试论钢结构施工技术在工程中的应用

1、试论钢结构施工技术在工程中的应用1 多高层钢结构住所的结构体系 多高层住所建造的钢结构体系与传统的砖混结构体系、混凝土结构体系有很大的不同，它主要由承重钢结构体系、楼面结构体系和围护结构体系等组成。 1.1 承重钢结构体系 1.1.1 体系的分类 （1）钢框架结构体系。其特点是受力明确，平面布置灵巧，为建造供应较大的室内空间，且结构各部分刚度比较匀称，具有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好，结构容易，构件易于标准化、定型化，施工速度快.但框架结构属典型的柔性结构体系，其侧向刚度差，易引起非结构构件的破坏。 （2）钢框架-支撑结构体系。为了提高钢框架的侧向刚度，有效地抵挡

2、水平荷载，削减层间位移，通常在墙体平面内布置由角钢或槽钢构成的垂直支撑体系，当房屋较高时，较纯框架经济。支撑设置的位置要合适，为了与建造设计相协调，一般布置在窗台下至下层窗顶之间，既隐藏又能满意支撑体系的需求。考虑到门窗的布置，可采用 W 形、X 形、K 形、人字形和门式等形式。支撑与框架铰接，按拉杆或压杆设计。设计时可按照建造物高度及水平力作用状况调节支撑的数量、形式和刚度。为了有效地提高钢框架的侧向刚度，支撑应沿建造物同一平面周围环向封闭布置，以形成一个封闭的加强箍。偏心支撑在地震作用下具有较好的延性和耗能性能，可在强震区采用。 （3）交叉桁架结构体系。由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的

3、桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交叉布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。因为两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以十分适宜要求各单元灵巧布置的住所、旅馆建造2。同时，由于桁架隔层布置，减小了桁架弦杆引起的局部弯矩，使柱在框架平面内的弯矩很小，主要受轴力，有利于减小柱的断面尺寸，框架的横向刚度大，侧向位移小。 1.1.2 适用范围 （1）3 层及以下的低层住所：轻型钢框架结构体系；冷弯薄壁型钢密排柱（轻钢龙骨，C 形或 Z 形檩条）结构体系。 （2）46 层多层住所：钢框架结构体系；钢框架-支撑结构体系；钢框架-混凝土剪力墙结构体系。 （3）712 层中高层

4、住所：钢框架-支撑结构体系；钢框架-混凝土核芯筒结构体系。 （4）1330 层高层住所：钢框架-支撑结构体系；钢框架-抗剪桁架结构体系；钢框架-混凝土核芯筒结构体系；钢框架-带竖缝预制混凝土剪力墙结构体系；钢框架-抗剪钢板剪力墙结构体系。 1.1.3 设计原则 承重钢结构体系的结构设计宜遵循强柱弱梁、强节点弱构件的一般设计原则，在详细设计时，若较难满意强柱弱梁的设计公式，则满意轴压比要求也可。框架主梁的材料一般可选用热轧或高频焊接 H 型钢，次梁可以有多种作法。框架柱子的材料一般可选用热轧或焊接工字钢、H 型钢、方（箱形）钢管、圆钢管或冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢。为了节省钢材，降低造价，框架柱

5、也可采用在空钢管内浇筑高强素混凝土而形成的钢管混凝土框架柱。因为钢管混凝土柱结合了钢柱与混凝土柱的优点，具有良好的受力性能、抗震性能和耐火性能。其单柱的轴向承载力大幅提高，使钢柱截面尺寸大幅减小。与 H 型钢柱相比，用钢量可节约约 50，造价约降低 45%4。 1.1.4 衔接形式 框架横梁与柱在强轴方向适于采用刚性衔接；而在弱轴方向宜结合支撑布置采用钢管柱设计方案。钢框架梁柱节点衔接的构造形式为：螺栓衔接；焊接衔接；栓、焊混合衔接。焊接节点的衔接刚度大，混合节点次之，螺栓节点的衔接刚度较小，但螺栓衔接的安装施工速度最快，且在现场拼接和安装时，施工质量简单保证。主梁与次梁之间一般也采用铰接，在

6、衔接构造上以焊接和高强度螺栓衔接为主，也可采用栓、焊混合的衔接方式：梁腹板用高强度螺栓衔接，翼缘用焊接，可先用螺栓安装定位，再对翼缘施焊。 1.2 楼面结构体系 楼面结构由钢梁和楼面板组合而成。楼盖除了将竖向荷载直接分配给墙、柱外，更主要的作用是参加并保证和抗侧结构的空间协同作用。因此，务必保证楼盖有足够的强度、刚度和整体稳定性，同时应尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，并提高施工速度。作为民用住所的楼面结构，楼板还应具有较好的隔热、隔声、保温、防水和防火性能。为了保证钢梁的整体稳定性，楼面主、次梁应实行紧凑型构造措施。目前主要采用的楼板形式如下： （1）压型钢板-现浇混凝土组合楼板。整体分析

7、时要考虑组合楼板的各向异性对框架梁的影响：按照楼板设置状况决定是继续板或简支板、传力路径是单向还是双向；组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异； （2）预制预应力混凝土叠合楼板。即钢梁与预制预应力混凝土薄板衔接，上浇混凝土薄板以组成叠合楼板。因为这种楼板不仅具有现浇组合楼盖的整体性，还可以省去压型钢板，也无需支模，施工便利，可降低楼板造价，应为首选。 1.3 围护结构体系 内外墙的造价约占钢结构住所总造价的 30%，对钢结构住所的造价影响很大，同时，为减轻结构自重，满意建造节能要求，充分发挥钢结构住所的优势，其围护墙体要满意自重轻、强度高、保温隔热性好、安装牢靠、经久耐用、经济合理的要求，

8、故应采用轻质材料。如外墙可采用蒸压轻质加气混凝土墙板（ALC板）、SRC 复合保温墙板、钢丝网复合保温板、植物纤维强化空心墙板、玻璃纤维加强水泥墙板等工厂预制的标准化轻质墙板和玻璃幕墙等。内墙可采用轻钢龙骨石膏板、加气混凝土轻质墙板、ALC 轻质砌块、轻质改性石膏砌块、夹层复合板、稻草板等。ALC 板自重轻，抗震性好，安装便利，施工速度快，具有良好的保温隔热性、防水性和防火性，十分适宜与钢结构配套使用，使用 250mm 以上厚度的 ALC 板作为外墙，可达到节能 50%的要求，是抱负的节能型墙体材料。钢丝网复合保温板或夹层复合板具有质轻、墙薄、高效施工等特点和较好的抗震、隔音等性能，可分离用于

9、各种结构的外墙或框架结构的非承重墙。稻草板除了具有质轻、墙薄、高效施工等特点外，还具有抗震、透气性和人居亲和性好等特点，适用于多层建造非承重的内隔墙。屋盖系统尽量采用有檩体系，屋面材料可与楼面相同，也可采用彩色压型钢板防水屋盖，该屋盖系统既具备了良好的防水防腐效果，又起到了屋面的隔热保温作用，丰盛了建造物的外部造型。如洁面彩色涂层压型钢板屋面系统，具有如下特点：屋面无明钉，防水性能极佳，可做成大小头，适应屋面的复杂变化，且可自由伸缩；板肋较低，采用卷边方式固定；惯性矩小，易做成三维曲面板，屈服强度为 300MPa；造价适中；适用板材：钢板、铝板、铜板、钛锌板等，其中尤以钢板的造价最经济。彩涂板

10、本身具有良好的防水性，不会漏水，产生漏水的主因是压型钢板、夹芯板板缝处理不好。 2 钢结构住所的特点和综合效益 （1）结构轻质高强，抗震性好，工程造价低。钢材的抗拉、抗剪强度相对较高。钢结构住所可以充分发挥钢材自重轻、强度高、延性好、塑性变形能力强、抗震性能好的特点，不仅所受的重力和地震作用小，从而减小梁、柱截面尺寸，节省钢材，而且还可以降低造价和运送安装费用。 （2）外部造型美观，空间布局灵巧，建造功能增加。因为钢材轻质高强的特点，便于形成大柱距、大开间的建造空间，灵巧地分隔和布置室内的分区，更好地满意现代住所建造的使用功能要求，与砖混结构或混凝土结构相比，其有效使用面积可提高 1015。建造造型可丰盛多彩，也可简洁明快。 （3）易于改造，管