本站原创【摘 要】介绍了我国高层建筑钢结构的发展现状以及高层、超高层建筑的结构体系,并说明高层钢结构的安装技术与注意事项,为我国高层建筑钢结构的发展提出了一些建议.
【关 键 词】高层建筑,发展体系,施工
一、我国高层钢结构建筑的发展
我国由于技术和经济的原因,高层建筑钢结构的发展起步较晚,80年代以前没有建过一幢高层钢结构建筑,直到80年代中期我国在深圳兴建第一幢高层钢结构建筑“深圳发展中心大厦”(高165m),该工程中截面为1070mm×1070mm箱形柱(壁厚130mm)的工地安装焊接获得成功,为以后高层建筑钢结构提供了经验.随着我国改革开放的深入和经济的发展,到1990年已在上海、北京和深圳建成11幢高层钢结构建筑,当时最高的是208m高的京广中心(框架-剪力墙),形成了高层建筑钢结构的小.目前正在建设中的88层365m高的上海金茂大厦和95层460m高的上海环球金融中心,建成后将使我国的高层建筑进入世界前列.与此相适应,我国在高层钢结构的科学研究、设计软件的编制、设计能力及各项配套的工艺方面均取得了较大的进展,在钢结构的制作及安装方面的国产化已具有相当水准.
高层钢结构在我国的发展中仍存在着一定的问题:(1)钢材的国产化.国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求,制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB4104-2000),比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-94)又前进了一步,其性能指标优于国外同类产品.(2)钢结构设计国产化.国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定,在一般情况下,应遵守规范的规定,否则应进行专项论证或试验研究.建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》,对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大,具有可操作性.(3)结构设计.钢结构设计分两个阶段,即设计图阶段和施工详图阶段.现在有的设计院完全采取国外设计模式,无构件图、节点图和钢材表等,对工程招投标和施工详图设计带来不便.建议有关部门对此做出具体规定,关于节点设计问题,国内应多做一些理论和试验研究工作,比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等.由于钢结构的阻尼比较低,在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面,国际上研究和应用较多,国内应加快进行此方面的研究.
二、钢结构制作与安装
(1)钢柱的安装.首先是准备工作,包括钢构件预检和配套、定位轴线及标高和地脚螺栓的检查、钢构件现场堆放、安装机械的选择、安装流水段的划分、劳动力的进场等.其次就是吊装,多层及高层钢结构吊装,在分片区的基础上,多采用综合吊装法,其吊装程序一般是:平面从中间或某一对称节间开始,以一个节间的柱网为一个吊装单元,按钢柱一钢梁一支撑顺序吊装,并向四周扩展,垂直方向由下至上组成稳定结构,同节柱范围内的横向构件,通常由上向下逐层安装.最后就是安装,一般按吊装程序先划分吊装作业区域,按划分的区域、平等顺序同时进行.当一片区吊装完毕后,即进行测量、校正、高强螺栓初拧等工序,待几个片区安装完毕,再对整体结构进行测量、校正、高强螺栓终拧、焊接.接着,进行下一节钢柱的吊装.
(2)框架梁的制作与安装.高层、超高层框架梁一般采用H型钢,框架梁与钢柱宜采用刚性连接,钢柱为贯通型,在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋.为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性,在工厂制造时,在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿),悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝,腹板采用贴角焊缝.框架梁与钢柱的悬臂梁(短牛腿)连接,上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝,腹板采用高强螺栓连接.框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度,需考虑焊接收缩变形.焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核,确定其翻样下料的精确长度.框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接,目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接.施工时先焊下翼缘再焊上翼缘,先一端点焊定位,再焊另一端.腹板则采用高强度螺栓连接,要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓,采用高强螺栓群连接时,孔位的精度十分重要.目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,前者精度低,后者精度高,应优先考虑采用后者.