钢管束组合剪力墙结构在装配式建筑中的应用研究

左文建，张文龙 （中铁三局集团投资有限公司，山西 太原 030001）

0 前言

钢管束是钢管的若干标准组件，在同一行连接起来，形成钢管束，内置混凝土在其中形成钢管组合结构要素，作为主要的承重和抗侧制动元素。钢管束组合剪力墙可以替代传统钢筋混凝土剪力墙，具有批量生产、批发作业，建筑改造，设计标准化，信息管理，绿色节能和环境保护等特点。本文的目的是研究钢管束组合剪力墙结构在装配工程中的应用，为了给建筑业的发展提供一些新的思路。

1 钢管束剪力墙结构与装配式建筑关系

①钢管束剪力墙结构与装配式建筑安装结构思想上兼容，采用了用“整体”代替“部分”的建筑思想。装配式建筑的当前发展正在变得越来越集成。在将来，越来越集成、完整和混凝土的装配式建筑将逐渐进入人们的视线，并且未来的建筑风格将更加“融合”和构建。该过程逐渐从点到表面以及从一个表面到另一个表面发展。

②就特性而言，两者都更加系统化和环境友好。施工过程已从零散变为集成，制造和组装过程完全从零开始，这种系统的开发可以节省建造成本。效率改进、质量改进和其他好处将在下面详细讨论。建设项目更加环保，与生态文明建设计划相适应，并更多地提供政策支持，从而更容易形成良性循环。

③从性能上讲，双方都有更系统、更友好的环境等，从分散、一体化、生产过程中施工，过程的组装越来越倾向于从零到整，这种结构的发展具有成本效益提高、效率提高、质量提高等优点，本文对此已有详细说明。正是由于建筑费用、提高效率和质量，使之更具环境可持续性，符合环境文化倡议，更有利于政策支持，有助于形成良性循环。

钢管束剪力墙结构和装配式建筑有效地结合在一起，不仅是整体的一部分，而且是根据一般的建筑概念的不同为表达方式。

2 钢管束剪力墙结构的特点

钢管束剪力墙结构是采用预制钢管束和钢梁，因此与常规结构相比具有一定的优势。该系统具有墙体高承载能力，出色的延展性和结构方便的优点，符合住房工业化的发展方向，并有望在高层住宅中得到广泛的应用，具有以下明显的优点和功能。

①节省施工工期。钢管束壁可以实现多层梁的同时安装，可以节省大量的时间和成本，提高了稳定性。由于机械加工厂对钢管壁的钢筋绑扎，现场连接的数量减少了70%左右，这大大提高了生产效率。与传统建筑不同，在施工过程中，钢管束剪力墙的设计可以同时完成多个楼层，无需建筑模板。在施工中，避免了大量混凝土现场浇筑，节省了大量的时间和成本。

②钢管束剪力墙的结构比传统混凝土结构更具经济效益，由于上述因素，多层操作和同时施工减少了时间成本，并显著降低了人工成本。另外，有学者指出，钢管束剪力墙结构具有较高的抗震等级。“因为钢管束混凝土组合结构的钢管束剪力墙结构是负责满足现行法规和标准要求的垂直作用和水平作用的主要部件。”因此抗震性能高。一些学者指出，钢管混凝土块是剪切墙体的新结构。钢管束的尺寸和剪切程度是机械性质的，除此之外，已确认该回弹模型具有出色的模拟效果。对墙体进行弹塑性地震分析，奠定了理论基础。因此，在地震要求更高的建筑物中，钢管束剪力墙设计的经济利益可能会更加明显。在多层建筑物中，由于钢管壁结构的剪切稳定性的优势，因此地板的高度更高，更经济。

3 工程概述

某项目共有4幢高层住宅，1个地下室，地上11层～18层，建筑总高度为33.15m～53.9m。主体结构采用钢管束组合剪力墙结构方法，钢管束剪力墙厚度为130mm～150mm，钢管束腔内充填自密实混凝土，主梁和副梁均为H型钢梁。地板采用加强型桁架楼板结构，板厚为120 mm，店外地下室，主体建筑采用钢架结构。

4 施工方法

4.1 钢管束构件制作

此项目的钢管束中的所有钢零件在工厂和工业生产中均已标准化。钢管束的标准件用机床压成一个U形部分并弯曲，然后根据设计所需的形状组装成一个U形部分并焊接。基本流程：落料→弯曲→机器人焊接→镀锌→最终处理。

4.2 钢管束墙体、柱、梁安装

4.2.1 安装基础嵌入式零件

施工过程：测量和定位→弹性线→埋入零件的安装→埋入零件的加固→混凝土的注入，重新测试，加固。

①测量定位线和弹性线。使用全站仪测量垫子的钢管束壁以及柱子的中心轴和外边缘。

②安装嵌入式零件。使用提升装置将预制的嵌入式零件提升到指定位置，并使用撬棍将其微调到中心线，以进行临时加固。

③加强嵌入式零件。将地下室的钢筋与盖子连接起来，通过点焊固定预埋的钢板和钢筋。

④在浇筑混凝土之前，必须重新测量埋入部件的位置和高度，如果发现任何偏差，请校正时滞。专门人员负责混凝土注入。

4.2.2 钢管束墙体和支柱安装

施工过程：测量和定位→将钢管梁壁和立柱的第一部分抬起就位→安装钢梁→安装组件修改尺寸→固定高强度螺栓→焊接组件。安装步骤：首先安装中央钢管束的壁和柱，然后再安装两侧。

①测量定位。使用全站仪测量并设置钢管束壁和立柱的中心和外边缘，并创建弹簧线以精确控制壁和立柱的安装。同时，必须测量墙和立柱的50 cm水平控制线以控制钢管、梁和柱的高度。

②第一部分钢管束和立柱缠绕。根据钢制部件的尺寸和平衡，举升点应为4个或更多，并且应将这些部件稳定，稳定地举升至安装位置。

③第一部分的测量和校正。高度校正：检测钢管束上表面的高程，并根据平面的相对高程以50 cm的绘制规则进行校正。如果组件的相对高度大于5mm，如果组件的高度过低，则可以将其顶起，并且可以使用衬板对表面进行修整。如果太高，可以在钢管束的后部进行调整。

4.2.3 钢梁安装

施工过程：测量/安装→钢管束缠绕→钢梁安装→测量校正→高强度螺栓紧固→零件焊接。其中，测量放样：该轴从一楼向上投影，垂直控制线由该部分组件顶部的安装轴引导。以下组件的上轴不能用作定位准则，以避免累积误差，例如组件的下轴偏离控制线。用千斤顶和撬棍施加力并逐渐调整。

4.2.4 钢梁吊装

此工程梁是用qTZ63塔式起重机安装的，用于进行安装工作，并从墙纸和管柱向两边推进。在修整钢管束后进行，安装前安装的梯子固定在墙体上部和钢管柱上，如图1所示。工作流程：将梯子提升到原地操作→安置和连接升降装置→将吊挂到现场→临时螺栓组件。其中吊装：将钢丝绳吊装部件连接到部件吊耳。提起后，将凸耳切割和抛光。钢梁可以用一个钩子和多个吊架吊起。吊装之前，请调整钢丝绳的重心，以使钢梁保持平行并检查索具的松紧度。确认安全后，慢慢提起它。如果钢梁的底部比钢梁的连接点高15cm～20cm，则操作员将钢梁缓慢降低至钢梁螺栓孔和钢管束螺栓孔的参考线以及支柱连接板的螺栓孔。可以使用螺栓和螺母临时加固钢梁，并且在检查安全性之后可以将挂钩取下。

安装爬梯图

4.2.5 高强度螺栓连接结构

本项目钢管束、柱、梁的连接方法主要包括固定连接和铰链连接。仅用于连接时，用螺栓连接腹板并焊接顶部和底部。进行铰接时，仅将腹板螺栓固定。所有钢制部件的摩擦表面均应在工厂进行处理，并且摩擦表面应保持清洁且无污染物。在存储和施工期间，必须保护高强度螺栓不生锈和损坏。如果在施工过程中有多余，根据批号将其分开存放，并且不要混合或混放。高强度螺栓必须能够自由穿透孔，并且穿透方向必须恒定。请勿强行拧入无法自由穿入的螺栓。连接表面上不应有间隙。如果间隙超过设计要求，则需要修改或更换连接板拧紧两次。初始扭矩为最终拧紧扭矩的50%。最终拧紧扭矩必须符合设计要求。

5 钢管束组合剪力墙的应用

①根据新的生态发展概念在装配式建筑中安装钢管束组合剪力墙，根据发展趋势，为建筑业的未来发展提供良好的指导。因此，从政策支持的角度来看，钢管束组合剪力墙的建设无疑具有特殊的优势。

②钢管束组合剪力墙可提高经济效益。目前在摩天大楼和地震建筑中有广泛的应用空间。钢管束组合剪力墙结构应将其视为材料制造的机会。利用创新思想通过不断创新来扩展应用领域。

③耦合的钢管束剪力墙结构必须与组装的结构结合起来，以形成新的开发模型。研发创新和应用创新为核心指导思想，不断适应新形势，新挑战，新政策的不断变化需求，不断扩大应用渠道和范围，不断引进新方法，节省更多时间。我们将继续朝着高效和环保的方向前进。

6 结论

综上所述，结合钢管束的剪力墙结构是装配式建筑中常用的建筑结构类型。两者具有相似的属性，因此非常适合。钢管束剪力墙结构特点是施工时间短、成本低、质量高，与传统的钢筋混凝土结构相比，具有优势，因此可以广泛用于高层住宅等建筑领域。展望未来，我们将继续在装配式建筑中进行开发和创新，以进一步扩大组合剪力墙结构的使用，并发挥更大的作用。本文分析了预制房屋中由钢管束制成的组合剪力墙的设计，专为建筑物的未来发展而设计，并阐明环保发展的方向。