超高层结构设计环节（PPT86）

陈彬磊2013年11月02日广西·北海超高层结构设设计环节城市关键点单/双塔高度超200米办公/酒店地下3～4层工期紧张…预计建筑常规建筑特点点标准层面积约约2000平米（一个防防火分区）或或更大每间隔15～17层设建筑避难难层（结构在在部分层设为为钢臂层）中间为交通核核，周边为结结构柱建筑师的功夫夫：建筑表皮皮、头顶/脚底层高和净高…预计建筑一、结构体系系二、构件设计计三、钢结构加加工涂装四、造价工期期五、超限报审审结构师关注环环节？一、结构体系系关注环节？一、结构体系系体系构件边缘缘化构件高强材料料边缘化发挥竖向构件件集束效应发挥边框架的的抗倾覆效力力发挥边框架立立面刚度一、结构体系系体系构件边缘缘化核心筒周边、、核心大墙构件高强材料料边缘化钢管/钢管混凝土发挥竖向构件件集束效应成束筒发挥边框架的的抗倾覆效力力刚臂层、环桁桁架发挥边框架立立面刚度巨型斜撑青岛万邦中心心青岛万邦中心心1#楼结构---标准层青岛万邦中心心周边组合柱钢构件支撑混凝土核心筒筒伸臂桁架&支撑层支撑层竖向体系由周边柱支撑撑的组合楼板板抗侧力体系双重体系核心筒&伸臂桁架周边钢支撑美国赫斯特总总部42层纽约桁架钢外框+核心筒美国赫斯特总总部182米上海环球金融融中心竖直的立放的桁架抗水平的风力力和地震作用用一、结构体系系减轻结构重量量，特别是楼板筒、边框架间间的刚度匹配，降低筒刚度度，适当提高高边框刚度横向风振动的的舒适度（住宅类）风洞试验、阻阻尼器一、结构体系系关注环节？结构可选体系系1.2.1现浇钢管混凝凝土框架—剪力墙核心筒筒混合结构1.2.2现浇钢筋混凝凝土框架—剪力墙结构一、结构体系系1.2.3钢框架—支撑结构体系描述1.2.1现浇钢管混凝凝土框架—剪力墙核心筒筒混合结构结构构件——钢管混凝土柱柱——钢梁（工厂焊焊接H型钢）——核心筒（内设设小尺寸H型钢框架以满满足埋件定位位，消除钢结结构与现浇混凝土结构的的施工误差））——压型钢板组合合楼板（不涂涂防火涂料））/钢筋桁架模板板一、结构体系系混合结构施工工结构特点：造价适中构件轻基础负担小有效面积损失失小施工迅速快捷捷立体交叉的作作业面工期短一、结构体系系现浇钢管混凝凝土框架—剪力墙核心筒筒混合结构体体系的设计、、施工难点：：超长现浇钢筋筋混凝土结构构的设计要求求和施工控制制钢管混凝土结结构施工浇筑筑技术泵送顶升浇注注法立式高位抛落落自密实混凝凝土配合局部部振捣法通常要控制塌塌落度230~250、扩展度550~650（结合试配））钢结构与混凝凝土结构施工工精度差异的的协调措施钢管柱与混凝凝土梁的交接接（地下结构构）钢管柱与工字字钢梁的连接接（地上结构构）钢臂层与剪力力墙、外柱的的连接（顶层层）钢边梁与幕墙墙埋件的协调调——统一协调、一一并解决一、结构体系系单元式幕墙的结构预留条条件关注环节？一、结构体系系1.3.1结构加强层（（钢臂层）的的设定1.3.1c再选——高度1/2或下1/3处；1.3.1a首选——高度的上1/3处；1.3.1b次选——屋顶层；目的：发挥边边框架的抗侧侧能力，提高高整体抗侧刚刚度数量够了即可可！一、结构体系系1.3.2结构加强层的的重点1.3.2c高度1/2或下1/3处核算合拢时时机；1.3.2a至少一层全高高设置；1.3.2b注意构造连接接；一、结构体系系1.3.3结构加强层的的实施计算分析需要要的条件下，，可能设置结结构加强层在在建筑避难层（每间隔15～17层）屋顶层（高位水箱及及设备层）1.4建筑层高一、结构体系系建筑净高是业业主关注的、、影响使用的的主要问题影响层高的主主要因素结构梁所占高度（中筒距外柱跨度）；空调干管的高度及位置；

消防喷淋管的高度；

电缆桥架的高度及位置；

照明灯具的选型；

吊顶构造厚度。

建筑做法及架空地板高度；结构楼板厚度；一、结构体系系二、构件设计计关注环节？2.1结构板二、构件设计计2.2结构梁2.3结构柱2.4结构墙2.1结构板二、构件设计计2.1结构板的选择择2.1.1c压型钢板组合合楼板（开口口、闭口、缩缩口）；2.1.1a悬挂式现浇楼楼板；2.1.1b钢筋桁架式楼楼板；2.1.1现浇钢管混凝凝土框架—剪力墙核心筒筒混合结构的的楼板二、构件设计计悬挂式式现浇浇楼板板—山东省省特有有施工工工艺艺（配配合钢钢结构构）2.1.1现浇钢钢管混混凝土土框架架—剪力墙墙核心心筒混混合结结构的的楼板板二、构构件设设计2.1.1a悬挂式式现浇浇楼板板；2.1.1现浇钢钢管混混凝土土框架架—剪力墙墙核心心筒混混合结结构的的楼板板二、构构件设设计2.1.1b钢筋桁桁架式式楼板板；工厂加加工自承模模板钢筋配配套待补上上铁钢筋桁桁架式式楼板板；二、构构件设设计二、构构件设设计2.1.1c压型钢钢板组组合楼楼板2.1.1现浇钢钢管混混凝土土框架架—剪力墙墙核心心筒混混合结结构的的楼板板所有压压型钢钢板应应提出出镀锌锌量的的要求求：双双面镀镀锌不不小于于275g/m2（或按按照环环境要要求））施工阶阶段通通常不不应设设置临临时支支撑板下不不设防防火涂涂料即即可满满足本本工程程楼板板的防防火要要求板边的的收头头：板板边/洞口边边/与剪力力墙衔衔接压型钢钢板应应关注注的细细节二、构构件设设计2.1.1c压型钢钢板组组合楼楼板2.1.1现浇钢钢管混混凝土土框架架—剪力墙墙核心心筒混混合结结构的的楼板板压型钢钢板组组合楼楼板的的三种种形式式开口型型闭口型型缩口型型开口型型压型型钢板板现浇浇楼板板二、构构件设设计闭口型型压型型钢板板现浇浇楼板板二、构构件设设计110(min)闭口型型压型型钢板板现浇浇楼板板的悬悬挂系系统二、构构件设设计2.2结构梁梁二、构构件设设计考虑到到建筑筑、结结构、、设备备专业业的相相互要要求2.2.1现浇钢钢管混混凝土土框架架—剪力墙墙核心心筒混混合结结构的的梁二、构构件设设计2.2结构梁梁2.2.1c实腹式式组合合钢梁梁2.2.1a钢桁架架梁2.2.1b实腹式式开孔孔组合合钢梁梁2.2.1d实腹式式变截截面组组合钢钢梁LG大厦的的标准准层LG大厦的的标准准层楼层水水平构构件（（推荐荐）变截面面组合合钢梁梁二、构构件设设计2.2.1d变截面面组合合钢梁梁2.2.1d变截面面组合合钢梁梁标准层层采用用变截截面梁梁内侧临临核心心筒走走廊穿穿风道道处梁梁高降降至最最小，，将风风道紧紧贴梁梁底；；跨中梁梁腹板板预留留洞口口供管管网穿穿越，，以提提高整整层吊吊顶高高度；；外侧至至柱边边梁加加腋使使得与与边梁梁等高高，合合并柱柱上横横隔板板，加加强结结构整体体刚度度钢梁：：两端端铰结结，全全梁按按照组合钢钢梁设计，，发挥挥钢梁梁与现现浇楼楼板的的组合合作用用二、构构件设设计2.2.1d变截面面组合合钢梁梁二、构构件设设计组合钢钢梁2.3结构柱柱二、构构件设设计2.3结构柱柱2.3.1方钢管管混凝凝土柱柱2.3.2圆钢管管混凝凝土柱柱2.3.3现浇钢钢筋混混凝土土柱2.3.4钢骨混混凝土土柱2.3.5钢柱二、构构件设设计2.3结构柱柱2.3.4钢骨混混凝土土柱钢骨混混凝土土柱与与外斜斜撑的的交接接二、构构件设设计层层层层二、构构件设设计层层层层二、构构件设设计层层层层二、构构件设设计2.4结构墙墙二、构构件设设计2.4结构墙墙2.4.1现浇钢钢筋混混凝土土墙2.4.2现浇钢钢骨混混凝土土墙2.4.3钢板剪剪力墙墙2.4.4钢支撑撑二、构构件设设计三、钢钢结构构加工工涂装装关注环环节？？3.1.钢结构构加工工三、钢钢结构构加工工涂装装箱型截截面的加工工技术术——熔嘴电电渣焊焊三、钢钢结构构加工工涂装装箱型截截面的加工工技术术——熔嘴电电渣焊焊三、钢钢结构构加工工涂装装设计师师易忽忽略的的细节节：板厚度度不应应小于于16为厚板板立焊焊平行对对称焊焊接对于关关键重重要部部位，，要进进行焊焊后热热处理理，以以细化化晶粒粒，提提高冲冲击韧韧性圆型截截面的辊弯弯技术术——径厚比比三、钢钢结构构加工工涂装装径厚比比——通常为为1/25，即直直径500时最厚厚可用用20mm——好的加加工企企业可可以做做到1/20圆型截截面的辊弯弯技术术——端部有有小的的平直直段三、钢钢结构构加工工涂装装平直段段——设计整整园时时要切切掉，，作为为损耗耗钢板辊辊弯机机的工工作原原理截面的相贯贯切割割技术术三、钢钢结构构加工工涂装装目前的的施工工技术术：圆管截截面的的加工工通常常会在在现场场进行行任意截截面的的相贯贯技术术均可可实施施埋弧自自动焊焊所需需尺寸寸三、钢钢结构构加工工涂装装设计环环节：：留出足足够的的焊头头需要要的空空间对于厚厚板可可能要要双侧侧同时时平行行施焊焊3.2.钢结构构涂装装三、钢钢结构构加工工涂装装钢结构构禁止止涂漆漆部位位：地脚螺螺栓和和底板板高强度度螺栓栓摩擦擦接触触面与混凝凝土紧紧贴或或埋入入部分分（钢钢骨混混凝土土）焊接封封闭的的空心心截面面内壁壁工地焊焊接部部位及及两侧侧100mm、且满满足超超声探探伤要要求的的范围围（此此范围围内应应进行行不影影响焊焊接的的防锈锈处理理）3.2.1钢结构构表面面处理理三、钢钢结构构加工工涂装装3.2.1c火焰除除锈FI3.2.1a喷射或或抛射射除锈锈Sa3.2.1b手工和和动力力工具具除锈锈St评定表表面锈锈蚀等等级、、除锈锈等级级时，，均以以正常常视力力目测测为准准3.2.1钢结构构表面面处理理三、钢钢结构构加工工涂装装3.2.1a喷射或或抛射射除锈锈SaSa2.5（用于于有涂涂装要要求的的钢构构件））3.2.1钢结构构表面面处理理三、钢钢结构构加工工涂装装3.2.1b手工和和动力力工具具除锈锈StSt2（可用用于埋埋入混混凝土土中的的钢骨骨）3.2.2钢结构构涂装装厚度度依照ISO12944《钢结构构防护护涂料料系统统的防防腐蚀蚀保护护》(CorrosionProtectionofSteelStructuresbyProtectivePaintSystems)执行，，分为为：三、钢钢结构构加工工涂装装ISO12944大气腐蚀等级典型环境C1、C2低污染的乡间。有供暖的室内/中性的大气环境。C3城市工业大气环境。中等二氧化硫水平。C4沿海岸的工业环境。化工厂。C5I具有高湿度、强腐蚀环境的工业地区。C5M海洋环境、海上平台及高盐分的海岸地区。3.2.2钢结构构涂装装厚度度三、钢钢结构构加工工涂装装大气腐蚀环境设计涂层干膜厚度（微米）年限：＜5年年限：＜5～15年年限：＞15年C1、C280150200C3120160200C4160200240（含锌底漆）280（不含锌底漆）C5I、C5M200280320依照ISO12944《钢结构构防护护涂料料系统统的防防腐蚀蚀保护护》(CorrosionProtectionofSteelStructuresbyProtectivePaintSystems)执行，，分为为：3.2.3钢结构构涂装装顺序序3.2.3a底漆3.2.3b中间漆漆3.2.3c防火涂涂料（如有有）3.2.3d封闭漆漆（如有有）3.2.3e面漆（颜色色由建建筑师师定））三、钢结结构加工工涂装3.2.3钢结构涂涂装顺序序需防火但但不外露露的组合合：底漆+中间漆+防火涂料料三、钢结结构加工工涂装不需防火火的组合合：底漆+中间漆+面漆（颜色由由建筑师师定）需防火且且外露的的组合：：底漆+中间漆+防火涂料料+封闭漆+面漆（颜色由由建筑师师定）3.2.4c防火涂料料（如有））三、钢结结构加工工涂装防火原理理/防火时间间/材料厚度度/粘结强度度GB14907-2002钢结构防防火涂料料图纸要求求实例：：三、钢结结构加工工涂装3.2.4c防火涂料料（如有））三、钢结结构加工工涂装重要环节节当地消防防部门的的认可材料、厚厚度3.3.钢结构的的检测三、钢结结构加工工涂装3.3.1钢结构检检测手段段（按照成成本低～～高排列列）3.3.1a目测3.3.1b超声波UT（Ultrasonictest）探伤3.3.1c磁粉MT（Magneticparticletesting）探伤3.3.1d射线RT（radiographictest）探伤现场不宜宜采用、、要求清清场三、钢结结构加工工涂装四、钢结结构造价价关注环节节？钢结构工工程造价价构成：：钢材费用用（（40%）制作安装装费用（（30%）防火材料料费用（（30%）钢结构造造价随着楼层层数量的的增加、、建筑使使用面积积增加、、施工工工期缩短短，钢结结构造价价会趋于于钢筋混混凝土结结构，甚甚至更经经济。关键因素素用钢量4.1.材料要求求四、钢结结构造价价4.1.1钢材4.1.1a结构用钢钢的标识识Q345GJC－Z154.1.1b结构用钢钢的标识识的等级级Q235/Q3454.1.1c高层结构构用钢Q345GJC4.1.1d厚度方向向性能Z15/Z25/Z35四、钢结结构造价价4.1.1钢材低合金高高强度结结构钢高层结构构用钢四、钢结结构造价价4.1.1钢材常规钢板板幅宽：：2000～250020～22厚普通结构构钢Q235C每吨4000元（（基准））低合金高高强度结