu)所不具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，正日益廣泛地應(yīng)用于各類建筑與橋梁結(jié)構(gòu)中。基本上適用鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的各種結(jié)構(gòu)體系，均可運(yùn)用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。正因?yàn)樾弯摶炷两Y(jié)構(gòu)有著諸多的優(yōu)異特點(diǎn)，在各類建筑被廣泛應(yīng)用，將其引進(jìn)變電站建設(shè)當(dāng)中合理運(yùn)用，為變電站行業(yè)建設(shè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

1、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概念

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)簡稱SRC，這種結(jié)構(gòu)包含混凝土與型鋼構(gòu)件，兩種結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，其中型鋼結(jié)構(gòu)作為骨架，以此澆筑混凝土充實(shí)，再將鋼筋布置其中，從而組合構(gòu)成一種結(jié)構(gòu)體系。該體系充分發(fā)揮了型鋼和混凝土各自的優(yōu)勢，協(xié)調(diào)變形，共同受力，可以在滿足承載力的同時大幅度減小構(gòu)件尺寸，從而減輕自重，獲得更大的建筑實(shí)用空間。同時它具有抗震性能好、承載力高、耐火性和耐久性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛用于高層、超高層、大跨度結(jié)構(gòu)等重要建筑中。型鋼-混凝土的組合是繼木結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)之后發(fā)展興起的第五大類結(jié)構(gòu)。

2、工程的簡介

該工程是一棟大跨度多層建筑，為110kV變電站和電力應(yīng)急指揮中心的綜合體，總建筑面積13000多平方米，地上3層，地下2 層，建筑高度16.8M; 層高5 米，框架結(jié)構(gòu)。最大柱距為屋面層的22米柱跨。

3、型鋼混凝土在本工程的具體應(yīng)用

本工程原設(shè)計(jì)方案采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。突出難點(diǎn)為22米跨的柱梁截面及配筋。經(jīng)過大量的驗(yàn)算及優(yōu)化，該柱最終截面為600x900mm，最大單邊計(jì)算配筋面積為5300mm2，該梁最終截面為400x1600，跨中底部最大計(jì)算配筋面積為12600mm2。該傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，配筋過大，截面過高，無法將大部分鋼筋布置于梁頂部或者底部進(jìn)行有效利用，結(jié)構(gòu)偏于不利，且下方梁高過高，侵占可用建筑空間。基于以上認(rèn)識，我們對傳統(tǒng)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。經(jīng)過多方面的研究考慮，并通過各種體系驗(yàn)算比對，最終確定22米跨的框架柱梁采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理。型鋼柱梁的設(shè)計(jì)施工按照規(guī)范《04SG523型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造規(guī)范》執(zhí)行，型鋼連接處都是采用全熔透焊縫連接。

3.1 型鋼混凝土柱的設(shè)計(jì)

型鋼混凝土柱中的型鋼基本按穩(wěn)定形狀進(jìn)行選擇，截面可采用H 形軋制型鋼或者H 形，十字形，箱型焊接型鋼。箱型焊接型鋼用于型鋼混凝土柱時，箱型焊接型鋼截面尺寸不宜大于型鋼混凝土截面的一半。與型鋼混凝土柱相連的框架梁可采用鋼梁，鋼筋混凝土梁，型鋼混凝土梁。柱中型鋼宜安對稱配置設(shè)計(jì)。

本工程型鋼混凝土柱全截面為600x900mm，柱內(nèi)采用H600X300X14X18型鋼。最大單邊計(jì)算面積1500mm2，滿足構(gòu)造要求即可。

3.2 型鋼混凝土梁的設(shè)計(jì)

型鋼混凝土梁中的型鋼，宜采用工字型軋制型鋼或者工字型焊接型鋼。型鋼的布置，宜將一側(cè)翼緣位于受壓區(qū)，一側(cè)翼緣位于受拉區(qū)，設(shè)計(jì)時應(yīng)該考慮在滿足保護(hù)層要求和便于施工的前提下，使型鋼的上翼緣何下翼緣盡量靠近混凝土截面的外緣。

型鋼混凝土梁的截面寬度不宜小于300mm，截面高度和寬度的比值不宜大于4。型鋼混凝土梁的腹板高度大于450mm 時，在梁的兩側(cè)應(yīng)沿高度方向設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋。縱向構(gòu)造鋼筋的間距，對于一級抗震，不宜大于200mm，對于二級，三級抗震，不宜大于250mm，對于四級抗震和非抗震結(jié)構(gòu)不宜大于300mm。

本工程型鋼混凝土梁全截面為400x1400m m，梁內(nèi)采用H1150X250X14X20型鋼。最大配筋出現(xiàn)在跨中底部，計(jì)算面積為4900mm2，通過兩排鋼筋布置可以滿足要求。

4、施工中存在的問題

4.1 型鋼柱需在柱頂部上面生根，而型鋼柱底板的安裝準(zhǔn)確度要求高，底板的預(yù)埋錨栓容易和梁主筋發(fā)生沖突，所以在鋼筋綁扎時位置必須和底板錨栓相錯開。底板的大小必須保證柱鋼筋能夠避開，否則容易出現(xiàn)底板與柱主筋沖突現(xiàn)象。

4.2 型鋼柱鋼筋的平面布置必須考慮型鋼柱的截面尺寸，柱主筋間距不再均勻?qū)ΨQ; 落地型鋼柱的地下一層、地上一層、頂板均布滿栓釘，非落地型鋼柱的底層、頂層均布滿栓釘，栓釘規(guī)格間距為ф19@200，長80mm。內(nèi)側(cè)箍筋必須錯開栓釘設(shè)置，柱主筋相應(yīng)調(diào)整，否則箍筋綁扎難度大。

4.3 型鋼梁縱向鋼筋在梁柱節(jié)點(diǎn)的處理方法不一，有縱向鋼筋繞過型鋼通行，有縱向鋼筋與型鋼上附加牛腿焊接而成，有縱向鋼筋需穿過型鋼腹板通行，有縱向鋼筋直接錨固于梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域。

5、型鋼混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用趨勢

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)形式相比，有以下4 個特點(diǎn)： 1.型鋼混凝土構(gòu)件比同樣外形鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力高出一倍以上，因而可以減小構(gòu)件截面尺寸，增加使用面積和降低層高。對于大跨度建筑而言，這種做法經(jīng)濟(jì)效益顯著。2.型鋼在澆筑混凝土之前已形成鋼結(jié)構(gòu)，且具有較大的承載能力，能承受構(gòu)件自重和施工荷載，因而無需設(shè)置支撐，可將模板直接懸掛在型鋼上，這樣可以降低模板費(fèi)用，加快施工速度。由于無需臨時立柱，也為進(jìn)行設(shè)備安裝提供了可能。同時，澆筑的型鋼混凝土不必等待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度就可繼續(xù)進(jìn)行上層施工，可以縮短工期。3.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比，耐火性能和耐久性能優(yōu)異，同時由于外包混凝土參與工作，和型鋼結(jié)構(gòu)共同受力，因此還可節(jié)省鋼材50%以上。4.型鋼混凝土尤其是實(shí)腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延性比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)明顯提高，因而具有良好的抗震性能。

結(jié)語：

通過實(shí)際工程案例的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在工程設(shè)計(jì)施工中表現(xiàn)出來較多的優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)省材料，節(jié)省人工，抗震性能優(yōu)良等等，但也存在需要注意的較多細(xì)節(jié)問題。因此，在設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)針對性的對結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和細(xì)化和改進(jìn)，保障我們變電站的設(shè)計(jì)工作安全可靠，順利開展。