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高层建筑钢结构施工范文

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高层建筑钢结构施工

第1篇

关键词:高层;建筑;钢结构;施工技术

Abstract: along with our country city to speed up the process, an influx of immigrants into the city, land shortage. With the large number of high-rise buildings.Steel structure with its special characteristics andmechanical properties, so its application in the construction industry more and more widely. This paperintroduces the composition of high-rise steel structures,analysis of high-rise steel structure construction technology, for reference only.

Keywords: high; construction; steel structure; construction technology

中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

一、钢结构的特点

钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构,因其具有承载力强、自重轻、强度高、施工快、抗震强等优点,通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大,有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。进而取代了传统的砖混结构、混凝土框架结构建筑。

二、钢结构主要构件

(一)梁、柱

钢结构住宅结构一般设计为强柱弱梁形式,梁柱均取等截面形式。梁主要选用高频焊接和热轧H钢,它是工字钢的升级换代产品,具有抗弯性能好,翼缘宽,侧向刚度大,翼缘表面相互平行,构造方便等优点。我国目前采用的H钢梁大多为Q235和Q345钢,翼缘宽度为60~180mm,截面高度为100~800mm。

钢结构住宅一般为大开间,框架柱在两个方向都承受较大的弯矩,同时应该考虑强柱弱梁的要求,目前广泛使用焊接H型钢或I字热轧钢截面。对于轴压比较大、双向弯矩接近、梁截面较高的框架柱,采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱。方钢管混凝土柱不仅截面受力合理,同时可以提高框架的侧向刚度,防火性能好,而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。

(二)楼板

楼板结构的选择至关重要,它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外,更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用。所以,楼板必须有足够的承载力、刚度,并且与钢框架实现可靠连接,确保结构体系的整体刚度和稳定性。另外从抗震角度来看,还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。同时楼板还要应该满足住宅功能的要求,如防颤动、隔音、隔热等。我国钢结构住宅的楼板,一般采用钢筋混凝土结构和钢结构体系的传统做法。常用的楼盖结构有:压型钢板-现浇混凝上组合楼板,现浇钢筋混凝土板以及钢-混凝土叠合板,而以第一种最为常用。

(三)支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种,前者耐震能力较差,后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能,而且为门窗洞的布置提供了有利条件,目前国内用得还很少,建议在高烈度区首选偏交支撑。

三、高层建筑钢结构施工技术

(一)塔吊

塔吊的选择一定要符合施工要求以及布置的位置是否方便施工以及以后的拆卸等问题。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。若使用附着式塔吊时,如果工程设计师180m,那么就要采用210m的塔吊比较合适,这样,即从经济上考虑,又在施工成本上节约。

(二)吊装

吊装在钢结构施工中是一个关键重要的工序,吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。

吊装的总原则:

a.在一个平面内,要从中心位置,核心筒逐步向四周去展开吊装,从中间位置的单元,要先构件成一个稳定的单元刚度柱,要先吊装柱,再吊装梁,在一个柱网单元固定后,在依次在周围吊装两个单位,三个单元,直到最后全部吊装完成后进行全面的校对。

b.竖向吊装顺序(以一柱三层为例):先安4根钢柱下层框架梁测量校正螺栓初拧中层框架粱上层框架粱测量校正螺栓初拧测量校正终拧高强螺栓焊接焊缝检测散铺上层压型钢板与栓钉焊接下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接下、中、上层钢梯、平台吊装楼盖钢筋混凝土楼板施工。

(三)焊接

焊接高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。焊前进行清理,使用电动钢丝砂轮对坡口内及两侧的浮锈打磨清理,并进行必要烘干处理。焊接顺序和焊接方向的合理性。先焊收缩量大的焊缝,以保证焊缝能够自由收缩;从部件相互之间相对固定的位置朝向彼此间有更多的相对运动自由的位置。拼板时,先焊错开的短焊缝,后焊通直的长焊缝。在焊接的过程中,注意保护气体对焊接点的保护,限制空气侵入。对于重要的焊接结构,若焊接接头的组织和性能不能满足要求时,可采取焊后热处理(退火、回火、淬火)以改善焊接接头的组织和性能,同时也可以消除或减少焊接应力。

四、高层建筑钢结构施工特点

钢结构的施工大体上可分为三大部分:钢构配件的制作、现场的拼接安装、防腐防火处理。

(1)钢结构施工对施工测量要求严格。钢结构在进行结构计算时,力学模型非常清晰,尺寸变化对模型影响明显。因此,在制作和安装阶段,施工测量是较为重要的问题。例如,下料不精确,会造成构件的变形;安装时不能就位,影响承荷效果钢结构施工现场焊接的环境特点。

(2)钢材具有热胀冷缩的特性,其在安装过程中对天气、温度等条件敏感。钢结构焊接有其专门的技术规程要求,实际工作中,自然条件不能满足工作要求时,往往要采取人工措施给施工创造条件,比如焊条的预热、钢板的预热加温等。如果钢结构在施工过程中尺寸变化较大,温度过高或过低都会对安装精度产生影响。

(3)钢结构易锈蚀,防火性能较差,需对其进行涂装保护。把钢结构防火涂料涂在钢结构件表面,以起到防火隔热保护作用,防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度,避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌。

五、安全施工

安全施工是钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中,仅螺栓就有40万颗,这些零件虽小,但如果从l00m以上的高空掉下去,后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点,采取事前与过程控制相结合的方法,即事先采取防护措施(如防坠板、防坠器、安全梯、缆风绳等),并加强对施工人员的安全教育,坚持安全巡视制度。

工程在吊柱子时外墙设置网,吊框架梁时架设临时活动式走道,并随框架吊装逐层升高;拧螺栓时在梁端挂设吊篮,焊接时搭设操作平台,另外做到及时铺设楼层压型板以确保施工安全。

尽管钢结构体系在我国还处在刚刚起步阶段,但该体系集众多优点于一身,一旦相关的配套技术及市场问题进一步解决之后,钢结构的发展将有着非常光明、广阔的前景。

参考文献

[1] 王培成. 高层建筑钢结构施工技术与管理[J]. 科技资讯, 2011,(09)

第2篇

【关键词】高层建筑 钢结构

一、住宅建筑中应用钢结构的优势

1.能合理布置功能区间

利用钢材强度高的特点,设计可采用大开间布置,使建筑平面能够合理分隔,灵活方便,创造开放式住宅。

2.自重轻、抗震性能好

相同建筑面积的建筑楼层,钢结构自重轻,根据比较,六层轻钢结构住宅的重量,仅相当于四层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性,能比较好的消耗地震带来的能量,所以抗震性能好,结构安全度高。

3.施工方便、工期短

钢结构构件,可以实行工厂化生产,现场安装。由于现场作业量小,对周围环境污染少,同时,施工机械化程度高,加快了施工速度。根据统计,同样面积建筑物,钢结构比砼结构工期,可缩短三分之一,而且可节省支模材料。

4.综合造价低

由于自重轻,基础费用降低,总体用料减少,直接成本降低,建设工期短,间接费又可减少,所以综合造价低。

5.符合住宅产业化和可持续发展的要求

钢结构适宜工厂大批量生产,工业化程度高,并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体,成套应用,将设计、生产、施工一体化,提高住宅产业化的水平。

二、钢结构加固的方法

1.改变结构计算图形的加固

改变结构计算图形的加固方法指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑,施加预应力,考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。

1)钢柱的加固

(1)增设支撑减少柱计算长度。

(2)将屋架与柱交接改为刚接,减少柱计算弯矩和计算长度。

(3)增加屋盖支撑使排架柱可按空间结构进行验算。

(4)加强某柱列,使排架所受水平荷载主要由该列柱承担,其他柱列卸载,减少加固工作量。

2)钢梁的加固

(1)增设支柱或支撑以减少梁的跨度,提高梁的承载力。

(2)增设拉杆施加预应力。

(3)将各单跨梁支座连接成连续梁,以减少跨中弯矩。

2.增大构件截面的加固

1)钢柱的加固可采用改变截面形式方式,来提高弯矩作用平面内外的承载能力。

2)钢梁加固,焊接组合梁和型钢梁都可在翼缘板上加焊水平板,斜板或型钢进行加固,一般宜上下翼缘均加固,但当有铺板上翼缘加固困难时,亦可仅对下翼缘补强加固。对用于梁腹板抗剪强度不足的加固,当梁腹板稳定性不能保证时,往往采用设置加劲肋的方式。

3.连接和节点加固

1)原焊接连接的加固

焊接连接的加固应采用焊接,可采用增加焊缝长度,加大焊缝高度或两者同时进行的方法实现,优先考虑增加焊缝长度。

2)原铆钉螺栓连接的加固

铆钉连接的加固宜用高强螺栓摩擦型连接;螺栓连接的加固也宜用高强螺栓。当用焊缝加固普通螺栓或铆钉连接时,应按焊缝承受全部作用力设计计算其连接,不考虑两种连接的共同工作,且不宜拆除原有连接件。

3)节点连接的扩大

当原有连接节点无法布置加固新增的连接件或焊缝时,可考虑加大节点连接板或加辅助件,新增节点板应牢靠地焊接在原节点板上,加辅助件的方法一般要求短斜板与节点板间的焊缝承载力是该短斜板与杆件连接焊缝承载力的1.5倍。

三、钢结构安装

1.箱型柱安装:箱型柱在实际施工过程中按照材料采购、加工、运输、吊装、连接(加固)工艺完成。所有钢结构制品,在刷防锈油漆前,必须将构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净。立柱安装吊装采用塔式起重机,利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接,形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。

2.钢梁安装钢梁的安装分主梁、次梁和外挑梁的安装;主梁材质为Q345B轧制H型钢。主梁在立柱形成单元后采用捆绑串吊施工,根据该工程的设计特点吊装数量2~4根;次梁和剪力墙框架梁由于空间和接点的实际情况,一般采用单根吊装。

3.高强螺栓安装高强螺栓是目前建筑钢结构最先进的连接方法之一。它的特点是施工方便,可拆可换,传力均匀。根据本工程的设计方案高强螺栓采用摩擦型连接。紧固办法采用专用棘轮扳手和扭矩扳手经初拧和终拧完成。

4.栓钉焊接栓钉焊接是高层钢结构施工中不可缺少的一个环节,常见的栓钉焊接分为直接焊接在钢梁上和穿过压型钢板后焊接在钢梁上两种方式。本工程采用直接焊接在钢梁上。

四、钢结构工程的事故破坏形式及原因分析。

1.钢结构的承载力失效。

1)钢结构的强度指标不合格。在钢结构设计中有两个重要的强度指标:屈服强度和抗拉强度。当构件承受较大剪力或扭转时,钢材抗剪强度也是一个重要强度指标。

2)钢结构的连接强度不满足要求。包括焊接强度,螺栓连接强度。

3)使用荷载和条件的改变。

2.钢结构的刚度失效。

主要因素有轴心受压构件的长细比要求,受弯构件的允许挠度要求,压弯构件的长细比和挠度的要求,支撑体系的选择和设置。

3.钢结构的稳定。

钢结构构件由于材料强度高,所需截面相对较小,所以最容易失稳,钢结构的失稳最容易发生在其基本的轴心受压构件、压弯构件和受弯构件。因此,在钢结构设计中保证其构件不丧失稳定性极为重要。

1)影响结构构件的整体稳定的主要原因。

(1)构件的各类初始缺陷。

主要包括:初弯曲、初偏心,热轧和冷加工产生的残余变形及其分布,焊接残余应力和残余变形等。

(2)构件受力条件的改变。

钢结构使用荷载和使用条件的改变引起受压构件应力增加,使受拉构件转变为受压构件,从而导致构件整体失稳。

(3)施工临时支撑体系不够。

2)导致钢结构构件局部失稳的主要原因。

(1)构件局部稳定的不满足。

组合截面要构件设计中,加劲肋的布置和构造应当合理而经济,以加强局部稳定。

(2)局部受力部位加以劲构造措施不合理。

如支座、较大集中荷载作用点,应当设支承加劲肋,构件运输单元的两端及较大构件的中间设置横隔等。

(3)吊装时吊点位置选择不当。

钢结构在设计时,图纸应详细说明正确的起吊方法和吊点位置。

4.钢结构的疲劳破坏。

钢结构的疲劳破坏往往在其循环应力摊牌作用下发生。如果钢结构构件的实际循环应力特征和实际循环次数超过设计时所采取的参数,就很可能产生疲劳破坏。

第3篇

关键词:钢混结构;钢结构;高层建筑;施工特点

1.钢混结构在高层建筑施工中的应用

钢管混凝土属于钢混结构范畴,其主要特点是充分发挥了混凝土和钢材的优势,钢管由于灌入混凝土,其稳定性得到提升;混凝土受到周围钢管的约束,其抗压能力获得提高。该组合结构具有高强度、轻质、抗冲击性能优良及耐腐蚀等诸多优点。钢管混凝土除了具备以上优良特性外,在施工方面同样优势显著,由于钢管的约束作用,可不搭设模板;钢管能够代替混凝土柱中的主筋及箍筋,省去了钢筋笼的焊接工作,因此,极大地降低了施工周期。最适合应用在高层建筑、大跨度桥梁等工程结构的承压构件中。

钢混结构对于钢管的要求较低,钢管既可选用无缝形式也可选用焊缝形式,其中钢管混凝土最小直径应不低于10cm,直径过小的钢管增加了混凝土的灌注振捣难度;为了保证浇筑过程中钢管的约束强度,壁厚应不低于0.4cm。为了保证钢管混凝土的刚度,所灌注混凝土标号不应低于C40。钢管混凝土融合钢筋和混凝土的各自优势,在具体施工过程中应兼具二者的特性。以下是具体施工特点分析。

1.1钢管

绝大部分钢混结构中,均选用卷焊钢管,对焊缝的要求较低,一般选用直缝,保证焊缝在受力条件下不容易出现应力集中问题,卷制方向应用钢板的轧制方向相同。卷制内径根据钢材类型而定,高层及大跨桥梁结构中使用最广泛的16Mn钢板,其卷制内径应不低于钢板厚度的40倍。卷制前应先开坡口,坡口位置应与卷轴正交。

1.2钢管拼装

为了保证运输不受限制,单个钢管单元长度不应大于10m,对于高层建筑中的钢管混凝土拼装作业,钢管预制长度应该根据施工现场的吊装能力而定。钢管单元在焊接过程中,必须保证钢管内肢管平顺,应严控焊接应力引发的钢管内肢管变形问题,为了尽可能降低焊接对肢管的干扰,应采取反向焊接的方式,在钢管两侧对称施焊,以冲抵焊接带来的微变形。对于直径较小的钢管,应选择固定点焊;直径较大的钢管,可选用光圆钢筋焊接于钢管接口处,起到支撑作用,为了提升焊接质量,可在钢管内壁加设内衬。焊接顺序的确定要以尽可能降低变形为主要目的,焊缝通过检测后方可在焊缝处进行防腐蚀保护。

1.3钢管混凝土结构灌注

由于钢管混凝土结构省去了柱内钢筋笼的编制,因此,便于进行混凝土现浇作业。为了确保钢管内混凝土完全密实,浇筑面应略高于钢管端口,并采用振捣棒均匀插捣。当钢管混凝土直径大于40cm时,除进行必要的插捣外,应采用板式振动器均匀振捣。对于少部分直径过大的钢管混凝土,为了保证内部混凝土密实,还应采用加速振实法。钢管混凝土结构一个施工单元内,混凝土浇筑作业必须一次性连续完成,需要加设施工缝时,应临时关闭管端,以防异物坠入。

当混凝土浇筑作业临近尾声时,应使得浇筑面略高于端口,并将预留的排气孔板贴实于端口,并迅速焊接,待所浇筑混凝土强度达到设计强度的70%以上时,再将压实于端口的排气孔板同端口焊接。

2.高层钢结构施工应用

2.1钢筋及型钢

为了确保框架结构中梁柱交叉位置末端钢筋的相互独立,在柱结构型钢施工中,在型钢腹板位置应预先钻孔,保证梁端钢筋顺利穿入且互不影响。钻孔大小既要满足梁端钢筋的最大直径,还应尽可能减小腹板开孔对型钢承载力的削弱作用,工程实际中,腹板开孔直径一般介于5-6mm。对于梁柱交叉位置及型钢翼缘附近,在浇筑混凝土的过程中不易排尽空气,因此,在浇筑前应预设若干排气孔道。

2.2混凝土模板架设及现浇作业

为了保证混凝土模板的稳定性,应将梁底部的固定螺栓置于钢梁下弦处,盖板应选用可拆解模板搭设,从而提高模板的利用率,g接降低施工费用。在具体的钢结构施工中,必须严格依照钢结构行业规范中要求的施工顺序进行,混凝土浇筑也应遵照相关混凝土施工规范,对于型钢翼缘等容易出现混凝土不密实的位置,应加强振动操作,保证混凝土结构整体质量安全可靠。

3.高层建筑钢结构施工中的独特要点

高层建筑钢结构工程不同于普通的钢结构施工作业,必须引起足够的重视。首先,考虑到钢结构的繁杂性,必须在装配前做好施工组织规划,加之钢结构对施工精度要求苛刻,其拼装工作必须做到严丝合缝。相反,高层建筑选用钢混结构形式时,混凝土应采用现浇形式,其精度要求降低,若两种结构形式并存时,将给施工过程带来诸多不便。再者,高层建筑钢结构施工中,其作业平台较高,其施工进程必然受到外界不良天气的干扰,比如遇到大风、暴雨等强对流天气时,钢结构的起吊作业将无法开展。所以,在安排施工进度时,应充分考虑这一方面。