钢结构高层建筑施工

第一节 钢结构材料与结构构件

建筑钢材：普通碳素钢、优质碳素结构钢和普通低合金钢。

钢种	屈服点(N/mm2)	抗拉强度(N/mm2)	特点
Q235	185～235	375～460	塑性和韧性都较好
Q345	275～345	470～630	普通低合金钢，强度较高

高层钢结构中的柱子截面多为宽翼缘工字形或箱形截面，此外还有十字形截面。
梁多为轧制或焊接的H型钢梁，需要时亦可复合截面。大梁，悬臂梁可用焊接箱形截面。
尽量采用轧制H型钢，其价格较便宜。

轻型焊接H型钢的规格：100mm×50mm（H×b）～454mm×300mm；
焊接H型钢的规格：300mm×200mm（H×b）～1200mm×600mm；

柱与柱的连接：如为H型钢柱可用高强螺栓连接或高强螺栓与焊接共同使用的混合连接（图8-1）（p.292，图8-1）；如为箱形截面柱，则多用焊接。
梁与梁的连接，支撑与梁、柱的连接，同样可用高强螺栓连接或焊接连接。

第二节 高层钢结构安装

一、结构安装前的准备工作
1．钢构件预检和配套
出厂前制作厂应将每个构件的质量检查记录及产品合格证交安装单位。
安装单位对柱、梁、支撑等主要构件在安装前应进行复查。主要对构件外形尺寸、螺栓位置及孔径、连接件位置及角度、焊缝剖口、栓钉焊、高强螺栓接头摩擦面加工质量、构件表面油漆等进行检查，符合设计文件和有关标准后方能进行安装。凡偏差大于有关规范、规程规定的允许误差者，安装前应在地面修理。

关于检查用的钢尺，构件制作、安装、监理、验收及土建施工用者应按同一标准进行核定，并具有相同的精度。
凡端部进行现场焊接的梁柱：
（1）柱的长度应增加柱端焊接产生的收缩变形值和荷载使柱产生的压缩变形值；
（2）梁的长度应增加梁接头焊接产生的收缩变形值。

如现场条件有限，有时需设置中转堆场，其主要作用：
（1）储存制造厂的钢构件（工地现场没有条件储存大量构件）；
（2）根据安装施工流水顺序进行构件配套，组织供应；
（3）对钢构件质量进行检查和修复，保证合格的构件送到现场。

构件配套按安装流水顺序进行：堆场——>配套场地——>构件预检处理修复——>工地现场
2．定位周线、标高和地脚螺栓检查
安装前应对建筑物定位轴线、平面封闭角、底层柱的位置线、混凝土基础的标高等进行复查，合格后方能进行安装。
规范的允许偏差：建筑物定位轴线L/2000（L为建筑长度或宽度），且不大于3mm；基础上柱的定位轴线1mm；基础上柱底标高±2mm；地脚螺栓（锚栓）位移2mm。

3．钢构件现场堆放
按照安装流水顺序由中转堆场配套运入现场的钢构件，利用现场的装卸机械尽量将其就位到安装机械的回转半径内；
由运输造成的构件变形，在施工现场要加以矫正；
一般情况下，结构安装用地面积宜为结构占地面积地1.5倍。

4．安装机械地选择
高层钢结构安装皆用塔式起重机，臂杆长度应具有足够的覆盖面；
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的要求；
起吊速度要有足够档次，满足安装需要；
多机作业时，臂杆要有足够的高差，能不碰撞地安全运转；
各塔式起重机之间应有足够的安全距离，确保臂杆不与塔身相碰。

5．安装流水段划分
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。
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。（图8-3，图8-4）（p.294，图8-3，图8-4）
立面流水段划分，以一节钢柱高度内所有构件作为一个流水段。一个立面流水段内的安装顺序如图8-5所示。（p.295，图8-5）

二、钢结构构件安装与校正
钢结构高层建筑的柱子，多为3～4层一节，节与节之间用剖口焊连接；
吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上假设保护套；
钢柱吊装前，应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上；
钢柱的吊点在吊耳处，根据钢柱重量和起重机的起重量，可采用双机抬吊或单机吊装（图8-6）；（p.296，图8-6）
单机吊装时在柱子根部垫以垫木，以回转法起吊，严禁柱根拖地；
钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度；
柱子安装地允许误差为：底层柱柱底轴线与定位轴线偏移3mm；柱子轴线与定位轴线偏移1mm；单节柱的垂直度h/100（h为柱高），且不大于10mm；
为了控制安装误差，对高层钢结构先确定能控制框架平面轮廓的标准柱；
一般取标准柱的柱基中心线为基准点，用激光经纬仪以基准点为依据对标准柱的垂直度进行观测，于柱子顶部固定有测量目标（图8-7）；（p.296，图8-7）
其他柱子的误差测量用丈量法，以标准柱为依据，在角柱上沿柱子外侧拉设钢丝绳组成平面方格封闭状，用钢尺丈量距离，超过允许偏差者则进行调整（图8-8）；（p.296，图8-8）
钢柱标高的调整，每安装一节钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过6mm时，需进行调整；
钢柱轴线位移校正，以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准；
应采取措施避免日照、焊接等温度变化引起的热影响；
对设计要求顶紧的节点，接触面不应小于70％紧贴，且边缘最大间隙不应大于0.8mm；
钢梁在吊装前，应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距，在梁上装好扶手杆和扶手绳；
一般在钢梁上翼缘处开孔，作为吊点；
有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装，可以减少高空作业，保证质量，加快吊装速度；
安装框架主梁时，要根据焊缝收缩量预留焊缝变形量；
当一节柱的各层梁安装完毕，宜立即安装该节柱范围内的各层楼梯，并铺设各层楼面的压型钢板，铺放时要对正相邻两排压型钢板端头波形槽口；
压型钢板为压制成型的厚度1mm以下的槽形、楔形、波浪形等形状并经防锈处理的薄钢板（图8-9）；（p.297，图8-9）
压型钢板可与楼板混凝土通过一定构造措施形成组合结构，共同承受荷载；
压型钢板多用栓钉与钢梁连接，浇筑混凝土时注意布料均匀；
在每一节柱子的全部构件安装、焊接、栓接完成并验收合格后，才能从地面引测上一节柱子的定位轴线；
钢结构安装与混凝土楼板施工应相继进行，两项作业相距不宜超过5层；
钢结构安装后主体结构的整体垂直度偏差，不得超过H/1000（H为结构高度）、且不大于25mm，整体平面弯曲偏差不得大于L/500（L为结构长度）、且不大于25mm。

三、钢结构构件的连接
基本要求：提供设计要求的约束条件，应有足够的强度和规定的延性，制作和施工简便。
现场连接主要用高强度螺栓和电焊连接。
（一）钢结构构件焊接工艺
1．高层钢结构焊接顺序
平面：从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序（图8-10）。（p.298，图8-10）
立面（一个流水段）：①上层主梁→压型钢板；②下层主梁→压型钢板；③中层主梁→压型钢板；④上、下柱焊接。

2．焊接的工艺流程
柱与柱、柱与梁之间的焊接多为坡口焊，其工艺流程如图8-11所示。（p.298，图8-11）

3．焊接的准备工作
（1）安装前应对主要焊接接头（柱与柱、柱与梁）的焊接进行焊接工艺试验（焊接工艺考核），制定焊接材料、工艺参数和技术参数；
（2）选择正确焊条并在使用前按质量要求进行烘焙；
（3）气象条件检测；
（4）坡口检查，如误差超过图8-12（p.299，图8-12）所示的允许误差，则应返修后再进行焊接；
（5）坡口焊均用垫板和引弧板保证底层焊接质量。

4．焊接工艺
（1）预热
目的：
a.       减缓焊接区的激热和速冷，避免产生裂纹；
b.       减小收缩应力；
c.       排除焊接区的水分
不同材质钢材需要预热的温度可参考表8-1（p.300，表8-1）。
（2）焊接
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.       梁和柱接头的焊缝，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板，梁的两端先焊一端，待其冷却至常温后再焊另一端；
c.       焊缝中不同焊层的焊条直径对工效和质量有影响，而且焊条直径与电流大小亦有关，可参考表8-2选用；（p.300，表8-2）
d.       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。表8-3提供的收缩值仅供参考。（p.300，表8-3）

5．焊缝质量检验
钢结构焊缝质量检验分三级：
1级：全部焊缝进行外观检查和超声波检查，焊缝长度的2％进行x射线检查，并至少应有一张底片；
2级：全部焊缝进行外观检查，并有50％的焊缝长度进行超声波检查；
3级：全部焊缝进行外观检查。

（二）钢结构构件高强度螺栓连接
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）
1．高强度螺栓连接副
包括一个螺栓、一个螺母和一个垫圈，如图8-13所示。（p.301，图8-13）
分为摩擦型连接和承压型连接两种。

2．  高强度螺栓连接施工
（1）高强度螺栓连接副的验收与保管
应按批配套供应，并必须有出厂质量保证书；
运至工地及时检验其螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、连接副的紧固轴力平均值和变异系数；
安装单位应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的规定进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验；
现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验，应符合设计要求；
高强度螺栓拧紧后，丝扣以露出2～4扣为宜。
（2）高强度螺栓连接副的安装与紧固
高强度螺栓接头各层钢板如发生错孔，允许用铰刀扩孔，严禁气割扩孔；
安装时严禁用榔头强行打入或用扳手强行拧入；
一组高强度螺栓宜按同一方向穿入螺孔，并宜以扳手向下压为拧紧螺栓的方向；
构件的摩擦面应保持干净，如生锈，安装前应以细钢丝刷除去摩擦面上的浮锈；
当梁与柱接头为腹板栓接、翼缘焊接时，宜按先栓后焊的方式进行施工；
高强度螺栓的拧紧顺序，应以螺栓群中部开始向四周扩散，逐个拧紧；
施工所用扭矩扳手必须校正，扭矩误差不得大于±5％，校正用的扭矩扳手其扭矩误差不得大于±3％；
高强度螺栓宜通过初拧、复拧和终拧达到拧紧；
高强度螺栓的初拧、复拧和终拧在同一天内完成。

四、安全施工措施
（1）钢梁上需铺设适当数量的走道板；
（2）吊装期间需布设安全网，分平网和竖网（图8-14）；（p.303，图8-14）
（3）在接柱处要设操作平台，固定在下节柱的顶部；
（4）在刚安装的钢梁上需设置存放施工设备用的平台；
（5）吊装前要先将登高钢梯固定在钢柱上，在柱梁节点下方安装挂篮脚手；
（6）施工用的电动机械和设备均须接地，电缆须集中，每层楼面须分别设置配电箱；
（7）高空施工当风速达10m/s时，有时吊装工作要停止，达15m/s时，一般应停止所有施工工作；
（8）注意防火，配备必要的灭火设备和消防人员。



预习要点：
1．钢结构材料与构件之间的连接形式
2．结构安装前的准备工作
3．构件的安装与校正
4．构件的连接：焊接和高强度螺栓
5．安全施工的措施

不错！
太好了！