CN115236186B - 空间k型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法，包括步骤：搭建空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置；选取斜柱横截面检测位置；获得斜柱横截面检测位置的成像结果；判定混凝土质量；补充检测。本发明的有益效果是：模块明确，传力清晰，通过防倾覆支撑架和锚固限位基础进行竖向支撑和柱脚固定限位措施，通过外围构架平台和成像检测装置实现混凝土侧向浇灌和强度分布成像检测而构成整体试验装置和检测模式，可有效提高侧向浇灌工艺和保证承载性能，实现内部混凝土侧向浇灌施工工艺模拟和混凝土密实度检测工艺模拟，达到网格斜柱及斜交节点内部混凝土的设计强度和密实度要求。

Description

空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法。
背景技术
斜交网格体系是由双向或三向的斜柱构件交叉汇交且刚接连接组成的超高层钢结构体系，具有自重轻、抗侧刚度大和高度高等优点，具有良好的力学性能。斜交网格体系主要通过斜柱构件交叉形成的竖向网格来承受地震、风荷载等水平力作用。由于斜柱构件主要为轴力构件，因而可实现极大的抗侧刚度，斜交网格体系广泛应用于商业、办公等建筑功能的超高层大型公共建筑中。
斜柱构件一般采用箱型截面，出于空间利用和材料经济性考虑，斜柱构件和斜交节点内部往往浇灌混凝土，以达到在保证其刚度和承载性能的同时尽量减小构件截面；此时钢管和内部混凝土同时参与承载，内部混凝土的密实度质量是保证整体体系力学性能的一个重要因素。
斜柱网格体系由于柱子倾斜、斜交节点构造复杂和节点内部隔板较多等原因，实际工程中保证钢管内部混凝土的浇灌密实度主要涉及2个难点：一是混凝土浇灌工艺，二是密实度检测布置方案。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法。
这种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置，包括上半段斜交节点、下半段网格斜柱、防倾覆支撑架、锚固限位基础、外围构架平台和成像检测装置；
所述上半段斜交节点位于上方，包括上斜柱构件端头一、上斜柱构件端头二、下斜柱构件端头一、下斜柱构件端头二、水平钢梁牛腿一、水平钢梁牛腿二和核心区加劲板组合体；上斜柱构件端头一、上斜柱构件端头二均与核心区加劲板组合体上方连接，下斜柱构件端头一、下斜柱构件端头二均与核心区加劲板组合体下方连接；水平钢梁牛腿一和水平钢梁牛腿二安装在核心区加劲板组合体上；
所述下半段网格斜柱位于下方，包括两根斜交的钢管斜柱构件一、钢管斜柱构件二和底部固定端板；钢管斜柱构件一、钢管斜柱构件二分别与下斜柱构件端头一、下斜柱构件端头二对接；
所述防倾覆支撑架位于后侧，包括桁架立柱、桁架水平梁和斜腹杆；桁架立柱之间由桁架水平梁和斜腹杆连接；桁架立柱的顶部设置上端部接头，上端部接头上设置顶部支撑转换梁；
所述锚固限位基础位于底部，包括第一底部柱脚基础、第二底部柱脚基础和限位翻边；限位翻边设置在第一底部柱脚基础和第二底部柱脚基础的侧边；
所述外围构架平台包括竖向立杆、水平支撑杆、钢楼面板和斜钢梯；竖向立杆与水平支撑杆垂直连接，钢楼面板和斜钢梯安装在竖向立杆与水平支撑杆之间；
所述成像检测装置包括测线布置系统和超声CT成像系统。
作为优选：上斜柱构件端头一和上斜柱构件端头二的内侧壁板上设有侧面浇灌孔；
上斜柱构件端头一和上斜柱构件端头二的顶部横截面处设置横隔板，并开设第一端面流通孔；下斜柱构件端头一和下斜柱构件端头二的底部横截面处设置横隔板，并开设第二端面流通孔；核心区加劲板组合体的上翼缘板处设有上水平翼缘板流通孔，核心区加劲板组合体的下翼缘板处设有下水平翼缘板流通孔；
钢管斜柱构件一和钢管斜柱构件二的顶部对接处均设置端部横隔板，并开设上端面流通孔。
作为优选：底部固定端板通过底部预埋件，固定于第一底部柱脚基础；防倾覆支撑架的底部设置下端部接头，通过底部预埋件，固定于第二底部柱脚基础，柱脚连接处设置加劲肋；
第一底部柱脚基础侧边设置限位翻边，且两个第一底部柱脚基础侧边的限位翻边相互垂直；整体结构模型重心对应处的桁架立柱底部连接的第二底部柱脚基础，侧边设置两个方向垂直的限位翻边；限位翻边的底部设置翻边植筋，并固定于刚性地面上。
作为优选：上斜柱构件端头一与上斜柱构件端头二之间的斜交夹角为20°～80°，下斜柱构件端头一与下斜柱构件端头二之间的斜交夹角为20°～80°；钢管斜柱构件一与钢管斜柱构件二之间的斜交夹角为20°～80°，斜柱构件的落地间距为6.0～15.0m，单组斜交节点的覆盖楼层高度一般为1～4层；
上斜柱构件端头一、上斜柱构件端头二、下斜柱构件端头一和下斜柱构件端头二的端头截面均为箱型截面，截面边长尺寸为500～1000mm；桁架立柱为圆管截面，截面直径为200～300mm；桁架水平梁和斜腹杆为圆管截面，截面直径为100～200mm；
侧面浇灌孔、第一端面流通孔、上水平翼缘板流通孔、下水平翼缘板流通孔、第二端面流通孔和上端面流通孔为长圆形，直径为200～400mm；钢管斜柱构件截面为箱型截面，截面边长尺寸为500～1000mm。
作为优选：测线布置系统包括位于钢管一组对边的排列一激发器、排列一检波器和位于钢管另一组对边的排列二激发器、排列二检波器；每个排列包含20～40个激发点或20～40个检波点，敲击点与接收点的间距均为50～100mm。
作为优选：所述外围构架平台位于外侧，采用脚手架钢管和成品斜钢梯，围绕空间K型斜柱网格整体结构模型和防倾覆支撑架搭设。
这种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、搭建空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置：将上半段斜交节点和下半段网格斜柱结合为空间K型斜柱网格整体结构模型，通过防倾覆支撑架和锚固限位基础进行竖向支撑和柱脚固定限位措施，围绕空间K型斜柱网格整体结构模型和防倾覆支撑架搭建外围构架平台；
S2、选取斜柱横截面检测位置：在斜交节点检测横截面与网格斜柱检测横截面分别设置检测截面，并安装成像检测装置；
S3、获得斜柱横截面检测位置的成像结果：分别获得斜交节点检测横截面36与网格斜柱检测横截面位置的波速分布示意图与强度分布示意图；
S4、判定混凝土质量：当4项判定参数均满足时即达到混凝土质量要求；当有1项不满足时，应根据具体情况进行综合判定；当有2项及以上不满足时，即为不合格；
S5、补充检测：将试验模型切割开进行裂缝和空洞的补充检测，切割位置包括模型切割剖断面一和模型切割剖断面二。
作为优选，步骤S2中：斜交节点检测横截面包括上半段斜交节点与下侧斜柱接头的下横隔板下方、下翼缘板下方和上翼缘板下方这三处典型位置；网格斜柱检测横截面包括下半段网格斜柱底部的横隔板下方和斜柱中间段的下横隔板下方这两处典型位置。
作为优选，步骤S3中：内部混凝土检测采用超声CT成像检测方法，检测的参数包括平均波速、波速离散度、合格率面积和最大缺陷尺度；波速分布示意图通过平均波速测定直接获得，强度分布示意图通过四项测定结果综合判定获得。
作为优选，步骤S5中：对于混凝土密实度不足之处，采用钻孔压浆法补强，即在检测密实度不足位置钻孔后采用强度高一级混凝土进行高压注浆，而后补焊封回。
本发明的有益效果是：
1)本发明结构体系构造合理，工艺方法简单有效，可以实现含复杂内隔板的K型斜交网格节点和斜柱网格构件的内部混凝土侧向浇灌施工工艺模拟和混凝土密实度检测工艺模拟，充分发挥空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法的模型一致、条件相同和工艺合理有效优点。
2)本发明以上半段斜交节点和下半段网格斜柱结合为空间K型斜柱网格整体结构模型，并通过防倾覆支撑架和锚固限位基础进行竖向支撑和柱脚固定限位措施，通过外围构架平台和成像检测装置实现混凝土侧向浇灌和强度分布成像检测而构成整体试验装置和检测模式，可达到在提高侧向浇灌工艺和保证承载性能的同时，实现含复杂内隔板的K型斜交网格节点和斜柱网格构件的内部混凝土侧向浇灌施工工艺模拟和混凝土密实度检测工艺模拟。
3)本发明构件组成模块明确，传力清晰，基于侧向浇灌模型试验和检测分析，便于通过整体空间K型斜柱网格的强度分布成像、承载力控制、整体抗侧刚度和抗扭转性能等指标，做到对强度、应力、侧向变形和周期比的控制，来进一步保障整体模型试验装置和检测方法的合理有效。
4)本发明可有效达到网格斜柱及斜交节点内部混凝土的设计强度和密实度要求，解决混凝土侧向浇灌工艺、密实度检测布置方案这两个难点的施工可行性和有效性；进而采用相同工艺应用至实际工程结构中，并通过简化检测方式，在保证结构受力性能的同时达到节省造价和加快施工作业的目的。
附图说明
图1是侧向浇灌试验装置的结构示意图(其中图1a是空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的整体结构示意图、图1b是上半段斜交节点示意图、图1c是下半段网格斜柱示意图、图1d是防倾覆支撑架示意图、图1e是锚固限位基础示意图、图1f是外围构架平台示意图、图1g是成像检测装置示意图)；
图2是图1a中A-A位置剖切得到的装置侧视结构示意图；
图3是图1a中B-B位置剖切得到的装置底部平面剖切图；
图4是图3中C-C位置剖切得到的锚固限位基础侧视图(其中图4a为下半段网格斜柱的底部柱脚基础和限位翻边的剖切示意图，4b为防倾覆支撑架的底部柱脚基础和限位翻边的剖切示意图)；
图5是成像检测装置的测线布置示意图；
图6是检测横截面位置的示意图；
图7是检测方法实施例的超声CT成像结果示意图(其中图7a为波速分布示意图，7b为强度分布示意图)；
图8是补充检测时模型切割的剖断面布置示意图；
图9是角部空间K型节点应用位置示意图；
图10是侧向浇灌工艺及成像检测方法的流程图。
附图标记说明：上斜柱构件端头一1、上斜柱构件端头二2、下斜柱构件端头一3、下斜柱构件端头二4、水平钢梁牛腿一5、水平钢梁牛腿二6、核心区加劲板组合体7、侧面浇灌孔8、第一端面流通孔9、上水平翼缘板流通孔10、下水平翼缘板流通孔11、第二端面流通孔12、钢管斜柱构件一13、钢管斜柱构件二14、上端面流通孔15、底部固定端板16、上端部接头17、下端部接头18、桁架立柱19、桁架水平梁20、斜腹杆21、顶部支撑转换梁22、第一底部柱脚基础23、第二底部柱脚基础24、底部预埋件25、限位翻边26、翻边植筋27、竖向立杆28、水平支撑杆29、钢楼面板30、斜钢梯31、排列一激发器32、排列一检波器33、排列二激发器34、排列二检波器35、斜交节点检测横截面36、网格斜柱检测横截面37、测线布置系统38、超声CT成像系统39、波速分布示意图40、强度分布示意图41、模型切割剖断面一42、模型切割剖断面二43、角部空间K型节点应用位置44、混凝土浇灌装置45。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
本发明的设计思路基于上半段斜交节点和下半段网格斜柱结合的空间K型斜柱网格整体结构模型，并通过成像检测装置实现混凝土侧向浇灌和强度分布成像检测的整体试验装置和检测模式：首先，以上半段斜交节点和下半段网格斜柱结合为空间K型斜柱网格整体结构模型；其次，通过防倾覆支撑架和锚固限位基础进行竖向支撑和柱脚固定限位措施；然后，通过外围构架平台和成像检测装置实现混凝土侧向浇灌和强度分布成像检测，构成整体试验和检测模式；最后，通过承载和密实度性能分析，并控制强度分布、构件应力、抗侧刚度和抗扭性能，保障整体模型试验装置和检测方法的合理有效。
如图10所示，所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法的具体流程如下：
S1、建立空间K型斜柱网格内部混凝土侧向浇灌模型试验装置，包括上半段斜交节点、下半段网格斜柱、防倾覆支撑架、锚固限位基础、外围构架平台和成像检测装置；
S2、斜柱横截面检测位置的选取，检测位置包括斜交节点检测横截面36、网格斜柱检测横截面37；
S3、斜柱横截面检测位置的成像结果，判定参数包括平均波速、波速离散度、合格率面积和最大缺陷尺度，波速分布示意图40通过平均波速测定直接获得，强度分布示意图41通过四项测定结果综合判定获得；
S4、当4项判定参数均满足时即达到混凝土质量要求；当有1项不满足时，应根据具体情况进行综合判定；当有2项及以上不满足时，即为不合格；
S5、将试验模型切割开进行裂缝、空洞补充检测方法，切割位置包括模型切割剖断面一42、模型切割剖断面二43。
实施例二
由实施例一中的步骤得到一种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置，如图1a-1g以及图2-图3所示，包括上半段斜交节点、下半段网格斜柱、防倾覆支撑架、锚固限位基础、外围构架平台和成像检测装置；所述上半段斜交节点位于上方，由斜柱构件端头和水平钢梁牛腿汇合斜交于核心区加劲板组合体构成空间K型节点，内部设置多道开有混凝土流通孔的内隔板；所述下半段网格斜柱位于下方，由两根斜交的钢管斜柱构件和斜柱底板组成，并与上半段斜交节点的斜柱构件端头对接构成空间K型斜柱网格整体结构模型；所述防倾覆支撑架位于后侧，为空间K型斜柱网格整体结构模型的侧向支撑结构，以防止其出现倾覆；所述锚固限位基础位于底部，包括下半段网格斜柱的底部柱脚基础、防倾覆支撑架的底部柱脚基础以及底部柱脚基础侧边的限位翻边，起到空间K型斜柱网格整体结构模型、防倾覆支撑架的竖向支撑和水平限位作用；所述外围构架平台位于外侧，包括竖向立杆、水平支撑杆、钢楼面板和斜钢梯，构成混凝土侧向浇灌和成像检测上人操作的工作平台；所述成像检测装置(图1g)包括测线布置系统和超声CT成像系统，测线布置系统由激发器、检波器对侧布置组成，超声CT成像系统通过显示强度分布图成像结果来反映所侧向浇灌内部混凝土的密实度分布情况。
如图1b、图2-图3所示，所述上半段斜交节点由斜柱构件端头和水平钢梁牛腿汇合斜交于核心区加劲板组合体，包括上斜柱构件端头一1、上斜柱构件端头二2、下斜柱构件端头一3、下斜柱构件端头二4、水平钢梁牛腿一5、水平钢梁牛腿二6和核心区加劲板组合体7，构成空间K型斜交节点；上半段斜交节点主要用于刚性连接斜交网格超高层钢结构体系的上、下节点层，组成具有极大抗侧刚度的网格筒抗侧力结构体系。
如图1b、图2所示，上半段斜交节点的上斜柱构件端头一1、上斜柱构件端头二2位于节点标高处楼面以上，因而适于进行钢管内部的混凝土侧向浇灌；在上斜柱构件端头一1、上斜柱构件端头二2的内侧壁板上开设侧面浇灌孔8，通过内部侧面浇灌方式，可同时实现钢管内部混凝土侧向浇灌作业和上部钢结构安装作业，从而加快施工进度。
如图1b、图2所示，上半段斜交节点的内部设置多道开有混凝土流通孔的内隔板，以实现斜交节点内部的混凝土有效流通；上斜柱构件端头的顶部横截面处设置横隔板，并开设第一端面流通孔9；下斜柱构件端头的底部横截面处设置横隔板，并开设第二端面流通孔12；在核心区加劲板组合体7的上翼缘板、下翼缘板处，分别开设上水平翼缘板流通孔10、下水平翼缘板流通孔11。
如图1b、图2所示，上斜柱构件端头一1、上斜柱构件端头二2的斜交夹角为20°～80°，下斜柱构件端头一3、下斜柱构件端头二4的斜交夹角为20°～80°，两者一般对应相同；斜柱构件端头截面为箱型截面，截面边长尺寸一般为500～1000mm；混凝土侧向浇灌孔、流通孔一般为长圆形，直径一般为200～400mm；本实施例中，斜交夹角为20°，箱型截面边长尺寸为750mm，流通孔直径为250mm。
如图1b、图2所示，由于斜交网格体系超高层的网格斜柱构件截面较大、每节段浇灌高度较大且构件内有多处节点加强肋板，施工时采用高抛自密实混凝土进行侧向浇灌，同时考虑在斜柱节点处进行局部振捣法处理。
如图1c、图2-图3所示，下半段网格斜柱由两根斜交的钢管斜柱构件一13、钢管斜柱构件二14和底部固定端板16所组成，并与上半段斜交节点的下斜柱构件端头一3、下斜柱构件端头二4对接构成空间K型斜柱网格的整体结构模型；钢管斜柱构件一13、钢管斜柱构件二14的顶部对接处均设置端部横隔板，并开设上端面流通孔15。
如图1c、图2-图3所示，在底部固定端板16处，通过底部预埋件25，固定于第一底部柱脚基础23。
如图1c、图2-图3所示，钢管斜柱构件一13、钢管斜柱构件二14的斜交夹角一般为20°～80°，斜柱构件的落地间距一般为6.0～15.0m；单组斜交节点的覆盖楼层高度一般为1～4层；钢管斜柱构件截面为箱型截面，截面边长尺寸一般为500～1000mm；本实施例中，斜交夹角为20°，落地间距为8.7m，覆盖楼层高度为4层,箱型截面边长尺寸为750mm。
如图1a-1c、图2-图3所示，按实际尺寸制作1:1足尺的K型斜柱网格内部混凝土侧向浇灌模型试验装置，上半段斜交节点、下半段网格斜柱及内部隔板的几何尺寸、位置均与实际工程一致，现场试验平台做好固定措施；若试验模型装置侧向浇灌工艺达到混凝土质量密实度要求，实际施工时采用相同侧向浇灌工艺进行操作；本实施例中，制作1:1足尺的模型试验装置。
如图1d、图2-图3所示，所述防倾覆支撑架为整体结构模型的侧向支撑结构，以防止其出现倾覆；结构形式为竖向立体桁架结构，由桁架立柱19、桁架水平梁20和斜腹杆21所组成；防倾覆支撑架的顶部设置上端部接头17，通过顶部支撑转换梁22支撑在整体结构模型的重心高度附近区域。
如图1d、图2-图3所示，桁架立柱19为主要受力构件，构件截面为圆管截面，截面直径尺寸一般为200～300mm；桁架水平梁20和斜腹杆21为相对次要受力构件，构件截面为圆管截面，截面直径尺寸一般为100～200mm；本实施例中，防倾覆支撑架的桁架立杆19的截面直径尺寸为250mm，桁架水平梁20和斜腹杆21的截面直径尺寸为150mm。
如图1d、图2-图3所示，防倾覆支撑架的底部设置下端部接头18，通过底部预埋件25，固定于第二底部柱脚基础24，柱脚连接处设置加劲肋，实现刚性连接效果。
如图1e、图2-图3所示，所述锚固限位基础包括第一底部柱脚基础23、第二底部柱脚基础24以及限位翻边26，分别起到整体结构模型、防倾覆支撑架的竖向支撑和水平限位作用。
如图1c、图1e、图2-图3所示，对于第一底部柱脚基础23，均在侧边设置限位翻边26，两个混凝土翻边均为长条形形式，翻边方向相互垂直设置，以限制整体结构模型在两个水平方向的侧向移动。
如图1d-1e、图2-图3所示，对于第二底部柱脚基础24，仅在整体结构模型重心对应处的桁架立柱19底部，设置限位翻边26，两个混凝土翻边均为长条形形式，翻边方向相互垂直设置，以限制防倾覆支撑架在两个水平方向的侧向移动。
如图1e、图2-图3、图4a-4b所示，在限位翻边26的底部，设置翻边植筋27，以固定于刚性地面上。
如图1e、图2-图3、图4a-4b所示，第一底部柱脚基础23、第二底部柱脚基础24的平面边长不小于柱截面边长的2.5倍，当设置刚性加劲肋时不小于柱截面边长的3.5倍，平面边长一般为1000～2000mm，基础高度一般为500～800mm，内部配置构造钢筋进行加强；限位翻边26的平面形状为长条形，长度与底部柱脚基础边长相同或略短，高度一般为200～300mm。本实施例中，第一底部柱脚基础23、第二底部柱脚基础24的平面边长分别为1950mm、1000mm，基础高度分别为700mm、500mm，限位翻边高度为300mm。
如图1a、图1f、图2所示，所述外围构架平台由竖向立杆28、水平支撑杆29、钢楼面板30和斜钢梯31所组成，构成混凝土侧向浇灌和成像检测上人操作的工作平台。
如图1a、图1f、图2所示，外围构架平台采用脚手架钢管和成品斜钢梯搭设而成，以节省侧向浇灌模型试验装置的成本。
如图1a、图1f、图2所示，外围构架平台围绕空间K型斜柱网格整体结构模型和防倾覆支撑架进行搭设，可穿插连接组装，且自成结构体系，以避免对空间K型斜柱网格内部混凝土侧向浇灌质量产生影响。
如图1a、图2所示，通过混凝土浇灌装置45进行钢管内部混凝土的侧向浇灌，包括混凝土输送泵、振捣棒等，采用高性能自密实混凝土，实现斜交节点内部的混凝土有效流通。
如图1a、图1g、图5所示，所述成像检测装置由测线布置系统38和超声CT成像系统39所组成；测线布置系统38包括位于钢管一组对边的排列一激发器32、排列一检波器33和位于钢管另一组对边的排列二激发器34、排列二检波器35；共计两组激发点和检波点。
如图1a、图1g、图5所示，测线布置系统的布置方式为两个排列，每个排列包含20～40个激发点、20～40个检波点，敲击点与接收点的间距均为50～100mm。本实施例中，每个排列包含30个激发点、30个检波点，敲击点与接收点的间距为50mm。
如图1a、图1g、图7a-7b所示，超声CT成像系统39通过显示强度分布示意图41成像结果来反映所侧向浇灌内部混凝土的密实度分布情况。
如图1a、图2、图6所示，斜柱构件横截面的检测位置包括斜交节点检测横截面36、网格斜柱检测横截面37；斜交节点检测横截面36包括斜交节点下侧斜柱接头的下横隔板下方附近、斜交节点的下翼缘板下方附近和斜交节点的上翼缘板下方附近这三处典型位置；网格斜柱检测横截面37包括斜柱底部的横隔板下方附近、斜柱中间段的下横隔板下方附近这两处典型位置。
如图1a、图2、图6、图7a-7b所示，由于同一检测截面混凝土密实度存在不均匀，对应混凝土波速也是不同的，通过多项统计参数的综合评定进行缺陷判定；判定参数包括平均波速、波速离散度、合格率面积和最大缺陷尺度。
如图1a、图2、图6、图7a-7b所示，波速分布示意图40可直接通过混凝土波速测定得到，强度分布示意图41则通过四项测定结果综合判定获得；当4项判定参数均满足时即达到混凝土质量要求；当有1项不满足时，应根据具体情况进行综合判定；当有2项及以上不满足时，即为不合格。
如图1a、图2-图3、图8所示，作为一种补充检测方法，可进一步将试验模型切割开，以更为直观地查看钢管内部混凝土密实度情况，如裂缝、空洞等；切割位置包括模型切割剖断面一42、模型切割剖断面二43。
上斜柱构件端头之间的斜交夹角、下斜柱构件端头之间的斜交夹角、钢管斜柱构件之间的斜交夹角、斜柱构件的落地间距、单组斜交节点的覆盖楼层高度、防倾覆支撑架的桁架结构形式、锚固限位基础的尺寸、外围构架平台的搭设层数均可根据空间K型斜柱网格的造型要求、功能空间、试验模型制作尺寸和侧向浇灌、边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本发明空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的各部件组成和混凝土质量检测方法。
所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法的构件组成模块明确，传力清晰，符合整体受力、承载模式和工艺简单有效的设计原则，充分发挥模型试验装置及检测方法的模型一致、条件相同和工艺合理有效优点；基于上半段斜交节点和下半段网格斜柱结合的整体结构模型，并通过防倾覆支撑架和锚固限位基础进行支撑和限位措施，通过外围构架平台和成像检测装置实现侧向浇灌和检测而构成整体模式，实现含复杂内隔板的K型斜交网格内部混凝土侧向浇灌施工工艺模拟和混凝土密实度检测工艺模拟。
实施例三
本发明还提供一种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置及检测方法在含复杂内隔板的K型斜交网格节点和斜柱网格构件的内部混凝土侧向浇灌施工工艺模拟和混凝土密实度检测工艺模拟中的应用；如图9所示，应用场景包括斜交网格结构体系的角部空间K型节点应用位置44或其它类似情况。

Claims (8)

1.一种空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置，其特征在于，包括：上半段斜交节点、下半段网格斜柱、防倾覆支撑架、锚固限位基础、外围构架平台和成像检测装置；
所述上半段斜交节点位于上方，包括上斜柱构件端头一（1）、上斜柱构件端头二（2）、下斜柱构件端头一（3）、下斜柱构件端头二（4）、水平钢梁牛腿一（5）、水平钢梁牛腿二（6）和核心区加劲板组合体（7）；上斜柱构件端头一（1）、上斜柱构件端头二（2）均与核心区加劲板组合体（7）上方连接，下斜柱构件端头一（3）、下斜柱构件端头二（4）均与核心区加劲板组合体（7）下方连接；水平钢梁牛腿一（5）和水平钢梁牛腿二（6）安装在核心区加劲板组合体（7）上；上斜柱构件端头一（1）和上斜柱构件端头二（2）的内侧壁板上设有侧面浇灌孔（8）；上斜柱构件端头一（1）和上斜柱构件端头二（2）的顶部横截面处设置横隔板，并开设第一端面流通孔（9）；下斜柱构件端头一（3）和下斜柱构件端头二（4）的底部横截面处设置横隔板，并开设第二端面流通孔（12）；核心区加劲板组合体（7）的上翼缘板处设有上水平翼缘板流通孔（10），核心区加劲板组合体（7）的下翼缘板处设有下水平翼缘板流通孔（11）；
所述下半段网格斜柱位于下方，包括两根斜交的钢管斜柱构件一（13）、钢管斜柱构件二（14）和底部固定端板（16）；钢管斜柱构件一（13）、钢管斜柱构件二（14）分别与下斜柱构件端头一（3）、下斜柱构件端头二（4）对接； 钢管斜柱构件一（13）和钢管斜柱构件二（14）的顶部对接处均设置端部横隔板，并开设上端面流通孔（15）；底部固定端板（16）通过底部预埋件（25），固定于第一底部柱脚基础（23）；防倾覆支撑架的底部设置下端部接头（18），通过底部预埋件（25），固定于第二底部柱脚基础（24），柱脚连接处设置加劲肋；
所述防倾覆支撑架位于后侧，包括桁架立柱（19）、桁架水平梁（20）和斜腹杆（21）；桁架立柱（19）之间由桁架水平梁（20）和斜腹杆（21）连接；桁架立柱（19）的顶部设置上端部接头（17），上端部接头（17）上设置顶部支撑转换梁（22）；
所述锚固限位基础位于底部，包括第一底部柱脚基础（23）、第二底部柱脚基础（24）和限位翻边（26）；限位翻边（26）设置在第一底部柱脚基础（23）和第二底部柱脚基础（24）的侧边；第一底部柱脚基础（23）侧边设置限位翻边（26），且两个第一底部柱脚基础（23）侧边的限位翻边（26）相互垂直；整体结构模型重心对应处的桁架立柱（19）底部连接的第二底部柱脚基础（24），侧边设置两个方向垂直的限位翻边（26）；限位翻边（26）的底部设置翻边植筋（27），并固定于刚性地面上；
所述外围构架平台包括竖向立杆（28）、水平支撑杆（29）、钢楼面板（30）和斜钢梯（31）；竖向立杆（28）与水平支撑杆（29）垂直连接，钢楼面板（30）和斜钢梯（31）安装在竖向立杆（28）与水平支撑杆（29）之间；
所述成像检测装置包括测线布置系统（38）和超声CT成像系统（39）。
2.根据权利要求1所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置，其特征在于：上斜柱构件端头一（1）与上斜柱构件端头二（2）之间的斜交夹角为20°～80°，下斜柱构件端头一（3）与下斜柱构件端头二（4）之间的斜交夹角为20°～80°；钢管斜柱构件一（13）与钢管斜柱构件二（14）之间的斜交夹角为20°～80°，斜柱构件的落地间距为6.0～15.0m，单组斜交节点的覆盖楼层高度一般为1～4层；
上斜柱构件端头一（1）、上斜柱构件端头二（2）、下斜柱构件端头一（3）和下斜柱构件端头二（4）的端头截面均为箱型截面，截面边长尺寸为500～1000mm；桁架立柱（19）为圆管截面，截面直径为200～300mm；桁架水平梁（20）和斜腹杆（21）为圆管截面，截面直径为100～200mm；
侧面浇灌孔（8）、第一端面流通孔（9）、上水平翼缘板流通孔（10）、下水平翼缘板流通孔（11）、第二端面流通孔（12）和上端面流通孔（15）为长圆形，直径为200～400mm；钢管斜柱构件截面为箱型截面，截面边长尺寸为500～1000mm。
3.根据权利要求1所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置，其特征在于：测线布置系统（38）包括位于钢管一组对边的排列一激发器（32）、排列一检波器（33）和位于钢管另一组对边的排列二激发器（34）、排列二检波器（35）；每个排列包含20～40个激发点或20～40个检波点，敲击点与接收点的间距均为50～100mm。
4.根据权利要求1所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置，其特征在于：所述外围构架平台位于外侧，采用脚手架钢管和成品斜钢梯，围绕空间K型斜柱网格整体结构模型和防倾覆支撑架搭设。
5.如权利要求1所述的空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、搭建空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置：将上半段斜交节点和下半段网格斜柱结合为空间K型斜柱网格整体结构模型，通过防倾覆支撑架和锚固限位基础进行竖向支撑和柱脚固定限位措施，围绕空间K型斜柱网格整体结构模型和防倾覆支撑架搭建外围构架平台；
S2、选取斜柱横截面检测位置：在斜交节点检测横截面（36）与网格斜柱检测横截面（37）分别设置检测截面，并安装成像检测装置；
S3、获得斜柱横截面检测位置的成像结果：分别获得斜交节点检测横截面（36）与网格斜柱检测横截面（37）位置的波速分布示意图（40）与强度分布示意图（41）；
S4、判定混凝土质量：当4项判定参数均满足时即达到混凝土质量要求；当有1项不满足时，应根据具体情况进行综合判定；当有2项及以上不满足时，即为不合格；
S5、补充检测：将试验模型切割开进行裂缝和空洞的补充检测，切割位置包括模型切割剖断面一（42）和模型切割剖断面二（43）。
6.根据权利要求5所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的检测方法，其特征在于，步骤S2中：斜交节点检测横截面（36）包括上半段斜交节点与下侧斜柱接头的下横隔板下方、下翼缘板下方和上翼缘板下方这三处典型位置；网格斜柱检测横截面（37）包括下半段网格斜柱底部的横隔板下方和斜柱中间段的下横隔板下方这两处典型位置。
7.根据权利要求5所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的检测方法，其特征在于，步骤S3中：内部混凝土检测采用超声CT成像检测方法，检测的参数包括平均波速、波速离散度、合格率面积和最大缺陷尺度；波速分布示意图（40）通过平均波速测定直接获得，强度分布示意图（41）通过四项测定结果综合判定获得。
8.根据权利要求5所述空间K型斜柱网格内部侧向浇灌试验装置的检测方法，其特征在于，步骤S5中：对于混凝土密实度不足之处，采用钻孔压浆法补强，即在检测密实度不足位置钻孔后采用强度高一级混凝土进行高压注浆，而后补焊封回。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017121315A1 (zh) * 2016-01-12 2017-07-20 广州机施建设集团有限公司 一种建筑桁架及楼板的施工方法
CN106988486A (zh) * 2017-05-08 2017-07-28 山东科技大学 一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点及方法
CN112179741A (zh) * 2020-10-15 2021-01-05 北京市第三建筑工程有限公司 一种用于钢管混凝土柱芯密实度验证结构及其验证方法
CN113006281A (zh) * 2021-03-09 2021-06-22 浙大城市学院 一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构及构成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2973334B2 (ja) 1991-02-21 1999-11-08 大木建設株式会社 鋼管コンクリート柱の製造方法
JP4620627B2 (ja) 2006-04-25 2011-01-26 国土交通省東北地方整備局長 既存コンクリート構造物の健全度診断方法
JP6036021B2 (ja) 2012-08-31 2016-11-30 カシオ計算機株式会社 ファイル処理装置、ファイル処理方法及びプログラム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017121315A1 (zh) * 2016-01-12 2017-07-20 广州机施建设集团有限公司 一种建筑桁架及楼板的施工方法
CN106988486A (zh) * 2017-05-08 2017-07-28 山东科技大学 一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点及方法
CN112179741A (zh) * 2020-10-15 2021-01-05 北京市第三建筑工程有限公司 一种用于钢管混凝土柱芯密实度验证结构及其验证方法
CN113006281A (zh) * 2021-03-09 2021-06-22 浙大城市学院 一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构及构成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
超高层钢结构中斜交网格节点有限元分析及应用;王震;杨学林;冯永伟;瞿浩川;;建筑结构;20190520(10);全文 *

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