高層建筑鋼結構的設計安裝及應用

孫宏良

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

高層建筑鋼結構的設計安裝及應用

孫宏良

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

高層建筑可減少建筑占地面積，在我國高層鋼結構建筑主要用作寫字樓、酒店及大跨度的商業綜合體項目等。鋼柱、框架梁是主要鋼結構件，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，設計制作與安裝必須嚴格按規范操作。

高層建筑；鋼結構；設計制作

1 我國高層建筑鋼結構的發展

改革開放30余年以來，我國不斷引進國外先進技術，高層鋼結構建筑也隨之不斷發展起來。在此期間我國在高層鋼結構建筑的設計以及施工方面已經積累了豐富的經驗，《高層民用建筑鋼結構技術規程》的編制是我國高層建筑鋼結構發展過程中的巨大成果，它的頒布充分彰顯了我國在高層建筑鋼結構方面的技術已逐步完善。目前我國在此方面已逐漸出現國產化的趨勢。

（1）鋼材生產國產化。國內部分鋼鐵企業已以國內現有的高層建筑鋼結構的設計標準制定出了第一套高層建筑鋼結構標準《高層建筑結構用鋼板》，該標準與原有的《低合金高強度結構鋼》相比具有更高的適用性，并且其中的多種性能指標均較國外同類性產品具有更高的質量保證。

（2）鋼結構設計國產化。國家標準對高層建筑的最大寬度以及高度有一定限制，因此在實際操作中需要考慮到這一規范，否則應需要進行相關的專項論證以及實驗研究等。相比之下，建設部制定的第111號令具有一定的可操作性，如《超限高層建筑抗震設防專項審查技術要點》以及《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》等，這類規范可用于控制高層建筑結構的設計質量，而且意義重大。一般而言，鋼結構的設計多分為兩個階段，包括圖設計階段以及具體施工圖設計階段。目前已有的設計院均采用國外的設計模式，并借鑒其節點圖、無構件圖以及鋼材表的設計方法。

2 高層建筑鋼結構制作與安裝

（1）鋼柱的安裝。鋼柱在高層、超高層、多層建筑結構中有著不可替代的作用，它的質量決定著建筑物的層高和整體高度，是承擔建筑結構豎向荷載的主要構件。一般來說，鋼柱在加工和施工的過程中必須要滿足工程預計標準，確保工程施工的順利進行。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于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。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。矩形或方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、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設置橫向加勁肋。框架梁應按設計編號正確就位。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精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁（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。框架梁與鋼柱的懸臂梁（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，腹板的連接板可開橢圓孔。

3 高層建筑鋼結構的應用

近些年，我國高層建筑的數量越來越多，這類建筑群的出現對減少建筑占地面積具有較大作用，發展高層建筑無疑是解決我國人均土地減少的重要舉措。在我國，高層鋼結構建筑主要用作寫字樓、酒店亦或大跨度的商業地產等，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”的項目所應用。這類高層鋼結構在標準層設計應用中的投影建筑面積通常較小，這導致安裝過程中容易受到工序場地小構件多、工序長協調復雜等的影響，另外現場鋼構件的堆放位置也會受到一定的限制。研究顯示，鋼結構的安裝中最普遍的特點是存在較多立體交叉作業施工情況，即在安裝過程中鋼框架需要與鋼筋混凝土結構界面的施工在同一時間進行作業，這使得兩者在作業過程中互相干擾的現象時常發生，干擾較重時甚至需要工序間歇時間，這也不同程度地影響到了高層建筑鋼結構安裝的進度以及施工的流水節拍。一般鋼梁在安裝的時候主要是經限位的連接板及高強螺栓經過多次矯正并經過對高強螺栓的初擰和終擰來固定，從而達到對鋼梁與梁柱連接點的軸線位置與垂直度進行有效控制的目的。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行持續的矯正以及調整，以確保安裝鋼梁框架的位置與圖紙設計要求相符合。在對其進行矯正時可借助千斤頂和倒鏈進行反復矯正，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量。另外在進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度螺栓連接與兩端焊口處的鋼梁上翼緣板以及牛腿進行臨時的點焊定位。在設計對鋼梁進行吊點的耳板時，建議在梁跨的四分之一處進行設置。采用以上方法不僅可以提高安裝速度和質量，而鋼結構安裝過程的安全與質量也得到了相應保證。

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

［2］李國強.我國高層建筑鋼結構發展的主要問題［J］.建筑結構學報，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，大學本科，主要研究方向：鋼結構、高層大跨度。