孫宏良

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝及應(yīng)用

孫宏良

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

高層建筑可減少建筑占地面積，在我國(guó)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑主要用作寫字樓、酒店及大跨度的商業(yè)綜合體項(xiàng)目等。鋼柱、框架梁是主要鋼結(jié)構(gòu)件，高層或超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，設(shè)計(jì)制作與安裝必須嚴(yán)格按規(guī)范操作。

高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)制作

1 我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

改革開放30余年以來，我國(guó)不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑也隨之不斷發(fā)展起來。在此期間我國(guó)在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)以及施工方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的編制是我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展過程中的巨大成果，它的頒布充分彰顯了我國(guó)在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)已逐步完善。目前我國(guó)在此方面已逐漸出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的趨勢(shì)。

（1）鋼材生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)已以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定出了第一套高層建筑鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》，該標(biāo)準(zhǔn)與原有的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》相比具有更高的適用性，并且其中的多種性能指標(biāo)均較國(guó)外同類性產(chǎn)品具有更高的質(zhì)量保證。

（2）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高層建筑的最大寬度以及高度有一定限制，因此在實(shí)際操作中需要考慮到這一規(guī)范，否則應(yīng)需要進(jìn)行相關(guān)的專項(xiàng)論證以及實(shí)驗(yàn)研究等。相比之下，建設(shè)部制定的第111號(hào)令具有一定的可操作性，如《超限高層建筑抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》以及《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》等，這類規(guī)范可用于控制高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且意義重大。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)多分為兩個(gè)階段，包括圖設(shè)計(jì)階段以及具體施工圖設(shè)計(jì)階段。目前已有的設(shè)計(jì)院均采用國(guó)外的設(shè)計(jì)模式，并借鑒其節(jié)點(diǎn)圖、無構(gòu)件圖以及鋼材表的設(shè)計(jì)方法。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝

（1）鋼柱的安裝。鋼柱在高層、超高層、多層建筑結(jié)構(gòu)中有著不可替代的作用，它的質(zhì)量決定著建筑物的層高和整體高度，是承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載的主要構(gòu)件。一般來說，鋼柱在加工和施工的過程中必須要滿足工程預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保工程施工的順利進(jìn)行。100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節(jié)構(gòu)件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長(zhǎng)度不等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，即使只有幾毫米也不能忽略不計(jì)。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時(shí)也不允許互換，要求對(duì)每節(jié)鋼柱應(yīng)編號(hào)予以區(qū)別，正確安裝就位。矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。

（2）框架梁的制作與安裝。高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋?？蚣芰簯?yīng)按設(shè)計(jì)編號(hào)正確就位。保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點(diǎn)域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時(shí)，在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁（短牛腿），懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫?？蚣芰号c鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板（兼引弧板）全熔透焊縫，腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求，當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時(shí)，腹板的連接板可開橢圓孔。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

近些年，我國(guó)高層建筑的數(shù)量越來越多，這類建筑群的出現(xiàn)對(duì)減少建筑占地面積具有較大作用，發(fā)展高層建筑無疑是解決我國(guó)人均土地減少的重要舉措。在我國(guó)，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑主要用作寫字樓、酒店亦或大跨度的商業(yè)地產(chǎn)等，這些高層建筑多集中于繁華城市中心，多為一些被稱為“都市綜合體”的項(xiàng)目所應(yīng)用。這類高層鋼結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)應(yīng)用中的投影建筑面積通常較小，這導(dǎo)致安裝過程中容易受到工序場(chǎng)地小構(gòu)件多、工序長(zhǎng)協(xié)調(diào)復(fù)雜等的影響，另外現(xiàn)場(chǎng)鋼構(gòu)件的堆放位置也會(huì)受到一定的限制。研究顯示，鋼結(jié)構(gòu)的安裝中最普遍的特點(diǎn)是存在較多立體交叉作業(yè)施工情況，即在安裝過程中鋼框架需要與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)界面的施工在同一時(shí)間進(jìn)行作業(yè)，這使得兩者在作業(yè)過程中互相干擾的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，干擾較重時(shí)甚至需要工序間歇時(shí)間，這也不同程度地影響到了高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝的進(jìn)度以及施工的流水節(jié)拍。一般鋼梁在安裝的時(shí)候主要是經(jīng)限位的連接板及高強(qiáng)螺栓經(jīng)過多次矯正并經(jīng)過對(duì)高強(qiáng)螺栓的初擰和終擰來固定，從而達(dá)到對(duì)鋼梁與梁柱連接點(diǎn)的軸線位置與垂直度進(jìn)行有效控制的目的。為解決以上問題，建議在最初的吊裝中，以安裝就位的鋼梁尚需要進(jìn)行持續(xù)的矯正以及調(diào)整，以確保安裝鋼梁框架的位置與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求相符合。在對(duì)其進(jìn)行矯正時(shí)可借助千斤頂和倒鏈進(jìn)行反復(fù)矯正，這樣可以保證鋼梁軸線的位置與其垂直度平行，以保證鋼梁的安裝質(zhì)量。另外在進(jìn)行鋼梁吊裝的過程中可借助連接板完成與鋼柱牛腿以及鋼梁腹板之間的連接，可以以一塊小鋼板或用高強(qiáng)度螺栓連接與兩端焊口處的鋼梁上翼緣板以及牛腿進(jìn)行臨時(shí)的點(diǎn)焊定位。在設(shè)計(jì)對(duì)鋼梁進(jìn)行吊點(diǎn)的耳板時(shí)，建議在梁跨的四分之一處進(jìn)行設(shè)置。采用以上方法不僅可以提高安裝速度和質(zhì)量，而鋼結(jié)構(gòu)安裝過程的安全與質(zhì)量也得到了相應(yīng)保證。

［1］張海升，王康強(qiáng).高層辦公樓鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工方法［J］.建筑技術(shù)，2004，（2）.

［2］李國(guó)強(qiáng).我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要問題［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1998，（1）.

The Design，Installation and Application of Steel Structure in High-rise Buildings

SUN Hong-liang
（Qiqihar Institute of Engineering，Qiqihar，Heilongjiang 161000，China）

High-rise buildings can reduce building area.High-rise steel structure buildings in our country are mainly used as office buildings，hotels and commercial comprehensive projects.Steel column and frame girder are main steel structure components，high-rise frame girder usually uses H type steel.The design，manufacturing and installation must follow strictly to the rules.

high-rise buildings；steel structure；design

TU973.13

A

2095-980X（2015）12-0171-01

2015-11-23

孫宏良（1991-），黑龍江人，大學(xué)本科，主要研究方向：鋼結(jié)構(gòu)、高層大跨度。