6-4-高层建筑钢结构施工解析优秀PPT.ppt
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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 钢结构材料安装前的准备工作钢结构材料安装前的准备工作二二 钢结构的连接钢结构的连接三三 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 钢结构材料安装前的准备工作钢结构材料安装前的准备工作(一)钢的种类(一)钢的种类 高层建筑钢结构用钢有一般碳素钢、一高层建筑钢结构用钢有一般碳素钢、一般低合金钢和热处理低合金钢三大类。大般低合金钢和热处理低合金钢三大类。大量运用的仍以一般碳素钢为主。我国目前量运用的仍以一般碳素钢为主。我国目前在建筑钢结构中应用最普遍的是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高层建筑钢结构设计与施工规程规定定:(1)基于高层钢结构的重要性,把冷弯试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本要求,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接受。这五项指标皆合格的钢材方可接受。(2)对于抗震高层钢结构,钢材的强屈比对于抗震高层钢结构,钢材的强屈比应不低于应不低于1.2,对,对8度以上设防的钢结构,度以上设防的钢结构,应不低于应不低于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
3、不小于20%,应具有良好的延性和可焊性。对,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,对硫、磷于钢柱,为防止厚板层状撕裂,对硫、磷含量需作进一步限制,应不大于含量需作进一步限制,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,广泛接受经济合理在现代高层钢结构中,广泛接受经济合理的钢材截面,见表的钢材截面,见表6-1。应充分利用结构。应充分利用结构的截面特征值,发挥最大的承载实力。传的截面特征值,发挥最大的承载实力。传统的工字钢、槽钢、角钢、扁钢有时仍有统的工字钢、槽钢、角钢、扁钢有时仍有运用,但由于其截面力学性能欠佳,已渐运用,但由于其截面力学性能欠佳,已渐
4、被淘汰。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。就结构体系接截面,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而言,筒中筒结构、钢混凝土混合结构和型钢混凝土结构多接受型钢混凝土结构多接受H形柱,其他多接形柱,其他多接受箱形柱受箱形柱;十字形柱则用于枢架结构底部十字形柱则用于枢架结构底部的型钢混凝土枢架部分。的型钢混凝土枢架部分。2.梁和析架梁和
5、析架 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,连接简洁,规格少,此梁的布置力求合理,连接简洁,规格少,以利于简化施工和节约钢材。接受最多的梁以利于简化施工和节约钢材。接受最多的梁是工字截面,受力小时也可接受槽钢,受力是工字截面,受力小时也可接受槽钢,受力很大时则接受箱形截面,但其连接特殊困难。很大时则接受箱形截面,但其连接特殊困难。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,则接受焊接箱形梁。便宜。对于重荷载或传递弯矩,
6、则接受焊接箱形梁。当净空高度受到限制时,也可接受双槽钢和钢板组当净空高度受到限制时,也可接受双槽钢和钢板组焊而成的截面,钢梁内部必需作防锈处理。焊而成的截面,钢梁内部必需作防锈处理。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,工程管线安装便利。平行弦析架是跨度、小净空,工程管线安装便利。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。弦杆和腹杆可接受角钢、组成。弦杆
7、和腹杆可接受角钢、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,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,它把梁、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础。连接节点本身应有一切荷载传递给基础。连接节点本身应有足够的强度、延性和牢靠性,应能依据设足够的强度、延性和牢靠性,应能依据设计要求工作,制作和安装应当简洁。计要求工作,制作和安装应当简洁。连接节点按其
8、传力状况分为铰接、刚接和连接节点按其传力状况分为铰接、刚接和介于两者之间的半刚接。设计中主要接受介于两者之间的半刚接。设计中主要接受前两者,半刚接接受较少。在实际工程中前两者,半刚接接受较少。在实际工程中真正的铰接和刚接是不简洁做到的,只能真正的铰接和刚接是不简洁做到的,只能是接近于铰接或刚接。按连接的构件分主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、柱柱连接、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、梁混凝土筒连接等。接等。(五)钢结构的加工制
9、造(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特地的钢结构加,构件的加工制造一般由特地的钢结构加工厂在工厂预制完成。工厂在工厂预制完成。(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)由于结构困难而使施工困难化。由于结构困难而使施工困难化。(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)施工平安问题特殊突出。施工平安问题特殊突出。(七)高层钢结构安装前的准备工作(七)高层钢结构安
10、装前的准备工作 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求塔式起重机的臂杆足够长以使其具有足够的覆盖面够的覆盖面;要有足够的起重实力,满足要有足够的起重实力,满足不同部位构件起吊要求不同部位构件起吊要求;钢丝绳容量要满钢丝绳容量要满足起吊高度要求足起吊高度要求;起吊速度要有足够挡位,起吊速度要有足够挡位,满足安装须要满足安装须要;多机作业时,相互要有足多机作业时,相互要有足够的高差,互不碰撞。够的高差,互不碰撞。2.安装流水段的划分安装流水段的划分 高层钢结构安装需依据建筑物平面形态、结构高层
11、钢结构安装需依据建筑物平面形态、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,安装依次一般由中心向的整体稳定性和对称性,安装依次一般由中心向四周扩展,以削减焊接误差。立面流水段划分,四周扩展,以削减焊接误差。立面流水段划分,一般以一节钢柱高度内全部构件作为一个流水段。一般以一节钢柱高度内全部构件作为一个流水段。一个立面安装流水段内的安装依次如图一个立面安装流水段内的安装依次如图6-1所所示,钢结构标准单元施工依次如图示,钢结构标准单元施工依次如图6-
12、2所示。所示。图图6一一1 一个立面安装流水段内的安装依次一个立面安装流水段内的安装依次图图6一一2 钢结构标准单元施工依次钢结构标准单元施工依次返回 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
13、浆标高块设置及柱底灌浆 (1)标高块设置。柱基表面实行设置临时支承标高标高块设置。柱基表面实行设置临时支承标高块的方法来保证钢柱安装限制标高,要依据荷载大块的方法来保证钢柱安装限制标高,要依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起先紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必需对柱可起先紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必需对柱基进行清理,立模板,用水冲洗基础表面,解除积基进行清理,立模板,用水冲洗基础表面,解除积水,螺孔处必需擦干,然后用自流平砂浆连续浇灌,水,螺孔处必需
14、擦干,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。砂浆必需做试。应清除干净,加盖草包养护。砂浆必需做试。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时接受手工焊,大于30mm时接受半自动焊,此外尚需依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敏便利,机动性大;缺点是焊工技术素养要求高,劳动强度大,影响焊接质量的因素多。半自动焊接质量牢靠,工效高,但操作条件相应比手工焊要求高,并且须要同手工焊结合运用。高
15、层钢结构构件接头的施焊依次,比构件的安装依次更为重要。焊接依次不合理,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。要留意焊缝收缩值随四周已安装柱、梁的约束程度的不同而变更。2.高强度螺栓连接高强度螺栓连接 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
16、力夹紧连接板,靠板与板接触面之间产生的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直的应力。因此,螺栓抗剪摩擦力传递同螺栓轴线方向相垂直的应力。因此,螺栓只受拉不受剪。施工简便而快速,易于驾驭,可拆换,受力只受拉不受剪。施工简便而快速,易于驾驭,可拆换,受力好,耐乏累,较平安,已成为取代铆接和部分焊接的一种主好,耐乏累,较平安,已成为取代铆接和部分焊接的一种主要的现场连接手段。要的现场连接手段。高强度螺栓的类型,除厂大六角头一般型外,广高强度螺栓的类型,除厂大六角头一般型外,广泛接受的是扭剪型高强度螺栓。扭剪型高强度螺泛接受的是扭剪型高强度螺栓。扭剪型高
17、强度螺栓是在一般大六角头高强度螺栓的基础上发展起栓是在一般大六角头高强度螺栓的基础上发展起来的。区分仅是外形和施工方法不同,其力学性来的。区分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。在安装运用前严禁随意开箱。规格分类保管。在安装运用前严禁随意开箱。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
18、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 第一节钢柱是安装在柱基临时标高支承块上的,第一节钢柱是安装在柱基临时标高支承块上的,钢柱安装前应将登高扶梯和挂篮等临时固定好。钢柱安装前应将登高扶梯和挂篮等临时固定好。钢柱起吊后对准中心轴线就位,固定地脚螺栓,钢柱起吊后对准中心轴线就位,固定地脚螺栓,校正垂直度。其他各节钢柱都安装在下节钢柱的校正垂直度。其他各节钢柱都安装在下节钢柱的柱顶柱顶(接受对接焊接受对接焊),钢柱两侧装有临时固定用的,钢柱两侧装有临时固定用的连接板,上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后,连接板,上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后
19、,即用螺栓固定连接板作临时固定。即用螺栓固定连接板作临时固定。钢柱起吊有两种方法,一种是双机抬吊法钢柱起吊有两种方法,一种是双机抬吊法;另一另一种是单机吊装法。种是单机吊装法。2.框架钢梁安装框架钢梁安装 钢梁在吊装前,应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距。钢梁在吊装前,应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距。主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员吊装就位后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的平安。的平安。钢梁接受两点起吊,一般在钢梁上翼缘处开孔,作为钢梁接受两点起吊,一般在钢梁上翼缘处开孔,作为吊点。
20、吊点位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度,吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度,对质量较小的次梁和其他小梁,常利用多头吊索一次对质量较小的次梁和其他小梁,常利用多头吊索一次吊装数根。吊装数根。水平析架的安装基本同框架梁,但吊点位置选择应依水平析架的安装基本同框架梁,但吊点位置选择应依据析架的形态而定,需保证起吊后平直,便于安装连据析架的形态而定,需保证起吊后平直,便于安装连接。安装连接螺栓时严禁在状况不明的状况下随意扩接。安装连接螺栓时严禁在状况不明的状况下随意扩孔,连接板必需平整。孔,连接板必需平整。3.墙板安装装配式剪力墙板安装在钢柱和楼层框架梁之间,剪力墙板有钢制墙板和钢筋混凝
21、土墙板两种。剪力支撑安装部位与剪力墙板吻合,安装时也应接受剪力墙板的安装方法,尽量组合后再进行安装。4.钢扶梯安装钢扶梯一般以平台部分为界限分段制作,构件是空间体,与框架同时进行安装,然后再进行位置和标高调整。在安装施工中常作为操作人员在楼层之间的工作通道,安装工艺简便,定位固定较困难。(二)高层钢框架的校正(二)高层钢框架的校正 1.框架校正的基本原理框架校正的基本原理 (1)校正流程。校正流程。(2)校正时的允许偏差。校正时的允许偏差。(3)标准柱和基准点选择。标准柱和基准点选择。2.高层钢框架结构的校正方法高层钢框架结构的校正方法(三)楼面工程及墙面工程高层钢结构中,楼面由钢梁和混凝土楼
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