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1、精选优质文档-倾情为你奉上试论高层钢结构的应用优缺点及质量控制市建筑工程公司【摘 要】：分析了钢结构工程在高层建筑物上应用的优缺点，阐述了高层钢结构在制作与安装过程中应控制的质量问题，提出了钢结构在高层建筑物上应用的发展方向。【关键词】：钢结构高层建筑，应用，质量控制随着我国经济建设的飞速发展，到目前为止在广州、上海、深圳和大连等城市，已建成几千幢钢结构高层建筑。根据国内外采用钢结构建造高层建筑和超高层建筑的实践经验表明，高层建筑钢结构有着较为明显的优点。1.高层建筑钢结构的优点及存在问题1.1高层建筑钢结构的优点1.1.1能够减少建筑中结构所占的面积针对建于地震区30层40层的钢筋混凝土结构
2、的高层建筑，其柱截面尺寸常取决于轴压比限值，达到1.8 m1.8 m2.0 m2.0 m，核芯简在底部的壁厚将达0.6 m0.8 m，以满足结构侧向刚度和层间位移的要求，此两项结构面积约为建筑楼层面积的7。如果采用钢结构，柱截面将大大减少，核芯简采用钢柱及钢支撑时，包括外侧的装修做法，其厚度仍比简壁厚度薄很多，相应的结构面积一般约为建筑面积的3 ，比钢筋混凝土结构可减少约4，对业主来讲，将带来不少的经济效益。1.1.2能够减轻结构自重，降低基础工程造价一般钢筋混凝土框剪结构的高层建筑，当外墙采用玻璃幕墙或铝合金幕墙板，内墙采用轻质隔墙时，包括楼面活荷载在内的上部建筑结构全部重力荷载约为15kN
3、m217kNm2，其中梁、板、柱及剪力墙等结构的自重约为10kNm212kNm2。相同条件下如果采用钢结构，全部重力荷载为10kNm212kNm2，其中：钢结构和混凝土楼板的结构自重约为5kNm26kNm2，可见，两类结构的结构自重的比例为2:1，全部重力荷载的比例约为1.5:1，相当于30层高的钢结构高层建筑上部重力荷载，可等同于20层高的钢筋混凝土结构高层建筑。荷载值的很大差异，决定了基础荷载必然减轻，基础技术处理难度及工程造价将大大减小。1.1.3抗震性能明显优于钢筋混凝土结构在地震力作用下，钢结构因具有良好的延性，它不仅能减弱地震反应，而且具有抵抗强烈地震的变形能力，因为它属于较理想的
4、弹塑性结构。而混凝土的抗拉和抗剪强度却较低，延性也差，混凝土构件开裂后的承载力和变形能力将迅速降低，抗震能力较弱于钢结构。1.1.4能够缩短施工工期钢结构的施工特点是钢构件在工厂制作，在现场安装。在安装时，不需搭设大量的脚手架，同时采用压型钢板可作为混凝土楼板的永久性模板，无需另行支设模板，而且混凝土楼板的施工可与钢结构安装交叉进行，实践证明，钢结构的施工速度比钢筋混凝土结构快2030，相应的施工周期将大大缩短，且获得明显的经济效益1.1.5钢结构工程造价明显下降研究表明，上部高层钢结构(不包括基础及地下室结构在内)的造价，一般为工程造价(全部结构造价及建筑装修、电梯、机电设备等)的l520，
5、而一般工程造价约为工程总投资(包括拆迁、购地及市政设施增容费用等)的5070，相应上部钢结构造价约为工程总投资的815。因此，钢结构与钢筋混凝土结构的工程总投资差价约为5l0。同时，还因结构自重减轻而降低基础造价，增加建筑使用面积和缩短施工周期，从而达到提高工程综合效益的目的。1.2钢结构工程存在的主要问题1.2.1原材料钢材的供应不易落实目前，国内生产H型钢的厂家有：马鞍山钢铁公司、鞍山第一轧钢厂及莱芜钢铁公司等，生产规格还不齐全，仅适应小批量供应的要求。上海宝山钢铁公司生产符合高层建筑钢结构中柱子及竖向支撑使用的大于40mm钢材，但符合z向断面收缩率规定的厚钢板仍需改进和提高。否则，为使设
6、计方案和所用钢材得到落实，尚需考虑进口钢材，这将带来较大困难。1.2.2钢结构耐火性能差钢结构在火灾的情况下，构件温度迅速上升，钢材的屈服强度和弹性模量随温度上升而急剧下降。当结构温度达到350及500时，其强度可分别下降3050。至600时结构完全丧失承载能力，变形急剧增大，导致结构倒塌。因此，规范要求喷涂防火涂料进行保护。1.2.3钢结构设计尚需进一步完善钢结构虽然有较好的延性，但是，由于地震的随机性和实际工程结构的复杂性，时刻潜伏着结构的薄弱和遭受破坏的可能性。地震时难以避免连接节点的开裂、支撑的压屈，甚至发生柱子脆性断裂的现象，因此，尚需进一步完善钢结构设计。2.钢结构的制作、安装及质
7、量控制2.1钢结构的制作钢结构制作从钢材进厂到构件出厂，一般要经过如下工序：钢材进厂校正和检查 放样 号料切割边缘加工制孔组装焊接与焊接检验矫正摩擦面处理涂装编号钢结构验收。2.1.1钢材材质的合理选择是钢结构制作的首要问题，在制作中出现问题最多的是焊接问题，钢材必须具有质量证明书，并符合设计要求。高层钢结构连接材料(焊接材料、高强度螺栓)也应符合设计要求，均应有质量证明书，质量标准应分别符合现行国家标准要求。2.1.2钢构件的加工关键是焊接。焊工应经过考试并取得合格证方准施焊焊缝质量的检查，外形尺寸应符合国家标准GB10854钢结构焊缝外形尺寸的规定；焊接接头外观缺陷分级应符合国家标准GBT
8、12469焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级的规定 焊缝质量的外观检查应按设计文件规定的标准，在焊缝冷却后进行：对要求全熔透的焊缝，一般应进行超声波探测检查。2.1.3钢结构制作过程质量控制图：开工令制作部门作业人员自检互检检验记录成品检验记录检验报告和统计表质保部门质控质检专职人员制作过程成品检验质检部门 2.1.4钢结构制作质量控制一览表序号作业程序名称质 量 控 制 内 容1放样、号料各部尺寸核对 2落断、切割直角度，各部尺寸检查，切割面粗糙度，坡口角度3钻 孔孔径，孔距，孔边距，光洁度，毛边，垂直度4成型组装钢材表面熔渣、锈、油污之清除，间隙，点焊长度、间距、焊脚、直角度，各部位
9、尺寸检验5焊 接预热温度、区域，焊渣清除，焊材准备工作；焊道尺寸，焊接缺陷，必要的理化试验和无损检测6矫 正直角度，垂直度，拱度，弯曲度，扭曲度，平面度，加热温度7端面加工、修整长度，端面平整度，端面角度8热处理温度控制，硬度控制9锻 件外观缺陷，温度控制，尺寸偏差10除 锈表面清洁度，表面粗糙度11涂 装目测质量，涂层厚度（干膜），气候，不油漆处的处理12包装编号必要的标识，包装外观质量，包装实物核对13贮 存堆放平整，防变形措施，表面油漆状况14装 运装车明细表，外观检查15预 装安装部位尺寸偏差，方向标识2.2钢结构的安装高层钢结构的安装无论安装的顺序、机械的选用、构件的进场与分类，还是
10、对基础定位轴线、顶面标高、地脚螺栓定位尺寸的检查验收，都应按照施工图纸的要求和已经批准的施工组织设计进行。2.2.1安装时，尽量减少高空作业的起吊次数，提高结构安装质量；采用专用吊具，防止构件产生永久变形；大型构件(如梁和柱等)安装后应立即进行校正，高层钢结构中柱的每一节定位轴线均应从地面控制轴线直接引出，避免误差积累，确保整根柱的偏差在允许范围之内。钢构件的安装和混凝土楼板的施工应相继进行；对楼面上的施工荷载要严格限制；同一单元的安装、校正、栓接、焊接全部完成并检验合格后，方可开始下一单元的安装。2.2.2钢结构的连接和固定对主要的焊接接头，应进行焊接工艺试验；高强度螺栓在使用前应进行施工试
11、验，计算复验扭矩系数的平均值和偏差值，并按平均值确定施工扭矩；高层钢结构梁柱连接的螺栓焊接混合节点，宜按先拧紧腹板上高强度螺栓，再焊接梁翼缘焊缝的顺序施工；螺栓钉在焊接前应进行试验。2.2.3钢结构安装工程质量控制内容一览表序号作业程序名称质 量 控 制 内 容1原材料、钢构件等的检查核对材质规格，出厂证明书检查，各部尺寸的测量，构件外观检查，必要的理化试验2堆存内运外观检查，防变形措施3基础复测水平线，柱轴线4垫板设置填实情况，尺寸位置，固定情况5吊装就位与调整吊装垂直度、水平度，位移偏差等尺寸检查6高强度螺栓连接试验报告，初拧与终拧扭矩，摩擦面的处理情况，终拧后的检查7焊 接预热情况，焊渣
12、清除，焊道尺寸，焊接缺陷与处理，必要的理化试验和无损检测8矫 正刚架纠偏措施实施情况9实测记录实测数据核实认证10除 锈表面清洁度，外观油污等11涂 装测定干膜厚度，气候情况，补漆处的处理等12交工验收资料准备情况，实物情况结束语：由于钢结构体系具有自重轻,安装容易,施工周期短,抗震性能好,投资回收快,环境污染少,工程受损或报废后,钢材可再生利用等优点,所以钢结构的发展与应用，反映了一个国家的建筑发展水平,也反映了一个国家的综合经济实力，我国的高层钢结构应用将会越来越广泛。参考文献：张爱兰；建筑钢结构的发展现状J；新型建筑材料；2002年10期；93-96李国强；我国高层建筑钢结构发展的主要问题J；建筑结构学报；1998年01期；24-32专心-专注-专业