鋼管束組合剪力墻結構在裝配式建筑中的應用研究

左文建，張文龍 （中鐵三局集團投資有限公司，山西 太原 030001）

0 前言

鋼管束是鋼管的若干標準組件，在同一行連接起來，形成鋼管束，內置混凝土在其中形成鋼管組合結構要素，作為主要的承重和抗側制動元素。鋼管束組合剪力墻可以替代傳統鋼筋混凝土剪力墻，具有批量生產、批發作業，建筑改造，設計標準化，信息管理，綠色節能和環境保護等特點。本文的目的是研究鋼管束組合剪力墻結構在裝配工程中的應用，為了給建筑業的發展提供一些新的思路。

1 鋼管束剪力墻結構與裝配式建筑關系

①鋼管束剪力墻結構與裝配式建筑安裝結構思想上兼容，采用了用“整體”代替“部分”的建筑思想。裝配式建筑的當前發展正在變得越來越集成。在將來，越來越集成、完整和混凝土的裝配式建筑將逐漸進入人們的視線，并且未來的建筑風格將更加“融合”和構建。該過程逐漸從點到表面以及從一個表面到另一個表面發展。

②就特性而言，兩者都更加系統化和環境友好。施工過程已從零散變為集成，制造和組裝過程完全從零開始，這種系統的開發可以節省建造成本。效率改進、質量改進和其他好處將在下面詳細討論。建設項目更加環保，與生態文明建設計劃相適應，并更多地提供政策支持，從而更容易形成良性循環。

③從性能上講，雙方都有更系統、更友好的環境等，從分散、一體化、生產過程中施工，過程的組裝越來越傾向于從零到整，這種結構的發展具有成本效益提高、效率提高、質量提高等優點，本文對此已有詳細說明。正是由于建筑費用、提高效率和質量，使之更具環境可持續性，符合環境文化倡議，更有利于政策支持，有助于形成良性循環。

鋼管束剪力墻結構和裝配式建筑有效地結合在一起，不僅是整體的一部分，而且是根據一般的建筑概念的不同為表達方式。

2 鋼管束剪力墻結構的特點

鋼管束剪力墻結構是采用預制鋼管束和鋼梁，因此與常規結構相比具有一定的優勢。該系統具有墻體高承載能力，出色的延展性和結構方便的優點，符合住房工業化的發展方向，并有望在高層住宅中得到廣泛的應用，具有以下明顯的優點和功能。

①節省施工工期。鋼管束壁可以實現多層梁的同時安裝，可以節省大量的時間和成本，提高了穩定性。由于機械加工廠對鋼管壁的鋼筋綁扎，現場連接的數量減少了70%左右，這大大提高了生產效率。與傳統建筑不同，在施工過程中，鋼管束剪力墻的設計可以同時完成多個樓層，無需建筑模板。在施工中，避免了大量混凝土現場澆筑，節省了大量的時間和成本。

②鋼管束剪力墻的結構比傳統混凝土結構更具經濟效益，由于上述因素，多層操作和同時施工減少了時間成本，并顯著降低了人工成本。另外，有學者指出，鋼管束剪力墻結構具有較高的抗震等級。“因為鋼管束混凝土組合結構的鋼管束剪力墻結構是負責滿足現行法規和標準要求的垂直作用和水平作用的主要部件。”因此抗震性能高。一些學者指出，鋼管混凝土塊是剪切墻體的新結構。鋼管束的尺寸和剪切程度是機械性質的，除此之外，已確認該回彈模型具有出色的模擬效果。對墻體進行彈塑性地震分析，奠定了理論基礎。因此，在地震要求更高的建筑物中，鋼管束剪力墻設計的經濟利益可能會更加明顯。在多層建筑物中，由于鋼管壁結構的剪切穩定性的優勢，因此地板的高度更高，更經濟。

3 工程概述

某項目共有4幢高層住宅，1個地下室，地上11層～18層，建筑總高度為33.15m～53.9m。主體結構采用鋼管束組合剪力墻結構方法，鋼管束剪力墻厚度為130mm～150mm，鋼管束腔內充填自密實混凝土，主梁和副梁均為H型鋼梁。地板采用加強型桁架樓板結構，板厚為120 mm，店外地下室，主體建筑采用鋼架結構。

4 施工方法

4.1 鋼管束構件制作

此項目的鋼管束中的所有鋼零件在工廠和工業生產中均已標準化。鋼管束的標準件用機床壓成一個U形部分并彎曲，然后根據設計所需的形狀組裝成一個U形部分并焊接。基本流程：落料→彎曲→機器人焊接→鍍鋅→最終處理。

4.2 鋼管束墻體、柱、梁安裝

4.2.1 安裝基礎嵌入式零件

施工過程：測量和定位→彈性線→埋入零件的安裝→埋入零件的加固→混凝土的注入，重新測試，加固。

①測量定位線和彈性線。使用全站儀測量墊子的鋼管束壁以及柱子的中心軸和外邊緣。

②安裝嵌入式零件。使用提升裝置將預制的嵌入式零件提升到指定位置，并使用撬棍將其微調到中心線，以進行臨時加固。

③加強嵌入式零件。將地下室的鋼筋與蓋子連接起來，通過點焊固定預埋的鋼板和鋼筋。

④在澆筑混凝土之前，必須重新測量埋入部件的位置和高度，如果發現任何偏差，請校正時滯。專門人員負責混凝土注入。

4.2.2 鋼管束墻體和支柱安裝

施工過程：測量和定位→將鋼管梁壁和立柱的第一部分抬起就位→安裝鋼梁→安裝組件修改尺寸→固定高強度螺栓→焊接組件。安裝步驟：首先安裝中央鋼管束的壁和柱，然后再安裝兩側。

①測量定位。使用全站儀測量并設置鋼管束壁和立柱的中心和外邊緣，并創建彈簧線以精確控制壁和立柱的安裝。同時，必須測量墻和立柱的50 cm水平控制線以控制鋼管、梁和柱的高度。

②第一部分鋼管束和立柱纏繞。根據鋼制部件的尺寸和平衡，舉升點應為4個或更多，并且應將這些部件穩定，穩定地舉升至安裝位置。

③第一部分的測量和校正。高度校正：檢測鋼管束上表面的高程，并根據平面的相對高程以50 cm的繪制規則進行校正。如果組件的相對高度大于5mm，如果組件的高度過低，則可以將其頂起，并且可以使用襯板對表面進行修整。如果太高，可以在鋼管束的后部進行調整。

4.2.3 鋼梁安裝

施工過程：測量/安裝→鋼管束纏繞→鋼梁安裝→測量校正→高強度螺栓緊固→零件焊接。其中，測量放樣：該軸從一樓向上投影，垂直控制線由該部分組件頂部的安裝軸引導。以下組件的上軸不能用作定位準則，以避免累積誤差，例如組件的下軸偏離控制線。用千斤頂和撬棍施加力并逐漸調整。

4.2.4 鋼梁吊裝

此工程梁是用qTZ63塔式起重機安裝的，用于進行安裝工作，并從墻紙和管柱向兩邊推進。在修整鋼管束后進行，安裝前安裝的梯子固定在墻體上部和鋼管柱上，如圖1所示。工作流程：將梯子提升到原地操作→安置和連接升降裝置→將吊掛到現場→臨時螺栓組件。其中吊裝：將鋼絲繩吊裝部件連接到部件吊耳。提起后，將凸耳切割和拋光。鋼梁可以用一個鉤子和多個吊架吊起。吊裝之前，請調整鋼絲繩的重心，以使鋼梁保持平行并檢查索具的松緊度。確認安全后，慢慢提起它。如果鋼梁的底部比鋼梁的連接點高15cm～20cm，則操作員將鋼梁緩慢降低至鋼梁螺栓孔和鋼管束螺栓孔的參考線以及支柱連接板的螺栓孔。可以使用螺栓和螺母臨時加固鋼梁，并且在檢查安全性之后可以將掛鉤取下。

安裝爬梯圖

4.2.5 高強度螺栓連接結構

本項目鋼管束、柱、梁的連接方法主要包括固定連接和鉸鏈連接。僅用于連接時，用螺栓連接腹板并焊接頂部和底部。進行鉸接時，僅將腹板螺栓固定。所有鋼制部件的摩擦表面均應在工廠進行處理，并且摩擦表面應保持清潔且無污染物。在存儲和施工期間，必須保護高強度螺栓不生銹和損壞。如果在施工過程中有多余，根據批號將其分開存放，并且不要混合或混放。高強度螺栓必須能夠自由穿透孔，并且穿透方向必須恒定。請勿強行擰入無法自由穿入的螺栓。連接表面上不應有間隙。如果間隙超過設計要求，則需要修改或更換連接板擰緊兩次。初始扭矩為最終擰緊扭矩的50%。最終擰緊扭矩必須符合設計要求。

5 鋼管束組合剪力墻的應用

①根據新的生態發展概念在裝配式建筑中安裝鋼管束組合剪力墻，根據發展趨勢，為建筑業的未來發展提供良好的指導。因此，從政策支持的角度來看，鋼管束組合剪力墻的建設無疑具有特殊的優勢。

②鋼管束組合剪力墻可提高經濟效益。目前在摩天大樓和地震建筑中有廣泛的應用空間。鋼管束組合剪力墻結構應將其視為材料制造的機會。利用創新思想通過不斷創新來擴展應用領域。

③耦合的鋼管束剪力墻結構必須與組裝的結構結合起來，以形成新的開發模型。研發創新和應用創新為核心指導思想，不斷適應新形勢，新挑戰，新政策的不斷變化需求，不斷擴大應用渠道和范圍，不斷引進新方法，節省更多時間。我們將繼續朝著高效和環保的方向前進。

6 結論

綜上所述，結合鋼管束的剪力墻結構是裝配式建筑中常用的建筑結構類型。兩者具有相似的屬性，因此非常適合。鋼管束剪力墻結構特點是施工時間短、成本低、質量高，與傳統的鋼筋混凝土結構相比，具有優勢，因此可以廣泛用于高層住宅等建筑領域。展望未來，我們將繼續在裝配式建筑中進行開發和創新，以進一步擴大組合剪力墻結構的使用，并發揮更大的作用。本文分析了預制房屋中由鋼管束制成的組合剪力墻的設計，專為建筑物的未來發展而設計，并闡明環保發展的方向。