钢结构高层建筑施工

第四章钢构造高层建筑施工1/97国内较有代表性钢构造高层建筑2/97第一节钢构造材料与构造构件3/97一、钢构造材料建筑钢材分为一般碳素钢、优质碳素构造钢和一般低合金钢三类。我国目前在建筑钢构造中应用最普遍是Q235钢其次是Q345钢。4/97二、钢构造构件1、高层钢构造柱截面：宽翼缘工字形截面；箱形截面；十字形截面。5/97宽翼缘工字形截面箱形截面6/97十字形截面管材型钢截面7/972、高层钢构造梁截面：轧制或焊接H型钢梁；复合截面；焊接箱形截面。8/97高度受限制时，可在最大弯矩区焊以附加翼缘板（b），或在上翼缘焊上槽钢（c）以增加横向刚度等。

9/9710/97适用于：高层建筑大梁、悬臂梁，或悬挂构造悬臂梁。

11/973、钢构造构件截面选择首先选用轧制H型钢其次选用焊接H型钢（或焊接箱形截面）。12/974、钢构造构件连接柱与柱连接：H型钢柱：高强螺栓连接或混合连接（高强螺栓与焊接共同使用）；箱形截面柱：焊接。13/97（a）H型钢柱高墙螺栓连接；（b）H型钢柱混合连接；（c）箱型截面柱焊接连接。14/97柱与梁连接：柱与H型钢梁：高强螺栓连接、焊接或混合连接。15/97（a）、（b）焊接连接；（c）、（d）高强螺栓连接；（e）、（f）混合连接。16/97梁与梁，支撑与梁、柱连接：高强螺栓连接或焊接连接。17/97次梁与主梁连接节点18/97支撑与梁柱连接节点19/97支撑中间节点构造20/97第二节高层钢构造安装21/97一、构造安装前准备工作1、钢构件预检和配套钢构件出厂前：制作厂应将质量检查统计及产品合格证交安装单位。钢构件进场后：安装单位对主要构件在安装前进行复查。22/97端部进行现场焊接梁柱，长度尺寸按下列办法检查：(1)柱长度：增加柱端焊接产生收缩变形值和荷载使柱产生压缩变形值；(2)梁长度：增加梁接头焊接产生收缩变形值。23/97中转堆场主要作用是：(1)储存钢构件；(2)根据安装施工流水次序进行构件配套，组织供应；(3)对钢构件质量进行检查和修复。24/97钢构件配套：按安装流水次序，以一种构造安装流水段为单元进行；配套中应注意附件配套。一般对零星附件用螺栓或钢丝临时捆扎在安装节点上。25/972、定位轴线、标高和地脚螺栓检查框架定位轴线控制：采取在建筑物外部或内部设辅助线办法。楼层标高控制：按相对标高控制时：建筑物高度累积偏差不得大于各节柱制作允许偏差总和；按设计标高控制时：应以每节柱为单位进行标高调整。

26/97第一节柱标高，可利用柱脚底板下地脚螺栓上加一螺母进行精确调整。27/97柱脚节点构造28/97采取调整螺母控制标高1—地角螺栓2—止退螺母3—紧固螺母4—螺母垫板5—柱子底板6—调整螺母7—钢筋混凝土基础柱底板与基础间预留空隙用无收缩砂浆用捻浆法填实29/97规范要求允许偏差为：建筑物定位轴线，L/20230(L为建筑长度或宽度)，且不大于3mm；基础上柱定位轴线1mm；基础上柱底标高±2mm；地脚螺栓(锚栓)位移2mm。30/973、钢构件现场堆放尽可能堆放到安装机械回转半径以内。在施工现场矫正构件由运输造成变形。安装用地面积大于结构占地面积1.5倍。31/974、安装机械选择高层钢构造安装都用塔式起重机。附着式塔式起重机，应注意锚固点选择。内爬式塔式起重机，应正确确定爬升位置。32/975、安装流水段划分平面流水段划分：划分标准：确保钢构造安装过程中整体稳定性和对称性；平面安装次序：一般由中央向四周扩展，以减少焊接误差。33/97

柱子安装次序图北京长富宫钢构造安装平面流水段划分34/97主梁安装次序图北京长富宫钢构造安装平面流水段划分35/97北京京城大厦钢构造安装平面流水段划分

36/97立面流水段划分：以一节钢柱(各节所含层数不一)为单元。每个单元安装所次序：首先以主梁或钢支撑、带状桁架安装成框架；其次是次梁、楼板及非构造构件安装。塔式起重机提升、顶升与锚固，均应满足组成框架需要。37/97一种立面流水段内安装次序如下：38/97安装次序表编制和要求：1)高层建筑钢构造安装前，应根据安装流水段和构件安装次序，编制构件安装次序表。2)表中应注明每一构件节点型号、连接件规格数量、高强度螺栓规格数量、栓焊数量及焊接量、焊接形式等。3)构件从成品检查、运输、现场查对、安装、校正到安装后质量检查，统一使用上述图表。4)在地面进行构件组拼扩大安装单元时，亦按上述图表执行。39/97下列图为大连云山大厦钢构造安装工程安装次序图。40/97立面示意图

大连云山大厦钢构造安装工程安装次序图

41/97柱子安装次序图大连云山大厦钢构造安装工程安装次序图42/97主梁安装次序图大连云山大厦钢构造安装工程安装次序图43/97次梁安装次序图大连云山大厦钢构造安装工程安装次序图44/97二、钢构造构件安装与校正高层钢构件吊装应根据事先编制安装次序图表进行。一般钢构造标准单元施工次序如下列图所示。45/9746/971、构件吊点设置与起吊1)钢柱。平运2点起吊，安装1点立吊。立吊时，需在柱子根部垫上垫木，以回转法起吊，严禁根部拖地。47/971—吊耳2—垫木

48/97吊装H型钢柱、箱形柱时，可利用其接头耳板作吊环，配以对应吊索、吊架和销钉。49/9750/972)钢梁。距梁端500mm处开孔，用特制吊卡2点平吊或串吊。51/9752/973)组合件。因组合件形状、尺寸不一样，可计算重心确定吊点，采取2点吊、3点吊或4点吊。凡不易计算重心者，可加设倒链帮助找重心，构件平衡后起吊。53/974)钢构件零件及附件应随构件一并起吊。尺寸较大、重量较重节点板，钢柱上爬梯、大梁上轻便走道等，应牢靠固定在构件上。54/972、钢柱安装与校正(1)首节钢柱安装与校正安装前，应对建筑物定位轴线、首节柱安装位置、基础标高和基础混凝土强度进行复检，合格后才能进行安装。55/971)纵横十字线对正。首节钢柱安装时，在塔式起重机吊钩不脱钩情况下，利用制作时在钢柱上划出中心线就位。2)柱顶标高调整。利用柱子底板下地脚螺栓上调整螺母调整柱底标高，以精确控制柱顶标高。56/9757/97采取调整螺母控制标高1—地角螺栓2—止退螺母3—紧固螺母4—螺母垫板5—柱子底板6—调整螺母7—钢筋混凝土基础柱底板与基础间预留空隙用无收缩砂浆用捻浆法填实58/973)垂直度调整。用两台呈90度经纬仪投点，采取缆风法校正。在校正过程中不停调整柱底板下螺母，校毕将柱底板上面2个螺母拧上，缆风松开，使柱身呈自由状态，再用经纬仪复核。如有小偏差，微调下螺母，无误后将上螺母拧紧。59/97(2)上节钢柱安装与校正安装上节钢柱时，为使上下柱不出现错口，尽可能做到上、下柱定位轴线重合。注意每节柱定位轴线应从地面控制轴线直接引上来，不得从下层柱轴线引出。上节钢柱安装就位后，按照先调整标高，再调整扭转，最后调整垂直度次序校正。60/97上节钢柱安装，可采取缆风校正法或无缆风校正法。目前多采取无缆风校正法。61/97无缆风校正法示意图62/97无缆风校正法示意图63/971)标高调整。钢柱标高可按相对标高或设计标高进行控制。一般情况下采取相对标高安装、设计标高复核办法，将每节柱标高控制在同一水平面上(在柱顶设置水平仪测控)。64/972)扭转调整。钢柱扭转偏差是在制造与安装过程中产生；调整时可在上柱和下柱耳板不一样侧面夹入一定厚度垫板加以调整，然后微微夹紧柱头临时接头连接板。钢柱扭转每次只能调整3mm，若偏差过大只能分次调整。65/973)垂直度调整。钢柱垂直度校正应选用两台经纬仪，在互相垂直位置投点。调整时，在钢柱偏斜方向同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶，在确保单节柱垂直度不超标前提下，将柱顶偏轴线位移校正至±0.000，然后拧紧上下柱临时接头大六角高强度螺栓至额定扭矩。66/9767/974)垂直度监测。在安装主梁时，应对柱垂直度进行监测。监测内容：1）监测一根梁两端柱子垂直度变化；2）监测相邻各柱因梁连接而产生垂直度变化。68/97监测办法：采取4台经纬仪对对应钢柱进行跟踪观测。若钢柱垂直度不超标，只统计下数据；若钢柱垂直度超标，应复核构件制作误差及轴线放样误差，针对不一样情况进行处理。在钢梁安装过程中不能再次调整钢柱垂直度。69/973、钢梁安装与校正1)钢梁安装：同一列柱，应先从中间跨开始对称地向两端扩展；同一跨钢梁，应先安上层梁再安中下层梁。70/972)在安装和校正柱与柱之间主梁时，由于预留主梁接头焊接收缩量，因此柱子被撑开，应跟踪测量、校正，焊接完成焊缝收缩后柱产生内力消失、柱子垂直。71/973)同一根钢梁两端顶面水平度，允许偏差为L／1000(L为钢梁净跨长度)，且不应大于10.00mm。水平度超标主要原因：连接板位置或螺栓位置有误差。处理办法：更换连接板或塞焊原孔重新制孔。72/974)次梁可三层串吊安装，与主梁表面允许偏差为±2mm。一节柱各层梁安装校正后，应立即安装本节柱范围内各层楼梯，并铺好各层楼面压型钢板，进行叠合楼板施工。73/97每一流水段所有构件安装、焊接、栓接完成并验收合格后，方可进行下一流水段钢构造安装工作。每天安装构件，应形成空间稳定体系，确保安装质量和构造安全。74/97三、钢构造构件连接(一)钢构造构件焊接工艺1、高层钢构造焊接次序平面焊接次序：从中心向四周扩展，采取构造对称、节点对称焊接次序。75/97京城大厦柱子焊接次序

76/97长富宫柱子焊接次序

77/97立面一种流水段(一节钢柱高度内所有构件)焊接次序是：①上层主梁压型钢板；②下层主梁压型钢板；③中层主梁压型钢板；④上、下柱焊接。78/972、焊接工艺流程柱与柱、柱与梁之间焊接多为坡口焊，其工艺流程如下列图所示。79/97坡口焊工艺流程

80/973、焊接工艺(1)预热厚度大于50mm碳素构造钢和厚度大于36mm低合金构造钢，施焊前应进行预热，焊后应进行后热。预热作用：（1）减缓焊接区激热和速冷，避免产生裂纹。（2）对约束力大接头，预热后能够减小收缩应力。（3）预热还可排除焊接区水分和湿气，从而排除产生氢气本源。81/97预热、后热温度确定：预热温度宜为100～150℃；后热温度应试验确定。预热区：在焊道两侧，每侧宽度应大于焊件厚度2倍，且不应不大于100mm。环境温度低于0℃时，预热、后热温度应由工艺试验确定。82/97(2)焊接。柱与柱对接焊：应由两名焊工在两相对面等温、等速对称焊接。梁和柱接头焊缝：一般先焊H型钢下翼缘板，再焊上翼缘板。梁两端先焊一端，待其冷却至常温后再焊另一端。83/97柱与柱、梁与柱焊缝接头：应试验测出焊缝收缩值，反馈到钢构造制作单位，作为加工参照。焊缝收缩值受周围已安装柱、梁影响，约束程度不一样收缩亦异。84/974、焊缝质量检查钢构造焊缝质量检查分三级：1级检查要求：所有焊缝进行外观检查和超声波检查，焊缝长度2％进行x射线检查，并最少应有一张底片；2级检查要求：所有焊缝进行外观检查，并有50％焊缝长度进行超声波检查；3级检查要求：所有焊缝进行外观检查。85/97钢构造高层建筑焊缝质量检查属于2级检查。检查时如发觉有焊缝不合格，必须进行返修，按同样焊接工艺进行补焊，再经检查。同一部位同一条焊缝，修理不宜超出2次，不然要更换母材，或会同设计和质检部门协商处理。发觉焊接引发母材裂纹或层状撕裂时，宜更换母材。86/97(二)钢构造构件高强度螺栓连接1、高强度螺栓连接副高强螺栓连接副包括一种螺栓、一种螺母和一种垫圈。87/9788/97高强度螺栓连接分为摩擦型连接和承压型连接两种。摩擦型连接在荷载设计值下，以连接件之间产生相对滑移，作为承载能力极限状态；承压型连接在荷载设计值下，以螺栓或连接件达成最大承载能力，作为承载能力极限状态。89/97承压型连接不得用于承受动力荷载、反复荷载以及冷弯薄壁型钢构件连接。高层钢构造中都是应用摩擦型连接。摩擦型连接在环境温度为100～150℃时，设计承载力应减少10％。90/972、高强螺栓连接施工(1)高强度螺栓连