高层超高层钢结构施工技术

高层超高层钢结构施工技术

2.4.

3.1概述

1、钢的种类

高层建筑钢结构用钢有普通碳素钢、普通低合金钢和热处理低合金钢三大类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。我国目前在建筑钢结构中应用最普遍的是Q235钢。

《高层建筑钢结构设计与施工规程》规定:

①基于高层钢结构的重要性，把冷弯试验、冲击韧性、屈服点、抗拉强度和伸长率并列为钢材力学性能的五项基本要求，这五项指标皆合格的钢材方可采用。

②对于抗震高层钢结构，钢材的强屈比应不低于1.2，对8度以上设防的钢结构，应不低于1.5。

③有明显的屈服台阶，伸长率应不小于20%，

应具有良好的延性和可焊性。对于钢柱，为防止厚板层状撕裂，对硫、磷含量需作进一步控制，应不大于0.04%.

2、钢材品种

在现代高层钢结构中，广泛采用经济合理的钢材截面，见下表。应充分利用结构的截面特征值，发挥最大的承载能力。传统的工字钢、槽钢、角钢、扁钢有时仍有使用，但由于其截面力学性能欠佳，已渐被淘汰。

钢材的品种及性能

3、钢结构构件

A.柱子

高层钢结构钢柱的主要截面形式有箱形断面、H形断面和十字形断面，一般都是焊接截面，热轧型钢用得不多。就结构体系而言，筒中筒结构、钢混凝土混合结构和型钢混凝土结构多采用H形柱，其他多采用箱形柱;十字形柱则用于枢架结构底部的型钢混凝土枢架部分。

B.梁和桁架

高层钢结构的梁的用钢量约占结构总用钢量的65%，其中主梁占35%~40%。因此

梁的布置力求合理，连接简单，规格少，以利于简化施工和节省钢材。采用最多的梁是工字截面，受力小时也可采用槽钢，受力很大时则采用箱形截面，但其连接非常复杂。

截面高度相同时，轧制H型钢要比焊接工字截面便宜。对于重荷载或传递弯矩，则采用焊接箱形梁。当净空高度受到限制时，也可采用双槽钢和钢板组焊而成的截面，钢梁内部必须作防锈处理。

把桁架用于高层钢结构楼盖水平构件，可作到大跨度、小净空，工程管线安装方便。平行弦桁架是用钢量最小的一种水平构件，但制造比较费工费时。楼盖钢桁架一般由平行的上下弦杆和腹杆(斜撑和竖撑或只用斜撑)组成。弦杆和腹杆可采用角钢、槽钢、T 型钢、H型钢、矩形和正方形截面钢管等钢材。

4、钢结构的连接节点

连接节点是钢结构中极其重要的结构部位，它把梁、柱等构件连接成整体结构系统，使其获得空间刚度和稳定性，并通过它把一切荷载传递给基础。连接节点本身应有足够的强度、延性和可靠性，应能按照设计要求工作，制作和安装应当简单。

连接节点按其传力情况分为铰接、刚接和介于两者之间的半刚接。设计中主要采用前两者，半刚接采用较少。在实际工程中真正的铰接和刚接是不容易做到的，只能是接近于铰接或刚接。按连接的构件分主要有钢柱柱脚与基础的连接、柱柱连接、柱梁连接、柱梁支撑连接、梁梁连接(梁与梁对接和主梁与次梁连接)、梁混凝土筒连接等。

5、钢结构的加工制造

由于高层建筑钢结构的精度要求高，因

此，构件的加工制造一般由专门的钢结构加工厂在工厂预制完成。

2.4.

3.2高层钢结构安装

1、高层钢结构安装的特点

①由于结构复杂而使施工复杂化。

②高空作业受天气的影响较大。

③高空作业工作效率低。

④施工安全问题十分突出。

2、高层钢结构安装前的准备工作

①安装机械的选择

高层钢结构安装都用塔式起重机，这就要求塔式起重机的臂杆足够长以使其具有足够的覆盖面;要有足够的起重能力，满足不同部位构件起吊要求;钢丝绳容量要满足起吊高度要求;起吊速度要有足够挡位，满足安装需要;多机作业时，相互要有足够的高差，互不碰撞。

②安装流水段的划分

一个立面安装流水段内的安装顺序

高层钢结构安装需按照建筑物平面形状、结构形式、安装机械数量和位置等划分流水段。总原则是:平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体稳定性和对称性，安装顺序一般由中央向四周扩展，以减少焊

接误差。立面流水段划分，一般以一节钢柱高度内所有构件作为一个流水段。

一个立面安装流水段内的安装顺序如上图所示，钢结构标准单元施工顺序如下图所示。

钢结构标准单元施工顺序

③钢构件的运输和堆放

a.运输。

b.中转。

c.配套。

d.现场堆放。

④钢构件预检

a.出厂检验。

b.计量工具。

c.预检。

⑤柱基检查

a.定位轴线检查。

b.柱间距检查。

c.单独柱基中心线检查。

d.柱基地脚螺栓检查。

e.基准标高实测。

⑥标高块设置及柱底灌浆

a.标高块设置。柱基表面采取设置临时支承标高块的方法来保证钢柱安装控制标高，要根据荷载大小和标高块材料强度确定标高块的支承面积。

b.柱底灌浆。一般在第一节钢框架安装完成后即可开始紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必须对柱基进行清理，立模板，用水冲洗基础表面，排除积水，螺孔处必须擦干，然后用自流平砂浆连续浇灌，一次块，到时试压，作为验收资料完成流出的砂浆应清除干净，加盖草包养护。砂浆必须做试验。

3、钢结构构件的连接

（1）焊接连接

现场焊接方法一般用手工焊接和半自动焊接两种方法。焊接母材厚度不大于30mm 时采用手工焊，大于30mm时采用半自动焊，此外尚需根据工程焊接量的大小和操作条件等来确定。手工焊的最大优点是灵活方便，机动性大;缺点是焊工技术素质要求高，劳动强度大，影响焊接质量的因素多。半自动焊接质量可靠，工效高，但操作条件相应比

手工焊要求高，并且需要同手工焊结合使用。

高层钢结构构件接头的施焊顺序，比构件的安装顺序更为重要。焊接顺序不合理，会使结构产生难以挽回的变形，甚至会因内应力而将焊缝拉裂。焊接时应注意：

a.柱与柱的对接焊，应由两名焊工在两相对面等温、等速对称焊接。

b.梁、柱接头的焊缝，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板。梁的两端先焊端，待其冷却至常温后再焊另一端。

c.柱与柱、梁与柱的焊缝接头，应试验测出焊缝收缩值，反馈到钢结构制作单位，作为加工的参考。要注意焊缝收缩值随周围已安装柱、梁的约束程度的不同而变化。

(2)高强度螺栓连接

钢结构高强度螺栓连接，一般是指摩擦连接。它借助螺栓紧固产生的强大轴力夹紧