摘要 結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)在民用高層建筑中的應(yīng)用，介紹了鋼結(jié)構(gòu)體系的組成、設(shè)計原則，詳細(xì)地闡述了高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工藝流程及操作要點，并提出了安全措施，以推廣鋼結(jié)構(gòu)在民用建筑中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞民用建筑;鋼結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計;施工技術(shù)

中圖分類號TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2009)111-0039-01

鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、抗震性好、基礎(chǔ)造價低、施工周期短、質(zhì)量易保證、商品化程度高、建筑布局靈活合理等一系列優(yōu)點。在我國，為了滿足人民群眾日益增長的住房需求，推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，建設(shè)部已將鋼結(jié)構(gòu)住宅列為重點推廣項目。

1高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的承重體系

1.1 體系的分類

(1)鋼框架(梁柱包括異型柱)結(jié)構(gòu)體系。其特點是受力明確，平面布置靈活，為建筑提供較大的室內(nèi)空間，且結(jié)構(gòu)各部分剛度比較均勻，具有較大的延性，自振周期較長，因而對地震作用不敏感，抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，施工速度快。但框架結(jié)構(gòu)屬典型的柔性結(jié)構(gòu)體系，其側(cè)向剛度差，易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。

(2)鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)體系。支撐設(shè)置的位置要合適，為了與建筑設(shè)計相協(xié)調(diào)，一般布置在窗臺下至下層窗頂之間，既隱蔽又能滿足支撐體系的需求。為了有效地提高鋼框架的側(cè)向剛度，支撐應(yīng)沿建筑物同一平面四周環(huán)向封閉布置，以形成一個封閉的加強(qiáng)箍。偏心支撐在地震作用下具有較好的延性和耗能性能，可在強(qiáng)震區(qū)采用。

(3)新型抗側(cè)力體系。包括鋼框架—抗剪桁架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合電梯井、管道井或樓梯間墻體的布置而形成的鋼框架—混凝土核芯筒(剪力墻)結(jié)構(gòu)體系和鋼框架—抗剪鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。使鋼框架主要承擔(dān)豎向荷載，而鋼框架與抗剪桁架、剪力墻協(xié)同工作承擔(dān)水平荷載，以確保結(jié)構(gòu)水平位移控制在規(guī)范允許值內(nèi)?？箓?cè)力構(gòu)件可為抗剪桁架、混凝土核芯筒(剪力墻)或抗剪鋼板剪力墻。設(shè)計時可根據(jù)建筑物高度及水平力作用情況采用不同的抗側(cè)力體系。

1.2 設(shè)計原則

承重鋼結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計宜遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件的一般設(shè)計原則，在具體設(shè)計時，若較難滿足強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計公式，則滿足軸壓比要求也可?？蚣苤髁旱牟牧弦话憧蛇x用熱軋或高頻焊接H型鋼，次梁可以有多種作法?？蚣苤拥牟牧弦话憧蛇x用熱軋或焊接工字鋼、H型鋼、方(箱形)鋼管、圓鋼管或冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋型鋼(當(dāng)柱子受力較小時)。為了節(jié)約鋼材，降低造價，框架柱也可采用在空鋼管內(nèi)澆筑高強(qiáng)素混凝土而形成的鋼管混凝土框架柱。由于鋼管混凝土柱結(jié)合了鋼柱與混凝土柱的優(yōu)點，具有良好的受力性能、抗震性能和耐火性能。其單柱的軸向承載力大幅提高，使鋼柱截面尺寸大幅減小。與H型鋼柱相比，用鋼量可節(jié)省約50%，造價約降低45%。

2工藝流程及操作要點

2.1 加工制作鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部采用場外加工，其中鋼柱每節(jié)按3層分段。在加工過程中要做好質(zhì)量控制，并按照設(shè)計施工圖和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行驗收。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝

(1)構(gòu)件驗收、矯正

鋼構(gòu)件在進(jìn)入安裝現(xiàn)場后，由專業(yè)質(zhì)量檢測人員對構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行檢查。彈出鋼柱的安裝軸線，若發(fā)現(xiàn)在運輸過程中鋼構(gòu)件發(fā)生變形缺陷后，馬上進(jìn)行矯正和處理。

(2)地腳螺栓安裝工藝

將地腳螺栓全部用上、下螺帽固定在鋼套板上，用Ф8mm的鋼筋將地腳螺栓焊接固定在基礎(chǔ)主筋上，加固完成后進(jìn)行混凝土澆筑。待上部結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整完成后對所有鋼柱底板下的間隙用C40細(xì)石混凝土進(jìn)行二次灌注。

2.2.3安裝與校正

(1)安裝順序。按結(jié)構(gòu)平面形式分區(qū)段繪制吊裝圖，吊裝分區(qū)先后次序為:先安裝整體框架梁柱結(jié)構(gòu)后樓板結(jié)構(gòu)，平面從中央向四周擴(kuò)展，先柱后梁、先主梁后次梁吊裝，使每日完成的工作量可形成一個空間構(gòu)架，以保證其剛度，提高抗風(fēng)穩(wěn)定性和安全性。

(2)鋼柱的安裝。為了便于調(diào)整柱的垂直度，在預(yù)埋螺栓上先擰上數(shù)個螺母(至少4個)，全部擰到接觸基礎(chǔ)面，并用水平儀找平后，開始吊裝鋼柱。吊裝鋼柱時，為了防止意外事故出現(xiàn)(如雷雨天氣，必須停工)，在柱的上端活系兩根纜風(fēng)繩，可以4個方向臨時固定，也可用來調(diào)整垂直度，測量校正。

(3)主次橫梁的安裝。在第一個空間受力單元的4根鋼柱安裝完后，便可安裝柱之間的主橫梁和次橫梁。在吊裝過程中對吊點進(jìn)行計算和試驗。安裝過程中先用撬棍插入鋼梁兩端的螺孔內(nèi)，再將臨時螺栓擰入，待結(jié)構(gòu)安裝精度調(diào)整達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后，將高強(qiáng)度螺栓自由穿入栓孔內(nèi)。

(4)焊接。梁、柱安裝采用手工電弧焊。原則是采用結(jié)構(gòu)對稱、節(jié)點對稱、全方位對稱焊接。多層焊接宜連續(xù)施焊，每一層焊道焊完后應(yīng)及時清理檢查，清除缺陷后再焊。焊接接頭要求熔透焊的對接和角接焊縫。多層梁柱焊接時，應(yīng)根據(jù)安裝情況先焊頂層柱與梁節(jié)點，其次焊底部柱與梁節(jié)點，最后焊中間部分的柱與梁節(jié)點。在焊接頂層柱與梁節(jié)點時，應(yīng)先焊柱頂垂直偏差較大的部位，以利用焊接后收縮變形應(yīng)力達(dá)到減少柱頂垂直偏差。焊接順序宜從中間軸線柱向四周擴(kuò)散施焊。

3安全措施

(1)設(shè)立管理組織體系，委派專人負(fù)責(zé)工程項目及有關(guān)安全防火工作，專人了解各工種的安全操作規(guī)程，設(shè)立各級安全生產(chǎn)崗位責(zé)任和定期安全檢查制度、安全教育制度等。

(2)施工前對管理人員、施工人員進(jìn)行現(xiàn)場教育，介紹有關(guān)安全生產(chǎn)管理制度及規(guī)定和要求。

(3)施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場，必須佩戴安全帽，高空作業(yè)要有安全帶。冬季構(gòu)件表面結(jié)霜，在構(gòu)件上行走應(yīng)系好安全帶，穿防滑鞋。拆除的臨時螺栓、手頭工具應(yīng)拿穩(wěn)當(dāng)或裝入工具袋，嚴(yán)禁隨意亂扔。穿著防護(hù)用品，如電焊手套、護(hù)目面罩、絕緣膠鞋。

(4)吊裝前檢查起重設(shè)備、吊具是否符合安全要求，否則不得使用。

(5)吊裝現(xiàn)場地面平整堅實，松軟的土層要夯實或加墊木以保證吊裝機(jī)器穩(wěn)定作業(yè)。

4結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)住宅是一種環(huán)保型綠色住宅建筑體系，它在國內(nèi)外的快速發(fā)展符合住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢。住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系具有輕質(zhì)高強(qiáng)、抗震性好、基礎(chǔ)造價低、施工周期短、質(zhì)量易保證、商品化程度高、外形美觀、適用性廣、建筑布局靈活合理、增加有效使用面積、提高建筑使用功能、節(jié)約能源、符合環(huán)保等明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會綜合效益。

參考文獻(xiàn)

[1]黃友江，淺析鋼結(jié)構(gòu)在民用住宅建筑中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2009，6.

[2]徐偉良，何余良.多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑技術(shù)與工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2009，3.

[3]陳鴻，張理娜，高層鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)應(yīng)用[J].民營科技，2009，4.

[4]霍志剛，徐志山.淺述鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系[J].科技風(fēng)，2009，7.