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1、第四节第四节 高层建筑钢结构施工高层建筑钢结构施工一一 钢结构材料安钢结构材料安装前的准备工作装前的准备工作二二 钢结构钢结构的连接的连接三三 钢结构构件的安装钢结构构件的安装 四四 钢网架结构的安装钢网架结构的安装五五 钢结构防火与防腐钢结构防火与防腐一一 钢结构材料安钢结构材料安装前的准备工作装前的准备工作（一）钢的种类（一）钢的种类 高层建筑钢结构用钢有普通碳素钢、普通低合金钢和热高层建筑钢结构用钢有普通碳素钢、普通低合金钢和热处理低合金钢三大类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。处理低合金钢三大类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。我国目前在建筑钢结构中应用最普遍的是我国目前在建筑钢结构中应用
2、最普遍的是Q235钢。钢。高层建筑钢结构设计与施工规程规定高层建筑钢结构设计与施工规程规定:(1)基于高层钢结构的重要性，把冷弯试验、冲击韧性、基于高层钢结构的重要性，把冷弯试验、冲击韧性、屈服点、抗拉强度和伸长率并列为钢材力学性能的五项基屈服点、抗拉强度和伸长率并列为钢材力学性能的五项基本要求，这五项指标皆合格的钢材方可采用。本要求，这五项指标皆合格的钢材方可采用。(2)对于抗震高层钢结构，钢材的强屈比应不低于对于抗震高层钢结构，钢材的强屈比应不低于1.2，对对8度以上设防的钢结构，应不低于度以上设防的钢结构，应不低于1.5。(3)有明显的屈服台阶，伸长率应不小于有明显的屈服台阶，伸长率应不
3、小于20%，应具有，应具有良好的延性和可焊性。对于钢柱，为防止厚板层状撕裂，良好的延性和可焊性。对于钢柱，为防止厚板层状撕裂，对硫、磷含量需作进一步控制，应不大于对硫、磷含量需作进一步控制，应不大于0.04%.（二）钢材品种（二）钢材品种 在现代高层钢结构中，广泛采用经济合理的在现代高层钢结构中，广泛采用经济合理的钢材截面，见钢材截面，见表表6-1。应充分利用结构的截。应充分利用结构的截面特征值，发挥最大的承载能力。传统的工面特征值，发挥最大的承载能力。传统的工字钢、槽钢、角钢、扁钢有时仍有使用，但字钢、槽钢、角钢、扁钢有时仍有使用，但由于其截面力学性能欠佳，已渐被淘汰。由于其截面力学性能欠佳
4、，已渐被淘汰。表表6一一1 钢材的品种及性能钢材的品种及性能返回（三）钢结构构件（三）钢结构构件 1.柱子柱子 高层钢结构钢柱的主要截面形式有箱形断高层钢结构钢柱的主要截面形式有箱形断面、面、H形断面和十字形断面，一般都是焊接形断面和十字形断面，一般都是焊接截面，热轧型钢用得不多。就结构体系而言，截面，热轧型钢用得不多。就结构体系而言，筒中筒结构、钢混凝土混合结构和型钢混凝筒中筒结构、钢混凝土混合结构和型钢混凝土结构多采用土结构多采用H形柱，其他多采用箱形柱形柱，其他多采用箱形柱;十字形柱则用于枢架结构底部的型钢混凝土十字形柱则用于枢架结构底部的型钢混凝土枢架部分。枢架部分。2.梁和析架梁和析
5、架 高层钢结构的梁的用钢量约占结构总用钢高层钢结构的梁的用钢量约占结构总用钢量的量的65%，其中主梁占，其中主梁占35%40%。因。因此梁的布置力求合理，连接简单，规格少，此梁的布置力求合理，连接简单，规格少，以利于简化施工和节省钢材。采用最多的梁以利于简化施工和节省钢材。采用最多的梁是工字截面，受力小时也可采用槽钢，受力是工字截面，受力小时也可采用槽钢，受力很大时则采用箱形截面，但其连接非常复杂。很大时则采用箱形截面，但其连接非常复杂。截面高度相同时，轧制截面高度相同时，轧制H型钢要比焊接工字截面型钢要比焊接工字截面便宜。对于重荷载或传递弯矩，则采用焊接箱形梁。便宜。对于重荷载或传递弯矩，则
6、采用焊接箱形梁。当净空高度受到限制时，也可采用双槽钢和钢板组当净空高度受到限制时，也可采用双槽钢和钢板组焊而成的截面，钢梁内部必须作防锈处理。焊而成的截面，钢梁内部必须作防锈处理。把析架用于高层钢结构楼盖水平构件，可作到大把析架用于高层钢结构楼盖水平构件，可作到大跨度、小净空，工程管线安装方便。平行弦析架是跨度、小净空，工程管线安装方便。平行弦析架是用钢量最小的一种水平构件，但制造比较费工费时。用钢量最小的一种水平构件，但制造比较费工费时。楼盖钢析架一般由平行的上下弦杆和腹杆楼盖钢析架一般由平行的上下弦杆和腹杆(斜撑和斜撑和竖撑或只用斜撑竖撑或只用斜撑)组成。弦杆和腹杆可采用角钢、组成。弦杆和
7、腹杆可采用角钢、槽钢、槽钢、T型钢、型钢、H型钢、矩形和正方形截面钢管等型钢、矩形和正方形截面钢管等钢材。钢材。（四）钢结构的连接节点（四）钢结构的连接节点 连接节点是钢结构中极其重要的结构部位，它把连接节点是钢结构中极其重要的结构部位，它把梁、柱等构件连接成整体结构系统，使其获得空梁、柱等构件连接成整体结构系统，使其获得空间刚度和稳定性，并通过它把一切荷载传递给基间刚度和稳定性，并通过它把一切荷载传递给基础。连接节点本身应有足够的强度、延性和可靠础。连接节点本身应有足够的强度、延性和可靠性，应能按照设计要求工作，制作和安装应当简性，应能按照设计要求工作，制作和安装应当简单。单。连接节点按其传
8、力情况分为铰接、刚接和介于两连接节点按其传力情况分为铰接、刚接和介于两者之间的半刚接。设计中主要采用前两者，半刚者之间的半刚接。设计中主要采用前两者，半刚接采用较少。在实际工程中真正的铰接和刚接是接采用较少。在实际工程中真正的铰接和刚接是不容易做到的，只能是接近于铰接或刚接。按连不容易做到的，只能是接近于铰接或刚接。按连接的构件分主要有钢柱柱脚与基础的连接、柱柱接的构件分主要有钢柱柱脚与基础的连接、柱柱连接、柱梁连接、柱梁支撑连接、梁梁连接连接、柱梁连接、柱梁支撑连接、梁梁连接(梁与梁与梁对接和主梁与次梁连接梁对接和主梁与次梁连接)、梁混凝土筒连接等。、梁混凝土筒连接等。（五）钢结构的加工制造
9、（五）钢结构的加工制造 由于高层建筑钢结构的精度要求高，因此，由于高层建筑钢结构的精度要求高，因此，构件的加工制造一般由专门的钢结构加工厂构件的加工制造一般由专门的钢结构加工厂在工厂预制完成。在工厂预制完成。（六）高层钢结构安装的特点（六）高层钢结构安装的特点 高层建筑钢结构安装的独有施工特点有高层建筑钢结构安装的独有施工特点有:(1)由于结构复杂而使施工复杂化。由于结构复杂而使施工复杂化。(2)高空作业受天气的影响较大。高空作业受天气的影响较大。(3)高空作业工作效率低。高空作业工作效率低。(4)施工安全问题十分突出。施工安全问题十分突出。（七）高层钢结构安装前的准备工作（七）高层钢结构安装
10、前的准备工作 1.安装机械的选择安装机械的选择 高层钢结构安装都用塔式起重机，这就要高层钢结构安装都用塔式起重机，这就要求塔式起重机的臂杆足够长以使其具有足够求塔式起重机的臂杆足够长以使其具有足够的覆盖面的覆盖面;要有足够的起重能力，满足不同要有足够的起重能力，满足不同部位构件起吊要求部位构件起吊要求;钢丝绳容量要满足起吊钢丝绳容量要满足起吊高度要求高度要求;起吊速度要有足够挡位，满足安起吊速度要有足够挡位，满足安装需要装需要;多机作业时，相互要有足够的高差，多机作业时，相互要有足够的高差，互不碰撞。互不碰撞。2.安装流水段的划分安装流水段的划分 高层钢结构安装需按照建筑物平面形状、结构高层钢
11、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。总原形式、安装机械数量和位置等划分流水段。总原则是则是:平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中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。立面流水段划分，四周扩展，以减少焊接误差。立面流水段划分，一般以一节钢柱高度内所有构件作为一个流水段。一般以一节钢柱高度内所有构件作为一个流水段。一个立面安装流水段内的安装顺序如一个立面安装流水段内的安装顺序如图图6-1所所示，钢结构标准单元施工顺序如示，钢结构标准单元施工顺序如图图6-2
12、所示。所示。图图6一一1 一个立面安装流水段内的安装顺序一个立面安装流水段内的安装顺序图图6一一2 钢结构标准单元施工顺序钢结构标准单元施工顺序返回 3.钢构件的运输和堆放钢构件的运输和堆放 (1)运输。运输。(2)中转。中转。(3)配套。配套。(4)现场堆放。现场堆放。4.钢构件预检钢构件预检 (1)出厂检验。出厂检验。(2)计量工具。计量工具。(3)预检。预检。5.柱基检查柱基检查 (1)定位轴线检查。定位轴线检查。(2)柱间距检查。柱间距检查。(3)单独柱基中心线检查。单独柱基中心线检查。(4)柱基地脚螺栓检查。柱基地脚螺栓检查。(5)基准标高实测。基准标高实测。6.标高块设置及柱底灌浆
13、标高块设置及柱底灌浆 (1)标高块设置。柱基表面采取设置临时支承标高标高块设置。柱基表面采取设置临时支承标高块的方法来保证钢柱安装控制标高，要根据荷载大块的方法来保证钢柱安装控制标高，要根据荷载大小和标高块材料强度确定标高块的支承面积。小和标高块材料强度确定标高块的支承面积。(2)柱底灌浆。一般在第一节钢框架安装完成后即柱底灌浆。一般在第一节钢框架安装完成后即可开始紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必须对柱可开始紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必须对柱基进行清理，立模板，用水冲洗基础表面，排除积基进行清理，立模板，用水冲洗基础表面，排除积水，螺孔处必须擦干，然后用自流平砂浆连续浇灌，水，螺孔处必须擦
14、干，然后用自流平砂浆连续浇灌，一次块，到时试压，作为验收资料完成流出的砂浆一次块，到时试压，作为验收资料完成流出的砂浆应清除干净，加盖草包养护。砂浆必须做试。应清除干净，加盖草包养护。砂浆必须做试。三、钢结构构件的连接三、钢结构构件的连接1.焊接连接现场焊接方法一般用手工焊接和半自动焊接两种方法。焊接母材厚度不大于30mm时采用手工焊，大于30mm时采用半自动焊，此外尚需根据工程焊接量的大小和操作条件等来确定。手工焊的最大优点是灵活方便，机动性大;缺点是焊工技术素质要求高，劳动强度大，影响焊接质量的因素多。半自动焊接质量可靠，工效高，但操作条件相应比手工焊要求高，并且需要同手工焊结合使用。高层
15、钢结构构件接头的施焊顺序，比构件的安装顺序更为重要。焊接顺序不合理，会使结构产生难以挽回的变形，甚至会因内应力而将焊缝拉裂。(1)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。(2)梁、柱接头的焊缝，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板。梁的两端先焊端，待其冷却至常温后再焊另一端。(3)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。要注意焊缝收缩值随周围已安装柱、梁的约束程度的不同而变化。2.高强度螺栓连接钢结构高强度螺栓连接，一般是指摩擦连接。它借助螺栓紧固产生的强大轴力夹紧连接板，靠板与板接触面之间产生的抗剪摩擦力传递同螺栓轴线方向相垂
16、直的应力。因此，螺栓只受拉不受剪。施工简便而迅速，易于掌握，可拆换，受力好，耐疲劳，较安全，已成为取代铆接和部分焊接的一种主要的现场连接手段。高强度螺栓的类型，除厂大六角头普通型外，广高强度螺栓的类型，除厂大六角头普通型外，广泛采用的是扭剪型高强度螺栓。扭剪型高强度螺泛采用的是扭剪型高强度螺栓。扭剪型高强度螺栓是在普通大六角头高强度螺栓的基础上发展起栓是在普通大六角头高强度螺栓的基础上发展起来的。区别仅是外形和施工方法不同，其力学性来的。区别仅是外形和施工方法不同，其力学性能和紧固后的连接性能完全相同。能和紧固后的连接性能完全相同。高强度螺栓连接的运输、装卸、保管过程中，号、高强度螺栓连接的运输、装卸、保管过程中，号、规格分类保管。在安装使用前严禁任意开箱。规格分类保管。在安装使用前严禁任意开箱。高强度螺栓施工包括摩擦面处理、螺栓穿孔、要高强度螺栓施工包括摩擦面处理、螺栓穿孔、要防止损坏螺纹。应按包装箱上注明的批螺栓紧固防止损坏螺纹。应按包装箱上注明的批螺栓紧固等工序。等工序。三、高层钢结构安装三、高层钢结构安装（一）钢结构构件的安装工艺（一）钢结构构件的安装工艺 1.钢柱安装钢柱安装
