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钢结构设计施工及发展简介 讲课人 邱勇2018 5 25 目录 CONTENTS 钢结构性能 钢结构设计 钢结构施工 绿色装配式钢结构建筑体系 01 钢结构性能简介 一 钢结构特点 钢结构性能简介 钢结构连接方式 二 钢结构应用 钢结构性能简介 重型结构及大跨度建筑结构 多层 高层及超高层建筑结构 调制阻尼器 重达660吨 二 钢结构应用 钢结构性能简介 塔桅等高耸结构 桥梁结构 三 钢结构几项新技术 钢结构性能简介 1 高性能钢材应用技术2 钢结构深化设计与物联网应用技术3 钢结构智能测量技术4 钢结构虚拟预拼装技术5 钢结构高效焊接技术 6 钢结构滑移 顶 提 升施工技术7 钢结构防腐防火技术8 钢与混凝土组合结构应用技术9 索结构应用技术10 钢结构住宅应用技术 02 钢结构设计简介 一 是否适合使用钢结构 钢结构设计要点 钢结构结构示意 钢结构通常用于高层 大跨度 体型复杂 荷载或吊车起重量大 有较大振动 高温车间 密封性要求高 要求能活动或经常装拆的结构 直观的说 大厦 体育馆 歌剧院 大桥 电视塔 仓棚 工厂 住宅和临时建筑等 这是和钢结构自身的特点相一致的 二 结构设计流程 钢结构设计要点 经验 标准化 强度变形周期优化 三 结构构造 钢结构设计要点 三 结构构造 钢结构设计要点 三 结构构造 钢结构设计要点 砖墙与压型钢板墙结合处 墙顶处 压型钢板转角处 三 结构构造 钢结构设计要点 墙面与屋顶连接处 彩钢外天沟 03 钢结构施工简介 钢结构施工简介 钢结构安装方法 1 高空散装法 2 分条 块 安装法网格结构从平面分割成条状或块状单元 每个条 块 单元在地面拼装后 由起重机吊装至高空设计位置后 再连接各单位之间的上下弦杆和腹杆总拼成整体的安装方法 3 高空滑移法 4 整体吊装法 钢结构施工简介 整体顶 提 升施工技术是一项成熟的钢结构与大型设备安装技术 它集机械 液压 计算机控制 传感器监测等技术于一体 解决了传统吊装工艺和大型起重机械在起重高度 起重重量 结构面积 作业场地等方面无法克服的难题 顶 提 升方案的确定 必须同时考虑承载结构 永久的或临时的 和被顶 提 升钢结构或设备本身的强度 刚度和稳定性 要进行施工状态下结构整体受力性能验算 并计算各顶 提 点的作用力 配备顶升或提升千斤顶 对于施工支架或下部结构及地基基础应验算承载能力与整体稳定性 保证在最不利工况下足够的安全性 施工时各作用点的不同步值应通过计算合理选取 钢结构施工简介 钢结构焊接 焊缝质量分为一 二 三等3个等级 一级焊缝质量要求焊缝不得存在未满焊 根部收缩 咬边和接头不良的等缺陷 一级和二级焊缝不得存在表面气孔 夹渣 裂纹和电弧擦伤等缺陷 三级焊缝只要符合上述二级外观相对略低一点的质量标准即可 在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中 凡要求与母材等强连接的焊缝应予焊透 其质量等级为 1 作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝 受拉时应为一级 受压时为二级 2 作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级 不需要疲劳计算的构件中 凡要求与母材等强的对接焊缝宜予焊透 其质量等级当受拉时应不低于二级 受压时宜为二级 钢结构施工简介 在涂装前 必须对钢构件表面进行除锈 除锈方法应符合设计要求或根据所用涂层类型的需要确定 并达到设计规定的除锈等级 常用的除锈方法有喷射除锈 抛射除锈 手工和动力工具除锈等 宜在温度 湿度合适的封闭环境下 根据被涂物体的大小 涂料品种及设计要求 选择合适的涂装方法 构件在工厂加工涂装完毕 现场安装后 针对节点区域及损伤区域需进行二次涂装 近年来 水性无机富锌漆凭借优良的防腐性能 外加耐光耐热好 使用寿命长等特点 常用于对环境和条件要求苛刻的钢结构领域 钢结构防腐涂装技术适用于各类建筑钢结构 1 防腐涂料涂装 2 防火涂料涂装 防火涂料分为薄涂型和厚涂型两种 薄涂型防火涂料通过遇火灾后涂料受热材料膨胀延缓钢材升温 厚涂型防火涂料通过防火材料吸热延缓钢材升温 根据工程情况选取使用 薄涂型防火涂料涂装技术适用于工业 民用建筑楼盖与屋盖钢结构 厚涂型防火涂料涂装技术适用于有装饰面层的民用建筑钢结构柱 梁 04 绿色装配式钢结构建筑体系 绿色装配式钢结构 一 绿色装配式钢结构及产业政策 背景 在供给侧结构性改革大背景下 去产能 去库存 去杠杆成为社会热词 通过大力推广 发展钢结构建筑 即可化解钢铁产业过剩产能 也可推进建筑绿色化 工业化 信息化 实现传统产业转型升级 装配式钢结构建筑是指 标准化设计 工业化生产 装配化施工 一体化装修 信息化管理 智能化应用 支持标准化部品部件的钢结构建筑 2016年供给侧结构改革开官之年2月1日国务院 关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见 其明确指出推广应用钢结构建筑 结合棚户区改造 危房改造和抗震安居工程实施 开展钢结构建筑推广应用试点 大幅提高钢结构应用比例 2月6日中共中央 关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见 在发展新型建造方式方面加大政策支持力度 积极稳妥推广钢结构建筑 9月27日国务院办公厅发布 关于大力发展装配式建筑的指导意见 要求按照适用 经济 安全 绿色 美观的要求 推动建造方式创新 大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑 不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例 绿色装配式钢结构 二 国外装配式钢结构建筑体系 国外的钢结构建筑产业化主要集中在低层装配式结构 澳大利亚冷弯薄壁轻钢结构体系应用广泛 意大利BSAIS工业化建筑体系适用建造1层 8层钢结构住宅 在欧洲 非洲 中东等国家 地区 大量推广应用 瑞典是世界上建筑工业化最发达的国家 其轻钢结构建筑预制构件达到95 此外 较为典型的装配式建筑体系还有 美国的LSFB轻型钢框架建筑体系 日本给水住宅株式会社的Sekisui和ToyotaHomes住宅体系等 冷弯薄壁轻钢结构博思格公司开发成功并制定相关企业标准 具有环保和施工速度快 抗震性能好等显著有点 国外装配式符合墙板主要是1970年以后发展起来的 美国的轻质墙板以各种石膏板为主 以品种多 规格全 生产机械化程度高而著称 日本石棉水泥板 蒸压硅钙板 玻璃纤维增强水泥板的生产居世界领先水平 英国以无石棉硅钙板为主 德国 芬兰以空心轻质混凝土墙板生产为主 绿色装配式钢结构 三 国内装配式钢结构建筑体系 工业化住宅建筑体系 国内一些企业 科研院所开发了适宜于住宅的钢结构建筑专用体系 解决了传统钢框架结构体系应用在住宅时凸出梁柱的问题 杭萧钢构 钢管束组合结构体系 绿色装配式钢结构 三 国内装配式钢结构建筑体系 箱型钢板剪力墙结构体系东南网架股份有限公司 该箱型钢板剪力墙结构体系以组合箱型钢板剪力墙替代钢框架和钢支撑 布局方便 可满足各种复杂户型平面与里面需要 箱型钢板剪力墙与墙体厚度相同 解决钢结构露梁露柱的问题 箱型钢板与腔内混凝土共同受力 承载力高 有效降低用钢量 结构体系1为多腔体钢板剪力墙壁或桁架式多腔体钢板剪力墙 墙板体系2分为内墙和外墙体系 内墙可以为轻质复合条板 蒸汽加压混凝土板或砌体中的一种 外墙为保温饰板一体化外墙组件 纤维水泥板复合外墙组件 装配式蒸压加气混凝土轻钢复合保温墙组件 轻钢龙骨灌浆墙中的一种 楼承板体系 绿色装配式钢结构 四 绿色装配式钢结构新发展 1 装配式钢结构体系 PC构件 1 钢筋桁架叠合楼板是钢结构与PC 预制混凝土 结合的典型构件 带桁架钢筋的自支承叠楼板拼缝构造方式简单 在工厂将桁架钢筋和底板钢筋布置好后 浇筑混凝土形成带桁架钢筋的预制薄板 将其吊装就位后 在拼缝处直接放置横向钢筋 而后浇筑混凝土形成双向叠合板 该叠合板能够自支承 不需要占用大量模板 符合新型建筑工业化的要求 钢筋桁架叠合楼板 绿色装配式钢结构 四 绿色装配式钢结构新发展 2 围护墙体 构造做法的交叉应用 围护墙体近几年快速发展 在性能 工业化程度 耐久性 建筑功能上有很大提高 但每种墙体都有自身的优点和缺点 一种墙体很难解决全部问题 将各种墙体材料混合应用 同时构造做法互相借鉴融合是围护系统发展的新趋势 保温装饰一体板借鉴幕墙做法 由粘结层 保温装饰成品板 锚固件 密封材料等组成 适用于新建筑的外墙保温与装饰 旧建筑的节能和装饰改造 也适用于各类公共 住宅建筑的外墙外保温 北方寒冷地区和南方炎热地区建筑都具有较好的适应性 保温装饰一体化板采用系统设计 全自动化生产 全装配式安装 同时比传统节能保温的施工做法有着更优的保温隔热功能 轻钢龙骨保温装饰一体板采用镀锌轻钢龙骨作为承重体系 并融合保温装饰一体板技术一次成型 可以广泛应用于外墙围护和内墙隔断 该墙体具有用钢量低 结构自重轻 有利于抗震 工厂化程度高 运输方便 现场易于装配 干法作业 环保节能 绿色装配式钢结构 四 绿色装配式钢结构新发展 3 装配式钢结构与BIM技术的深度结合 钢结构建筑的建设特点决定了它在建筑信息化中具有较其它结构更明显的优势 1 施工图设计阶段及深化图设计阶段 钢结构建筑的所有零件和建筑部品均可按工厂制造的需要将其物理信息数字化表达 直接为制造厂所用 建筑信息模型的建立 既能起到碰撞检查的作用 又能起到虚拟建造的作用 为可视化现场施工安装方案提供了可视化的依据 2 工厂制造阶段 融入了BIM控制技术后 可将BIM信息直接输入智能机器人和数控机床 实现钢结构构件