高层建筑钢结构的设计安装及应用

孙宏良

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

高层建筑钢结构的设计安装及应用

孙宏良

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

高层建筑可减少建筑占地面积，在我国高层钢结构建筑主要用作写字楼、酒店及大跨度的商业综合体项目等。钢柱、框架梁是主要钢结构件，高层或超高层框架梁一般采用H型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，设计制作与安装必须严格按规范操作。

高层建筑；钢结构；设计制作

1 我国高层建筑钢结构的发展

改革开放30余年以来，我国不断引进国外先进技术，高层钢结构建筑也随之不断发展起来。在此期间我国在高层钢结构建筑的设计以及施工方面已经积累了丰富的经验，《高层民用建筑钢结构技术规程》的编制是我国高层建筑钢结构发展过程中的巨大成果，它的颁布充分彰显了我国在高层建筑钢结构方面的技术已逐步完善。目前我国在此方面已逐渐出现国产化的趋势。

（1）钢材生产国产化。国内部分钢铁企业已以国内现有的高层建筑钢结构的设计标准制定出了第一套高层建筑钢结构标准《高层建筑结构用钢板》，该标准与原有的《低合金高强度结构钢》相比具有更高的适用性，并且其中的多种性能指标均较国外同类性产品具有更高的质量保证。

（2）钢结构设计国产化。国家标准对高层建筑的最大宽度以及高度有一定限制，因此在实际操作中需要考虑到这一规范，否则应需要进行相关的专项论证以及实验研究等。相比之下，建设部制定的第111号令具有一定的可操作性，如《超限高层建筑抗震设防专项审查技术要点》以及《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》等，这类规范可用于控制高层建筑结构的设计质量，而且意义重大。一般而言，钢结构的设计多分为两个阶段，包括图设计阶段以及具体施工图设计阶段。目前已有的设计院均采用国外的设计模式，并借鉴其节点图、无构件图以及钢材表的设计方法。

2 高层建筑钢结构制作与安装

（1）钢柱的安装。钢柱在高层、超高层、多层建筑结构中有着不可替代的作用，它的质量决定着建筑物的层高和整体高度，是承担建筑结构竖向荷载的主要构件。一般来说，钢柱在加工和施工的过程中必须要满足工程预计标准，确保工程施工的顺利进行。100m高的超高层钢柱一般分为8～12节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊，不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。

（2）框架梁的制作与安装。高层、超高层框架梁一般采用H型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。框架梁应按设计编号正确就位。保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁（短牛腿），悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板（兼引弧板）全熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接板可开椭圆孔。

3 高层建筑钢结构的应用

近些年，我国高层建筑的数量越来越多，这类建筑群的出现对减少建筑占地面积具有较大作用，发展高层建筑无疑是解决我国人均土地减少的重要举措。在我国，高层钢结构建筑主要用作写字楼、酒店亦或大跨度的商业地产等，这些高层建筑多集中于繁华城市中心，多为一些被称为“都市综合体”的项目所应用。这类高层钢结构在标准层设计应用中的投影建筑面积通常较小，这导致安装过程中容易受到工序场地小构件多、工序长协调复杂等的影响，另外现场钢构件的堆放位置也会受到一定的限制。研究显示，钢结构的安装中最普遍的特点是存在较多立体交叉作业施工情况，即在安装过程中钢框架需要与钢筋混凝土结构界面的施工在同一时间进行作业，这使得两者在作业过程中互相干扰的现象时常发生，干扰较重时甚至需要工序间歇时间，这也不同程度地影响到了高层建筑钢结构安装的进度以及施工的流水节拍。一般钢梁在安装的时候主要是经限位的连接板及高强螺栓经过多次矫正并经过对高强螺栓的初拧和终拧来固定，从而达到对钢梁与梁柱连接点的轴线位置与垂直度进行有效控制的目的。为解决以上问题，建议在最初的吊装中，以安装就位的钢梁尚需要进行持续的矫正以及调整，以确保安装钢梁框架的位置与图纸设计要求相符合。在对其进行矫正时可借助千斤顶和倒链进行反复矫正，这样可以保证钢梁轴线的位置与其垂直度平行，以保证钢梁的安装质量。另外在进行钢梁吊装的过程中可借助连接板完成与钢柱牛腿以及钢梁腹板之间的连接，可以以一块小钢板或用高强度螺栓连接与两端焊口处的钢梁上翼缘板以及牛腿进行临时的点焊定位。在设计对钢梁进行吊点的耳板时，建议在梁跨的四分之一处进行设置。采用以上方法不仅可以提高安装速度和质量，而钢结构安装过程的安全与质量也得到了相应保证。

［1］张海升，王康强.高层办公楼钢结构安装的施工方法［J］.建筑技术，2004，（2）.

［2］李国强.我国高层建筑钢结构发展的主要问题［J］.建筑结构学报，1998，（1）.

The Design，Installation and Application of Steel Structure in High-rise Buildings

SUN Hong-liang
（Qiqihar Institute of Engineering，Qiqihar，Heilongjiang 161000，China）

High-rise buildings can reduce building area.High-rise steel structure buildings in our country are mainly used as office buildings，hotels and commercial comprehensive projects.Steel column and frame girder are main steel structure components，high-rise frame girder usually uses H type steel.The design，manufacturing and installation must follow strictly to the rules.

high-rise buildings；steel structure；design

TU973.13

A

2095-980X（2015）12-0171-01

2015-11-23

孙宏良（1991-），黑龙江人，大学本科，主要研究方向：钢结构、高层大跨度。