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1、钢结构设计要实现结构和节点优化钢结构分为建筑钢结构桥梁钢结构等，与目前建筑领域普遍采用的钢筋混凝土结构相比，具有强度高、工程造价低、自重轻、施工周期短和可工厂化制作等优点，如此多优势得到广泛重视并迅速发展,从重大工程、标致性建筑使用钢结构到钢结构普遍使用，呈现出了从未有过的兴旺景象。钢结构应用现状1.高层重型钢结构 高层钢结构建筑是往往当作一个城市标志性建筑。80 年代至今已建成和在建高层钢结构达 100 多幢，总面积约 800 万平方米，钢材用量 80 多万吨。 北京、上海在建和新建成的高层钢结构就达到十余幢。如：上海中心大厦（在建、632米） 、上海环球金融中心(101 层、高 492 米
2、、用钢量 6.5 万吨)；北京电视中心(建筑面积18.3 万，高度为 41 层，227.05m，用钢量 3.8 万吨)；国贸中心三期(建筑面积 54 万、高度为 330m)；央视新大楼等(建筑面积 5 万、高度为 234m、用钢量 12.8 万吨)。全国每年有 200-300 万高层钢结构建筑施工，用钢量约 45 万吨。 2.大跨度、空间钢结构近年来，以网架和网壳为代表的空间结构继续大量发展，不仅用于民用建筑，而且用于工业厂房、机库、候机楼、体育馆、展览中心、大剧院、博物馆等。钢结构用量较大的工业厂房如曹妃甸钢铁基地、上海江南造船基地等，代表性场馆如 2008 北京奥运会国家体育场（馆） 、2
3、010 上海世博会场(钢结构用量达 30 多万吨)、2010 年亚运会(广州)、济南全运会、深圳大运会及南阳全国农民运动会等城市兴建的体育场馆。据中国钢结构协会空间结构分会统计：网架和网壳近年生产已处于趋平稳状态，每年 1500 座，约 250 万平方米，用钢约 7 万吨，钢结构选用的钢材呈现品种多、规格杂、用量大、强度高的特点，主要品种有：Q235C、Q345C、390D（用于地下预埋的桩柱） 、Q345GJ、Q420、Q460 等。3.轻钢结构 轻钢结构是相对于重钢结构而言，其类型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等，主要用于轻型的工业厂房棉花和粮食仓库、码头和保税区仓库、农产品、建材、家具等
4、各类交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。用钢量一般 30-40kg左右(不含钢筋用量)。全国每年新建轻钢房屋 800 万平方米、用钢约 20 万吨。4.钢结构住宅 用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的 1/2 左右，可满足住宅大开间的需求，使用面积比钢筋混凝土住宅提高 4%左右。钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少，符合推进住宅产业化发展节能省地型住宅的国家政策。我国目前是最大的建筑市场，平均每年房屋建筑建设约 20 亿平方米（2009 年房屋施工面积达 32 亿平方米） ，其中钢结构约占 2-3%，绝大多数是钢筋混凝土结构和砖混凝土结构，还有少量木结构、砖石结构及土坯房
5、屋。近 8 亿平方米/年的城镇居民住宅亦如此。钢结构建筑在我国整个建筑行业中所占的比重还不到 5%，而发达国家已达 50%以上，住宅钢结构的潜在发展空间非常大。目前，在在北京、上海、天津、河北、武汉、青岛等地建了低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程，已建成 500 多万平方米，用钢约 20 万 t。宝钢在钢结构住宅产业化方面投入大量资金和研究人员，在武汉、沈阳等地设计建设了多处钢结构示范住宅项目，2007 年在武汉汉阳区建成了钢结构示范住宅项目赛博园经济适用房小区，达到了世界钢协有关“国际民用建筑用钢项目”的技术要求。此外，针对提供给四川地震灾区作为过渡期安置房的 60 余万套活动板房，宝钢
6、完成了板房材料利用的试点项目。5.桥梁钢结构各大城市将桥梁等交通基础设施建设作为经济发展的重要基础。使用钢结构较多的有斜拉桥,主要在钢箱、缆索、桥塔等部位，600 米以上的特大桥梁均为钢结构桥梁“十一五”前三年平均新建桥梁 3 万座/年，年平均用钢量 1300 万吨。据统计，目前在建高速公路混凝土桥梁中可实施改用钢结构桥梁 3480 座，改用钢结构后可净增加钢材用量 546 万吨。截至 2008 年底，全国 59 万座桥梁中钢结构桥梁不足 1%。与美国 60 万座桥梁中钢结构桥梁占 33%、日本 13 万座桥梁钢结构桥梁占 41%相比，差距较大。中国第一座全钢结构桥塔的桥是南京三桥,仅桥塔用钢
7、量即达 1.44 万吨香港昂船洲大桥（长 1018 米）和苏通长江大桥（长 1088 米）占据世界最大斜拉桥的前两名，到 2015 年,中国要建 5 座跨海峡大桥,总用钢量为 625 万吨。 盈都钢构集团是主营桥梁钢构生产加工的公司，实力十分雄厚。钢结构分为建筑钢结构桥梁钢结构等，与目前建筑领域普遍采用的钢筋混凝土结构相比，具有强度高、工程造价低、自重轻、施工周期短和可工厂化制作等优点，如此多优势得到广泛重视并迅速发展,从重大工程、标致性建筑使用钢结构到钢结构普遍使用，呈现出了从未有过的兴旺景象。明确深化设计内容钢结构深化设计图是构件下料、加工和安装的依据。深化设计的内容至少应包含以下内容：图
8、纸目录、钢结构深化设计说明、构件布置图、构件加工详图、安装节点详图。钢结构深化设计说明一般作为工厂加工和现场安装指导用，说明中一般都应包含：设计依据、工程概况、材料说明( 钢材、焊接材料、螺栓等)、下料加工要求、构件拼装要求、焊缝连接方式、板件坡口形式、制孔要求、焊接质量要求、抛丸除锈要求、涂装要求、构件编号说明、尺寸标注说明、安装顺序及安装要求、构件加工安装过程中应注意的事项等。通过钢结构深化设计说明归纳汇总，将项目的基本要求展现给加工、安装人员。构件布置图主要作为现场安装用，设计人员根据结构图中构件截面大小、构件长度、不同用途的构件进行归并、分类，将构件编号反映到建筑结构的实际位置中去，采
9、用平面布置图、剖面图、索引图等不同方式进行表达。构件的定位应根据其轴线定位、标高、细部尺寸、文字说明加以表达，以满足现场安装要求。当对结构构件进行人工归并分类时，要特别注意构件的关联性，否则很容易误编而导致构件拼装错误。构件的外形可采用粗单线或简单的外形来表示，在同一张图或同一套图中不应采用相同编号的构件，因细节或孔位不同的梁应该单独编号，对安装关系相反的构件，编号后可采用加后缀的方式来区别。构件详图主要作为生产车间加工组装用，根据钢构设计图和构件布置图采用较大比例来绘制，对组成构件的各类大、小零件均应有详细的编号、尺寸、孔定位、坡口做法、板件拼装详图、焊缝详图，并应在构件详图中提供零件材料表
10、和本图的构件加工说明要求，材料表中应至少包含零件编号、厚度、规格、数量、重量、材质等，在表达方式上可采用正视图、侧视图、轴侧图、断面图、索引详图、零件详图等。每一构件编号均应与构件布置图中相对应，零件应尽可能按主次部件顺序编号。构件详图中应有定位尺寸、标高控制和零件定位、构件重心位置等。构件绘制时应尽量按实际尺寸绘制，对细长构件，在长宽方向可采用不同的比例绘制，对于斜尺寸应注明斜度，当构件为多弧段时，应注明其曲率半径和弧高。总之，构件详图设计图纸表达深度应该以满足构件加工制作为最低要求，在图纸表达上应尽量做到详细。当结构施工图中已经有节点详图时，在深化设计时，可以不考虑这些节点的设计、绘制。但
11、当结构设计图中节点不详或属于深化设计阶段增加的节点图，则在安装节点详图中还应该表达出来，以满足现场安装需要。节点详图应能明确表达构件的连接方式、螺栓数量、焊缝做法、连接板编号、索引图号等。节点中的孔位、螺栓规格、孔径应与构件详图中统一。钢结构深化设计是一项耗费大量人力物力的工作，国内目前有采用以下几种方式来做钢结构深化设计：AUTOCAD、StruCAD 、Xsteel 等专业软件，大大提高了钢结构深化设计的出图效率。盈都钢构坚持技术创新理念，重视人才梯队培养，通过近十年的技术实践积累和技术沉淀，成立了设计院，从全国各地引进和招聘了一批一级注册结构师、高级工程师等专业型人才，并每年招收一批高等
12、院校的优秀毕业生，逐步形成了稳定和成熟的团队。此外，与同济大学等高等院校及科研院所实行 “校企合作”，为盈都钢构的发展建立强大的技术后盾和人才支持。在未来的经营中，公司将全面实施“以浙江为立足点、以长三角为着力点、以全球市场为着眼点”的新发展战略，秉承“诚信为本，客户至上；开拓创新，合作共赢”的经营理念，始终以崭新的面貌，高昂的激情，向更高、更强、更精的目标迈进。实现结构和节点优化随着科学技术的发展，建筑钢结构越来越复杂，如何安全合理地实现构造复杂的结构和节点成为深化设计的难点和重点。这也对钢结构深化设计人员和加工制作厂家提出了更高的要求，不仅要求设计人员有丰富的专业知识，还应对加工工艺、安装
13、过程有全面的了解。因此这不仅要求深化设计人员能熟悉设计程序，根据设计图进行详图绘制，还能综合工厂加工制作、现场安装等综合因素，发现问题、解决问题。在钢结构深化设计过程中，深化设计人员需同结构设计师保持良好的互动关系，不断完善和调整结构方案，为加工、安装创造较好的条件。在满足结构合理的情况下，构件的深化设计需为加工和安装提供方便。钢筋与柱脚底板穿孔塞焊后作为整体预埋件先预埋，然后圆管柱与埋板现场焊接，并且需将柱脚钢筋与圆钢柱内壁焊接。按节点做法要求，在实际操作中也会遇到很多问题，埋板顶标高会有施工误差，钢柱安装时柱底标高没法调节，且不易定位，钢管直径为 600毫米800 毫米，钢筋与圆管柱内壁现
14、场根本没法焊接。针对该节点做法，经与设计多次沟通，最后达成如下做法，先预埋地脚锚栓，钢柱安装时通过地脚锚栓调整标高，钢柱调整到位后将钢筋与柱内壁焊接，由于柱内钢筋已加长至 1100 毫米左右，从圆管柱上端进行钢筋与柱内壁焊接。总的来说，这种方法既达到了柱脚受力要求，也达到了现场安装方便的目的。构件制作、加工难以实现，焊缝密集，应力集中。某多层钢结构箱形柱与钢梁刚性连接，梁翼缘对应的横隔板贯穿箱形柱，由于与柱相连的钢梁截面不完全相同(有些梁高仅差50 毫米或 100 毫米)，所以有些横隔板相距很近，钢柱都被横隔板分成一小段。由于钢柱均为 40 毫米厚以上的钢板，因此当横隔板间距在 100 毫米3
15、00 毫米左右时，钢柱节点域处焊缝非常多，应力集中也很明显，为保证节点传力，也为尽量减少焊缝，我们建议设计单位将其改为如下做法：隔板间距小于 150 毫米时，与钢柱相连接的钢梁采用变截面，当隔板间距不小于 150 毫米以上时，在箱形柱焊接内隔板，这种做法受力较合理，又能方便加工、制作，减少焊接量。运输、安装工艺具有特殊要求。构件深化、加工完成只是完成了整个项目的一部分工作，很多工作还需在现场完成，能不能顺利完成安装，这也表明深化设计是否合理、构件加工是否满足精度要求。由于运输、安装要求，诸如构件分段点的选择，构件单元运输长度的确定，构件在工厂组装还是现场散装，安装吊点位置和做法确定，构件最大重量确定，工具施拧的最小空间考虑，复杂钢结构在深化设计阶段预起拱考虑等等，所有这些工作要在深化设计阶段考虑完全。盈都钢构集团
