钢结构深化设计方案

钢结构深化设计方案

我公司有多家甲级设计院，能够胜任各专业的深化设计工作，如果我公司能够中标，将安排深化人员进驻设计院配合进行深化设计工作，满足设计进度，保证施工组织。下面主要详述钢结构专业的深化设计方案。

15.1 钢结构详图的深化设计

15.1.1 深化设计软件

本公司拥有多种钢结构计算及详图设计软件，如STAAD/PRO、SAP2000、MIDAS及3D3S等国内外钢结构设计专用计算软件，以及XSTEEL、AUTOCAD等详图出图软件，完全能够胜任本工程钢结构的二次深化设计。

15.1.2 深化设计人员

本公司设计部门人员充足，深化设计部门现有设计人员75人，其中注册结构师12人，高级工程师20人，中级工程师30人，初级职称15人。

由于本工程施工工期十分紧迫，为了使施工准备时间尽量缩短，保证构件加工和安装能提前开工，深化设计工作在本工程项目实施过程中显得尤其重要，为此，必须针对本工程成立钢结构超常规的深化设计部门，并配置具有类似项目深化设计丰富经验的深化设计人员进行对本工程的深化设计，确保在较短的时间内，保证深化设计质量。

从施工进度角度考虑，本项目地下室第一节钢柱深化时间决定现场钢结构开工时间，结构图报批后，根据结构图预排版、套料，提出材料采购计划，同时组织深化设计人员预计15～20天完成出图工作，保证现场工期。

15.1.3 深化设计目的

1)通过深化设计，得出构件的实际应力，比较原设计使有的截面，使构件的截面可以适当进行改进，以优化结构的整体用钢量。

2)通过深化设计，对结构的整体安全性和重要节点的受力进行验算，确保所有的构件和节点满足设计要求，确保结构使用安全。

3)通过深化设计，对构件和节点进行构造的施工优化，使构件和节点在实际的加工制作和安装过程中能够变得更加合理，提高加工效率和加工安装精度。

4)通过深化设计，将原设计的施工图纸转化为工厂标准的加工图纸，使构件和节点分区域进行归类编号，加工形成流水加工，大大提高加工进度并与现场安装进度衔接。

15.1.4 深化设计设想与方案

1）结构形式建议：高层钢结构由核心筒及外框架钢结构组成，招标文件中的工程量清单中体现本工程包括了圆管柱、十字柱、H型柱梁、箱型柱梁、桁架及支撑等。因本地区抗震烈度高，综合考虑施工进度要求，我公司结构设计有以下设想：

(1)塔楼外框架结构宜采用高强度钢管混凝土柱，钢管混凝土柱因其优良的受力状态和耐火性能，适用于高层、超高层建筑，其优点详述如下：

①钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。

②抗扭、抗剪性能好：钢管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，强度高，建筑物的一些边柱和角柱，在地震作用下，将同时承受轴心压力、弯矩、扭矩和剪力作用。对于钢管混凝土柱来说，在复杂应力作用下的承载力很高，且塑性和延性好，安全而可靠。

③施工方便，工期大大缩短：钢管混凝土结构施工时，钢管可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇筑和捣实。

④有利于钢管的抗火和防火：由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。因此钢管混凝土柱的破坏程度要低于钢柱和钢筋混凝土柱。

⑤扩大了使用空间：由于钢管混凝土柱的承载力高，不但柱子截面小，而且还可以采用大柱网，大空间的框架结构体系。有关测算数据表明在高层建筑中采用钢管混凝土柱比采用钢筋混凝土结构增加使用面积3%～6%。

⑥经济效益出众：采用高强度混凝土的钢管混凝土柱，与钢筋混凝土柱相比，不需要模板，可节约混凝土60%以上，减轻结构自重60%以上，取得巨大的经济效益。

综上所述，采用钢管混凝土柱不仅优化了结构整体性能，还可以加快施工进度，满足工期要求。

(2)塔楼次梁宜采用热轧型钢，热轧型钢具有采购周期短、制作工序简单的优点，有利于施工组织与进度安排。

2)深化设计方案：

根据招标文件工程量清单，结合我公司施工高层钢结构工程的经验，做出初步结构设计

及推算，本工程深化设计的重点是构件(如核心筒框架柱、加强腰桁架等)的分段、分段处的节点设计、制作和安装过程中辅助吊耳及吊点的设计等。

(1)框架柱分段：根据现有规划图及建筑数据，我公司进行了初步结构设计，推算钢柱布置图如图15.1.4-1，预计分段方案如下：

图15.1.4-1 推算钢柱布置图

①圆管柱推算截面形式如表15.1.4-1。

表15.1.4-1 推算圆管柱截面形式

柱编号层次截面砼等级备注

GKZ-1（钢管混泥土圆管

柱）

-3～4层Φ1600X45 C60

5～10层Φ1600X40 C60

11～20层Φ1500X40 C60

21～30层Φ1500X35 C60

31～40层Φ1400X35 C50

41～50层Φ1400X30 C50

51～60层Φ1300X25 C40

61层以上Φ1100X20 C40 柱顶278.8

考虑现场塔吊参数及施工进度要求，圆管柱分段设想如下：

地下室3层，圆管柱分两段，单节柱最大重量约为15t；

地上圆管柱每三层分一段，单节柱最大重量约为27t；

两栋甲级写字楼分别为65层、66层，因此，每根外框架圆管柱分24段。

②核心筒劲性钢柱及钢板剪力墙推算截面形式如表15.1.4-2。

表15.1.4-2 推算核心筒劲性柱截面形式

柱编号层次截面备注

AZ-1(剪力墙

内暗桩)十字

劲钢柱

-3～20层2-BH550X300X25X30

21～40层2-BH550X300X20X25

41～以上2-BH550X300X16X25 柱顶278.8

AZ-2（剪力墙

内暗桩）

-3～20层BH550X300X25X30

21～40层BH550X300X20X25

41～以上BH550X300X16X25 柱顶278.8 考虑现场塔吊参数及施工进度要求，核心筒劲性钢柱及钢板剪力墙分段设想如下：

地下室负3层到顶层，劲性钢柱及钢板剪力墙柱每3层分一段，共23段，单节柱最大重量约为10t。

(2)加强腰桁架推算截面形式如图15.1.4-2。

图15.1.4-2 推算核心筒劲性柱截面形式

腰桁架中间梁推算重量约为9t，采用单榀吊装，腹杆现场焊接的安装方法。

(3)典型节点设计方案：

①柱梁节点：柱贯通，牛腿焊于管柱外侧，内部加焊环形隔板，与主梁采用翼板焊接、腹板螺栓连接的形式，典型边柱节点如图15.1.4-3，根据管柱分段（柱头预留1200mm），内环板留有可焊空间。