高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝及應(yīng)用

孫宏良

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝及應(yīng)用

孫宏良

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

高層建筑可減少建筑占地面積，在我國(guó)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑主要用作寫字樓、酒店及大跨度的商業(yè)綜合體項(xiàng)目等。鋼柱、框架梁是主要鋼結(jié)構(gòu)件，高層或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，設(shè)計(jì)制作與安裝必須嚴(yán)格按規(guī)范操作。

高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)制作

1 我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

改革開放30余年以來(lái)，我國(guó)不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑也隨之不斷發(fā)展起來(lái)。在此期間我國(guó)在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)以及施工方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的編制是我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程中的巨大成果，它的頒布充分彰顯了我國(guó)在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)已逐步完善。目前我國(guó)在此方面已逐漸出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的趨勢(shì)。

（1）鋼材生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)已以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定出了第一套高層建筑鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》，該標(biāo)準(zhǔn)與原有的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》相比具有更高的適用性，并且其中的多種性能指標(biāo)均較國(guó)外同類性產(chǎn)品具有更高的質(zhì)量保證。

（2）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高層建筑的最大寬度以及高度有一定限制，因此在實(shí)際操作中需要考慮到這一規(guī)范，否則應(yīng)需要進(jìn)行相關(guān)的專項(xiàng)論證以及實(shí)驗(yàn)研究等。相比之下，建設(shè)部制定的第111號(hào)令具有一定的可操作性，如《超限高層建筑抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》以及《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》等，這類規(guī)范可用于控制高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且意義重大。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)多分為兩個(gè)階段，包括圖設(shè)計(jì)階段以及具體施工圖設(shè)計(jì)階段。目前已有的設(shè)計(jì)院均采用國(guó)外的設(shè)計(jì)模式，并借鑒其節(jié)點(diǎn)圖、無(wú)構(gòu)件圖以及鋼材表的設(shè)計(jì)方法。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝

（1）鋼柱的安裝。鋼柱在高層、超高層、多層建筑結(jié)構(gòu)中有著不可替代的作用，它的質(zhì)量決定著建筑物的層高和整體高度，是承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載的主要構(gòu)件。一般來(lái)說(shuō)，鋼柱在加工和施工的過(guò)程中必須要滿足工程預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保工程施工的順利進(jìn)行。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(guò)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。

（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?？蚣芰簯?yīng)按設(shè)計(jì)編號(hào)正確就位。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?？蚣芰号c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。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

近些年，我國(guó)高層建筑的數(shù)量越來(lái)越多，這類建筑群的出現(xiàn)對(duì)減少建筑占地面積具有較大作用，發(fā)展高層建筑無(wú)疑是解決我國(guó)人均土地減少的重要舉措。在我國(guó)，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑主要用作寫字樓、酒店亦或大跨度的商業(yè)地產(chǎn)等，這些高層建筑多集中于繁華城市中心，多為一些被稱為“都市綜合體”的項(xiàng)目所應(yīng)用。這類高層鋼結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)應(yīng)用中的投影建筑面積通常較小，這導(dǎo)致安裝過(guò)程中容易受到工序場(chǎng)地小構(gòu)件多、工序長(zhǎng)協(xié)調(diào)復(fù)雜等的影響，另外現(xiàn)場(chǎng)鋼構(gòu)件的堆放位置也會(huì)受到一定的限制。研究顯示，鋼結(jié)構(gòu)的安裝中最普遍的特點(diǎn)是存在較多立體交叉作業(yè)施工情況，即在安裝過(guò)程中鋼框架需要與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)界面的施工在同一時(shí)間進(jìn)行作業(yè)，這使得兩者在作業(yè)過(guò)程中互相干擾的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，干擾較重時(shí)甚至需要工序間歇時(shí)間，這也不同程度地影響到了高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝的進(jìn)度以及施工的流水節(jié)拍。一般鋼梁在安裝的時(shí)候主要是經(jīng)限位的連接板及高強(qiáng)螺栓經(jīng)過(guò)多次矯正并經(jīng)過(guò)對(duì)高強(qiáng)螺栓的初擰和終擰來(lái)固定，從而達(dá)到對(duì)鋼梁與梁柱連接點(diǎn)的軸線位置與垂直度進(jìn)行有效控制的目的。為解決以上問題，建議在最初的吊裝中，以安裝就位的鋼梁尚需要進(jìn)行持續(xù)的矯正以及調(diào)整，以確保安裝鋼梁框架的位置與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求相符合。在對(duì)其進(jìn)行矯正時(shí)可借助千斤頂和倒鏈進(jìn)行反復(fù)矯正，這樣可以保證鋼梁軸線的位置與其垂直度平行，以保證鋼梁的安裝質(zhì)量。另外在進(jìn)行鋼梁吊裝的過(guò)程中可借助連接板完成與鋼柱牛腿以及鋼梁腹板之間的連接，可以以一塊小鋼板或用高強(qiáng)度螺栓連接與兩端焊口處的鋼梁上翼緣板以及牛腿進(jìn)行臨時(shí)的點(diǎn)焊定位。在設(shè)計(jì)對(duì)鋼梁進(jìn)行吊點(diǎn)的耳板時(shí)，建議在梁跨的四分之一處進(jìn)行設(shè)置。采用以上方法不僅可以提高安裝速度和質(zhì)量，而鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程的安全與質(zhì)量也得到了相應(yīng)保證。

［1］張海升，王康強(qiáng).高層辦公樓鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工方法［J］.建筑技術(shù)，2004，（2）.

［2］李國(guó)強(qiáng).我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要問題［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1998，（1）.

The Design，Installation and Application of Steel Structure in High-rise Buildings

SUN Hong-liang
（Qiqihar Institute of Engineering，Qiqihar，Heilongjiang 161000，China）

High-rise buildings can reduce building area.High-rise steel structure buildings in our country are mainly used as office buildings，hotels and commercial comprehensive projects.Steel column and frame girder are main steel structure components，high-rise frame girder usually uses H type steel.The design，manufacturing and installation must follow strictly to the rules.

high-rise buildings；steel structure；design

TU973.13

A

2095-980X（2015）12-0171-01

2015-11-23

孫宏良（1991-），黑龍江人，大學(xué)本科，主要研究方向：鋼結(jié)構(gòu)、高層大跨度。