專利名稱：過街樓架空結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是過街樓架空結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在城市商圈土地日益稀缺的今天，如何在完好保持城市原有規(guī)劃的前提下，創(chuàng)造、挖掘更合理適用的大型商業(yè)空間，有的大型商廈需橫越城市主干道，過街樓具備凈跨度大、架空高度高、架空樓板面積大以及承重荷載大(種類多)等諸多建筑設(shè)計技術(shù)難點(diǎn)。
眾所周知，一棟完美的建筑不僅需要具有獨(dú)特、華麗的外觀造型，另外一方面，絕對穩(wěn)妥、安全的內(nèi)在結(jié)構(gòu)也是不容忽視的。對于大型商廈這樣的大型建筑來講，由于工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計上的復(fù)雜性，其結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性就顯得更加重要。
按照常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，在過街樓整體結(jié)構(gòu)體系中，起著決定性支撐作用同時也是受力較集中、強(qiáng)度較大的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計上采用了較為保守的型鋼混凝土形式，下面以現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例詳細(xì)介紹，圖1是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的俯視圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主視圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主框架柱橫截面圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主梁縱向截面圖。圖5是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主框架柱和主梁相交示意圖。
如圖所示，萬隆商廈大型商業(yè)項(xiàng)目橫越長春道上空，整棟建筑物沿南北向被城市主干道——長春道橫穿而過，地上三～五層大開間商業(yè)及屋頂汽車停車場在其上方被架空，長春道過街樓具備凈跨度大、架空高度高、架空樓板面積大以及承重荷載大(種類多)等諸多技術(shù)難點(diǎn)。
萬隆商廈項(xiàng)目位于天津市和平區(qū)濱江道中心商貿(mào)區(qū)內(nèi)，場地東起濱江道、西至錦州道、南臨河北路、北至山東路(其中城市主干道——長春道沿南北向由整個場地中間橫穿而過)。此建筑物地上五層，局部六(七)層，地下一層(局部二層)。地上部分建筑物總高度為23.95米，占地面積為12200平方米；工程總建筑面積87180平方米。
整棟建筑物橫越長春道上空，并以長春道為界劃分為A、B二區(qū)，長春道以東為A區(qū)，長春道以西為B區(qū)，其中首層、二層A、B兩區(qū)相互獨(dú)立互不連通；地下一層、地上三～五層為相互貫通的大型商業(yè)空間、地上五層屋頂作為汽車停車場。建筑物東西長約為199.2m，南北寬約為89.2m，結(jié)構(gòu)形式板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)體系、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
由于長春道沿南北向從整個建筑物中間穿過，如上文所述，首層、二層商業(yè)空間被隔開，地上三～五層大開間商業(yè)(含屋頂停車場)在這條道路上方是被架空的，被架空的部分在本工程中被稱為“長春道過街樓”。架空結(jié)構(gòu)形式在大型公共建筑中并不罕見，但橫跨城市中心區(qū)主干道且承擔(dān)如此多層荷載、具有如此完備商業(yè)服務(wù)功能的情況卻鮮有所聞，可以說是一個特例。
和平區(qū)濱江道地區(qū)是天津市首屈一指的繁華商貿(mào)區(qū)，而長春道正好橫穿此商貿(mào)區(qū)的中心地段，由于作為繁華鬧市區(qū)主干道的交通及其他方面的功能(人流、車流量大、交通種類復(fù)雜)、以及萬隆商廈作為大型商業(yè)建筑本身所具有的規(guī)模，使架空于其上的過街樓具備了以下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)架空高度高商廈首層層高為5.10m(室內(nèi)外高差0.30米)，二層以上各層層高均為4.50m，由長春道路面至架空的三層樓板下皮有9米多高；(2)架空樓板(單跨)凈跨度大、長度長、面積大以長春道兩側(cè)外墻皮為界，橫亙而過的樓板凈跨度(沿東西向)達(dá)25米，長度(南北向)為72.1～77.9米(由于場地形狀不規(guī)則，萬隆商廈建筑平面并非正長方形，而是一近似梯形，長春道過街樓樓板亦為近似梯形，故其長向尺寸因梯形長短邊之分有所差別)，跨街樓板面積達(dá)1849.8～1900.5m2(三～五層略有差異)；架空結(jié)構(gòu)跨度有凈跨度與軸線跨度之分，軸線跨度大于凈跨度，凈跨度按柱外皮計算，軸線跨度按架空結(jié)構(gòu)兩側(cè)柱中心線計算，長春道過街樓單跨軸線跨度達(dá)27m以上。
(3)承擔(dān)荷載大、種類多此架空結(jié)構(gòu)體系除了要承擔(dān)(4.50m層高的)三層商業(yè)空間(含結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身自重、樓內(nèi)人流、設(shè)備、物品、裝修以及結(jié)構(gòu)設(shè)計中所需考慮其他荷載)所形成的結(jié)構(gòu)荷載之外、還要承擔(dān)五層屋頂停車場上所停眾多汽車形成的荷載，而被架空的三層樓下方沿長春道兩側(cè)外墻空間內(nèi)無任何的輔助性結(jié)構(gòu)支撐點(diǎn)；對于如此超大跨度、大規(guī)模的完全性架空結(jié)構(gòu)體系(在本工程中采用的是局部巨型框架結(jié)構(gòu)體系)，要承擔(dān)如此多重之荷載，應(yīng)該說其鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)難度是不言而喻的。
按照常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，在過街樓整體結(jié)構(gòu)體系中，起著決定性支撐作用同時也是受力較集中、強(qiáng)度較大的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計上采用了較為保守的型鋼混凝土形式，現(xiàn)有過街樓架空結(jié)構(gòu)是由主框架柱1、輔助框架柱2、主梁3、輔助梁4、樓板5構(gòu)成。
主梁3是三層底板、五層頂板沿過街樓板跨度方向的(每層)十幾根主梁—在1500×2300mm的截面內(nèi)加置Q345B 750×1800×50×30mm主梁工字鋼12，工字鋼加勁肋與梁內(nèi)鋼筋焊接；主框架柱1是沿長春道兩側(cè)與主梁兩端位置對應(yīng)、構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架的大截面鋼筋混凝土異形柱(截面寬度達(dá)1500mm以上、長度達(dá)2000mm以上)亦采用內(nèi)置工字鋼或異形型鋼形式，柱與主梁相交節(jié)點(diǎn)處，主框架柱1內(nèi)型鋼與主梁3內(nèi)型鋼采用焊接與高強(qiáng)度螺栓鉚固相結(jié)合的加強(qiáng)型連接方式進(jìn)行加固，鉚釘13，型鋼焊接點(diǎn)14，型鋼焊接板15，主梁縱筋7除按國家技術(shù)規(guī)范要求錨入柱內(nèi)足夠的錨固長度之外，還要穿過柱內(nèi)型鋼翼緣進(jìn)行焊接加固，梁主筋與柱型鋼焊接點(diǎn)16。
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)比普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力強(qiáng)，其在國內(nèi)外土建工程中的應(yīng)用已有十分悠久的歷史。這樣的結(jié)構(gòu)形式雖然充分保證了建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的安全性能，但是其結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重大、建筑結(jié)構(gòu)成本高(僅型鋼主件用鋼量超過1千噸)、鋼結(jié)構(gòu)施工吊裝難度大的缺點(diǎn)也是非常突出的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種新型過街樓架空結(jié)構(gòu)，降低工程成本，方便施工。
為達(dá)到本實(shí)用新型的目的采用如下技術(shù)方案一種過街樓架空結(jié)構(gòu)，包括主框架柱、輔助框架柱、主梁、輔助梁、樓板，其特征在于其主框架1柱截面中部設(shè)置多條縱向鋼筋18與箍筋17；在主梁3內(nèi)沿弧形彎矩曲線雙排預(yù)埋金屬波紋管，金屬波紋管內(nèi)設(shè)置高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線19構(gòu)成。
所述的過街樓架空結(jié)構(gòu)，其特征在于金屬波紋管是由鍍鋅薄鋼帶制成。
本實(shí)用新型的有益效果在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用了型鋼混凝土方案，框架結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件—主梁及柱均內(nèi)置大截面型鋼；此種傳統(tǒng)的保守型設(shè)計方案雖然可保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，卻具有用鋼量大、鋼結(jié)構(gòu)施工吊裝難度大、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重大等明顯不足；本實(shí)用新型提供的一種新型過街樓架空結(jié)構(gòu)，我們所采用的“后張預(yù)應(yīng)力混凝土”結(jié)構(gòu)形式(撤銷了主結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的預(yù)置型鋼)有效地彌補(bǔ)了現(xiàn)有的方案的缺欠，此項(xiàng)改進(jìn)在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的同時，極大程度地節(jié)省了工程成本(1038.56萬元)，從而得到了開發(fā)方的好評。
預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在國際建筑工程領(lǐng)域占有著舉足輕重的位置，與其在我國橋梁、公路以及工業(yè)建筑中所取得的成就與進(jìn)展相比，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在我國民用建筑工程中應(yīng)用與普及的程度還不夠高。預(yù)應(yīng)力混凝土具有剛度大、抗裂性能好、節(jié)省材料等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其適合用于大跨度建筑結(jié)構(gòu)體系。伴隨著我國城市建設(shè)的突飛猛進(jìn)，它的推廣應(yīng)用無論是對于建筑設(shè)計、施工行業(yè)本身以及城市整體合理規(guī)劃發(fā)展都具有著非常積極的意義。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的俯視圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主視圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主框架柱橫截面圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主梁橫截面圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主框架柱和主梁相交示意圖。
圖6是本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主框架柱橫截面示意圖。
圖7是本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主梁橫截面示意圖。
圖8是本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的主梁縱向截面示意圖。
圖9是本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的施工工藝流程圖。
附圖符號說明1主框架柱2輔助框架柱3主梁4輔助梁5樓板6過街樓7主梁縱筋8主框架柱內(nèi)型鋼9街兩側(cè)樓內(nèi)框架梁10主框架柱內(nèi)縱筋12主梁工字鋼 13鉚釘14型鋼焊接點(diǎn) 15型鋼焊接板16梁主筋與柱型鋼焊接點(diǎn) 17箍筋18縱向鋼筋 19預(yù)應(yīng)力鋼絞線束具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)過街樓架空結(jié)構(gòu)相同的部位符號相同，在這里也不再詳細(xì)敘述。
所謂預(yù)應(yīng)力，是指在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受拉區(qū)域，通過對鋼筋(鋼絞線)進(jìn)行張拉后，將鋼筋的回彈力施加給混凝土，使混凝土受到一個預(yù)壓應(yīng)力。當(dāng)該構(gòu)件受力后，受拉區(qū)混凝土的拉應(yīng)力，首先與預(yù)壓應(yīng)力相抵消，然后隨著外力的增加，混凝土才逐漸被拉伸，這樣的受力過程與不使用預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)相比，明顯推遲了裂縫出現(xiàn)時間。
在查閱了大量相關(guān)技術(shù)資料、進(jìn)行了反復(fù)的結(jié)構(gòu)計算、比較與論證的前提下，我們認(rèn)為，長春道過街樓結(jié)構(gòu)體系可以采用“預(yù)應(yīng)力混凝土”的結(jié)構(gòu)形式來加以改進(jìn)，預(yù)應(yīng)力混凝土按施工工藝分為先張法和后張法，其中后張法適宜用于大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的現(xiàn)場制作，故在此次結(jié)構(gòu)變更中我們采用的是后張法。參照圖1所示，本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)，架空形式上不變，在結(jié)構(gòu)上(1)取消長春道兩側(cè)主框架柱1內(nèi)型鋼，柱截面不變，適當(dāng)增加柱截面中部縱向鋼筋；(2)取消過街樓三層底板與五層頂板橫向主梁3內(nèi)Q345B大截面工字鋼12，原型鋼混凝土梁改為后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，是指以構(gòu)件本身為依托，采用鋼管或膠管抽芯法或預(yù)埋波紋管法預(yù)先在混凝土中留置孔道，待混凝土澆筑并硬化到一定強(qiáng)度(一般不低于設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75％)時，以專用施工機(jī)具對布置于預(yù)留孔道其中的預(yù)應(yīng)力筋或鋼絞線進(jìn)行張拉(在本工程中采用的是鋼絞線束)，張拉到適當(dāng)強(qiáng)度時(此強(qiáng)度因涉及復(fù)雜結(jié)構(gòu)計算且應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)范，故在此不進(jìn)行詳細(xì)描述，確切數(shù)值見附設(shè)計變更文件)，借助專用錨具將預(yù)應(yīng)力筋(鋼絞線束)錨固于構(gòu)件端部，最后再在預(yù)留孔道內(nèi)及時灌注純水泥漿(或摻入細(xì)沙)，以防鋼筋銹蝕。在此次工程變更中我們采用的是預(yù)埋金屬波紋管的方法，金屬波紋管是由鍍鋅薄鋼帶經(jīng)波紋卷管機(jī)壓制而成，施工時用鐵絲與梁內(nèi)鋼筋綁扎牢固，波紋管埋入混凝土后永不抽出，與混凝土具有良好的粘結(jié)力，相對于鋼管或膠管抽芯法，此種方法澆筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有更加堅強(qiáng)、可靠的整體性能，見圖9。
本實(shí)用新型過街樓架空結(jié)構(gòu)由主框架柱1、輔助框架柱2、主梁3、輔助梁4、樓板5構(gòu)成。
主框架柱1是沿長春道兩側(cè)與主梁兩端位置對應(yīng)、構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架的大截面鋼筋混凝土異形柱(截面寬度達(dá)1500mm以上、長度達(dá)2000mm以上)采用柱截面不變，適當(dāng)增加柱截面中部縱向鋼筋；如圖6所示，主框架柱1柱截面中部由多個縱向鋼筋18與箍筋17構(gòu)成，柱內(nèi)澆筑混凝土，增加柱截面中部縱向鋼筋18，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力增強(qiáng)；如圖7、圖8所示，主梁3內(nèi)按照力學(xué)計算要求，在主梁3內(nèi)沿弧形彎矩曲線雙排預(yù)埋金屬波紋管，金屬波紋管是由鍍鋅薄鋼帶經(jīng)波紋卷管機(jī)壓制而成，施工時用鐵絲與梁內(nèi)鋼筋綁扎牢固，波紋管埋入混凝土后永不抽出，與混凝土具有良好的粘結(jié)力，相對于鋼管或膠管抽芯法，此種方法澆筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有更加堅強(qiáng)、可靠的整體性能，金屬波紋管內(nèi)設(shè)置高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線19，在主梁3中部設(shè)置備個預(yù)留孔道；三層底板主梁3截面不變，五層底板主梁3截面適當(dāng)減小。
長春道過街樓大跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式既節(jié)省了城市土地、大幅度降低了工程成本，又開辟了服務(wù)功能完備的大型商業(yè)空間，這樣好的結(jié)構(gòu)形式要推廣，不僅僅需要作為此行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)本身從設(shè)計、實(shí)施等各個方面作出努力，從社會和國家的大方面所給予的支持與大力提倡，相信能夠?qū)ζ渫茝V應(yīng)用起到根本上的推動作用。
預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)1、提高鋼筋混凝土構(gòu)件的剛度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度等級的混凝土；2、與普通混凝土相比，在同樣條件下具有跨度大、截面小、自重輕、節(jié)省層高、節(jié)約材料(要節(jié)約鋼材20％～40％)等優(yōu)點(diǎn)；3、具有優(yōu)異的抗震性能據(jù)第十三屆國際預(yù)應(yīng)力會議信息，日本方面，有題為《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的動力性能》的論文，文中記錄，在1995年神戶——大坂地震之后，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)(包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu))在地震中的實(shí)際表現(xiàn)，日本有關(guān)方面學(xué)者對該地震區(qū)域內(nèi)100棟預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)100棟房屋中，10棟是預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、90棟是現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其中，僅有一棟受到嚴(yán)重?fù)p壞，其余99棟狀態(tài)非常好。研究結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力混凝土的建筑抗震機(jī)理和性能良好。
權(quán)利要求1.一種過街樓架空結(jié)構(gòu)，包括主框架柱(1)、輔助框架柱(2)、主梁(3)、輔助梁(4)、樓板(5)，其特征在于其主框架(1)柱截面中部設(shè)置多條縱向鋼筋(18)與箍筋(17)；在主梁(3)內(nèi)沿弧形彎矩曲線雙排預(yù)埋金屬波紋管，金屬波紋管內(nèi)設(shè)置高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線(19)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過街樓架空結(jié)構(gòu)，其特征在于金屬波紋管是由鍍鋅薄鋼帶制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是過街樓架空結(jié)構(gòu)。一種過街樓架空結(jié)構(gòu)，包括主框架柱、輔助框架柱、主梁、輔助梁、樓板構(gòu)成，在于其主框架柱截面中部縱向增加鋼筋，主梁預(yù)埋金屬波紋管構(gòu)成。有本實(shí)用新型提供的一種新型過街樓架空結(jié)構(gòu)，采用的“后張預(yù)應(yīng)力混凝土”結(jié)構(gòu)形式(撤銷了主結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的預(yù)置型鋼)有效地彌補(bǔ)了現(xiàn)有的方案的缺欠，此項(xiàng)改進(jìn)在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的同時，極大程度地節(jié)省了工程成本，從而得到了開發(fā)方的好評。
文檔編號E04B1/22GK2846565SQ20052002671
公開日2006年12月13日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者李艷東 申請人:天津市隆昊設(shè)計咨詢有限公司, 李艷東