高层建筑钢结构施工

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2024-03-26 20:32 | 0 | 0 | 页数: 3 | 大小: 33 KB

高层建筑钢结构的施工 内容提要： 本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，并结合“东南科技研发中心”超高层全钢结构的制作与安 装及钢结构主要构件的翻样、下料、制作等各个重要环节的质量控制和材料选用提供一些粗浅的意见。 对于支撑体系，消能减震装置不在此文内介绍。 关键词： 超高层 智能大楼 节点域 MST 组合梁 耐火钢 焊接收缩变形 熔嘴电渣焊。 一、概况 　　高层钢结构建筑在国外已有 1 10 多年的历史， 1883 年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起 ， 到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋 完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超 高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质 疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是 同步前进。 超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄 厚的象征。 我 国 的 高 层 与 超 高 层 钢 结 构 建 筑 自 改 革 开 放 以 来 已 有 20 年 的 历 史 ， 并 在 设 计 和 施 工 中 积 累 了 不 少 经 验 ， 已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ 99-98 。 东南 网架 集团 的“ 东南 科技 研发 中心 ”的 初步 设计 已于 2003 年 9 月 20 日在 萧山 宾馆 通过 专家 的论 证和 区 政府领导的审查。 这是一幢地下二层，地上二十六层，层高 3 . 6m ，集研发、 设计、 培训、 检 测为 一体的多 功 能智能大楼。 建筑 物为总 高度 100m 、 建筑 总 面积 4 . 0 万 平 方米 的全钢结构超高层建筑，建筑造 型新颖 、 美 观 、 大 方 ， 充 分展 示 了钢结构的 特性 和现 代 建筑 风格 。 全钢结构超高层建筑，国内 为数 不多，在 杭州市乃至浙江省属 于 首创 ，这体现了东南网架集团对建设部 授 予 “钢结构 产 业 化基 地”的 荣誉 和 责任 。 东南网架集团已设计、 制作、 安装了 4000 多 项难 度大、 造 型复杂 钢结构工程， 如广州新 体 育 馆主 场 馆、 广州 新白云 国 际机场 、 广州 国 际会 展中心、 黄龙 体 育 中心、 河 南 省 体 育场 、 杭州 大 剧院 、 宁波新桥化 工 办公 楼、 厦 门 气 象 局 综合楼等工程，在钢结构 方 面已经积累了 丰富 的设计、 制作、 安装经验。 为 了进一步提高 广 大 员 工 在超高层钢结构上的技术水平， 从 结构体系、材料选用、制作与安装等 方 面加以 阐述 。 二、高层及超高层结构体系 对于高层及超高层建筑的 划 分，建筑设计规 范 、建筑 抗 震设计规 范 、建筑 防 火设计规 范没 有一个 统 一规 定 ， 一 般认为 建筑 总 高度超过 24m 为 高层建筑，建筑 总 高度超过 60m 为 超高层建筑。 对于结构设计来 讲 ， 按照 建筑使用 功 能的要 求 、建筑高度的不同以及 拟 建 场 地的 抗 震设 防烈 度以经 济 、合 理、 安全、 可 靠 的设计 原则 ，选 择相 应的结构体系，一 般 分 为 六大 类 ： 框 架结构体系、 剪 力 墙 结构体系、 框 架 —剪 力 墙 结构体系、 框—筒 结构体系、 筒 中 筒 结构体系、 束筒 结构体系。 高 层 和 超 高 层 建 筑 在 结 构 设 计 中 除 采 用 钢 筋 混 凝 土 结 构 （ 代 号 RC ） 外 ， 还 采 用 型 钢 混 凝 土 结 构 （ 代 号 SRC ） ，钢 管 混凝土结构 （代号 CFS ） 和全钢结构 （代号 S 或 SS ） 。 东 南 科 技 研 发 中 心 ， 建 筑 高 度 100m ， 柱 网 为 8 . 4m ， 抗 震 设 防 烈 度 为 6 度 ， 采 用 框 架 — 剪 力 墙 或 框 — 筒 结 构体系 较为 经 济 合理，这 种 结构体系的 剪 力 墙 或 筒 体是 很好 的 抗侧 力构件， 常常承担 了大部分的 风载 和地 震 荷载产 生的水平 侧 力， 总 体 刚 度大， 侧移小 ， 且满足玻璃幕墙 的外装 饰 要 求 。 三 、材料的选用 钢结构有 很 多 优 点， 但其缺 点是导 热 系 数 大，耐火 性差 。 随着冶金 技术的提高，耐火钢的研究 成功 并 投入 生 产 ， 为 钢结构的进一步发展 创 造了 条 件。
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目 前 宝 钢 投入 生 产 的有 B400RNQ 和 B490RNQ 两种型号 的耐火钢， 其物 理力 学指标 、 化学性 能及 抗冲击韧 性 和 可焊 性 ， 都 能 达到 结构 钢的 要 求 。 普 通钢 材 当 达到 600℃ 的高 温 时 已完 全 丧 失承 载 能 力， 宝 钢 生 产 的 这 两 个 品种 钢材 当 达到 600℃ 时 其屈服 强度 还 有 150 ～ 220Mpa 。 一 般 高 层 和 超 高 层 建 筑 当 采 用 框 — 剪 、 框 — 筒 结 构 体 系 时 的 经 济 性 统 计 为 ： 钢 结 构 造 价 = 钢 材 费 用 （ 约 占 40% ） + 制作安装 费 用 （约 占 30% ） + 防 火 涂 料 费 用 （约 占 30% ） ， 防 火 涂 料所占 总 造价的比重 较 大。 如果 使用高强度耐火钢 虽 价 格略 有上 升 ， 但防 火 涂 料价 格 有 较 大 幅 度下 降 ，可 望 部分 抵 消由此 带 来的 成 本上 升 ， 而 且 可 靠 度及安全 性 有了一 定 的 保障 。 高强度耐火钢的应用在高层及超高层建筑中，也展 示 了东南集团在采用 新 材料、 新 技术上的重大 创举 。 四 、制作与安装 ( 一 ) 统 一 测 量 仪器 和钢 尺 量 具 建造一幢超高层大楼， 涉 及到土建、钢结构、 玻璃幕墙 和各 类 设 备 的安装，使用的 测 量 仪器 和使用的钢 尺 必须 由国家 法定 的同一计量部门由同一 标准鉴定 。 高层、超高层建筑施工 周期较 长， 尚需定期 对 测 量 仪器 和钢 尺 量 具 进行 定期校 验以 保 证建筑 物 各 项指标符 合规 定 的 指标 。 一 般 以土建部门的 测 量 仪器 和钢 尺 量 具为准 。 ( 二 ) 定位轴线 、 标 高和地 脚螺栓 钢柱的 定位轴线 可 根据场 地的 宽窄 ，在建筑 物 外部或内部设置控制 轴线 。 本工程高度在 100m ，设置二个控 制 桩 ，以供架设经 纬仪 或 激光仪 控制 桩 的 位 置，要 求 以能 满足 通 视 、可 视为原则 。 钢 柱 的 长 度 以 满 足 起 重 量 的 大 小 和 运 输 的 可 能 性 ， 一 般 为 2 ～ 3 层 为 一 节 ， 对 每 一 节 柱 子 安 装 不 得 使 用 下 一节柱子的 定位轴线 ，应 从 地面控制 轴线引 到高 空 ，以 保 证 每 节柱子安装 正确无误 ， 避免产 生累积 误差 。 柱 脚 与钢筋混凝土 基础 的 连 接，一 般 采用 埋入式刚性 柱 脚 ，地 脚螺栓 是在安装 就位第 一节钢柱时，控制平 面 尺寸 和 标 高的 临 时 固定措 施。 ( 三 ) 钢柱的制作与安装 钢柱是高层、超高层建筑 决定 层高和建筑 总 高度的主要 竖向 构件，在加工制造中 必须满足 现行规 范 的验收 标准 。 100m 高 的 超 高 层 钢 柱 一 般 分 为 8 ～ 12 节 构 件 ， 钢 柱 在 翻 样 下 料 制 作 过 程 中 应 考 虑 焊 缝 的 收 缩 变 形 和 竖 向 荷载 作用下 引 起的 压 缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度， 即 使 只 有 几毫米 也不能 忽略 不计 。 而 且 上下 两 节钢柱 截 面完全 相 等时也不 允许互换 ，要 求 对 每 节钢柱应编 号予 以区 别 ， 正确 安装 就位 。 矩 形或 方 形钢柱内的加 劲板 的焊接应 按 现行规 范 要 求 采用熔嘴电渣焊，不 允许 采用 其他如 在 箱板 上开 孔 、 槽塞 焊等形 式 。 钢柱 标 高的控制一 般 有二 种方式 ： 1 . 按相 对 标 高制作安装。 钢柱的长度 误差 不 得 超过 3mm ，不 考虑 焊 缝 收缩变形和 竖向荷载引 起的 压 缩变形 ， 建筑 物 的 总 高度 只 要达到各节柱子制作 允许 偏 差总 和及钢柱 压 缩变形 总 和 就 算合 格 ，这 种 制作安装一 般 在 12 层以下，层高控制不十分 严 格 的建筑 物 。 2 . 按 设计 标 高制作安装。 一 般 在 12 层以上， 精 度要 求较 高的层高，应 按 土建的 标 高安装 第 一节钢柱 底 面 标 高， 每 节钢柱的累加 尺寸总 和应 符 合设计要 求 的 总尺寸 。 每 一节柱子的接 头 产 生的收缩变形和 竖向荷载 作 用下 引 起的 压 缩变形应加到 每 节钢柱加工长度中 去 。 无 论采用 何 种 安装 方式 ， 都 应在翻样下料制作过程中 充 分 表 达 出 来，并应 符 合设计要 求 的 总 高度。 ( 四 ) 框 架梁的制作与安装 高层、超高层 框 架梁一 般 采用 H 型 钢， 框 架梁与钢柱 宜 采用 刚性连 接，钢柱 为 贯 通 型 ，在 框 架梁的上下 翼 缘处 在钢柱内设置 横 向 加 劲 肋 。 框 架梁应 按 设计编 号正确就位 。 为保 证 框 架梁与钢柱 连 接 处 的节点域有 较好 的 延 性 以及 连 接可 靠性 和楼层层高的 精 确性 ，在工 厂 制造时， 在 框 架梁 所在 位 置 设置 悬臂 梁 ( 短牛 腿 ) ， 悬 臂 梁 上下 翼缘 与钢 柱的 连 接 采用 剖 口 熔 透 焊 缝 ， 腹 板 采 用 贴 角
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