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0引言
在風荷載作用下，設置加強層是減少結構側向位移的合理方式。設置加強層會導致結構的抗彎剛度發生變化。在大地震荷載作用下，內部功能產生基因突變，容易產生缺層，結構的破壞原理不能表現出“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的折衷體系［1-3］?，F階段，對帶束層加強層結構特點的設計方案和分析主要集中在最佳部位。
1型鋼混凝土加強層結構優化設計
1.1型鋼混凝土加強層構件的截面形式和構造要求
在型鋼混凝土梁柱中，宜采用填充寬翼緣板的實心腹板型鋼。所謂填充實腹鋼，是指實腹鋼的上翼緣在截面受力區，下翼緣在截面彎曲區。在設計方案中，應考慮在滿足型鋼混凝土保護層的條件下，型鋼的上下翼緣應盡量靠近混凝土截面的近邊緣，這樣有利于項目的建設。壓型鋼混凝土工程中壓型鋼的不銹鋼厚度不宜小于6mm，壓型鋼板的厚度不能太薄，便于焊接和達到局部穩定性要求。為了保證型鋼和混凝土的相同效果，需要設置接頭的抗彎強度，安裝剪釘位置的型鋼外層的剪應力可以用延性計算,可以計算出對應的剪應力。剪釘的直徑應為19mm和22mm，剪釘長度不得小于剪釘直徑的4倍，間距不得小于直徑的6倍。
1.2設置型鋼混凝土加強層最優位置分析
應對加強層的具體位置和總量進行科學合理的設置［4-5］。布置1層加強層時，位置可在0.6H左右；布置2個加強層時，位置可以在上層0.5H左右。使用加強層時，加強層應沿縱向從上到下對稱布置。為了更好地確定混凝土框架加強層設置的最佳位置，需對不同結構的建筑物中一框架加強層的布置進行數據分析。在風荷載作用下，加強層布置在20層，結構端點偏移值和較大層間位移角均最小。在15~24層同時鋪設加固層時，與20層相比，終點偏移較大，距離為2.5mm，相差不到3%。在大地震荷載作用下，當加強層布置在結構上端時，大地震的響應速度大于結構下平面的響應速度，且在結構底部的彎曲距離結構變大了。當加強層安裝在一定區域且結構的側向阻力能夠滿足要求時，為減小芯管底端的彎曲距離，應選中靠近結構底端的加強層。
1.3設置水平加強層對周期的影響
水平加強層可以增加結構的整體抗彎剛度［6］。不設置加強層時，結構第一次自振循環時間為3.8725s，設置一根實腹梁時，循環時間減少0.3925s，循環時間減少11.9%，設置兩根實腹梁時循環時間縮短為2.8946s，設置三根實腹梁時循環時間減少0.1062s，循環時間減少3.23%。設置第二和第三實心腹板梁的效率明顯低于第一個。設置一層加強層時，循環時間減少0.2551s，循環時間減少7.76%。當設置兩個加強層時，循環時間進一步減少0.0862s，循環時間減少2.62s。當設置三個增強層時，循環時間進一步縮短。設置第四層加強層后，循環時間進一步減少0.0744s。分析框架加強層和實心腹加強層設置周期時間縮短的發展趨勢是一致的。隨著加強層數的增加，循環時間減少，效果更加微小。設置實腹梁鋼筋層與設置分析框架鋼筋層的橫向比較，周期時間相差0.1374s。周期時間與設置三通道加強層的周期時間相似。框架加強層到結構側面的管束比實心腹梁差很多。與同期相比，在安裝三層加強層后，空腹貨架時間延長0.1032s。安裝四個架子時，空腹架子時間增加0.125%。由于斜腹桿的存在，可以減少架子的數量。
2實例分析
2.1工程概況
呈貢新都昌商業廣場1號塔樓采用管中筒結構設計方案，建筑高度167m，共46層。其中，11、24、36層的設計方案為由型鋼和混凝土組成的結構加強層。加強層外筒柱采用箱形鋼柱，橫梁和拋撐采用Q390B級H型鋼。支撐規格型號為H500mm×300mm×25mm×32mm。鋼結構工程施工后，將建筑鋼筋捆扎澆筑混凝土。
2.2施工流程
圖略
3施工方法
2.3.1圖紙深化及鋼結構制作
（1）圖紙深化。根據設計圖紙和相關標準，推進鋼結構的一些工程圖紙。圖紙的推進應符合設計要求和我國現行標準和規定，同時滿足生產、加工和現場組裝的技術要求。先進的工程圖紙應清楚標明各預制構件的中心線、材料規格和型號、幾何規格等，以滿足鋼結構制造和安裝的要求，關鍵是要提前在鋼結構上布置孔洞。
（2）鋼結構制作。鋼結構的材料切割、焊縫開孔、塔架分組、電焊、變形校正均在技術專業的鋼結構生產廠完成。按照相關標準，型鋼上的孔應減少型鋼截面的破壞，有利于施工。對于關鍵預制構件的連接，連接高強度螺栓的孔應采用沖孔形成。當主次預制構件連接后，厚度不超過12mm時，可用沖床成型，孔邊應無毛刺。常用鋼筋鉆孔孔徑見表1。
2.3.2上層短柱墩臺施工
箱形鋼柱跨越兩棟建筑，混凝土結構短柱橋臺的施工必須按照工程圖紙在加強層工程施工的頂層進行。為保證箱形鋼柱的安裝精度，施工隊必須嚴格執行工程圖紙，進行施工布置，檢查中心線，固定箱形鋼柱，調整設計標高的同時，應嵌入短柱基臺。待混凝土強度達到標準要求后，方可拆板，施工劃線，校核中心線和設計標高。
2.3.3門式起重機的安裝
現場組裝的一臺C5013塔機無法實現加強層箱形鋼柱的吊裝。通過精心研究，將起重機安裝在鋼筋混凝土地板表面，相互配合起吊和吊裝。根據TSSD手機軟件測量結構承載力，滿足起重機在混凝土地面行走最惡劣工況的安全要求，在原設計方案確定后進行起重機的安裝。將起重機的3個關鍵預制部件運送到現場，包括支撐點系統軟件和支撐系統軟件上方的車梁。用塔吊將第一個固定支架體吊到起重設備滑軌的頂部，并逐漸下降。用人力相互配合使柜體落在滑軌上，用葫蘆連接鋼絲繩固定鋼絲繩。在混凝土地板上，以同樣的方式固定另一側，形成八字形。重復上述操作步驟，固定另一固定支架體。最后用塔式起重機吊起安裝在兩個固定支架體上的車梁，并提前將兩個繩鎖固定在車梁上。當車梁到達固定支架體的頂部時，兩人操作地板上的兩根繩索鎖，將塔式起重機整合在一起。控制車梁的具體位置。當車梁的位置基本到達設定區域時，塔式起重機的部分吊鉤會手動調整車梁的具體位置，使其完全符合要求。用地腳螺栓將車梁與固定支架體連接起來并固定。
2.3.4箱形鋼柱、鋼梁及斜撐吊裝
（1）箱形柱安裝：①箱形鋼柱安裝前檢查預制構件的質量。當變形、缺陷出現偏差時，解決后即可安裝。②起吊吊裝前，檢查鍍鋅鋼絲繩和吊裝工具的抗壓強度。起吊吊裝時，用龍門式起重機械將箱柱水平吊至安裝地點，并由專職人員指導。③安裝時，將箱形鋼柱的邊緣與短柱橋臺混凝土上的勾畫線重疊，并明確箱形鋼柱的部分應進行臨時固定。將箱形鋼柱的外部構件連接到柱的主筋上，然后用水平儀標定箱形鋼柱的設計標高，在箱形鋼柱上標出1m標記用作標準。同時用兩個水平儀標定箱形鋼柱從兩條中心線的垂直角度。達標后將箱形鋼柱與預埋厚鋼板電焊固定。④對于單根箱形鋼柱，必須增加風索臨時保護措施。箱形鋼柱安裝完成后，在安裝鋼柱和投擲支架的情況下，及時進行后續安裝，以保證結構的整體可靠性。（2）鋼梁及斜撐安裝。箱形鋼柱由遠至近依次建造。在安裝標準的條件下，鋼柱和拋撐與箱形鋼柱同時安裝。起重吊裝起重機和塔式起重機在起重吊裝工程中相互配合使用。在吊裝的整個過程中，吊車的引導人員要集中，不要讓鋼預制構件撞到箱形鋼柱上。
2.3.5高強螺栓安裝
用起重機將鋼預制構件吊裝到特定的相對高度，人工協助就位，先用安裝螺栓和沖釘臨時固定，并確?？着c孔的正端對齊。高韌性螺栓不能用作安裝螺栓。每個節點插入的安裝螺栓和沖釘的總數應滿足以下要求：不少于安裝孔數量的1/3，安裝螺栓應≥2個，沖釘總數不應超過安裝螺栓總數的30%。將高強度螺栓裝入螺栓孔內，待預制構件安裝精度調整好后進行初擰。如果螺栓孔有誤差，高強度螺栓不能擰緊，應與設計人員溝通，不得擅自解決?？捎勉q刀或銼刀修復螺栓孔，修復后的直徑應≤螺栓直徑的1.2倍。
2.3.6鋼筋綁扎
（1）外筒組合梁鋼筋安裝。外筒梁截面規格為700mm×1000mm，受力鋼筋需全線穿過箱形柱。根據設計規定，外筒形成的梁的受力鋼筋應圍繞箱形鋼柱。由于建筑鋼筋的長度超過梁的凈跨度2650mm，所以不可能將建筑鋼筋移動到兩柱之間的水平面，越過箱形鋼柱。經設計方案批準，每根跨梁和一根主筋設置有兩個相互分隔的直螺紋接頭。
（2）外筒組合柱鋼筋安裝。外筒鋼筋安裝及操作要點的主筋安裝構成柱式建筑。根據設計規定，外筒的主筋構成立柱，需要被箱形鋼柱包圍。因此，每根主筋由兩個7字形半箍組成，單層鋼筋經過箱形鋼柱后搭接焊接形成封閉主筋。2.3.7模板安裝模板支撐前，按設計圖紙做好技術驗證，最后一道工藝工程驗收合格后方可進行模板安裝。模板控制板采用厚15mm的復合人造板，次主龍骨采用間距≤300mm的C型鋼夾，吊頂龍骨采用φ48×3.0mm無縫鋼管，φ14mm對拉螺桿結構用于加固。拉絲和箱形鋼柱，梁單層電焊焊接10d。
2.3.8混凝土澆筑
在箱形鋼柱的加強層四個角處設置一個直徑為150mm的圓孔作為混凝土澆注孔。在箱形鋼柱的生產加工過程中，混凝土澆筑孔必須采用機械設備制作。混凝土澆筑過程中，應分段澆筑混凝土，并利用振動力保證澆筑時混凝土的密實度。鋼柱模板的輔助方法，禁止將箱形鋼柱一次性灌滿混凝土后再振搗強度。拋投位置應留出沉降縫，箱形鋼柱、梁等混凝土澆筑完成后，進行工程拋投，確保工程質量。
3結語
呈貢新都昌商業廣場1號塔樓鋼混結構加固工程施工是本項目的關鍵，鋼結構圖紙的推進、鋼預制構件的制造、起重吊裝等各個環節都很重要。箱形鋼柱進場前，應根據塔機的吊裝能力確定鋼預制構件的堆放位置，以保證鋼預制構件吊裝的順利進行。吊裝前，檢查所有建筑物的中心線和設計標高，在吊裝的整個過程中，要隨時隨地注意強度校核中心線，注意安裝順序。每一道工序都應在下一道工序施工前檢驗合格，特別是鋼架結構焊接的監測和高強度螺栓的檢驗。本項目加強層的工程施工，給型鋼混凝土結構組成的加強層施工提供了一定參考。
參考文獻
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單位:何亦軒 作者:武漢理工大學土木工程與建筑學院
