鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝技術(shù)管理研究論文
時(shí)間:2022-04-04 06:50:00
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編者按:本文對(duì)高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化,鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝,框架梁的制作與安裝的全面分析。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的關(guān)鍵性,高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的規(guī)范化。
論文關(guān)鍵詞:高層概況發(fā)展體系施工
論文摘要:本文簡(jiǎn)要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系,通過對(duì)國(guó)內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)國(guó)產(chǎn)化問題的調(diào)研,分析了在鋼材、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等方面國(guó)產(chǎn)化所面臨的主要問題,為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國(guó)外已有110多年的歷史,1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國(guó)芝加哥拔地而起,到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價(jià)的上漲和人口的迅速增長(zhǎng),以及對(duì)高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高,使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面積比率越來越大,在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑;同時(shí)高強(qiáng)度鋼材應(yīng)運(yùn)而生,在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計(jì)建造可說是同步前進(jìn)。
超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平,也是建設(shè)部門財(cái)力雄厚的象征。來源于/
一、我國(guó)的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展
我國(guó)的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史,并在設(shè)計(jì)和施工中積累了不少經(jīng)驗(yàn),已有我國(guó)自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。
1、鋼材的國(guó)產(chǎn)化
國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,制訂我國(guó)第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000),比目前仍在實(shí)施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591-94)又前進(jìn)了一步,其性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化
截止2003年3月,我國(guó)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60余幢,按其結(jié)構(gòu)類型劃分,鋼框架-RC核心筒占4314%,SRC框架-RC核心筒占1617%,二者合計(jì)6011%;鋼框架-支撐體系占1813%;巨型框架占813%;純鋼框架占617%,筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計(jì)表明,目前我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。
鑒于我國(guó)對(duì)混合結(jié)構(gòu)尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究,所以《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定,在一般情況下,應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定,否則應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證或試驗(yàn)研究。建設(shè)部第111號(hào)令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號(hào)文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》,對(duì)加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制意義重大,具有可操作性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分兩個(gè)階段,即設(shè)計(jì)圖階段和施工詳圖階段?,F(xiàn)在有的設(shè)計(jì)院完全采取國(guó)外設(shè)計(jì)模式,無構(gòu)件圖、節(jié)點(diǎn)圖和鋼材表等,對(duì)工程招投標(biāo)和施工詳圖設(shè)計(jì)帶來不便。因此,建議有關(guān)部門對(duì)此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題,國(guó)內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗(yàn)研究工作,比如柱梁剛性節(jié)點(diǎn)塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點(diǎn)的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低,在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點(diǎn)的減震消能體系方面,國(guó)際上研究和應(yīng)用較多,國(guó)內(nèi)應(yīng)加快進(jìn)行此方面的研究。
二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系
對(duì)于高層及超高層建筑的劃分,建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范沒有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)定,一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則,選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系,一般分為六大類:框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件,在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
100m高的超高層鋼柱一般分為8~12節(jié)構(gòu)件,鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形,所以鋼柱的翻樣下料長(zhǎng)度不等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,即使只有幾毫米也不能忽略不計(jì)。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時(shí)也不允許互換,要求對(duì)每節(jié)鋼柱應(yīng)編號(hào)予以區(qū)別,正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊,不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標(biāo)高的控制一般有二種方式:
(1)按相對(duì)標(biāo)高制作安裝。鋼柱的長(zhǎng)度誤差不得超過3mm,不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形,建筑物的總高度只要達(dá)到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格,這種制作安裝一般在12層以下,層高控制不十分嚴(yán)格的建筑物。
(2)按設(shè)計(jì)標(biāo)高制作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應(yīng)按土建的標(biāo)高安裝第一節(jié)鋼柱底面標(biāo)高,每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長(zhǎng)度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼,框架梁與鋼柱宜采用剛性連接,鋼柱為貫通型,在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。公務(wù)員之家
框架梁應(yīng)按設(shè)計(jì)編號(hào)正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點(diǎn)域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性,在工廠制造時(shí),在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿),懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫,腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁(短牛腿)連接,上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫,腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求,當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時(shí),腹板的連接板可開橢圓孔,橢圓孔的長(zhǎng)向尺寸不得大于2d0(d0為螺栓孔徑),并應(yīng)保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長(zhǎng)度同樣不等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算再按實(shí)際加工之后校核,確定其翻樣下料的精確長(zhǎng)度。
框架梁上下翼緣的連接可采用高強(qiáng)螺栓連接或焊接連接,目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時(shí)先焊下翼緣再焊上翼緣,先一端點(diǎn)焊定位,再焊另一端。
腹板則采用高強(qiáng)度螺栓連接,要充分理解設(shè)計(jì)時(shí)采用摩擦型還是承壓型高強(qiáng)螺栓。采用摩擦型高強(qiáng)螺栓的摩擦系數(shù)應(yīng)選用合理。
采用高強(qiáng)螺栓群連接時(shí),孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多軸數(shù)控鉆孔,前者精度低,后者精度高,應(yīng)優(yōu)先考慮采用后者。當(dāng)采用模板制孔時(shí),應(yīng)保證模板的精度,以確保高強(qiáng)螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差,只允許使用鉸刀擴(kuò)孔。嚴(yán)禁使用氣割擴(kuò)孔,若用氣割擴(kuò)孔,則應(yīng)按重大質(zhì)量事故處理。