高層住宅鋼結構的施工方法分析工學論文
【摘 要】 鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑，因此，高強度鋼材便應運而生，并在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造得到了充分的運用。
【關鍵詞】 高層；鋼結構；施工
鋼結構是以鋼材制作為主，一般由型鋼和鋼板通過焊接、螺栓連接或鉚接而制成的工程結構，是主要的建筑結構類型之一。鋼結構與普通鋼筋混凝土結構相比，具有均質、高強、施工速度快、抗震性好和回收率高等優越性。鋼結構廠房廣泛應用于大跨度工業廠房、倉庫、冷庫、高層建筑、辦公大樓，多層停車車場及民宅等建筑行業。
對于高層與超高層建筑結構設計來講，按照建筑實用功能的要求、高度、擬建場地的抗震設防烈度以及經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為幾大類:
1材料的選用
鋼結構有很多優點，但其缺點是導熱系數大，耐火性差。隨著冶金技術的提高，耐火鋼的研究成功并投入生產，為鋼結構的進一步發展創造了條件，目前投生產的B400RNQ和B490RNQ種型號的耐火鋼，在達到600C時其屈服強度依舊有150~220MPa一般高層和超高層建筑當采用框一剪、框一筒結構體系時的經濟性統計為:鋼結構造價等于鋼材費用(約占40%)制作安裝費用(約占30%)防火涂料費用(約占30%)放火涂料所占總造價的比重較大，如果使用高強度耐火鋼雖價格有上升，但防火涂料價格有大幅度下降，可部分抵消由此帶來的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。
2制作與安裝
2.1統一測量儀器和鋼尺量具。建造一幢超高層大樓，涉及到土建、鋼結構、玻璃幕墻和各類設備的安裝，使用的測量儀器和使用的鋼尺必須是國家法定的統一計量部門由同一標準鑒定高層、超高層建筑施工周期較反，尚需定期對測量儀器和鋼尺量具進行定期校驗以保證建筑物各項指標符合規定的指標。
2.2定位軸線、標高和地腳螺栓。鋼柱的定位軸線可根據場地的寬窄，在建筑物外部或內部設置控制軸線100m高度的建筑需設置一個控制樁，一共架設經緯儀或激光儀控制樁的位置，要求以能滿足通視、可視為原則鋼柱的長度以滿足起重量的大小和運輸的可能性，一般為2~3層為一節，對每一節柱r安裝小得使用下一節柱子的定位軸線，應從地面控制軸線引到高空，以保證每節柱r安裝正確無誤，避免產生累積誤差。柱腳與鋼筋混凝土基礎的連接，一般采用埋入式鋼性柱腳，地腳螺栓是在安裝就位第節鋼柱時，控制平面尺寸和標高的臨時固定措施。
2.3鋼柱的制作與安裝。鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構建，在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準100m高的超高層鋼柱，一般分為8~12節構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應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度不等與設計長度，即使只有幾毫米也小能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。矩形或力形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔焊等形式。鋼柱標高的控制一般有兩種力式:①按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節柱制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一邊在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物；②按設計標高制作安裝土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高，每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸每一節柱的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中無論采用何種安裝力式，都應在翻樣下料制作過程中充分表達出來，并應符合設計要求的總高度。
2.4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鋼性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋框架梁應按設計編號正確就位，為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的準確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁，懸臂梁上下翼緣的連接采用襯板個熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接可開橢圓孔，并應保證孔邊距的要求。框架梁的翻樣下料長度同樣小等與設計長度，需考慮焊接收縮變形焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的準確長度。框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接施工時先焊下翼緣在焊上翼緣，先一端點焊定位，再焊另一端，腹板則采用高強度螺栓連接，要充分理解設計時采用摩擦型還是承托型高強螺栓。采用摩擦型高度螺栓的摩擦系數應選用合理。采用高強螺栓群連接時，孔位的精確十分重要，目前制孔一般采用模板制孔和多軸數控鉆孔，前者精度低，后者精度高，應優先考慮采用后者。當采用模板制孔時，應保證模板的精度，以確保高強螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差，只允許使用鉸刀擴孔。嚴禁使用氣割擴孔，若用氣割擴孔，則應按重大質量事故處理。高強螺栓群應同一方向插入螺栓孔內，高強螺栓群的擰緊順序應有中心按輻射力向逐層向外擴展，初擰和終擰都得按預先設定的鮮明色彩在螺帽頭加以表示。
3樓蓋的設計
高層、超高層建筑的樓板和屋蓋具有很大的平面剛度，是豎向鋼柱與剪力墻或筒體的平面抗側力構件，同時使鋼柱與各豎向構件起到變形協調作用，一般鋼結構建筑物的樓板和屋蓋，都采用軋制的托型鋼板加現澆鋼筋混凝土樓板和屋蓋，厚度一般不小于150mm，目前在設計鋼承混凝土樓板和屋蓋時沒有考慮鋼承混凝土樓板和屋蓋與鋼梁共同作用，主要是對于板底旱波形的計算原理不甚了解或認為記算繁瑣，就按平板計算，這樣既不安全又增加了鋼梁的用鋼量。如果采用鋼梁與鋼承混凝土樓板共同作用，簡稱MST組合梁，只要計算正確，配筋合理，栓釘可靠，則可以節約樓層和屋蓋鋼梁的用鋼量20%左右，而且不需對鋼梁進行穩定驗算。
參考文獻
1李聽鑫，高層建筑鋼結構的施工[J]，科技促進發展，2009 (3)
2孫艷.高效預應力疊合梁板應用[J].黃石高等專科學校學報，1999(1)
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