關于鋼結構高層建筑施工第一節鋼結構材料與構件一、鋼的種類高層建筑鋼結構用鋼有普通碳素鋼、普通低合金鋼和熱處理低合金鋼三大類。大量使用的仍以普通碳素鋼為主。我國目前在建筑鋼結構中應用最普遍的是Q235鋼。

《高層建筑鋼結構設計與施工規程》規定:(1)基于高層鋼結構的重要性，把冷彎試驗、沖擊韌性、屈服點、抗拉強度和伸長率并列為鋼材力學性能的五項基本要求，這五項指標皆合格的鋼材方可采用。

下一頁返回第2頁,共46頁，星期六，2024年，5月第一節鋼結構材料與構件(2)對于抗震高層鋼結構，鋼材的強屈比應不低于1.2，對8度以上設防的鋼結構，應不低于1.5。

(3)有明顯的屈服臺階，伸長率應不小于20%，應具有良好的延性和可焊性。對于鋼柱，為防止厚板層狀撕裂，對硫、磷含量需作進一步控制，應不大于0.04%.上一頁下一頁返回第3頁,共46頁，星期六，2024年，5月第一節鋼結構材料與構件二、鋼材品種在現代高層鋼結構中，廣泛采用經濟合理的鋼材截面，見表4-1。應充分利用結構的截面特征值，發揮最大的承載能力。傳統的工字鋼、槽鋼、角鋼、扁鋼有時仍有使用，但由于其截面力學性能欠佳，已漸被淘汰。上一頁下一頁返回第4頁,共46頁，星期六，2024年，5月第一節鋼結構材料與構件三、鋼結構構件

1.柱子高層鋼結構鋼柱的主要截面形式有箱形斷面、H形斷面和十字形斷面，一般都是焊接截面，熱軋型鋼用得不多。就結構體系而言，筒中筒結構、鋼混凝土混合結構和型鋼混凝土結構多采用H形柱，其他多采用箱形柱;十字形柱則用于樞架結構底部的型鋼混凝土樞架部分。上一頁下一頁返回第5頁,共46頁，星期六，2024年，5月第一節鋼結構材料與構件2.梁和析架高層鋼結構的梁的用鋼量約占結構總用鋼量的65%，其中主梁占35%~40%。因此梁的布置力求合理，連接簡單，規格少，以利于簡化施工和節省鋼材。采用最多的梁是工字截面，受力小時也可采用槽鋼，受力很大時則采用箱形截面，但其連接非常復雜。

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截面高度相同時，軋制H型鋼要比焊接工字截面便宜。對于重荷載或傳遞彎矩，則采用焊接箱形梁。當凈空高度受到限制時，也可采用雙槽鋼和鋼板組焊而成的截面，鋼梁內部必須作防銹處理。把析架用于高層鋼結構樓蓋水平構件，可作到大跨度、小凈空，工程管線安裝方便。平行弦析架是用鋼量最小的一種水平構件，但制造比較費工費時。樓蓋鋼析架一般由平行的上下弦桿和腹桿(斜撐和豎撐或只用斜撐)組成。弦桿和腹桿可采用角鋼、槽鋼、T型鋼、H型鋼、矩形和正方形截面鋼管等鋼材。上一頁下一頁返回第7頁,共46頁，星期六，2024年，5月第一節鋼結構材料與構件四、鋼結構的連接節點連接節點是鋼結構中極其重要的結構部位，它把梁、柱等構件連接成整體結構系統，使其獲得空間剛度和穩定性，并通過它把一切荷載傳遞給基礎。連接節點本身應有足夠的強度、延性和可靠性，應能按照設計要求工作，制作和安裝應當簡單。

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連接節點按其傳力情況分為鉸接、剛接和介于兩者之間的半剛接。設計中主要采用前兩者，半剛接采用較少。在實際工程中真正的鉸接和剛接是不容易做到的，只能是接近于鉸接或剛接。按連接的構件分主要有鋼柱柱腳與基礎的連接、柱柱連接、柱梁連接、柱梁支撐連接、梁梁連接(梁與梁對接和主梁與次梁連接)、梁混凝土筒連接等。上一頁下一頁返回第9頁,共46頁，星期六，2024年，5月第一節鋼結構材料與構件五、鋼結構的加工制造由于高層建筑鋼結構的精度要求高，因此，構件的加工制造一般由專門的鋼結構加工廠在工廠預制完成。上一頁返回第10頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝一、高層鋼結構安裝的特點高層建筑鋼結構安裝的獨有施工特點有:(1)由于結構復雜而使施工復雜化。

(2)高空作業受天氣的影響較大。

(3)高空作業工作效率低。

(4)施工安全問題十分突出。下一頁返回第11頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝二、高層鋼結構安裝前的準備工作

1.安裝機械的選擇高層鋼結構安裝都用塔式起重機，這就要求塔式起重機的臂桿足夠長以使其具有足夠的覆蓋面;要有足夠的起重能力，滿足不同部位構件起吊要求;鋼絲繩容量要滿足起吊高度要求;起吊速度要有足夠擋位，滿足安裝需要;多機作業時，相互要有足夠的高差，互不碰撞。上一頁下一頁返回第12頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝2.安裝流水段的劃分高層鋼結構安裝需按照建筑物平面形狀、結構形式、安裝機械數量和位置等劃分流水段。總原則是:平面流水段劃分應考慮鋼結構安裝過程中的整體穩定性和對稱性，安裝順序一般由中央向四周擴展，以減少焊接誤差。立面流水段劃分，一般以一節鋼柱高度內所有構件作為一個流水段。一個立面安裝流水段內的安裝順序如圖4-1所示，鋼結構標準單元施工順序如圖4-2所示。上一頁下一頁返回第13頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝3.鋼構件的運輸和堆放

(1)運輸。

(2)中轉。

(3)配套。

(4)現場堆放。上一頁下一頁返回第14頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝4.鋼構件預檢

(1)出廠檢驗。

(2)計量工具。

(3)預檢。上一頁下一頁返回第15頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝5.柱基檢查

(1)定位軸線檢查。

(2)柱間距檢查。

(3)單獨柱基中心線檢查。

(4)柱基地腳螺栓檢查。

(5)基準標高實測。上一頁下一頁返回第16頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝6.標高塊設置及柱底灌漿

(1)標高塊設置。柱基表面采取設置臨時支承標高塊的方法來保證鋼柱安裝控制標高，要根據荷載大小和標高塊材料強度確定標高塊的支承面積。

(2)柱底灌漿。一般在第一節鋼框架安裝完成后即可開始緊固地腳螺栓并進行灌漿。灌漿前必須對柱基進行清理，立模板，用水沖洗基礎表面，排除積水，螺孔處必須擦干，然后用自流平砂漿連續澆灌，一次塊，到時試壓，作為驗收資料完成流出的砂漿應清除干凈，加蓋草包養護。砂漿必須做試。上一頁下一頁返回第17頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝三、鋼結構構件的連接

1.焊接連接現場焊接方法一般用手工焊接和半自動焊接兩種方法。焊接母材厚度不大于30mm時采用手工焊，大于30mm時采用半自動焊，此外尚需根據工程焊接量的大小和操作條件等來確定。手工焊的最大優點是靈活方便，機動性大;缺點是焊工技術素質要求高，勞動強度大，影響焊接質量的因素多。半自動焊接質量可靠，工效高，但操作條件相應比手工焊要求高，并且需要同手工焊結合使用。高層鋼結構構件接頭的施焊順序，比構件的安裝順序更為重要。焊接順序不合理，會使結構產生難以挽回的變形，甚至會因內應力而將焊縫拉裂。上一頁下一頁返回第18頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝(1)柱與柱的對接焊，應由兩名焊工在兩相對面等溫、等速對稱焊接。

(2)梁、柱接頭的焊縫，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。梁的兩端先焊端，待其冷卻至常溫后再焊另一端。

(3)柱與柱、梁與柱的焊縫接頭，應試驗測出焊縫收縮值，反饋到鋼結構制作單位，作為加工的參考。要注意焊縫收縮值隨周圍已安裝柱、梁的約束程度的不同而變化。上一頁下一頁返回第19頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝2.高強度螺栓連接鋼結構高強度螺栓連接，一般是指摩擦連接。它借助螺栓緊固產生的強大軸力夾緊連接板，靠板與板接觸面之間產生的抗剪摩擦力傳遞同螺栓軸線方向相垂直的應力。因此，螺栓只受拉不受剪。施工簡便而迅速，易于掌握，可拆換，受力好，耐疲勞，較安全，已成為取代鉚接和部分焊接的一種主要的現場連接手段。上一頁下一頁返回第20頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝

高強度螺栓的類型，除廠大六角頭普通型外，廣泛采用的是扭剪型高強度螺栓。扭剪型高強度螺栓是在普通大六角頭高強度螺栓的基礎上發展起來的。區別僅是外形和施工方法不同，其力學性能和緊固后的連接性能完全相同。高強度螺栓連接的運輸、裝卸、保管過程中，號、規格分類保管。在安裝使用前嚴禁任意開箱。高強度螺栓施工包括摩擦面處理、螺栓穿孔、要防止損壞螺紋。應按包裝箱上注明的批螺栓緊固等工序。上一頁下一頁返回第21頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝四、鋼結構構件的安裝工藝

1.鋼柱安裝第一節鋼柱是安裝在柱基臨時標高支承塊上的，鋼柱安裝前應將登高扶梯和掛籃等臨時固定好。鋼柱起吊后對準中心軸線就位，固定地腳螺栓，校正垂直度。其他各節鋼柱都安裝在下節鋼柱的柱頂(采用對接焊)，鋼柱兩側裝有臨時固定用的連接板，上節鋼柱對準下節鋼柱柱頂中心線后，即用螺栓固定連接板作臨時固定。鋼柱起吊有兩種方法，一種是雙機抬吊法;另一種是單機吊裝法。上一頁下一頁返回第22頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝2.框架鋼梁安裝鋼梁在吊裝前，應于柱子牛腿處檢查標高和柱子間距。主梁吊裝前，應在梁上裝好扶手桿和扶手繩，待主梁吊裝就位后，將扶手繩與鋼柱系牢，以保證施工人員的安全。鋼梁采用兩點起吊，一般在鋼梁上翼緣處開孔，作為吊點。吊點位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度，對質量較小的次梁和其他小梁，常利用多頭吊索一次吊裝數根。水平析架的安裝基本同框架梁，但吊點位置選擇應根據析架的形狀而定，需保證起吊后平直，便于安裝連接。安裝連接螺栓時嚴禁在情況不明的情況下任意擴孔，連接板必須平整。上一頁下一頁返回第23頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝

3.墻板安裝裝配式剪力墻板安裝在鋼柱和樓層框架梁之間，剪力墻板有鋼制墻板和鋼筋混凝土墻板兩種。剪力支撐安裝部位與剪力墻板吻合，安裝時也應采用剪力墻板的安裝方法，盡量組合后再進行安裝。上一頁下一頁返回第24頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝

4.鋼扶梯安裝鋼扶梯一般以平臺部分為界限分段制作，構件是空間體，與框架同時進行安裝，然后再進行位置和標高調整。在安裝施工中常作為操作人員在樓層之間的工作通道，安裝工藝簡便，定位固定較復雜。上一頁下一頁返回第25頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝五、高層鋼框架的校正

1.框架校正的基本原理

(1)校正流程。

(2)校正時的允許偏差。

(3)標準柱和基準點選擇。

2.高層鋼框架結構的校正方法上一頁下一頁返回第26頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝六、樓面工程及墻面工程高層鋼結構中，樓面由鋼梁和混凝土樓板組成。它有傳遞垂直荷載和水平荷載的結構功能。樓面應當輕質，并有足夠的剛度，易于施工，為結構安裝提供方便，盡可能快地為后繼防火、裝修和其他工程創造條件。

1.樓板種類高層鋼結構中，樓板種類有壓型鋼板現澆樓板、鋼筋混凝土疊合樓板、預制樓板和現澆樓板。

(1)壓型鋼板現澆樓板。

(2)鋼筋混凝土疊合樓板。

(3)預制樓板。

(4)現澆樓板。上一頁下一頁返回第27頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝2.墻面工程高層鋼框架體系一般采用在鋼框架內填充與鋼框架有效連接的剪力墻板(亦稱框架一剪力墻結構)。這種剪力墻板可以是預制鋼筋混凝土墻板、帶鋼支撐的預制鋼筋混凝土墻板或鋼板墻板，墻板與鋼結構的連接用焊接或高強度螺栓固定，也可以是現澆的鋼筋混凝土剪力墻。為減輕自重，對非承重結構的隔墻、圍護墻等，一般廣泛采用各種輕質材料，如加氣混凝土、石膏板、礦渣棉、塑料、鋁板、玻璃圍幕等。上一頁下一頁返回第28頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝七、安全施工措施鋼結構高層和超高層建筑施工，安全問題十分突出，應該采取有力措施以保證安全施工。

(1)在柱、梁安裝后而未設置壓型鋼板的樓板時，為便于人員行走和施工方便，需在鋼梁上鋪設適當數量的走道板。

(2)在鋼結構吊裝期間，為防止人員、物料和工具墜落或飛出造成安全事故，需鋪設安全網。安全網分平網和豎網.(3)為便于接柱施工，并保證操作工人的安全，在接柱處要設操作平臺，平臺固定在下節柱的頂部。上一頁下一頁返回第29頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝(4)鋼結構施工需要許多設備，如電焊機、空氣壓縮機、氧氣瓶、乙炔瓶等，這些設備需隨著結構安裝而逐漸升高。為此，需在剛安裝的鋼梁上設置存放施工設備用的平臺。固定平臺鋼梁的臨時螺栓數要根據施工荷載計算確定，不能只投人少量的臨時螺栓。

(5)為便于施工登高，吊裝鋼柱前要先將登高鋼梯固定在鋼柱上。為便于進行柱梁節點緊固高強度螺栓和焊接，需在柱梁節點下方安裝吊籃腳手架。

上一頁下一頁返回第30頁,共46頁，星期六，2024年，5月第二節高層鋼結構安裝(6)施工用的電動機械和設備均需接地，絕對不允許使用破損的電線和電纜，嚴防設備漏電。施工用電器設備和機械的電纜，需集中在一起，并隨樓層的施工而逐節升高。每層樓面須分別設置配電箱，供每層樓面施工用電需要。

(7)高空施工，當風速達10m/s時，有些吊裝工作要停止;當風速達到15m/s時，一般應停止所有的施工工作。

(8)施工期間應該注意防火，配備必要的滅火設備和消防人員。上一頁返回第31頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐一、防火工程鋼結構高層建筑要特別重視火災的預防。因為鋼材熱傳導快，比熱小，雖是一種不燃材料，但極不耐火。當鋼構件暴露于火災高溫之下時，其溫度很快上升，當其溫度達到600℃時，鋼的結構發生變化，其抗拉強度、屈服點和彈性模量都急劇下降(如屈服點可下降60%)。另外，鋼柱以及承重鋼梁會由于撓度的急劇增大而失去穩定性，導致整個建筑物坍垮。下一頁返回第32頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐

鋼結構防火工程的目的，在于用防火材料阻斷火災熱流傳給鋼構件的通路，延緩傳熱速率(延長鋼構件升溫達到臨界溫度的時間)，使鋼結構在某一個特定時間內能夠繼續承受荷載。上一頁下一頁返回第33頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐1.耐火極限等級鋼結構構件的耐火極限等級，是根據它在耐火試驗中能繼續承受荷載作用的最短時間來分級的。耐火時間大于或等于30min，則耐火極限等級為F30，每一級都比前一級長30min，所以耐火時間等級分為F30,F60,F90,F120,F150,F180等。鋼結構構件耐火極限等級的確定，依建筑物的耐火等級和構件種類而定;而建筑物的耐火等級又是根據火災荷載確定的。火災荷載，是指建筑物內如結構部件、裝飾構件、家具和其他物品等可燃材料燃燒時產生的熱量。上一頁下一頁返回第34頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐

與一般鋼結構不同，高層建筑鋼結構的耐火極限又與建筑物的高度相關，因為建筑物越高，重力荷載也越大。高層鋼結構的耐火等級分為Ⅰ、Ⅱ兩級，其構件的燃燒性能和耐火極限應不低于表4-2的規定。上一頁下一頁返回第35頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐2.防火材料鋼結構的防火保護材料，應選擇絕熱性好，具有一定抗沖擊振動能力，能牢固地附著在鋼構件上，又不腐蝕鋼材的防火涂料或不燃性板型材。選用的防火材料，應具有國家檢測機構提供的理化、力學和耐火極限試驗檢測報告。防火材料的種類主要有:①熱絕緣材料;②能量吸收(燒蝕)材料;③膨脹涂料。上一頁下一頁返回第36頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐

大多數最常用的防火材料實際上是前兩類材料的混合物。采用最廣的具有優良性能的熱絕緣材料有礦物纖維和膨脹骨料(如蛙石和珍珠巖);最常用的熱能吸收材料有石膏和硅酸鹽水泥，它們遇熱釋放出結晶水。

(1)混凝土。

(2)石膏。

(3)礦物纖維。

(4)氯氧化鎂。

(5)膨脹涂料。

(6)絕緣型防火涂料。上一頁下一頁返回第37頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐3.防火工程施工方法鋼結構構件的防火措施見表4-3。鋼結構高層建筑的防火是十分重要的，它關系到居住人員的生命財產安全和結構的穩定。高層鋼結構防火措施的費用一般占鋼結構造價的18%~20%，占結構造價的9%~10%，占整個建筑物造價的5%~6%。上一頁下一頁返回第38頁,共46頁，星期六，2024年，5月第三節鋼結構防火與防腐二、防腐工程

1.鋼結構腐蝕的化學過程與防腐蝕方法鋼結構腐蝕的程度和速度，與相對大氣溫度以及大氣中侵蝕性物質的含量密切有關。研究表明，當相對大氣濕度小于70%時，鋼材的腐蝕并不嚴重;只有當相對大氣濕度超過70%時，才會產生值得重視的腐蝕。在潮濕環境中，主要是氧化腐蝕，即氧氣與鋼材表面的鐵產生化學作用而引起銹蝕。防止氧化腐蝕的主要措施是把鋼結構與大氣隔絕。如在鋼結構表面現澆一定厚度的混凝土覆面層或噴涂水泥砂漿層等，不但能防火，