钢结构高层建筑施工(PPT)

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• 三、错列桁架结构体系 • 由框架—支撑结构派生演变成。 • 其特点是下一楼层的桁架位于上一楼层两榀 桁架间距的中线上，使相邻两个楼层桁架呈 “品”字形交错排列。此结构的楼板架设在 下层桁架的上弦杆和上层桁架的下弦杆上， 楼板参与桁架传递水平力，起刚性隔板作用。 水平力作用于每层桁架上弦，经腹杆传至下 弦，又由楼板传至相邻桁
筒中筒结构体系
深圳**中心大厦 湖北工业大学土木与建筑学院
多筒结构体系
成湖北工业大学土木与建筑学院 束 筒
多筒结构体系
主框架
次框架 3
次框架 2
次框架 1
巨形框架结构湖北工业大学土木与建筑学院
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• 框架筒： • 定义：采用密排的柱和各层楼盖处的横梁(或 以窗下墙作为横梁)刚接组成密间距矩形网格， 四周成圈，形成一个封闭空心箱形悬臂筒(竖直 方向)，来承受水平荷载，竖直重力荷载则主要 由内部少量中间柱承受。这种结构的外筒是由 空腹格网组成的框架式结构，因而称为框架筒。 • 桁架筒：可将外筒的刚性框架结构改为桁架 式结构，也称为桁架式外筒结构。
• (2) 厚度方向性能钢板： • 定义：厚度方向性能钢板，也称Z 向钢，是在 某一级结构钢(母级钢)的基础上，经过特殊冶 炼、处理的钢材。其含硫量控制更严，为一般 钢材的1/5 以下，截面收缩率ψ 在15%以上。 钢结构高层建筑是首先提出有厚度性能要求的 建筑结构，防止发生层状撕裂，国家制定和颁 布了相关的行业标准。包括以下几项。
• ① 适用于制作钢结构高层建筑建筑厚度为6～100mm 的钢板分为2 个强度等级、4 个牌号，分别为Q235GJ、 Q235GJZ、Q345GJ、Q345GJZ。各牌号钢力学性能 应符合有关规定。 • ② 冶炼由转炉和电炉冶炼。 • ③ 交货状态为热轧、正火或温度—变形控制轧制 (TMCP)，控轧是使合金元素最佳化和对从加热到轧制 及其后冷却所包括的整个工艺过程进行控制的综合热 加工技术。交货状态应在合同种注明，否则由供应方 选择。 • (3) 压型钢板、薄壁钢管。这几种钢材应用在钢和混凝 土组合构件中，是一种各取所长的结合。钢的强度高， 宜受拉，混凝土则宜受压，两种材料结合，都能充分 发挥各自优势，是一种合理的结构。
• 2) 槽钢 • 适应范围：可承受斜弯曲或双向弯曲； • 优缺点：槽钢翼缘内表面斜度1∶10 比工字钢平 缓，安装螺栓较容易，但其腹板较厚，使槽钢组 成的构件用钢量较大。 • 3) 角钢 • 是传统钢结构工程中应用非常广泛的型材，有等 边角钢和不等边角钢两大类，可以组成独立的受 力构件，或作为受力构件之间的连接零件。
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• 碳素结构钢按又可以分为普通碳素结构钢 和优质碳素结构钢。 • 普通碳素结构钢 • 优质碳素结构钢 • 处理(如调质处理和正火处理)得到的优质钢。
• 2. 低合金钢(GB/T 1591—1994) • 低合金钢是一种在普通碳素钢基础上添加少 量的一种或多种合金元素(总量低于5%)如钒 、铌、钛、铬、镍等，以提高其强度，耐腐 蚀性、耐磨性或低温冲击韧性的钢材。加入 钒、铌、钛等元素能明显提高钢材的强度、 细化晶粒、改善可焊性；镍、铬属于残余元 素，
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• 钢结构高层建筑施工 主要内容：钢结构的结构体系 钢结构用钢材； 钢结构的连接技术 钢结构的制作和安装； 钢结构的防腐和防火。
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要求：了解钢结构高层建筑工程关于结构体 系、结构用钢材、结构的连接技术、构件制作、 结构安装及结构的防腐与防火等等内容； 掌握:钢结构高层建筑钢材的选用、零件不同的 加工方式、结构安装的顺序和施工要点、构件制 作和结构安装的焊接及螺栓连接的施工工艺、钢 结构防腐和防火的涂装工艺。
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• 2. 普通型材 • 工字钢、槽钢、角钢三种类型是工程结构中 使用最早的型钢。 • 1) 工字钢 • 类型：有普通热轧工字钢和轻型工字钢两种。 适合范围：不宜单独用做轴心受压构件或承 受斜弯曲和双向弯曲的构件，在应用中难以 发挥钢材的强度特性，已逐渐被H 型钢所淘 汰。
• 一 纯框架结构体系 • 定义：由水平梁和垂直柱通过节点的刚性构造 连接而成的多个平面刚接框架结构组成的空间杆 系结构。 • 优点：平面布置灵活，有利于抗震； • 缺点：侧向刚度较差，层间位移较大，会导致 非结构部件破坏。
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• 二 框架一支撑(剪力墙)结构体系 • 纯框架结构体系到达一定高度后，难以承受水 平荷载作用下的水平剪力，通过在框架结构某些 节间的竖向平面内增设起剪力墙作用，由钢支撑 构成的竖向抗剪支撑桁架，来承受水平剪力。即 能有效地提高结构体系的抗剪刚度而大大减少水 平位移。 • 框架主要作为承受竖向荷载的结构，大部分水 平荷载由抗剪支撑承受。
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• 3. H 型钢 • 类型：热轧H 型钢和焊接H 型钢两种； • 优缺点：H 型钢与工字钢相比，其翼缘宽，两个 主轴方向的惯性矩接近，抗弯、抗扭、抗压、抗 震能力强；翼缘内表面没有斜度，上下表面平行， 便于机械加工、结构连接和安装；H 型钢的截面 特性要明显优于传统的普通型钢，受力更加合理， 故已广泛用于钢结构高层建筑建筑中。 • 4. 冷弯型钢 • 定义：是由薄钢板或钢带经冷轧(弯)或压模而 成，其截面型式有等边角钢、卷边等边角钢、Z 型钢、卷边Z 型钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面 以及方形和矩形闭口截面等， • 应用： 冷弯型钢在轻型钢结构、大跨度钢结构 中有着不容忽视的地位。
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• 四、 钢材的代用 • 原则：对材质的要求，受拉构件高于受压构 件；焊接结构高于螺栓连接的结构；厚钢板结 构高于薄钢板结构；低温结构高于常温结构； 受动力荷载的结构高于受静力荷载的结构。 • 钢材代换时，应注意以下各点： • (1) 代用钢材的化学成分和机械性能与原设计 应一致。 • (2) 钢材性能虽然满足设计要求，但钢号的质 量优于设计提出的要求时，应注意节约。
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3) 铸钢、不锈钢及高强度钢等 高强度钢是通过冶炼加进多种的合金元素及 热处理工艺而获得，用在受强度控制的大跨度 、特重型结构中时，可以明显的节约钢材： 应用范围：应用在高层建筑的底部几层承重结 构中。
• 二、结构钢材的品种 1. 钢板、钢带 • 钢板和钢带的主要区别在于钢板是平板状矩形 的钢材，而钢带是指成卷交货的钢材。 • 类型： 钢板按轧制方法可以分为冷轧钢板和 热轧钢板，在建筑钢结构中主要用热轧钢板。
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• 五 筒体结构体系 • 定义：加强框架外筒式结构体系的另一种方法 是在内部设置强劲的钢结构或钢筋混凝土结构剪 力墙式的核心内筒，外围结构为密柱深梁钢框筒， 从而发展形成筒中筒结构体系； • 类型：筒中筒、筒束等几种； • 受力形式：结构体系的内筒和外筒由楼盖结构 连接起来形成一个整体，共同承受水平荷载和竖 直荷载，可以十分有效地抵抗侧力； • 由于有内筒参与抵抗侧力，框筒的剪力泄后现 象得到改善，其合适高度也可达到100 层左右。
• 五、 钢材的验收 • (1) 钢材的数量和品种是否与订货单符合。 • (2) 钢材的质量保证书是否与钢材上打印的记号 符合； • 检查方法：全数检查质量合格证明文件及检验 报告等。 • (3) 检验钢材的表面质量，其表面不得有结疤、 裂纹、折叠和分层等缺陷，其深度不得大于该钢 材厚度负允许偏差值的1/2； • 检查方法：全数观察检查；
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• 第二节 钢结构用钢材 一 、结构用钢材的种类 钢材的品种繁多，性能各异，但在钢结构中采 用的钢材按其化学元素组成，主要： 1. 碳素结构钢 碳素结构钢是最普通的工程用钢，其中碳是 形成钢材强度的主要元素，直接影响着钢材的 可焊性。 按其含碳量的多少:可分为低碳钢(用得最 多）、中碳钢、高碳钢；
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• 第一节 钢结构高层建筑的结构体系 钢结构高层建筑的结构体系有： 纯框架结构体系； 框架—支撑(剪力墙)结构体系； 错层桁架结构体系； 外筒式结构体系； 筒体结构体系等几种。
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2) 钢材的品种 在现代钢结构高层建筑中，广泛采用H 型钢、厚度 方向性能钢板、压型钢板、薄壁钢管等。 (1) 型钢。H 型钢因为力学性能好(沿两轴方向惯 性矩比较接近)，翼缘板内外侧相互平行，连接施工 方便，明显用这种型钢做钢结构高层建筑的框架非 常适合。 用于荷载很大或存在双向弯矩的高度很大的钢结 构高层建筑的柱子截面(如美国纽约110 层世贸中心 我国金茂大厦等建筑的柱)，或钢结构高层建筑的大 梁、悬臂梁及悬挂构件的悬臂梁截面；
• (3) 如钢材性能满足设计要求，而钢号质量低于设计要 求时，一般不允许代用。 • (4) 钢材的钢号和性能都与设计的要求不符时，如Q235 钢代Q345 钢，重新计算，根据计算结果改变结构的截 面，缝尺寸和节点构造。 • (5) 对于成批混合的钢材，如用于主要承重结构时，必 须先进行试验： • (6) 采用进口钢材时，应验证其化学成分和机械性能是 否满足相应钢号的标准。 • (7) 当采用代用钢材而引起构件的强度、稳定性和刚度 变化较大，并产生较大的偏心影响时，要重新进行设计。 • (8) 钢材的规格尺寸与设计要求不同时，不能随意以大 代小，须经计算后才能代用。
• 3. 耐候钢 • 在钢的冶炼过程中，加入少量的Cu、P、Cr、 Ni 等特定合金元素，可以在金属基体表面上形 成保护层，以提高钢材耐大气腐蚀性能，这类 钢材称为耐候钢或耐大气腐蚀钢，
• 1) 高耐候结构钢 • 其性能比焊接结构用耐候钢好，故称作高耐候 性结构钢。 • 牌号表示方法是由代表“屈服点”的拼音字母 Q、屈服点的数字及“高耐候”的拼音字母GNH 按顺序组成，含Cr、Ni 的高耐候钢在牌号后加 代号“L”。 • 2) 焊接结构用耐候钢 • 这类钢材具有良好的焊接性能，适用厚度为 100mm。 • 表示方法：焊接结构用耐候钢的牌号表示由代表 “屈服点”的字母Q、钢材的屈服点数值及“耐 候”的字母NH 按顺序组成。分为Q235NH、 Q295NH、Q355NH、Q460NH 四种牌号。