钢结构技术方案

钢结构技术方案（一）钢结构CAD设计与CAM制造技术(1)主要技术内容推广与应用钢结构的关键是钢结构欣的CAD技术，CAD技术包括：各类钢结构的建模、计算分析(平面与三维空间分析)、节点设计(框架的粱柱节点、柱脚节点，桁架的杆件连接节点、支座节点，排架的柱脚节点、牛腿节点、支撑节点)与施工图的绘制(各类钢框架、桁架、排架、网架、网壳、粱、柱等结构与构件)．钢结构CAM用于钢结构的辅助制造技术，包括杆件与板材的优化下料，钢管相贯节点下料及网架与网壳杆件与节点的计算机辅助加工，随着CAM技术的发展，将对钢结构加工技术的进步起到积极作用。(2)技术指标钢结构CAD设计技术可保证钢结构设计的准备性，提高设计效率，CAM技术可显著提高钢结构加工效率、节省钢材，这二个技术的应用对于提高设计与施工速度，降低工程成本有积极意义。(3)适用范围该技术可应用于多、高层钢结构、单层门式刚架、单层工业厂房、各类桁架与屋架、大跨度体系场馆与公共建筑等钢结构的设计，在确保结构安全的前提下，提高设计效率、节省钢材。（二）钢结构施工安装技术1.厚钢板焊接技术(1)主要技术内容在高层建筑钢结构柱与一些特殊大跨度重荷载桁架与梁的设计与施工中，厚钢板大量应用，而影响钢结构焊接质量的一个最主要因素是厚钢板的焊接。为解决厚钢板的焊接司题要考虑如下因素：材料方面应采用有z向性能要求的钢板；焊缝形式应合理设计，以减小层状撕裂：焊接材料采用低氢型焊条：焊接工序要选择合适的预热温度与焊后热控制，并严格控制焊接顺序。(2)技术指标对于板厚大于或等于40mm，且承受沿板厚方向拉力作用的焊接时,应考虑厚钢板的焊接问题。板材要有Z向性能保证，符合国家标准《厚度方向性能钢板》GB／T5313的规定。(3)适用范围适用于高层、超高层的钢结构的柱制作的焊接(箱型柱，11型柱)、粱柱节点焊接，大跨度重载粱的翼缘与腹板的焊接，大跨度重载桁架节点焊接等方面.2.结构安装施工仿真技术(1)主要技术内容钢结构构安装施工仿真技术主要包括以下四个方面:1．大型构件的吊装仿真,检验构件安装中与其它构件的及支架的碰撞与干涉问题，得出正确的安装方式；2．施工进度仿真模拟，以直观实现对于施工进度与质量的管理；3、结构安装的预变形技术，包括安装构件的起拱与预变位，以最终实现结构安装完成后的正确几何位置；4．结构构件的预拼装模拟。(2)技术指标施工安装仿真技术须依靠计算机建立三维实体模型，正确反映构件与各构件在结构中的关系。在吊装仿真中要模拟构件在吊装中的运动关系，以实见构件的正确就位，提高施王安装效率：施工进度模拟要反映工程中各工序关系，达到实时模拟的要求。(3)适用范围适用于复杂型体的钢结构与大跨度钢结构的安装3.大跨度空司结构与大型钢构件的滑移施工技术(1)主要技术内容大跨度空间结构与大型钢构件在施工安装时，为加快施工进度、减少脚手架、确保焊接安装质量，可采用滑移施工技术。滑移技术是在建筑物的一测搭设一条施工平台，在建筑物二边或跨中铺设滑道，所有构件都在施工子台上组装，分条组装后用牵引设备向前牵引滑移(可用分条滑移或整体累积滑)。结构整体安装完毕并滑移到位后，拆除滑道实现就位，(2)技术指标结构滑移没计时要对滑移工况进行受力性能验算，保证结构的杆件内力与变形符合规范要求。滑杉牵引力要正确计算，当钢与钢面滑动磨擦时。磨擦系数取0.12-0.15：当滚动磨擦时，滚动轴处磨擦系数取0.1。滑移时要确保同步，位移不同步应小于50mm。(3)适用范围适用于大跨度网架结构平面立体桁架(包括曲面桁架)及平面形式为矩形的钢结构屋盖的安装施工．4.大跨度空间结构与大跨度钢结构的整体顶升与提升施工技术(1)主要技术内容对于大跨度屋盖与钢结构，具有地面拼装条件，又有较好的周边支承条件时，可采用整体顶升与提升技术。屋盖与钢结构在地面安装为一个整体后，利用周边支承结构或临时扒杆，应用顶升或提升技术将结构整体顶升或提升，顶升或提升施工时应用计算机精确控制各点的同步性．顶升用实心千斤项，利用千斤顶与临时支架相配合遥级顶升，提升用穿心双作用千斤顶，且可连续提升。(2)技术指标对于整体顶升与提升时，要作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，配备千斤顶。对于施工支架或下部结构应验算承载能力与整体稳定性。施工时各作用点的同步应控制于不大于30mm。(3)适用范围适用于大跨度网架结构、桁架结构、大型钢结构与构件整体安装与施工。（一）钢结构的优缺点和其它材料的结构相比，钢结构具有以下特点：1、钢结构重量轻钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。2、钢材的塑性和韧性好塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证 3、钢材更接近于匀质和各向同性体钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。4、钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短钢结构由各种型材组成，制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用螺栓连接，且结构轻，故施工方便，施工周期短。此外，已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。5、钢结构的密封性好钢结构的气密性和水密性较好。6、钢结构的耐热性好，但防火性能差钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高，强度就降低。当周围存在着辐射热，温度在150度以上时，就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾，结构温度达到500度以上时，就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级，通常都用混凝土或砖把它包裹起来。7、钢材易于锈蚀，应采取防护措施钢材在潮湿环境中，特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀，必须刷涂料或镀锌，而且在使用期间还应定期维护（二）钢结构与其它结构相比，在使用功能、设计、施工、以及综合经济方面都具有优势，在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面：1、钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求，并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约6％。 2、节能效果好，墙体采用轻型节能标准化预制墙板代替粘土砖，保温性能好，节能50％，每户每平方米可节约取暖纳凉费用18元。3、将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，能够避免建筑物的倒塌性破坏。如95年的日本阪神大地震中，99年的台湾大地震中未倒塌的几乎全部为H型钢制作的钢结构建筑物。4、建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。 5、施工速度快，工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，因而可降低综合造价，综合造价降低5%。加快资金周转，大大提高投资效益。6、环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，可回收或降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再生或降解，不会造成很多垃圾。7、具有较高的性能价格比。8、建筑风格灵活、丰实。大开间设计，户内空间可多方案分割，满足用户的不同需求。 9、符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高住宅产业的水平。（三）钢结构的分类1、大跨结构结构跨度越大，自重在荷载中所占的比例就越大，减轻结构的自重会带来明显的经济效益。钢材强度高结构重量轻的优势正好适合于大跨结构，因此钢结构在大跨空间结构和大跨桥梁结构中得到了广泛的应用。所采用的结构形式有空间桁架、网架、网壳、悬索（包括斜拉体系）、张弦梁、实腹或格构式拱架和框架等。2、工业厂房吊车起重量较大或者其工作较繁重的车间的主要承重骨架多采用钢结构。另外，有强烈辐射热的车间，也经常采用钢结构。结构形式多为由钢屋架和阶形柱组成的门式刚架或排架，也有采用网架做屋盖的结构形式。近年来，随着压型钢板等轻型屋面材料的采用，轻钢结构工业厂房得到了迅速的发展。其结构形式主要为实腹式变截面门式刚架。 3、受动力荷载影响的结构由于钢材具有良好的韧性，设有较大锻锤或产生动力作用的其他设备的厂房，即使屋架跨度不大，也往往由钢制成。对于抗震能力要求高的结构，采用钢结构也是比较适宜的。4、多层和高层建筑由于钢结构的综合效益指标优良，近年来在多、高层民用建筑中也得到了广泛的应用。其结构形式主要有多层框架、框架－支撑结构、框筒、悬挂、巨型框架等。 5、高耸结构高耸结构包括塔架和桅杆结构，如高压输电线路的塔架、广播、通信和电视发射用的塔架和桅杆、火箭（卫星）发射塔架等。 6、可拆卸的结构钢结构不仅重量轻，还可以用螺栓或其他便于拆装的手段来连接，因此非常适用于需要搬迁的结构，如建筑工地、油田和需野外作业的生产和生活用房的骨架等。钢筋混凝土结构施工用的模板和支架，以及建筑施工用的脚手架等也大量采用钢材制作。 7、容器和其他构筑物冶金、石油、化工企业中大量采用钢板做成的容器结构，包括油罐、煤气罐、高炉、热风炉等。此外，经常使用的还有皮带通廊栈桥、管道支架、锅炉支架等其他钢构筑物，海上采油平台也大都采用钢结构。 8、轻型钢结构钢结构重量轻不仅对大跨结构有利，对屋面活荷载特别轻的小跨结构也有优越性。因为当屋面活荷载特别轻时，小跨结构的自重也成为一个重要因素。冷弯薄壁型钢屋架在一定条件下的用钢量可比钢筋混凝土屋架的用钢量还少。轻钢结构的结构形式有实腹变截面门式刚架、冷弯薄壁型钢结构（包括金属拱形波纹屋盖）以及钢管结构等。 9、钢和混凝土的组合结构钢构件和板件受压时必须满足稳定性要求，往往不能充分发挥它的强度高的作用，而混凝土则最宜于受压不适于受拉，将钢材和混凝土并用，使两种材料都充分发挥它的长处，是一种很合理的结构。近年来这种结构在我国获得了长足的发展，广泛应用于高层建筑(如深圳的赛格广场)、大跨桥梁、工业厂房和地铁站台柱等。主要构件形式有钢与混凝土组合梁和钢管混凝土柱等。（四）钢结构安装工艺流程钢结构安装前准备工作的内容包括安装用机具的准备、构件质量检查以及基础和支承面的验收等。钢结构安装必须严格遵守施工组织设计的规定执行。安装程序、操作方法必须保证结构的整体性、稳定性和永久性。安装前应按构件明细表核对构件的材质、规格及外观质量，查验零部件的技术文件（合格证、试验、测试报告，以及设计文件包括设计要求，结构试验结果的文件），并应根据预拼装记录进行安装。1. 安装用机具与设备应符合的要求（1）拼装平台。拼装平台应具有适当的承重刚度和水平度，水平度误差不应超过2~3㎜。（2）吊装设备。吊装设备应根据需要吊装的结构构件重量、安装标高、吊装的最高高度、作业区域、起重机的工作半径等进行选择。（3）小型机具。现场加工所需的小型机具，应满足作业的要求。2. 钢结构零部件及构件检查应符合的要求（1）安装前，应对制作的钢结构零部件，按施工图的要求，对照构件明细表按数量和质量进行全面检查。（2）对设计要求构件的数量、尺寸、水平度、垂直度及安装接头处的尺寸等进行逐一检查。（3）对于制作中遗留的缺陷及运输中产生的变形，均应矫正后才能安装。 （4）所有构件，必须经过质量和数量检查，全部符合设计要求，并经办理验收、签认手续后，方可进行安装。钢结构构件在吊装前应将表面的油污、冰雪、泥沙和灰尘等清除干净。3. 钢结构组拼应符合的要求（1）组拼应在平台上进行，平台应经测量调平。焊接连接结构的组拼架 离平台面不应小于500㎜，铆接结构的组拼架应离平台800㎜以上。 （2）对加工制作的零部件应认真检查其编号、外形几何尺寸和质量。 （3）组拼顺序应按结构吊装工序进行，并应按经批准的施工方案中规定 的施工程序、方法及技术要求进行组拼。4.钢结构安装工作条件应符合的要求（1）编制完整可行的吊装方案，并经技术主管部门审定批准，在施工中严格执行。 （2）构件必须经复查验收，符合设计要求和施工规范规定。受外力作用产生的变形应及时矫正，被破坏的涂膜应修补完好之后，方可安装。（3）经抄平放线，严格控制基础部位与支承面的行列轴线和标高，并经验收合格，提出验收合格资料。（4）钢结构安装所需的材料、附件、配件齐全，材质符合设计要求及国家现行有关技术标准规定。（5）施工机具配套，性能完好。（6）清理作业面，确保基础顶面及支承面洁净，严禁有杂物或污染。 5.结构吊装应符合的要求（1）钢结构件起吊前应进行强度和稳定性的验算，明确起吊点，以防因受力不均而引起构件变形。（2）索具，吊钩和卡具的构造及机械性能，应符合吊装施工的要求。（3）构件吊装就位依次的顺序是：柱→梁（侧梁、吊车梁）→屋架及天窗架的拼装，与其构件逐件吊装就位。①钢柱的吊装就位。控制的主要项目是：位置、标高、垂直度、水平度、拼接。测量的定位轴线应从地面的控制轴线直接引上。②钢梁吊装就位时，应严格控制的主要项