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发布时间：2018-07-12 15:58所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
现在都市人口密集是主要现状，建筑物楼层越来越高，因填充型箱型钢柱因具有良好的结构性质被广泛应用，下面文章也对质量检测分析规划进行介绍，通过实际的层楼建筑结构案例进行分析，结合载重质量检测数据，探测出其更好的提升建筑工程质量的相关数据，文章
现在都市人口密集是主要现状，建筑物楼层越来越高，因填充型箱型钢柱因具有良好的结构性质被广泛应用，下面文章也对质量检测分析规划进行介绍，通过实际的层楼建筑结构案例进行分析，结合载重质量检测数据，探测出其更好的提升建筑工程质量的相关数据，文章中采用国内规范检测，验证分析模型的正确性。
关键词：钢结构,建设工程,质量检测
1 质量检测分析规划
柱构件于建筑结构中，因其所位在楼层高度及位置的不同受力状况将不同，亦会因建筑物的结构系统或高度不同导致受力行为有所差异。本研究搜集两栋已于国内兴建完成的建筑结构案例，分别为12层楼以及21层楼，柱构件皆为填充型箱型钢柱，使用结构分析软件ETABS依照结构计算书建立此两实际案例的建筑结构质量检测模型。
2 建筑结构质量检测模型
本研究依循既有的建筑结构案例设计施工结果建立质量检测模型，同时与该案例的计算书比对总重量、分析所得的结构周期、应力比检测结果等，并将分析模型修正至与计算书内容趋近一致。
3 12层楼建筑结构案例
3.1 案例简介
本案例工程为地上12层(总楼高49.95m)，屋突二层、地下4层的办公大楼。结构系统X向及Y向皆采韧性立体抗弯构架系统，并于1～11楼各层的Y向设置7处耐震间柱，与梁、柱、钢构架形成二元系统提升耐震能力。
3.2 构件质量检测标准概述
建筑结构主要构件类型可分为柱、梁、楼板、墙，以下将对主要构件简要介绍及描述。
柱为填充型箱型钢柱，依位处楼层填充不同抗压强度的混凝土，8楼以上填充的强度为350kgf/cm，8楼(不包含)以下填充强度为420kgf/cm的混凝土;钢材皆为(Fy=3300kgf/cm)。耐震间柱为H型钢柱。
大梁及小梁：2F以上皆为钢梁，大梁的钢材采用CNSSN490B(Fy=3300kgf/cm)，小梁为ASTMA36(Fy=2500kgf/cm);地面层室内为SRC梁，室外采RC梁;地下室则皆为RC梁。
楼板：各层楼板均为钢承板与混凝土灌浆的复合楼板，板厚17cm，混凝土的强度为280kgf/cm。
墙：所有地面层以上的墙均为非结构墙，其中外墙采帷幕墙，楼梯间、电梯间以及隔间皆为轻质隔间墙。
3.3 结构平面、立面及3D模型
此案例的标准层X方向七跨，Y方向三跨至四跨;平面为一稍不规则矩形，因主要作为办公室使用，需要较宽敞无遮蔽的空间，故取消Y向其中一跨的内柱，在此取案例的标准层(3F-12F)为例，结构立面标准层楼高为3.9m，一楼挑高6.45m，地下室共4层12.8m，取网格X向-D轴为例。
3.4 静载重与活载重质量检测
一般建筑物需承受的垂直载重包括静载重及活载重。静载重即为结构体本身的重量，包含柱、梁、板、墙等;活载重则作用于楼板面上，其设计施工值会依设计施工時建筑物每层楼用途而不同。建模所用的钢筋混凝土单位体积自重采2.4tf/m，钢骨为7.85tf/m，标准检测。
3.5 水平地震力静力质量检测分析
水平地震力计算系依照建筑物设计施工耐震规范及解说[1]，利用分析得到结构体的周期后，依照规范进行水平地震力的竖向分配[2]。
4 21层楼建筑结构案例
4.1 案例简介
本案例为地下3层、地上21层以及屋突3层的集合住宅，总高度为66.8m(不含屋突)。整栋建筑采用韧性立体抗弯构架系统，但于Y方向轴线C、F设置低降伏钢板剪力墙，使其兼具二元系统的耐震特性。地下室的外墙为70cm的连续壁，可承担上部结构所造成的侧向剪力。
4.2 构件概述
此案例因楼层高度较高，并具有特殊的剪力墙构件，主要构件类型亦大致分为柱、梁、楼板、墙，以下简要介绍及描述主要的构件。
柱：2F-21F为填充型箱型钢柱，其内皆填充抗压强度为420kgf/cm的混凝土;钢料为CNSSN490B(Fy=3300kgf/cm);屋突层采箱型钢柱;地下层则采用较大断面的钢筋混凝土柱或SRC柱。
大梁及小梁：大梁的材料采CNSSN490B(Fy=3300kgf/cm)，小梁材料则为ASTMA36(Fy=2500kgf/cm)，且从2F以上皆为钢梁;地面层为SRC梁;地下室则皆为RC梁。
楼板：各楼层的楼板皆为钢筋混凝土楼板，厚度介于15～25cm，其中混凝土的抗压强度随楼层数增高而降低，从350kgf/cm逐渐减至210kgf/cm。
墙：包含电梯间、楼梯间、车道、隔户及外墙均采用钢筋混凝土墙，内隔间墙则采用轻质隔间墙;钢板剪力墙的钢板采LYS-100，为低降伏强度制震钢板。
4.3 平面、立面及3D模型
此案例平面为一规则矩形，标准层X方向五跨，Y方向三跨;于轴线C及F上的中间跨皆设有低降伏钢板剪力墙。因作为住宅使用，柱位较密集，跨度亦较小，并设有许多梯厅以及隔间墙。在此取案例的标准层(3F-19F)为例，结构立面标准层楼高为3.2m，屋突层3m;地下室总共3层，地下1楼为4.5m外，其余皆3.2m，结构立面取网格X向轴为例。
4.4 载重质量检测数据
此案例的用途为集合住宅，故施工活载重较12F案例的办公大楼低，但因外墙皆为RC墙，且住宅的隔间较多，会导致施工标准静载重较高。
4.5 水平地震力静力以及反应谱动力分析
建筑物施工[2]中提及，高于50m的建筑结构于施工时需进行动力分析，此案例总楼高为66.8m，故除水平地震力的竖向分配以外，尚须执行动力反应谱分析[3-4]。
5 柱梁检测
为确保于地震力作用下柱构件不会相较梁构件提前破坏，建筑结构模型中所有梁柱接头皆须满足公式(1)，即为强柱弱梁标准。
普遍而言，会优先对地面层的柱构件顶端接头处进行强柱弱梁检测，因其所承受的静载重大，轴向力相对高，较容易有检测不通过的情形。此外，一般建筑结构设计施工上考虑到同一柱断面的连续性问题，常将柱断面设计施工为随着高度愈高，每3层或4层楼逐渐缩减尺寸，梁亦会设计施工为配合其楼层一并改变缩减尺寸，缩减后因柱构件本身的强度下降，较有可能无法通过检测，故其次会选择柱与梁尺寸变化的该层检测。其余再视建筑结构本身的情形或平面特殊形状处检测。
5.1 侧向位移检测
建筑结构于地震力作用之下，每一楼层与其上、下相邻楼层的相对侧向位移除以层高，即所谓的层间相对位移角，限制其值不得超过0.005;此外，计算位移时所施加的设计施工地震力，若基本震动周期系依结构力学方法计算，所得的振动周期不必受小于经验公式1.4倍的限制。
依照以上规定，故可不必依法规调整总横力而检测本研究两案例于自然震动周期下所得的层间相对位移角;且因角柱位于平面位置最边缘，侧向变位一般最大，故选择角柱作为检测对象。
5.2 应力比检测
应力比的计算方法为钢结构规范中的受压轴力与弯矩互制方程式，其最后设计施工检测基准为各构件的应力比皆不得大于1，否则代表其需求超过构件所能提供的设计施工容量;应力比过低代表设计施工有过度保守的情况，故应力比值为可充分检测建筑结构检测结果的标准。本研究的实际案例皆以填充型箱型钢柱为主要柱构件，属于SRC构造，于建构模型时转换断面将的转换为纯钢构造，主要的梁构件则均为钢梁，模型最后检测。
以下将本研究两案例的建筑结构模型依照规范检测所得的应力比整理并绘制其分布中可清楚了解各层楼的梁、柱构件应力比大小分布状况，并对其进行检测。其中，因所采用的模型為实际建筑案例，一般皆会设置小梁，然而小梁通常两端为铰接并仅承受垂直方向的载重，会与楼板共同承受垂直载重所造成的弯矩，分析检测上常将其与楼板合成一并检测，故不将其纳入钢结构规范的应力比检测中。
6 结语
建筑结构于使用性状态下，仅需承受静载重及活载重，使得国内建筑结构柱构件的极限强度甚大于使用性状态下所承受的载重，造成柱构件的载重比分布范围偏低，可望具有良好的耐火性能。除轴向载重，偏心载重亦影响柱构件的耐火性能，可知弯矩亦将影响柱构件的防火性能。有鉴于此，探讨国内既有建筑结构实际案例的填充型箱型钢柱的载重比分布范围确实有其必要。
参考文献：
[1] 陈林之，蒋欢军，吕西林.修正的钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型[J].同济大学学报：自然科学版，2010(8)：1103-1107.
[2] 陆铁坚，秦素娟.高层钢-混凝土混合结构地震作用下的能量反应分析[J].计算力学学报，2010(3)：489-495.
[3] 陆铁坚，秦素娟，罗应松，等.高层钢-混凝土混合结构拟动力试验研究[J].建筑结构学报，2009(3)：27-35.
[4] 林旭川，陆新征，缪志伟，等.基于分层单元的RC核心简结构有限元分析和工程应用[J].土木工程学报，2009(3)：49-54.
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