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篇1
近數十年來,前蘇聯、美國、日本三個國家一直是世界上鋼產量居前三位的國家,其鋼產量輪流位居世界第一位。因此,這幾個國家的建筑鋼結構建設事業蓬勃。而在同一時期,我國在這方面的發展則比較緩慢,水平也相對落后。近幾年來,隨著我國改革開放政策的實行和推進,我國的建設工作取得了突飛猛進的進展。在此期間,我國的鋼產量一躍成為世界第一位。1996年,我國鋼產量首次突破億噸大關;1998年我國鋼產量已達11434萬t,而且每年增產300萬t.鋼產量的增長為發展我國建筑鋼結構建設事業創造了極好的時機。但目前,我國與發達國家相比在許多方面還存在著明顯的差距,因此,為了推動我國建筑鋼結構的進一步發展和,我們急需了解國外建筑鋼結構的應用概況。
的建筑用鋼總量約占全部鋼產量的20%~25%,而發達的國家則占30%以上。如美國和日本,該項指標均已超過50%.在我國,鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結構,鋼筋混凝土用鋼筋,鋼絞線,鋼絲,門窗等,而其中鋼結構用鋼只占10%左右,在我國一億噸的鋼產量中,真正用于鋼結構上的也就200~300萬噸。
根據1998年中期美國金屬建筑行業分布的一些數據,美國金屬建筑行業的發展和市場的基本情況是:在20世紀50、60、70、80和90年代,以百萬美元計的年銷售額/以萬噸計的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190,如以50年代為例相應的增長倍數分別達到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出,美國的建筑用金屬年銷售額增長很快,估計目前已經超過25億美元,年加工量也已經達到200萬噸以上。
2低層、多層建筑鋼結構和輕鋼結構
美國金屬建筑的主要市場分布:工業(生產用廠房、倉庫及輔助設施等)、商業(商場、旅館、展覽館、、辦公大樓等)、社區(私有及公有社區活動中心及建筑如學校、館、圖書館、教堂等)、綜合等方面,分別占到46%、31%、14%和9%的份額。
在美國,低層建筑中采用鋼結構還是很普遍的。美國鋼結構學會和金屬房屋制造協會(AISC和MBMA)聯合編制了低層建筑的設計指南。所謂低層建筑是指層高低于18m,層數不超過5層的工業廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區建筑等,其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.
輕鋼建筑在一些發達國家已被廣泛應用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面,以薄壁型鋼作檁條和圈梁,以焊接“H”型截面做主與梁,現場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結構的一種建筑,再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系,即輕鋼結構體系。這種體系由工廠制作,現場按要求拼裝形成。具有自重輕,建設周期短,適應性強,外表美觀,造價低,易維護等特點。由于自重輕,也降低了基礎的造價。國外輕鋼結構廠商如Butler、BHP、ABC等都已經進入了中國市場,我國應奮起直追,創造條件積極發展我國自己的輕鋼結構體系,以適應今后我國建筑鋼結構不斷發展的要求。
3高層及超高層鋼結構
由于人類文化生活不斷提高,對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結構本身具備自重輕,強度高,施工快等獨特優點,因此對高層、大跨度,尤其是超高層、超大跨度,采用鋼結構更是非常理想。目前世界上最高,最大的結構采用的都是鋼結構,而歷屆奧運會的場館也多采用鋼結構。世界上目前已經建成的幾個純鋼結構建筑為目前世界上最高的超高層建筑,它們是:
1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈(1969年以前一直是最高的);
1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿易中心(南北兩座);
1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈;
1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈(KLCC,號稱目前世界最高,但美國的西爾斯大廈有異議);
我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層,建筑高度421m,結構高度395m,也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環球中心大廈(95層460m)建成,則堪稱世界最高,實為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m,為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑,這又是我國的一大光榮。
巨型鋼結構為高層或超高層建筑的一種嶄新體系,它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產生的。它具有良好的建筑適應性和潛在的高效結構性能,是一種很有的結構。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓,該建筑內部布置大開口和大空間庭院,其巨型結構是由四根巨型結構柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經,這種體系具有極強的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業銀行新大樓,63層、高298.74m,也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形,其結構體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”,通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系,具有極好的整體效應和抗推剛度,其中“巨響梁”產生了巨大的“螺旋箍”效應。第三例是日本擬建的動力智能大廈(DIB-200),高800m,地上200層,地下7層,總建筑面積150萬m2,由12個巨型單元體組成。每個單元體是一個直徑50m、高50層(200m)的框筒柱,1~100層設4個柱,101~150層設3個柱,151~200層設1個柱,每50層設置一道巨型梁。結構上設有主動控制系統,進一步削弱地震反應。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結構大廈,是諾爾曼。福爾特設計的。
4大跨度鋼結構
大跨度或較大跨度大都采用鋼結構,當然也有用“膜”完成的,但充氣膜由于一些缺點近年來很少用,張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。
大跨度鋼結構多用于多功能場館,會議展覽中心,博覽館,候機廳,飛機庫等。最早跨度最大的平板網架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學體育館91m×122m(正放四角錐)。最大的雙層網殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂(Astrodome,直徑196m)及新奧爾良超級穹頂(Superdome,直徑207m)。90年代在日本名古屋又興建了當今世界上最大跨度的單層網殼,建筑直徑229.6m,結構直徑187.2m,采用三向網格,節點為能承受軸力和彎矩的剛性節點。世界上最大的室內體育館是美國1996年奧運會的主體育館棗亞特蘭大體育館(擬橢圓形平面,186m×235m),采用的是張拉整體體系的屋蓋,主要由索、桿、膜組成,是當今最有發展前途的一種新型空間結構。1993年日本建成的福岡體育館,直徑222m,是當今最大的開合鋼結構屋頂,而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂(Skydome,直徑203m),降為世界第二跨度最大的開合結構。超過300m的屋蓋結構全部使用鋼板和型鋼組成,并不是最優方案,近年來較為成功的是雜交(混合)結構,即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀之交的千年穹頂(MilleniumDome),1997年6月開始擬建,僅用一年時間施工,1998年6月舉行升頂儀式,該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治,是當今世界跨度最大的屋蓋,穹頂酷像飛碟,直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內的高100m桅桿塔柱(柱本身90m)通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的,桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網格由72根成對徑向索和7根環向索做成。穹頂高50m,中間設有中心索桁架和70m直徑環,上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福隆(Teflon)的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2,總預算7.58億英鎊。館內將以“標新立異”為主題舉行展覽會以迎接21世紀的到來。館內設有“人體探秘”、“時光課堂”、“之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個展區。當然,從角度講,跨度再大的結構也是有可能實現的,為此,日本、美國學者和研究單位都在進行研究。如1959年富勒曾提出建造一個直徑3.22km的短程線網殼,覆蓋紐約市第23-59號街區,網殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網殼藍圖,其中500m為全天候多功能體育娛樂活動廳,1000m為創造理想未來城市,體現工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環境。雖然這種設想在現實當中能否實現還有待于深入研究,但在橋梁方面,1000m左右跨度已經實現,世界上跨度最大的斜拉索橋為日本的多多羅大橋全長為890m;最大的懸索橋為日本的名石大橋(1991m),公路鐵路兩用最大跨度橋為香港的青馬大橋(懸索橋1377m)。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運會、博覽會等都可以顯示鋼結構的發展水平。如1972年德國慕尼黑(覆蓋7.48萬m2體育場的索網建筑群),1976年加拿大蒙特利爾,1980年莫斯科,1984年美國洛杉磯,1988年韓國漢城(120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂),1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館(128m),1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂(186m×235m索穹頂)。2000年澳大利亞悉尼主體育場(11萬人,兩個220m×70m的雙曲拋物面網殼)。機場和機庫都屬于大跨度結構,在工程中基本上也都采用鋼結構。如英國倫敦希思羅機庫(一、二期)應是規模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機庫(2-153m×90m)采用三層斜放四角錐網格、焊接球節點平板網架,其跨度規模之大,在國際上是數一數二的,這是我國在鋼結構方面的又一大殊榮。機場的鋼結構屋蓋由于建筑上的要求比較高,更是絢麗多彩。香港機場、馬來西亞機場都采用大面積單體網殼形式。,國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面,樹狀支承以及直接交匯的相貫節點的立體桁架體系。看起來雄壯而美觀。我國深圳機場、首都機場、上海浦東機場就是典型的例子。
5我國建筑鋼結構的前景與差距
從美國、日本、歐洲一些發達國家的經驗看,建筑業即將成為鋼材的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進口,特別是大于50mm的厚鋼板,國產產品的Z向性能尚達不到要求。國外不僅鋼板厚度較大,而且可以滿足各種性能要求。如日本已經能夠生產的100mm的厚鋼板,具有以下類型:
①有高強度低預熱型(以前預熱75℃,現在預熱50℃)的厚鋼板590N/mm2級(HT590級);
②抗地震的厚鋼板,主要有低屈服比高強度鋼材(HT590~HT780級)和低屈服點鋼板,這種鋼材日本重點生產,用于次要結構上,當地震時這種材料先屈服,保證主要結構減少地震損失;
篇2
畢業設計內容的設置除了應密切結合指導教師的科研項目外,還應結合指導教師的專業特長,這樣教師對學生的指導才能高效。例如,筆者從攻讀博士學位開始,就從事新型高層鋼結構體系及抗震性能等方面的研究。留校后,承擔了研究生選修課高層建筑鋼結構課程的教學工作,負責講授高層鋼結構的制作和安裝,以及新型抗側力和耗能構件在高層鋼結構的應用等內容。以上研究和教學工作均為指導采用新型結構體系的高層鋼結構畢業設計奠定了基礎。同時,通過給學生答疑,筆者感到,雖然學生的著眼點不同,但多數問題是圍繞設計任務提出來的,一些問題也是指導教師尚未涉及而想弄明白的問題。因此,教師愿意投入時間去研究問題,這樣既解決了學生的疑惑,也有利于指導教師提高自身的專業技能。
(二)設計題目的指定應兼顧學生的興趣
目前,學生畢業設計的題目,大體上是由學院統一指定的。這樣做是為了避免學生“偏科”,即避免一些設計題目出現無學生選擇的窘境。但是,高層鋼結構設計題目與其他題目一樣,也僅是提升學生在一個專業方向上的理論水平和技能。而且相當多的設計院在未來一定時期內仍主要是開展量大面廣的混凝土結構設計。因此,由學院指定畢業設計題目的方式無法完全滿足學生的專業設計興趣和愛好,使真正對鋼結構設計有興趣的學生又得不到應有的鍛煉。倘若學生對指定的題目毫無興趣,畢業設計就可能收效甚微。其實,每個學生經過3年多的學習,基本已有感興趣的專業方向,畢業設計題目應結合學生畢業后的就業方向或深造計劃,并綜合考慮學生自己的興趣、能力和未來發展等因素來選擇建議。題目指定要有適當的靈活性,給學生一定的選題權利,可列出每年開設的所有題目,讓學生提前自愿申報2~3個題目,然后綜合分組。這種適當考慮學生興趣的選題做法將使學生對畢業設計更有積極性,收效可能更好。
(三)設計內容應結合專業最新發展而適時更新
為避免多年使用同一設計題目可能出現的抄襲現象,指導教師有必要適時更換設計內容和要求。鑒于目前設計院或施工單位“以高層設計為主流”的情況,應結合高層建筑的實際工程應用,增加新型結構體系的設計內容,以縮短學生就業后的工作適應期。對高層鋼結構,應要求學生掌握目前比較流行的結構形式、計算方法和構造要求。因此,筆者在設計任務書中鼓勵學生應用新型的抗側力構件和新型的結構體系作為設計任務。除了采用傳統的純鋼中心支撐,推薦采用新型的墻板內置無粘結鋼支撐或桿狀防屈曲支撐(BucklingRestrainedBrace)代替傳統的純鋼支撐。除了中心支撐,也鼓勵采用偏心支撐和鋼板剪力墻等抗側力構件。例如,在2014年的畢業設計中,一名學生自愿嘗試采用偏心支撐鋼框架結構形式,通過努力,圓滿完成了設計任務,最終取得了較好成績。
二、積極有效的師生互動是畢業設計取得實效的基石
(一)注重培養學生主動學習的能力
對20多層的高層建筑鋼結構設計,要求學生學習結構設計方法和設計軟件的使用,進行結構建模、內力分析和設計,這樣的工作不僅量大而且有難度。建議教師提前布置和安排任務,給學生自學的機會和時間。以結構建模和分析為例,筆者一開始便盡早安排學生安裝和學習使用結構設計軟件ETABS,這樣學生在做荷載匯集等準備工作之余,就可以有針對性地查閱和學習該軟件的使用說明等資料,到建模和分析環節時,學生就可以建立結構模型。為學生自學軟件后建立的結構模型。應當注意的是,雖然大多數學生之前并未有建立復雜結構模型的經驗,也可能因此而心生畏懼,指導教師應強調學習和使用通用軟件的必要性,讓學生明白學好一個軟件對將來應用其他類似設計軟件也有很好的借鑒作用。教師要耐心引導和鼓勵,培養學生的興趣和自信心。可要求學生先簡后繁,積累經驗。學生消除畏懼心理后,建模和設計操作就會逐漸得心應手,在實踐中熟能生巧。有的學生在熟練使用軟件后甚至主動去鉆研軟件內的參數和求解設置等功能,提高了對理論知識的歸納消化和應用能力。
(二)營造積極的心理互動氛圍
結構方案的確定以及結構建模、分析和設計等,這些任務一環緊扣一環,教師應在各階段工作中嚴格檢查,認真引導和解惑。以建模和分析為例,因大部分學生是初次接觸大型設計軟件和設計規范等,面對陌生的軟件以及系數重重的設計公式,要在短時間內掌握并熟練應用軟件進行結構設計,有較大難度。特別是對這些軟件在內部分析環節可能存在的一些缺陷,指導教師必須強調指出,以免學生誤入歧途而影響進度。因此,指導教師應對軟件的一些關鍵環節有使用經驗,并能做出正確的判斷,才能引導學生去認真求證,加深理解。這樣也才可能幫助學生較快熟悉設計過程,培養學生的自信心和學習興趣。畢業設計為師生提供了長達一學期的交流互動機會,教師應在指導工作中傾注熱情,與學生積極互動,這樣不僅能使任務完成得更加高效,而且也有利于學生的全面發展。教師不僅要關注學生的專業訓練,也要不失時機地對學生進行職業道德的言傳身教,引導學生帶著問題去思考和討論,啟迪學生的智慧,充分調動學生的積極性和主動性。
三、畢業設計應適當增加針對性實習
與單純課堂教學相比,畢業設計屬于實踐環節。但若不加以恰當引導,相當多的學生的畢業設計僅僅是對參考書等資料的簡單模仿。因此,在畢業設計過程中,應通過小組或個人(以整個年級為單位的統一畢業實習,針對性不強)的實習活動,例如參觀鋼結構工程或鋼構件制作等,夯實書本所學知識,拓寬知識面,使學生獲得真實感受。此外,通過實習,還可消除學生不切實際的想法和由此導致的誤差或錯誤,有助于學生深入思考,以開展更加符合實際應用需求的理性創作。
(一)參觀鋼結構工程和鋼結構安裝
應組織學生參觀正在建設的高層鋼結構工程。因為從施工中暴露的鋼骨架,學生可以清楚地觀看構件和節點的加工和連接做法。實地考察如不可行時,也應提供必要的實錄視頻、圖形資料和講解,以加深學生的理解。還可以推薦一些好的參考書和期刊,例如《鋼結構進展與市場》和《建筑結構》等,幫助學生了解新型鋼結構工程和建造技術。此類資料圖文并茂,是本科生很好的課外讀物。另外,因高層建筑鋼結構一些基本的構造和連接做法等,在低層和多層鋼結構中也有體現。因此,也可組織學生考察當地一些在建的多層甚至單層鋼結構工程,例如施工現場的焊縫和螺栓連接等。通過接觸實際工程,增強學生的認知能力。
(二)參觀鋼結構加工廠和鋼構件制作
在實習中,還可組織學生參觀鋼構件加工廠等。隨著新材料和新工藝的快速發展,目前鋼結構中的大型構件的加工制作方法和質量控制技術等都有革新,書本上的知識也非常有限。必要的學習參觀有利于學生拓展知識面,幫助他們更好地理解和繪制施工圖。指導教師可組織學生參觀了解鋼構件的生產過程。例如,參觀工廠的焊接、刨邊和鉆孔等相關工藝流程等,并做好有針對性的實地講解,有利于學生對重要概念的理解和對書本知識的消化。
四、考核應以學生實質性的進步為依據
(一)注重形式,更追求質量
學院畢業設計要求學生完成不少于9張的1號圖紙,有些學生甚至能提供多達14張或者更多的圖紙。誠然,為確保培養質量,數量上的要求是必要的,但任務完成的質量更為重要。筆者曾在一次鋼結構畢業設計的答辯中發現,能夠提供十多張圖紙的學生,計算書雖然寫的很飽滿,但是連一個常用角焊縫的符號代表什么意思也回答不上來。可見,依葫蘆畫瓢的做法,在本科畢業設計中依然存在。再以結構施工圖的繪制為例,在堅持部分圖紙必須手繪完成這一傳統做法的基礎上,為了提高學生應用計算機作圖的能力,目前鼓勵采用計算機繪圖。但應強調的是,計算機作圖應讓學生利用Auto-CAD軟件親手繪制,不能依靠設計軟件和繪圖軟件等自動出圖。雖然從表現形式上看,自動出圖比學生親手繪圖的圖面更美觀和全面,但這樣會使學生過分依賴軟件而使其基本技能得不到應有的訓練,導致學生對設計理論不熟悉,不能提高識圖和繪圖能力,并且也難以準確把握和判斷其設計結果。因此,教師在畢業設計過程中應時刻提醒學生,在寫計算書或繪圖時,每寫一句,每畫一筆,都要弄清楚為什么,真正弄懂了才算得上學有所獲。
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1.鋼柱安裝
鋼柱在運輸到位之后,它的擺放安裝過程需要注意以下五點要求:(1)定位軸線在鋼柱擺放的基礎混凝土平面上用水墨線標記出鋼柱所在位置的十字線,并且在鋼柱柱身上相應地標記出定線。(2)鋼柱吊裝進行鋼柱吊裝采用臨時吊裝耳板,在鋼柱吊裝就位后再做切割磨平的一些工作。然后考慮到鋼柱的長度,吊裝過程中應采用斜拉起吊,同時將柱腳用木板墊高。(3)柱就位軸線調整運用專用角尺檢查鋼柱就位的情況并進行適當的調整。調整工程中需要三個人同時操作,一個人移動鋼柱,另外一個人協助穩定,最后一個人進行檢測。那么鋼柱就位的標準就是:鋼柱柱身的定位線與基礎平面上標記好的定位線相一致,而且誤差必須必須小于2毫米。(4)柱頂標高調整鋼柱就位軸線調整完畢后,需要進行鋼柱標高的調整。其操作方法為:首先在柱身上標記標高基準點,然后利用水準儀測定其差值,適當的增加墊片(注意墊片最多不能超過2片)進行調整鋼柱的柱頂標高。(5)鋼柱垂直度校正1)初步校正:對鋼柱的垂直角度作出初步的調整和校正,還可以利用水平尺完成這一項工作。2)精確校正:同時利用兩臺經緯儀進而從鋼柱的兩個側面來觀測,利用纜風繩的擺動來進行精確的調整和校正,并且注意要在柱腳下墊鐵。等精確校正完畢之后,就緊固鋼柱的腳螺絲,并將其柱腳和墊鐵牢固焊接。
2.鋼梁安裝
(1)起吊準備對鋼梁吊裝之前,需要仔細的檢查它的編號、型號、幾何尺寸、承剪板的位置和方向以及螺栓連接面和焊縫質量。另外在起吊鋼梁之前,要提前對鋼梁身上的污物和浮銹進行清除摩擦,并且將梁和柱對接的定位線標記在梁身。(2)吊裝過程運用兩點綁匝吊裝法對鋼梁進行吊裝。當吊裝基本就位的時候,仔細的調整鋼梁的位置以使得梁身上的定位線和鋼柱身上的定位線基本上達到吻合,隨即進行點焊操作加固。(3)鋼梁的焊接(4)次梁的安裝一部分次梁的安裝可使用人工用棕繩吊到就位點實施焊接安裝。
3.焊接的操作標準
(1)待焊接的部位的表面及邊緣應該保持清潔、整齊,不能有裂紋、油污、毛刺、氧化皮等其他雜質。(2)焊縫區之外的母材上,應該避免電弧擊痕。如有電弧擊痕遺留下的裂紋或者傷斑,要打磨并做好檢查。(3)完工焊縫應要清除熔渣,焊縫和附近母材用鋼絲刷來清除干凈,焊接結束和驗收前,施焊的接頭不能油漆。(4)用角焊縫連的工件,要盡可能密貼,如果間隙超過了1.6mm,要增加焊縫焊角,增加的值等于它根部的間隙值。嚴禁用填充物填充間隙。(5)在正式焊接過程中,如果查出定位焊有裂紋必須將它鏟除以防止形成隱患。(6)制作使用的焊條要符合焊接工藝規定使用的經過設計批準的焊條。(7)從事焊接操作人員是選用合格的焊接人員。(8)機械、工具、焊接材料和其他輔助的材料必須有產品合格證,且按照技術的要求使用。(9)焊接之前必須檢查焊口的尺寸和清理情況,合格后才能施焊。
4.防火噴涂
(1)噴涂工藝的流程先利用攪拌機拌料,其次對拌料振動篩過濾,然后把過濾后的料倒進料斗,接著用噴涂工具把料噴涂在結構的表面,最后加覆防火涂料進行固化。需注意流程中,要重點重復最后兩道工序,以達到標準要求的厚度。(2)注意事項1)拌料過程配料時要嚴格按照涂料的配比。攪拌時間不能夠少于20分鐘,攪拌合格標準,涂料內沒有結塊、稠度均勻,還要求流動性達到施工要求,涂料以用手抓起掌心向下,涂料不落下。2)噴涂過程中,第一遍為防止涂料在固化過程中產生裂紋,厚度達到4到8mm之間。噴槍操作時,距工作墻面的距離必須小于0.3m。3)噴涂完成后,需檢查噴涂效果,尤其是角落和縫隙處。厚度不夠處進行補涂。
鋼結構建筑的質量管理
建筑鋼結構的質量管理分為施工前的前期質量管理、施工中的過程質量管理和完工后的質量監督管理三個方面,這也是實現全面質量管理的具體體現:
1.前期質量管理
前期質量管理,即施工準備階段,此項工作將貫穿整個施工過程,有計劃有步驟的實施工程,為工程質量管理提供了保障和依據。前期質量管理包括采購階段的質量把關和鋼結構工程的拼裝管理。不論是材料選購的質量還是焊工技術和焊接材料,都必須嚴格按照質量要求進行,對進場的構件、材料要及時報檢,保證其質量。施工現場必須對現場施工人員、機械設備及用電等進行嚴格管理,進入施工現場人員需戴安全帽,電工應穿絕緣鞋,高空作業必須系好安全帶等。
2.安裝過程質量管理
鋼結構安裝階段必須要有監督人員在現場對工程質量進行監督管理。具體實施過程如下:(1)熟悉圖紙與原設計的一致性、合理性和適用性。(2)檢查安裝運輸設備、起重、場地的安全性,工地焊接設備的適用性。(3)復查建筑物的定位軸線、標高、位置等。(4)抽查成品件的外形尺寸和表面質量,抽查的數量為同類構件的10%。(5)設計圖樣規定貼緊的節點接觸面不少于70%,且邊緣間隙不大于0.8mm,用0.3的塞尺抽查10%且不少于3件。(6)鋼網架結構安裝工程及金屬壓型板工程的控制和檢驗。
3.后期質量管理
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1.2輕型鋼結構主體穩定
輕型鋼結構建筑的建筑材料重量輕,而且材質分布很均勻,材料本身就具有非常好的抗震功能。輕型鋼結構主要的承重構件是鋼結構的,所采用的鋼材塑性、韌性都非常好,而且鋼結構自身還可以承受很大的動力荷載,輕型鋼結構的桿件基本上都是在工廠經過精密的計算之后加工出來的,這也在一定程度上保證了鋼材的質量。在一些地震比較頻繁的地區,輕型鋼結構體系始終是廠房建設的首選鋼材結構,同時還被用做地震后的救災安置房鋼材。用于地震救災安置房主要是因為輕型鋼結構體積輕,因為地震區在震后還會出現很多的余震,這些余震雖然震感不是特別強烈,但是對于一個剛剛經過大地震的地區來講則是致命的,所以運用輕型鋼結構材料作為安置房的鋼材,可以很好保護人們免受第二次的傷害。
1.3施工建筑方式簡單方便
輕型鋼建筑是采用最為先進的自動化制造設備批量生產出來的,建筑的大體可以進行現場組裝,在現場安裝的時候不會受到氣候等外界因素的影響,施工的速度非常快,一般比較普通的廠房在三個月之內就能夠完全安裝完畢。
2輕型鋼結構工業建筑空間設計
2.1整體式輕型鋼結構體系
門式鋼架建筑體系的結構工業化生產程度會更高一些,在建筑使用后,進行拆除時對資源的重復利用率也是最高的,這種建筑體系非常適用于工業廠房和倉庫的建設,也正是因為如此,這種建筑體系逐漸成為了現階段工業建筑設計中使用最廣的一類輕型鋼結構建筑體系。
2.2輕型鋼結構屋蓋體系
2.2.1網架結構網架結構最早是在20世紀40年代興起的,一經興起就取代了當時普遍使用的鋼筋混凝土殼體結構,之后又建造了一些非常經典的公共建筑,比如英國的哈羅文娛中心、美國的芝加哥國會大廳、我國的首都體育館等建筑都是網架結構的。
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1.3精軋工藝控制精軋階段在奧氏體未再結晶區進行,該階段變形逐漸累積,一方面促進奧氏體晶粒“扁平化”,另一方面在奧氏體晶粒內形成大量位錯,增加鐵素體晶粒形核位置,細化晶粒。Nb元素顯著抑制了奧氏體晶粒再結晶,提高了奧氏體未再結晶區溫度。精軋階段從中間坯溫度降到奧氏體未再結晶區后開始,同時考慮到成品鋼板較厚,為了避免終軋后鋼板溫度過高,精軋開軋溫度大于900℃,3道次軋制完成,終軋溫度定為850℃。為了避免終軋溫度過高,鋼板表面生成嚴重氧化鐵皮,同時為了促進V化合物的析出,對終軋鋼板進行弱控冷,冷速6℃/s,終冷(返紅)溫度700℃。
2試制結果
2.1材料的實際化學成分在包鋼寬厚板線冶煉工序按照表3的成分要求煉鋼,煉鋼過程中要注意控制夾雜物和有害元素,并利用寬厚板線直弧形連鑄機制造300mm厚連鑄板坯,要求控制偏析、疏松、裂紋等缺陷,為軋制工序提供成分精確、冶金質量優良的優質連鑄板坯,板坯低倍照片見圖1。鑄坯的中心偏析程度較輕,無嚴重疏松、裂紋等缺陷,內部質量優良。
2.2鋼板生產工藝選用自產優質連鑄板坯,其尺寸為3100mm×1960mm×3000mm(長×寬×高)。裝爐加熱,板坯出爐后進行除鱗,分兩階段軋制成80mm的厚規格鋼板。
2.3鋼板的力學性能及探傷分別從成品鋼板上進行取樣,分別按照相關標準制取拉伸、沖擊、冷彎試樣,并分別按標準進行檢驗。鋼板的各項力學性能檢測值見表4。對鋼板的Z向性能進行檢驗,試樣厚度方向斷面收縮率最小值為37%,平均值為45%,完全滿足Z35級別要求。為進一步考察Q460GJC鋼板在更苛刻條件下的沖擊性能,對試樣進行-20℃沖擊吸收功檢驗,沖擊吸收功平均值大于100J,低溫沖擊韌性良好。此外,按照GB/T2970對鋼板進行超聲波探傷檢驗,結果達到Ⅰ級。綜合來看,包鋼開發的厚規格Q460GJC鋼板組織、性能穩定,綜合力學性能優良。
2.4鋼板金相組織及分析從鋼板的1/4、1/2厚度處取金相試樣。試樣經磨制和拋光后用4%硝酸酒精浸蝕進行顯微組織分析。金相照片見圖2:通過分析金相發現,鋼板的組織以鐵素體、珠光體為主,晶粒度為8.5~9.5級,平均晶粒尺寸為20μm,晶粒組織細小、均勻。鋼板的近表面組織成針狀,這主要是鋼板表面冷速較快造成,針狀組織促進了鋼板強度的提高。在鋼板心部出現了貝氏體相,這主要是由于C、Mn元素偏析造成鋼板心部產生成分過冷造成的。整體來看,組成鋼板的主要組織為鐵素體加珠光體加少量貝氏體。
篇6
1.1輕鋼結構建筑的發展現狀
改革開放以來,中國的鋼產量有了很大的提高,特別是從1997年以后,中國的鋼產量突破1億t,但中國的鋼結構用鋼量占總鋼產量的比例僅為3%左右,而在鋼結構用鋼量中,建筑鋼結構用鋼量又僅占10%,(大部分為工業車間、汽車展廳等)這與中國作為產鋼大國的地位是很不相稱的,為此,國家外經貿委會同冶金部制定了在建筑工程中推廣使用鋼結構的一系列政策措施,鼓勵建筑工程采用鋼結構形式,爭取在2010年建筑鋼結構的用量達到總鋼產量的6%。
1.2輕鋼結構住宅的發展現狀
中國輕鋼結構住宅起步很晚,只是改革開放后,從國外引進了一些低層和多層鋼結構住宅,才使我們有了學習與借鑒的機會。1986年意大利鋼鐵公司和冶金部建筑研究總院合作,介紹了一種低層輕鋼結構住宅建筑體系-Bsis,并在冶金部建筑研究總院院內建造一棟二層輕鋼結構住宅樣板房;1988年日本積水株式會社贈送上海同濟大學兩棟輕鋼結構住宅(二層),建在同濟新村中;20世紀90年代個別國外公司為推廣其產品在北京、上海等地建立多層輕鋼結構辦公、住宅樓。
大規模研究開發、設計制造、施工安裝鋼結構住宅還是近幾年才發展起來。目前,在北京、天津、山東萊蕪、安徽馬鞍山、上海、廣州和深圳等地開展低層、多層和高層鋼結構住宅試點工程,目前已經建成幾十萬平方米,這說明了鋼結構住宅的發展勢頭良好。
近年來,隨著城市建設的發展和高層建筑的增多,中國鋼結構發展十分迅速,輕鋼結構住宅作為一種綠色環保建筑,已被建設部列為重點推廣項目。特別是在中國大中城市中,人多、土地資源少,而人們對住宅密度、環境綠地等要求越來越高的情況下,較大范圍應用鋼結構住宅,這是中國生產力發展到一定階段的必然產物,它是符合國家產業政策的推廣項目。
2輕鋼結構住宅相比傳統結構形式住宅的優勢分析
2.1鋼結構住宅結構上的優勢
2.1.1能合理布置功能區間
利用鋼材強度高的特點,設計可采用大開間布置,使建筑平面能夠合理分隔、靈活方便,創造開放式住宅。而傳統結構(磚混結構、砼結構)由于材料性質限制了空間布置的自由,如果開間過大,就會造成板厚、梁高、柱大,出現“肥梁胖柱”現象,不但影響美觀,而且自重增大,增加造價,購房者在二次裝飾時,經常由于自行改變墻置,增加隱患。
2.1.2輕鋼結構住宅空間利用率高
在空間使用率上。鋼結構的斷面小,與鋼筋混凝土結構相比可增加建筑有效面積8%左右。在建筑風格上,鋼結構建筑也更顯靈活豐富,戶內空間可多方案分割,可以滿足不同用戶的需求。
2.1.3自重輕、抗震性能好
相同建筑面積的建筑樓層,輕鋼結構自重輕,根據比較,6層輕鋼結構住宅的重量,僅相當于4層磚混結構住宅的重量。而且鋼材具有延性,能比較好地消耗地震帶來的能量,所以抗震性能好,結構安全度高。
2.2鋼結構住宅經濟性占優勢
2.2.1施工方便、工期短
鋼結構構件,可以實行工廣化生產,現場安裝。由于現場作業量小,對周圍環境污染少,同時,施工機械化程度高,加快了施工速度。根據統計,同樣面積建筑物,鋼結構比砼結構工期可縮短1/3,而且可節省支模材料。
2.2.2綜合造價低
由于自重輕,基礎費用降低,總體用料減少,直接成本降低,建設工期短,間接費又可減少,所以綜合造價低。
2.2.3符合住宅產業化和可持續發展的要求
輕鋼結構適宜工廠大批量生產,工業化程度高,并且能將節能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合于一體,成套應用,將設計、生產、施工—體化,提高住宅產業化的水平。
另外,鋼材報廢后可實現100%廢品再回收利用,所以稱“鋼結構建筑”為“綠色建筑”毫不為過,它是適應我們人類可持續發展戰略的新型建筑形式。
3輕鋼結構住宅發展阻力(頸瓶)分析
3.1社會認可度
輕鋼結構住宅的發展面臨的首要問題是整個社會對這種新住宅體系的接受需要一個過程。輕鋼結構住宅體系是在國外尤其是北美地區木結構住宅的基礎上發展起來的,這兩種體系雖然在國外已經十分成熟和完善,但是對于中國來說卻完全是新東西。,因而各種困難幾乎無處不在。中國的消費者由于長期以來住慣了磚混或鋼筋混凝土結構的住宅,從慢慢開始接受到逐步喜歡輕鋼結構住宅,也需要—個漸進的過程。
3.2發展輕鋼結構住宅技術上還不夠成熟
鋼結構體系住宅成套技術,由于過去缺乏技術引導,市場需求沒有達到產業化程度,因此,中國的相關產品功能性單一。工業化程度不高,產品質量還不能滿足住宅產業化標準的要求。目前,該技術零散而不系統,技術水平及標準參差不齊,不配套,需進一步研究創新并進行整合。
此外,在建材和部品方面,目前建造輕鋼結構試驗工程所需材料許多要從國外運來,甚至有些由外商在中國大陸委托加工的部件,往往也只能到國外去采購,在國內市場上一時還找不到。這也制約了鋼結構住宅的發展和推廣。
3.3專業技術人才缺乏
在人員方面,由于國內無論中等或是高等專業學校的教學內容中均少涉及輕鋼結構住宅體系,因此中國建筑類專業的工程技術人員對這一體系知之甚少,而更加缺乏的是熟練技術工人,所以雖然這一體系單純從技術層面上講并無多少難度,但真正推行起來卻往往缺乏得力的骨干。
3.4工程造價問題
目前,輕鋼結構住宅在中國大陸的報價大約是同條件傳統混凝土結構住宅的1.5倍左右,國內消費者近期還難以接受。然而這種價格在國外比起其他結構形式住宅的造價來說,卻具有很強的競爭力,這也就是為什么輕鋼結構住宅體系在國外能夠蓬勃發展的原因。任何新技術的產生與發展都是與所處社會的技術經濟背景相聯系、相適應的,目前,美、日、歐等發達國家和地區,人均GDP約為中國的40~50倍,勞動力價格約為中國的20~30倍,因此,符合產業化生產方式的輕鋼結構住宅在發達國家遠比中國更易被市場接受。而中國由于科技和生產力發展水平較低,勞動力價格便宜,盡管輕鋼結構住宅的性能和舒適度較高,但其對下傳統建筑形式住宅的競爭優勢反倒不夠明娃,因而市場接受起來比較緩慢。
3.5缺乏有針對性的鋼結構住宅規范及相應標準
中國的標準規范是針對兒十年來大量使用的結構體系編制的,輕鋼結構住宅體系此前在中國屬于技術空白,所以不能滿足
中國現行強制性規范的某些條文。例如中國建國以后建造的建筑物,多采用磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料,由此導致中國的《建筑設汁防火規范》在材料選用方面似乎較國外苛刻,輕鋼結構住宅難以滿足其要求。這種與國內規范不銜接的狀況,使輕鋼結構住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段,都會遇到數不盡的障礙與麻煩。
3.6鋼結構住宅本身缺陷
鋼結構防火能力差。經過防火處理的鋼結構的耐火時間也只有2h~3h,遠遠遜色于磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。
3.7缺乏相適應的建筑管理模式
在建筑管理方面,中國現行的建筑管理模式與輕鋼結構住宅這種工業化生產方式也不適應,中國加入WTO以后,國外許多住宅生產企業希望進入中國大陸市場,但是他們搞不清自己來到中國后應當申領什么資質,屬于什么身份——設計單位?施工單位?集成商?還是制造商?
4鋼結構住宅發展前景展望
按發達國家的最低水平推算,中國鋼結構用鋼量至少有3600萬t的發展空間。在近期內,國家將大力發展鋼結構建筑,力爭每年建筑鋼結構用鋼將占全國鋼材總產量的3%以上,年均鋼材消費量為350萬t~400萬t;到2015年,將再翻一番,全國建筑鋼結構用鋼材占鋼材總產量的6%以上,由此可見,鋼結構住宅市場前景十分廣闊。
4.1適合建筑用的特種鋼將不斷涌現
隨著中國鋼鐵企業冶煉技術的提高,為適應市場的需求,適合建筑用的特種鋼必將不斷地涌現,例如寶鋼、武鋼等鋼鐵企業成功開發的耐火耐候鋼,它是通過合適的技術,使鋼材含有特定的成分(如加鉬等),使鋼材的表觀結構及金相組織發生變化,從而使鋼材本身生成所需的耐火性和耐候性,多種新型建筑用鋼的出現將大力推動鋼結構住宅的發展。
4.2國家將重點支持輕鋼結構住宅的建設
輕鋼結構住宅建設在中國才剛剛涉入,中國現在是一個產鋼大國,年產量3億多t,發展鋼結構住宅有很大的潛力。20世紀90年代,國家建設部和國家經貿委一致通過,將“輕型鋼結構住宅建筑通用體系的開發和應用”作為中國建筑業用鋼的突破點,并正式列入國家重點技術創新項目。這一舉措為中國的鋼結構發展奠定了基礎。如今,由于國家的宏觀調控作用,房市出現了前所未有的低迷,在這個時機推出鋼結構住宅,利用鋼結構住宅的優勢來吸引市民目光,刺激消費,增加市場的購買力,起著事半功倍的作用。
4.3鋼結構住宅建筑技術將不斷發展
隨著鋼結構建筑的發展,鋼結構住宅建筑技術也必將不斷的成熟,大量的適合輕鋼結構住宅的新材料也將不斷的涌現,同時,鋼結構行業建筑規范、建筑標準也將隨之逐漸完善。相信不久的將來,輕鋼結構住宅必然會給住宅產業和建筑行業帶來一場深層次的革命。
4.4發展輕鋼結構住宅是中國住宅產業化的必由之路
住宅產業化是中國住宅業發展的必由之路,因為這將成為推動中國經濟發展新的增長點。輕鋼結構住宅體系易于實現工業化生產,標準化制作,而與之相配套的墻體材料可以采用節能、環保的新型材料,它屬綠色環保性建筑,可再生重復利用,符合可持續發展的戰略,因此輕鋼結構體系住宅成套技術的研究成果必將大大促進住宅產業化的快速發展,直接影響著中國住宅產業的發展水平和前途。
篇7
建筑鋼結構設計中的鋼結構一般采用的分析方法是線彈性分析,目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮P-Δ,p-δ。如果鋼結構建筑工程項目有特殊要求情況下可采用現行的有限元軟件分析建筑結構的幾何非線性和剛才的碳素性能。可有效提高建筑結構分析的精準度。需要提出的是對于鋼結構的分析并不是一定要采用軟件進行分析,對于比較典型的鋼結構可通過查閱力學手冊的方式比較直接地確定結構的內力和變形。對于結構相對簡單的建筑一般采用人工手算的方式進行分析。對于結構比較復雜的工程需借助軟件來建模后分析。
3.構件設計
在進行鋼結構構件設計時,設計人員的首要工作就是對構件材料的選擇。一般在鋼結構建筑設計中比較常用的是Q235和Q345。一般鋼結構的主體結構使用一種鋼種,主要目的是便于工程管理。從建筑經濟性角度分析,也可以將不同的強度的鋼材組合使用,比如對強度要求時應選擇Q345,對穩定性要求高時應選Q235。在鋼結構構件截面設計中,對截面的驗算一般使用彈塑性方法,但這種驗算方法和結構內力計算的彈性方法不是一致的;目前,多數的結構軟件都是對截面驗算后進行處理,而隨著軟件技術的發展,部分的軟件可不通過構件直接對截面進行驗算,而是根據給定的截面庫中選擇截面加大一級的方式自動對截面分析驗算,可有效地減少設計人員對結構構件截面驗算的工作量。
4.節點設計
根據現代鋼結構節點傳力特性的不同可將節點分為剛接、鉸接和半剛接;節點的連接比較常用的方式是等強設計和實際受力設計兩種。就當前的鋼結構建筑設計中比較常用的節點形式是剛接和鉸接,這是因為這類節點的連接數據可以從有關的鋼結構設計手冊中直接查閱。也可通過結構軟件后處理部分自動完成連接。節點焊接也是節點設計的重要設計環節,應嚴格按照鋼結構設計中的規范規定控制焊縫的尺寸和形式。比如,所選用的焊條應和焊接的金屬材質相匹配:E43對應Q235,E50對應Q345,Q235與Q345連接時應選低強度的E43。焊接設計中應嚴格控制焊縫,不能隨意的加大焊縫,焊縫重心應同被連接構件重心重合或接近。就栓接節點而言,普通的螺栓抗剪性能比較差,一般使用在結構的次要部位。對于結構重要部位,對抗剪性能要求高時應采用高強度螺栓,當前在鋼結構建筑設計中選用比較多是螺栓強度等級為8.8和10.9。
5.圖紙編制
建筑鋼結構圖分設計圖和施工詳圖兩階段。設計圖是設計單位提供給構件制造廠用來編制施工詳圖的依據。鋼結構制造廠根據設計單位提供的設計圖,按照圖紙內容要求,比如各種參數、工藝、技術等編制施工詳圖。
篇8
在工業建筑中,鋼結構的常規應用由來已久,我國多數工業廠房均采用的是常規鋼結構人字梁以及工字梁,這些常規鋼結構已成為工業早期時代的主要象征。而這些特征構成了我國的吊車梁式系統以及常規鋼屋架系統。由于民用建筑、商用建筑以及工業建筑各有不同,在進行工業建筑時要求建筑結構能夠為工業生產以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統鋼筋混凝土結構已經不能完全滿足現在工業生產在跨度以及空間上的相關需求,從而鑒于此基礎上的鋼屋架系統應運而生,屋架系統主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時吊車梁系統作為工業廠房的重要部分,多數廠房中均設有吊車,主要由車檔、吊車梁、軌道、制動結構及連接件等構成。在傳統鋼筋砼結構不能夠滿足新時代工業建筑在相應功能及跨度上需求時多采用鋼結構。如(1)材料堆場、大型倉庫以及飛機裝配車間等多采用鋼結構體系,這些鋼結構體系多為網架、拱架、門式剛架以及懸索等;(2)建筑物受到動力荷載影響時,多采用鋼結構體系;(3)碳素廠高樓部碳素振動成型機對相應結構的耐疲勞程度和強度要求均較高時,多采用鋼結構體系;(4)在高烈度區,鋼筋砼結構早已超出了現行工業行業的規范以及規定,應采用鋼結構以滿足其新的需要;(5)原有廠房需改建或擴建時,多采用鋼結構。綜上即可知,鋼結構在現今工業建筑中有著十分重要的作用,且應用廣泛。
1.2工業鋼結構在建筑工程中的應用方向
在工業建筑中,相關人員應該根據規定的生產流程來為工藝服務。在這個過程中,工業鋼結構的形式、材料與空間等多個方面都有特殊的標準。由于建筑體量比較大,要求相關人員應該注重把握好尺度,熟練掌握新材料技術。因此,工業建筑與普通建筑相比,具有一定的特殊性。在工業建筑中,一些比較簡單的建材會被新建材取代,落后的施工工藝會被淘汰。如今在工業鋼結構方面,包括鋼纜、構件和型材等方面的建材類型越來越豐富。另外,高性能施工涂料的應用有效地解決了工業鋼結構中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個方面的問題。隨著經濟的發展與科學技術的日益進步,涌出了很多新的設備、工藝與材料,有利于迎合工業建筑設計的更高要求,落后的原有工業建筑體系應該與時俱進,實現進一步的完善。
2鋼結構在工業建筑中存在的問題
目前,人們對工業鋼結構在建筑方面的相關認識還不夠全面。傳統混凝土結構一直影響著人們的建筑觀念,直到現在也還沒有徹底轉變。工業鋼結構體系還不夠完善,其具有一定的復雜性以及綜合性,涉及到多種配套體系,比如屋面、墻體、防腐、隔熱和保溫等多個方面的配套材料。而國內的工業鋼結構與發達國家相比,其技術水平與設計理念相對落后,專業人才的培養、新產品的研發、設備的制作與安裝水平、鋼材質量等多個方面都沒有得到很明顯的提升。從事工業鋼結構的設計、制作、安裝以及監理等領域的相關工作人員依舊沒有掌握好新知識,沒有徹底轉變新理念,沒有充分挖掘新材料,對新的施工方法也缺乏足夠的掌握力度。
3優化工業建筑施工過程中的鋼結構
在實際工作中,為了有效地提高工業建筑中鋼結構的穩定性。
3.1需要我們確保腳螺栓的穩定與堅固,保證在腳螺栓使用過程中控制得當,且可以保證鋼結構的應用合理有效。對腳螺栓的安裝與埋設,需要重視其精度問題,以保證其他環節的有序穩定運行。
3.2要在地腳螺栓的安裝中,注意鋼柱的準備,有效地協調平面控制網全系統的每個環節,進而更好地保證螺栓的安裝精度,使鋼結構穩定性增加。
3.3要注意順利彈出柱腳底板十字線、地腳螺栓的中心線,并將柱腳剪力孔做好積極的清理工作,在鋼柱就位后,要將標高調整好,并堅固螺母。
3.4對鋼結構的施工需要注意梁柱安裝,并控制梁柱之間的柱間支撐精度,使空間單元的穩定性提高,以保證其他安裝工作有效進行。
3.5要注意合理有效地應用墊板,確保墊板定位線精準,以對后續鋼結構施工整體運作起到優化的作用。此外,在安裝結構構件中,要健全構件儲備,并能夠充分地利用構件設備,更好地滿足實際鋼結構工作需要。堆放要合理規范,管理科學。每個存放場地均要有專人管理,根據供貨需要攜帶清單取貨,適時清點。
篇9
由于國家政策、鋼材生產、構件制作、設計研發、標準規范修訂等方面的有利因素,近幾年我國的建筑鋼結構進入了一個全新的發展時期。新材料、新部品、新結構體系不斷出現,鋼結構設計研發、制作安裝能力日益強大,建筑鋼結構向多樣性、適用性、經濟性方向發展。
建筑鋼結構的經濟性能一直是大家最為關注的一個問題。如何控制工程造價,充分發揮鋼結構建筑技術經濟上的綜合優勢,工程設計階段是關鍵階段。據權威資料統計分析,在初步設計階段,影響工程造價的可能性為75%-95%;在技術設計階段,影響工程造價的可能性為35%-75%;在施工圖設計階段,影響工程造價的可能性為5%-35%。因此設計質量的好壞、設計是否優化對工程造價將產生直接的影響。下面以門式剛架輕鋼結構廠房和多、高層鋼結構建筑的設計為例,在材料選用、結構體系等方面進行簡要分析,探討在設計階段控制工程造價,提高建筑經濟性能的可行性。
2、材料選用方面工程造價控制
由于我國鋼產量已經突破兩億噸,鋼材品種更趨于多樣化。各種新型建材,如輕質保溫墻板、彩涂壓型鋼板、樓承板等不斷開發出來并推廣應用。建筑鋼結構在設計階段材料的選擇上有了更大的空間。材料選擇不同,工程直接費不同,總造價不同。設計階段合理選擇建筑材料,控制材料單價或工程量,是控制工程造價的有效途徑。試舉例如下:
(1)彩涂鋼板:彩涂鋼板一般用于輕鋼廠房屋面板和墻面板,有不同板型、不同基板厚度和鋼號、不同鍍鋅板類別和鍍鋅層厚度以及不同的彩涂層類別,在形式上又可選用單板、保溫復合板、單板加內保溫層等,其中保溫層又有超細玻璃絲棉、硬質巖棉、聚苯乙烯等類別及厚度的不同,這些不同都造成單方材料價格的差異,從而影響廠房工程總造價。所以設計時要根據廠房性質、大氣環境等因素綜合考慮,合理選用板材,控制工程造價。
(2)多、高層住宅鋼結構體系的墻體材料:墻體材料造價一般占土建工程造價的15%-25%。對于多、高層住宅鋼結構體系來說,選用配套、經濟、節能的墻體材料至關重要。目前,設計選用的外墻材料主要有水泥保溫外墻板、輕質加氣混凝土砌塊、NALC板等;內墻材料主要有改性石膏板、GRC內墻板、水泥保溫復合板等。萊鋼集團自主研發的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列輕質保溫復合墻板也已應用于在建鋼結構節能住宅工程中,逐步使鋼結構住宅體系走向標準化、定型化和工業化,為降低綜合造價創造了基礎條件。
(3)多、高層鋼結構建筑樓(屋)面的樓承板:設計時,根據在樓(屋)蓋結構體系中的作用,樓承板可采用兩種形式,即①樓承板只作為永久性模板,一般采用普通鍍鋅壓型鋼板即可,對最小鍍鋅量和耐火時間要求較低,價格較便宜;②施工時作為模板,在使用階段則替代受拉鋼筋,即組合樓板。由于在設計中考慮樓承板作為受拉筋,其使用壽命必須與主鋼結構的使用壽命保持一致,所以對其最小鍍鋅量和耐火時間要求較高,單方價格相對較高。
(4)鋼材規格及材質:由于鋼材品種的增多,結構設計時可選擇的構件形式也多了。比如框架柱,可采用熱軋H型鋼、焊接H型鋼、螺旋焊接圓鋼管、焊接方鋼管以及組合截面等形式,鋼梁可采用等截面、變截面等形式。材質可采用Q235普碳鋼,也可采用Q345低合金鋼。設計時應盡可能采用高強度等級的材料,比如采用Q345鋼比采用Q235鋼就可節約鋼材15%-25%,用于受拉或受彎構件節約比例較大。設計時要選用經濟截面型材,比如熱軋H型鋼、T型鋼等。在某些情況下,采用熱軋H型鋼柱、梁可能比采用焊接H型鋼用鋼量稍多,但從加工成本、施工進度等方面綜合考慮,其造價可能更有優勢。
3、結構體系方面工程造價控制
不同的結構體系和平、立面布置對工程造價的影響較明顯。在設計階段只有根據建筑物的使用功能要求,確定合理的平、立面布置和結構體系,才能有效控制工程造價,做到經濟適用。列舉如下:
(1)根據有關資料測算分析,對于多層建筑,不同層數對土建工程造價的影響為10%-25%;不同層高對土建工程造價的影響為1.5%-12%。
(2)門式剛架輕鋼結構廠房設計,同樣存在經濟跨度和剛架最優間距。在工藝要求允許的情況下,盡量選擇小跨度的門式剛架較為經濟。一般情況下,門式剛架的最優間距為6m-9m,當設有大噸位吊車時,經濟柱距一般為7m-9m,不宜超過9m,超過9m時,屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應增加,造價并不經濟。下表(表3.3)是按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECS102:98)進行設計的廠房主鋼用鋼量,通過橫向、縱向比較,可以看出各影響因素在設計階段合理確定的意義。設計荷載取值:恒載0.3KN/m2、活載0.5KN/m2、基本風壓0.55KN/m2、不考慮吊車及懸掛荷載。
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
(kg/m2)
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
(kg/m2)
柱距7.5m
檐高6.0m
用鋼量
(kg/m2)
跨度
Q345
Q235
跨度
Q345
Q235
跨度
Q345
Q235
1×18.0m
7.20
8.72
2×18.0m
7.16
8.92
3×18.0m
7.38
8.95
1×21.0m
8.41
9.90
2×21.0m
8.45
10.28
3×21.0m
8.43
10.12
1×24.0m
9.22
11.43
2×24.0m
9.68
11.75
3×24.0m
9.29
11.36
1×27.0m
10.54
12.72
2×27.0m
10.86
13.12
3×27.0m
10.35
12.96
1×30.0m
11.57
13.95
2×30.0m
11.92
14.53
3×30.0m
11.35
13.54
1×33.0m
12.86
15.10
2×33.0m
13.21
16.58
3×33.0m
12.46
15.61
(3)在多、高層鋼結構中,樓板結構體系的工程量占有較大比重,對結構的工作性能、造價都有重要影響。在確定樓板結構方案時,主要考慮要保證樓板有足夠的平面整體剛度,能減輕結構的自重及減小結構層的高度,有利于現場安裝方便及快速施工,還要有較好的防火、隔音性能,并便于管線的敷設。常用樓板做法有:壓型鋼板組合樓板、預制樓板、疊合樓板和普通現澆鋼筋混凝土樓板等。目前最常用的做法為壓型鋼板組合樓板和普通現澆鋼筋混凝土板。當采用這兩種做法時,考慮現澆板與鋼梁組合成為共同受力的組合梁,能有效降低鋼梁高度,較多地節約鋼材。
(4)在高層鋼結構中,框架柱采用圓形鋼管混凝土柱,梁、板采用鋼-砼組合結構,總用鋼量比普通鋼結構用鋼量有大幅度減小,能有效降低工程造價。
4、結束語
鋼結構建筑所具有的優點決定其必將具有強大的生命力。設計階段技術創新、選材配套、設計優化是控制造價、促進建筑鋼結構走向產業化的關鍵階段。為此,強調以下幾點:
篇10
1建筑鋼結構的穩定性設計
鋼結構的穩定性設計、在各種類型的鋼結構中,由于結構失穩造成的傷亡事故時有發生、為了更好地保證鋼結構穩定設計中構件不失穩定,保證工程質量及使用安全,有必要對鋼結構的穩定性設計進行詳細探討。
1.1鋼結構穩定性的概念。鋼結構強度小或失穩都會造成結構破壞,但是強度與穩定的概念并不相同、鋼結構的強度是一個應力問題,指結構或者單個構件在穩定平衡狀態下由荷載引起的最大應力(或內力)是否超過建筑材料的極限強度、鋼材以其屈服點作為極限強度、而穩定是一個變形問題,構件所受外部荷載與結構內部抵抗力間是不穩定的,關鍵是找出這一不穩定的平衡狀態,避免變形急劇增長而發生失穩破壞。
1.2鋼結構穩定性設計要點。在符合鋼結構設計的一般原則前提下,要保證鋼結構的穩定性還需滿足以下條件:
1.2.1鋼結構布置必須從體系和各組成部分的穩定性要求整體考慮,目前鋼結構大多是按照平面體系進行設計,如桁架和框架、保證平面結構不出現平面外失穩,要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致,如增加必要的支撐構件等。
1.2.2實用計算方法所依據的簡圖與結構計算簡圖保持一致中層或多層框架結構設計框架穩定分析通常是省略的,只進行框架柱的穩定計算、由于框架各柱的桿件穩定計算的常用力法、穩定參數等是依據一定的簡化典型情況或假設者得出的,因此設計者要能保證所有的條件符合假設時才能應用。
2建筑鋼結構設計
2.1基本原則。建筑鋼結構的設計必須符合一定的原則,確保所設計的結構合理,安全可靠。①所做結構設計應符合建筑物的使用要求,有足夠的強度、剛度和穩定性,有良好的耐久性;②所設計結構應盡可能節約鋼材,減輕鋼結構重量;盡可能縮短制造、安裝時間,應便于運輸、便于維護,減少成本;③盡量注意美觀,對于外露結構有一定建筑美學要求。
2.2設計過程。
2.2.1收集資料:鋼結構設計過程的前期準備工作首要的就是要收集相關資料,包括各種環境資料、相關規范和標準等、目前我國實行的是《鋼結構設計規范》gb50017-2003其次,還需要了解結構設計的習慣做法,根據以往的設計經驗找出最優設計方案。
2.2.2確定結構體系、柱網:鋼結構體系的確定主要考慮兩個方面:橫向結構系統和縱向結構系統。橫向系統需要綜合考慮建筑使用要求、剛度要求、結構受力情況、材料選用等具體情況來確定;縱向系統一般由相關構件如柱及其支撐、壓架、車梁及制動梁或桁架、墻梁等組成、柱網則需要依據建筑使用要求、經濟柱距及跨度、建筑美觀等方面要求來設計、其它方面的考慮還包括造價、跨度、制作安裝難度等。
3建筑鋼結構的優勢與不足
3.1鋼結構的材料優勢。鋼結構是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的,和混凝土等其它材料的結構相比,鋼結構具有諸多優勢:首先,鋼材的強度高,塑性和韌性好、強度高使其適用于跨度大或荷載很大的構件和結構,而塑性和韌性好對動力荷載的適應性較強,不會輕易因超載而突然斷裂、鋼結構還具有良好的吸能能力和延性,這賦予了鋼結構優越的抗震性能。其次,鋼材內部組織接近于勻質和各向同性,在一定的應力幅度內鋼材的反應幾乎是完全彈性的,加之冶煉和軋制過程中材質波動的范圍小,因此,鋼結構的實際受力情況和工程力學計算結果比較符合,有助于提供設計施工的精確性。
3.2鋼結構在建筑上的應用優勢。鋼結構所具備的上述特點使其在建筑應用上具有磚混結構、混凝土結構所沒有的獨特優勢。首先,鋼結構自重輕,且延性好,因此所建建筑的抗震性能優良,因其總質量小,地震力效應相應也小,而其良好的延性也能對地震效應起到緩沖作用、混凝土施工時管道般需要在梁底通過,這樣會占用較大空間,使樓層凈高減少、而使用鋼結構可在梁腹板處開孔走管道,因此建造相同的樓層高度,采用鋼結構可達到提高層間凈高的效果。此外,與傳統結構需要“肥梁胖柱”才能建造較大開間相比,由于鋼結構輕質高強,因此可以簡中實現大跨與復雜幾何結構,創造開放式住宅。
3.3鋼結構的不足。鋼結構因其優勢而得到廣泛應用,近年來產生的鋼結構住宅也促進了住宅產業化的發展進程,尤其鋼結構使用過程的環保性還符合社會可持續發展的需要,帶來了良好的綜合效益、但鋼材也存在其固有不足、比如鋼材的耐腐蝕性和耐火性較差,因此鋼結構使用時需要進行較嚴格的防護,其防護時費用高于鋼筋混凝土結構、鋼材雖有一定的耐熱性,但在溫度達150℃以上時,鋼結構需要加隔熱層加以保護、鋼材不耐火,重要的結構必須注意采取防火措施、鋼材的強度高,所做構件多數壁薄且截面較小,受壓時為了在強度與穩定之間取得最優,往往滿足了穩定的要求,而使得強度不能充分發揮等。
4建筑鋼結構設計中應注意的問題
4.1鋼結構住宅的設計。鋼結構住宅有低層和多層之分、低層一般用于別墅,而多層用于公寓、根據抗震規范gb50011對12層以下和以上房屋的不同要求,建造鋼結構住宅一般不宜超過12層。鋼結構住宅抗震性能受結構布置規則性影響、因此,其平面布置應力求規則、對稱、不規則布置在地震時容易遭到損壞。
4.3鋼結構穩定性設計的經驗。
4.3.1借助于計算機技術和相關軟件的發展,目前鋼結構設計中結構和構件的平面內強度及整體穩定計算可由計算機輔助完成,而由設計者對結構和構件的平面外強度及穩定計算,進行分析、計算和設計、為了提高效率和提供方便,在設計時可將整個結構按標高進行分解,簡化成不同水平荷載作用下的多個布置形式的結構體系來進行強度和穩定的計算。
4.3.2受彎鋼構件的板件局部穩定可以通過幾種方式實現:①限制板件寬厚比,使之達到屈曲的極限承載能力,不在構件整體失效前屈曲;②允許板件在構件整體失效前屈曲,然后利用其屈曲后強度達到構件的承載能力;③對梁設置橫向或縱向加勁肋,以解決不考慮屈曲后強度的梁的局部穩定問題。
4.3.3軸心受壓構件和壓彎構件局部穩定也可通過兩種方式實現,分別是控制翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比和控制腹板計算高度與其厚度之比,如果受壓構件為圓管截面,則應控制外徑與壁厚之比。
鋼結構自重輕、強度高、工業化程度高等優點,在建筑工程中得到了廣泛的應用,同時鋼結構建筑還符合國家的可持續發展戰略、發展鋼結構建筑對提高城市建設水平有很大作用、在鋼結構設計中要充分考慮材料的優缺點,綜合考慮各方面的因素加強對結構的整體穩定、局部穩定以及平面外穩定的設計,克服結構設計缺陷,避免出現失穩事故,加快鋼結構應用領域的發展。
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1.2鋼結構設計在物理方面的問題及對策
1.2.1噪聲問題及對策
噪聲問題是現代建筑中最為常見的問題之一,且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經成為當前建筑學中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音,而這些聲音又大致能夠分為兩類,一類是無害悅耳的聲音,例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲,例如各種機械發出的轟鳴聲,刺耳的喇叭聲等。一般情況下,建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同,例如大型商場建筑,其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高,這就需要設計人員根據建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設計。在鋼結構建筑設計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗,并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。根據建筑使用功能的不同,其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑,其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發出的音樂聲,所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音,若是音樂廳中的聲音無法反射,那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失,甚至是聽不到聲音。當前,解決吸音問題的主要措施有兩種:第一種是科學的設計吸聲結構,例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進的吸聲材料,例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。
2建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點
2.1建筑工程中鋼結構穩定設計的特點
建筑工程中鋼結構穩定設計的特點主要表現為:第一,鋼結構的多樣性。建筑工程中鋼結構設計方面的問題直接影響著鋼結構的穩定性,特別是承荷載力大的鋼結構部位,在進行這類鋼結構部位設計時必須進行多方面的考慮,并對鋼結構的穩定性進行認真分析、探究。第二,鋼結構的整體性。鋼結構建筑是由多種構件共同組成的一個整體,任何一個構件所具有的作用都是不容忽視的,若是當任意一個構件出現問題,例如失穩、變形等情況,那么必定會對其他構件造成影響,最終導致鋼結構整體穩定性出現問題。
2.2鋼結構穩定性的計算方法
(1)整體剛度計算。在現行的鋼結構計算規范中,通用的計算方法是軸心壓桿穩定計算方法,其主要采用是折減系數方法和臨界壓力求解法。其中,臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩定性分析。鋼結構建筑是由多種構件共同組成的一個整體,其整體穩定性受各種構件的制約較大,各構件之間是否具有良好的穩定性,是確保鋼結構整體穩定性的前提基礎。所以,應對其整體穩定性進行分析。(3)其他特點的穩定計算。鋼結構的各種組成構件又能分為兩大類,為彈性構件和柔性構件,因而,在進行鋼結構穩定性時應重視這一特點。由于柔性構件容易發生變形,進而導致鋼結構內部也發生變化,最終對鋼結構整體穩定性產生嚴重的影響,所以,必須重視柔性構件的分析。
2.3鋼結構穩定性的分析方法
(1)靜力法。靜力法的分析原理是結合已經出現了微小變形后的一些結構受力的條件,并根據這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細的計算出構件受力的臨界相關荷載。在實際中應用靜力法構件平衡微分方程時,應遵循相關設定,具體表現為:直桿構件應該為截面,其壓力應始終遵循之前的軸線進行作用。(2)動力法。當鋼結構的結構體系處于平衡狀態下時,若是受到一定的干擾,那么整個結構體系就會產生振動,這時應采用動力法對鋼結構的穩定性進行分析。鋼結構整體穩定性與其所承受的荷載有著密切關聯,在鋼結構出現變形以及鋼結構振動加速時,這種聯系更加緊密。若是鋼結構所承受的荷載值低于鋼結構自身穩定性的極限荷載值時,會出現加速度和之前的鋼結構變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應用中鋼結構載著保守力并且已經具備結構變形的相關受力條件,那么就能以此條件構建總體勢能。如果要計算鋼結構的總體勢能,則必須滿足一個前提條件,即鋼結構處于相對平衡的狀態下。
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引言:
隨著我國經濟的飛速發展,城市面貌日新月異,一棟棟高樓大廈拔地而起。隨之建筑功能的不斷豐富,新穎的造型,致使工程設計越來越復雜,但目前的設計周期普遍偏短,也使設計文件中普遍存在某些質量問題,應該引起我們的重視。
1.地基與基礎設計過程中存在的問題
1.1柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中,地下室底板設計中,容易忽視因建筑物沉降所引起的附加應力的影響。因為實際上整個地下室底板與柱下獨立基礎在上部荷載作用下,將會一起發生沉降變形,共同受力,如未考慮因此產生的附加應力,對底板而言是偏于不安全的,有可能會導致地下室底板承載能力不足而開裂。尤其對于采用天然地基的情況時,其影響則更為顯著。對于總沉降量較小的工程,可考慮在地下室底板與持力層之間采取褥墊處理措施,當然,是否采用,還要綜合考慮其他因素。另外,對于地下水位季節性變化較大的地區,應考慮高低兩種不同水位對地下室底板的不同影響,求出包絡圖,再做配筋設計。
1.2天然地基錐體獨立基礎設計問題,有的基礎設計錐體斜面坡度大于1:3,該錐體部分砼很難振搗密實,現場施工往往是砼自然堆上,采用鏟子或抹灰刀拍搗成形,其錐體部分的砼很難達到設計強度要求。因此建議優先采用階梯形獨立基礎,利于施工,才能更好地保證施工質量。
1.3柱下獨立基礎之間的拉梁,如同時又是首層維護墻的承重梁的時候,不應該再簡單地按拉梁進行設計。而且在考慮荷載時,要考慮梁上皮以上土擴散角之內的土重。
1.4對于有地下室的建筑,當地下水位較高時,在室外地坪之下的結構部分,外輪廓形狀應盡量簡潔,這樣有利于建筑防水的施工。尤其對于柱下承臺的形式,更為明顯。此時,由于柱下承臺的影響,基槽地模形狀很復雜,有很多的陰陽角和放坡,即加大了防水施工的難度,有加長了施工時間,都不利于保證質量,并且還增加工程造價。對于這種情況下,我建議大家考慮反承臺法,即統一地下室底板和承臺的下皮標高相同,承臺需要加厚部分向上作,然后地下室內部作濾水層和覆土等地面做法。這種做法的優點是,基槽地模形狀很簡單,方便施工,利于施工質量得保證,同時也縮短了施工時間。并且,內部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力,減小配筋,這種自相平衡的思路最科學。同時也提高了建筑物的抗傾覆能力。
1.5地下室底板和外墻配筋計算時,往往假設條件與實際情況不符。例如地下室外墻配筋計算:有的工程外墻配筋計算中,凡外墻帶扶壁柱的,不區別扶壁柱尺寸大小,一律按雙向板計算配筋,而扶壁柱按地下室結構整體電算分析結果配筋,又未按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。按外墻與扶壁柱變形協調的原理分析,其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。建議:除了垂直于外墻方向有鋼筋砼內隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大(如高層建筑外框架柱)之間外墻板塊按雙向板計算配筋外,其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。
2.結構計算與分析
在結構計算與分析階段,如何準確,高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理,是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進,因此,結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。
2.1結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異,因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以,在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件,并從不同軟件相差較大的計算結果中,判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。
2.2是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。該部分內容實際上在新老規范中都有提及,只是,在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。
2.3振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念,并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中,并未提出振型參與系數的概念,或即使有該概念,該參數的限值也未必一定符合新規范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷,并決定是否要調整振型數目的取值。
2.4多塔之間各地震周期的互相干擾,是否需要分開計算。一段時間以來,大底盤,多塔樓的高層建筑類型大量涌現,而在計算分析該類型高層建筑時,是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算,還是將結構人為地分開進行計算,是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大,就有可能出現即使振型參與系數滿足要求,但是對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然有可能較大,從而便結構出現不安全的隱患。
2.5非結構構件的計算與設計。在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容,尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時,由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大,因此,必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。
3.梁側縱向鋼筋的配置
3.1由于目前電算程序在結構構件分析時尚不能考慮現澆樓板對梁扭轉的影響,而是由程序給出一個梁扭距折減系數,合理選用梁扭距折減系數對控制梁的扭距是很重要的,一般情況可取0.4-0.6。
3.2對跨度較大的次梁支承于主梁上時,次梁的支承端會對主梁產生較大的扭距,這時可在電算程序中指定該次梁的端支座為絞接。這種方法對解決梁在受剪扭情況下的超筋超限是非常有效的。
3.3有時雖然做了以上調整,但梁的抗扭縱筋面積仍然較大。此時應將抗扭縱筋面積分攤一部分到梁的四根角筋,其余部分面積按梁側腰筋設置,梁腰筋直徑仍以Φ12~Φ16為宜。
4.混凝土施工方面出現的問題
為滿足結構承載的要求,節約工程造價,通常在結構設計中對上、下柱或柱與粱扳的混凝土選擇不同強度等級,然而未對結構的點區域的混凝土強度作出明確說明。按施工規范要求,當梁柱的混凝土強度等級不同時,節點處應按強柱弱梁的原則,節點區域的混凝土強度等級應與柱相同。采用強度較高的混凝土,在梁柱交匯處側面設垂直施工縫是不符合規范要求的,混凝土澆筑時,應按圖在梁柱接頭周邊用鋼網或小板定位,并先澆筑梁柱接頭的混凝土,隨后澆筑梁板混凝土,這樣既不便于施工,其質量也得不到保證。因此,在結構設計時應作綜合考慮,根據實際情況將柱與梁板選擇相同的混凝土強度等級,以方便施工。
5.結語
對于建筑鋼筋混凝土框架結構的施工,有關規范雖已有詳細規定,但仍有若干問題沒有明確具體作法。這些問題在規范條文中沒有具體規定,也往往易被忽視,給工程質量留下隱患。
參考文獻:
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一.前言
在很長的一段時期,我國的建筑行業多采取的是鋼筋混泥土的建筑結構,但隨著土木工程和新的力學體系,新的設計方法出現,經過時間見證,鋼筋混凝土的結構在超高層建筑中,有著明顯的缺陷,那就是自重很大,于是,更多的設計師和建造師便開始尋找新的建筑結構來更好的實施對建筑的設計施工,終于,經過無數次的實驗和實踐的檢驗,最終選用了強度很大的鋼材來實施結構設計,甚至演變成為鋼結構建筑結構,直到目前為止,鋼結構的建筑已經成為一種建筑風潮。不僅大大推進了我國建筑設計施工的發展,更大大提升了建筑的整體質量。
二. 高層建筑鋼結構特點分析
高層建筑鋼結構工程在設計施工中有著很強的專業性和技術性要求,作為一種新型的建筑設計體系,有著自己的嚴格的設計施工要求,從地質地形的勘察測量,到對各種鋼材料的選擇運用,整體的框架的搭建,各部分大小構件的設計剪裁,到實地的施工安裝,一直到后期的質量管理,質量的全面監控,及其對整體工程的保養維護,都是一個緊密結合的過程,對施工方的設計水平,技術能力,專業水平,管理能力等一系列綜合能力提出了挑戰。
1.工序繁多,高層施工,立體施工,相互交叉施工,這是高層建筑鋼結構施工的第一特點,也是施工的難點之一,必須做好全面細致的科學設計,統籌安排,從設計施工到施工人員的安全保護,都要有著極其高的標準和要求。
2.高層建筑鋼結構施工多半位于高空,空間狹小,但由于工序繁多,需要準備的各種部件和施工器械品種繁多,操作人員的空間移動位置小,安全保障難度高,對眾多的零部件和施工的構件無處安放,對升降傳輸速度安全性有著高端要求。
3.工程進度控制難度大,高空作業,超高的施工標準,嚴格的施工規范,高端的材料處理,科學的安裝,合理安全的拆遷等一系列鞏固都受到了各種因素的影響,比如材料的質量,各種構件的傳送,自然氣候因素,焊接技術等各個方面。
三.高層建筑鋼結構施工技術操作
在高層建筑鋼結構施工過程中,鋼結構的安裝施工工序繁多,施工復雜,筆者將結合多年的施工經驗,從一些具體的施工環節做出探討,對相關環節的施工步驟和施工質量控制措施作出分析。
1.要做好施工前的各種準備。
(一)要經過實地勘察測量得到準確的各種數據,結合雙方的建設協議,綜合考慮各種影響因素,做出科學合理的工程設計,制定施工標準和施工規范,嚴格實行權責制度,做到目標明確,權責分明。
(二)在施工前要做好各種物料,裝吊設備的準備和檢測,保證施工要用到的各種機械設備夠足夠齊全,且都能夠保持正常運行狀態,同時,要做好對施工人員的培訓,加強對相關技術的掌握,提高對各種機械的操控熟練程度,加強心理素質的測驗和鍛煉。
(三)要對即將施工的場地做出清理,對周邊的人員和物品進行分離,同時,將各種即將用到的機械設備運輸到現場布置合理。
2.鋼柱安裝施工步驟及質量控制
( 一) 鋼柱的安裝
根據構件的設計參數、現場條件、施工工期,選配相應的吊運機具和人力;并做好吊裝前的檢驗。之后要確定柱子吊裝時合適吊點。無論構件大小都要試吊一次,使構件離地200 mm 左右,檢查各部位有無問題,在確保安全可靠的情況下正式吊裝; 柱子就位時回鉤要緩慢,穿引螺栓要準確,柱子地腳螺栓緊固牢固。柱子頂端用4 根纜繩封固; 橫梁就位后兩端各用2根纜繩封固,纜繩方向與橫梁垂直。主構件完全穩定,找正精平后,臨時纜繩拆除。
(二)鋼柱校正質量控制
工程中鋼柱安裝校正采用單構件安裝校正法,以每節柱的柱頂中心線相重合為原則進行安裝校正。校正方法用2 臺經緯儀從兩個不同方向進行測控,如兩條基線不在同一條直線上,這說明柱子不垂直,需要進行調整,最終將柱頂偏差控制在2 mm 范圍內。對標高測量控制,保證同一節高度柱頂標高偏差在5 mm 范圍之內。
3.高強度螺栓安裝
高強度螺栓的連接和固定的質量控制: 扭剪型高強度螺栓在供貨、裝運、保管過程中應輕裝輕放,防止螺栓損傷與沾污。安裝時要確保穿孔的自由通過,嚴禁錘擊穿孔,穿孔方向要保持一致,墊圈位于螺母一側,確保高強度螺栓連接板接觸面的平整。
4.鋼結構的焊接
(一)鋼結構主要焊接內容和形式
柱和柱接頭焊接、柱與梁連接板焊接和栓釘焊接。焊接形式為全熔透焊接。焊工需取得平焊、立焊、橫焊的技術資格,并且熟悉工程的焊接要求。施工時制定的焊接順序為: 對整體來說,由平面中心向四周擴展,采用結構對稱、節點對稱焊,先焊鋼梁、后焊鋼柱。
(二)焊接質量控制要求
雨天不安排焊工作業; 焊接過程中每一條焊縫的焊渣都要清理干凈,并認真檢查焊縫質量; 焊接完畢后用角向打磨機將焊縫兩側各100 mm 范圍內打磨干凈,以便探傷。
5.鋼結構的除銹與涂裝
(一)防繡漆質量控制
鋼結構在工廠涂裝二底防繡漆,現場只需對高強螺栓接頭、焊接接縫、運輸吊裝碰撞損傷部位進行補涂。
(二)防火涂料質量控制
現場涂裝防火涂料。涂裝前對涂裝部位表面進行清理,按二級防火標準設計要求的涂層厚度和遍數涂裝施工。
四,高層建筑鋼結構工程在現場安裝過程中的安全控制
1.要建立健全安全控制管理體系。施工單位要設立專門的安全管理部門,實施安全生產責任制,在提升施工人員安全意識的基礎上,加強對施工材料設備的檢查,減少因為施工材料設備而帶來的安全隱患。規范操作,嚴格執行安全措施。實施全過程的安全控制。
2.根據各種構件的高度來安裝好爬梯,如此,以方便施工人員的上下,同時,要做好爬梯的綁扎固定。同時,要張掛水平安全網進行防護,在進行水平安全防護網的安裝中,防護網一般在高空施工人員的十米以內。
3.施工人員要掛好安全帶。安全帶是整個鋼結構安裝施工過程中重要的安全防護措施之一。比如,在鋼梁安裝完畢之后,要設置好安全繩,如此可以方便讓施工人員將安全帶佩戴好。
五.結束語
高層建筑鋼結構的施工具有極大的技術性和挑戰性,施工單位必須做好科學合理的設計,設定嚴格科學的施工規范,并精心準備施工所用各種器械設備,加強對施工人員的培訓,提高整個施工隊伍的技術能力和綜合素質。在施工時候既要保證施工進度,控制施工質量,又要結合施工的實際情況,從全局出發,統籌全局,兼顧細節,保證施工的科學合理性,保證整個高層建筑鋼結構施工的安全穩定,優質高效。為推動我國建筑業的進步,經濟的發展,人們生活水平的提高,做出貢獻。
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