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鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)簡(jiǎn)介

2017-01-17

5鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

5.1鋼結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計(jì)與CAM制造技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

推廣與應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是鋼結(jié)構(gòu)欣的CAD技術(shù)，CAD技術(shù)包括：各類鋼結(jié)構(gòu)的建模、計(jì)算分析(平面與三維空間分析)

、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(框架的粱柱節(jié)點(diǎn)

、柱腳節(jié)點(diǎn)，桁架的桿件連接節(jié)點(diǎn)

、支座節(jié)點(diǎn)

，排架的柱腳節(jié)點(diǎn)、牛腿節(jié)點(diǎn)

、支撐節(jié)點(diǎn))與施工圖的繪制(各類鋼框架

、桁架、排架

、網(wǎng)架

、網(wǎng)殼、粱

、柱等結(jié)構(gòu)與構(gòu)件)．鋼結(jié)構(gòu)CAM用于鋼結(jié)構(gòu)的輔助制造技術(shù)

，包括桿件與板材的優(yōu)化下料，鋼管相貫節(jié)點(diǎn)下料及網(wǎng)架與網(wǎng)殼桿件與節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)輔助加工

，隨著CAM技術(shù)的發(fā)展

，將對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的進(jìn)步起到積極作用。

(2)技術(shù)指標(biāo)

鋼結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計(jì)技術(shù)可保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備性

，提高設(shè)計(jì)效率

，CAM技術(shù)可顯著提高鋼結(jié)構(gòu)加工效率、節(jié)省鋼材

，這二個(gè)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高設(shè)計(jì)與施工速度

，降低工程成本有積極意義。

(3)適用范圍

該技術(shù)可應(yīng)用于多

、高層鋼結(jié)構(gòu)

、單層門式剛架、單層工業(yè)廠房

、各類桁架與屋架

、大跨度體系場(chǎng)館與公共建筑等鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下

，提高設(shè)計(jì)效率

、節(jié)省鋼材。

5.2鋼結(jié)構(gòu)施工安裝技術(shù)

5.2.1厚鋼板焊接技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)柱與一些特殊大跨度重荷載桁架與梁的設(shè)計(jì)與施工中

，厚鋼板大量應(yīng)用

，而影響鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的一個(gè)最主要因素是厚鋼板的焊接

。為解決厚鋼板的焊接司題要考慮如下因素：材料方面應(yīng)采用有z向性能要求的鋼板；焊縫形式應(yīng)合理設(shè)計(jì)

，以減小層狀撕裂：焊接材料采用低氫型焊條：焊接工序要選擇合適的預(yù)熱溫度與焊后熱控制

，并嚴(yán)格控制焊接順序。

(2)技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于板厚大于或等于40mm

，且承受沿板厚方向拉力作用的焊接時(shí),應(yīng)考慮厚鋼板的焊接問題

。板材要有Z向性能保證，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》GB／T 5313的規(guī)定

。

(3)適用范圍

適用于高層

、超高層的鋼結(jié)構(gòu)的柱制作的焊接(箱型柱，11型柱)

、粱柱節(jié)點(diǎn)焊接

，大跨度重載粱的翼緣與腹板的焊接，大跨度重載桁架節(jié)點(diǎn)焊接等方面.

5.2.2結(jié)構(gòu)安裝施工仿真技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)安裝施工仿真技術(shù)主要包括以下四個(gè)方面: 1．大型構(gòu)件的吊裝仿真,檢驗(yàn)構(gòu)件安裝中與其它構(gòu)件的及支架的碰撞與干涉問題

，得出正確的安裝方式

；2．施工進(jìn)度仿真模擬，以直觀實(shí)現(xiàn)對(duì)于施工進(jìn)度與質(zhì)量的管理

；3

、結(jié)構(gòu)安裝的預(yù)變形技術(shù)，包括安裝構(gòu)件的起拱與預(yù)變位

，以最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安裝完成后的正確幾何位置

；4．結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)拼裝模擬。

(2)技術(shù)指標(biāo)

施工安裝仿真技術(shù)須依靠計(jì)算機(jī)建立三維實(shí)體模型

，正確反映構(gòu)件與各構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的關(guān)系

。在吊裝仿真中要模擬構(gòu)件在吊裝中的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以實(shí)見構(gòu)件的正確就位

，提高施王安裝效率：施工進(jìn)度模擬要反映工程中各工序關(guān)系

，達(dá)到實(shí)時(shí)模擬的要求。

(3)適用范圍

適用于復(fù)雜型體的鋼結(jié)構(gòu)與大跨度鋼結(jié)構(gòu)的安裝

5.2.3 大跨度空司結(jié)構(gòu)與大型鋼構(gòu)件的滑移施王技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

大跨度空間結(jié)構(gòu)與大型鋼構(gòu)件在施工安裝時(shí)

，為加快施工進(jìn)度

、減少腳手架、確保焊接安裝質(zhì)量

，可采用滑移施工技術(shù)

。滑移技術(shù)是在建筑物的一測(cè)搭設(shè)一條施工平臺(tái)

，在建筑物二邊或跨中鋪設(shè)滑道

，所有構(gòu)件都在施工子臺(tái)上組裝，分條組裝后用牽引設(shè)備向前牽引滑移(可用分條滑移或整體累積滑)。結(jié)構(gòu)整體安裝完畢并滑移到位后

，拆除滑道實(shí)現(xiàn)就位，

(2)技術(shù)指標(biāo)

結(jié)構(gòu)滑移沒計(jì)時(shí)要對(duì)滑移工況進(jìn)行受力性能驗(yàn)算

，保證結(jié)構(gòu)的桿件內(nèi)力與變形符合規(guī)范要求

。滑杉牽引力要正確計(jì)算

，當(dāng)鋼與鋼面滑動(dòng)磨擦?xí)r

。磨擦系數(shù)取0.12-0.15：當(dāng)滾動(dòng)磨擦?xí)r，滾動(dòng)軸處磨擦系數(shù)取0.1

?div id="m50uktp" class="box-center"> ；茣r(shí)要確保同步，位移不同步應(yīng)小于50mm

。

(3)適用范圍

適用于大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面立體桁架(包括曲面桁架)及平面形式為矩形的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的安裝施工．

5.2.4大跨度空間結(jié)構(gòu)與大跨度鋼結(jié)構(gòu)的整體頂升與提升施工技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

對(duì)于大跨度屋蓋與鋼結(jié)構(gòu)

，具有地面拼裝條件，又有較好的周邊支承條件時(shí)

，可采用整體頂升與提升技術(shù)

。屋蓋與鋼結(jié)構(gòu)在地面安裝為一個(gè)整體后，利用周邊支承結(jié)構(gòu)或臨時(shí)扒桿

，應(yīng)用頂升或提升技術(shù)將結(jié)構(gòu)整體頂升或提升

，頂升或提升施工時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)精確控制各點(diǎn)的同步性．頂升用實(shí)心千斤項(xiàng)，利用千斤頂與臨時(shí)支架相配合遙級(jí)頂升

，提升用穿心雙作用千斤頂

，且可連續(xù)提升。

(2)技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于整體頂升與提升時(shí)

，要作施工狀態(tài)下結(jié)構(gòu)整體受力性能驗(yàn)算

，并計(jì)算各頂、提點(diǎn)的作用力

，配備千斤頂

。對(duì)于施工支架或下部結(jié)構(gòu)應(yīng)驗(yàn)算承載能力與整體穩(wěn)定性。施工時(shí)各作用點(diǎn)的同步應(yīng)控制于不大于30mm

。

(3)適用范圍

適用于大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

、桁架結(jié)構(gòu)、大型鋼結(jié)構(gòu)與構(gòu)件整體安裝與施工

。

5.3 鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)主要包括鋼管混凝土

、型鋼混凝土與組合梁．鋼管混凝土可顯著減小柱的截面尺寸，提高承載力

；型鋼混凝土承載能力高

，剛度大且抗震性能好；組合粱承載能力高且高跨比小。銅管混凝上施工簡(jiǎn)便

，梁柱節(jié)點(diǎn)采用內(nèi)環(huán)板或外環(huán)板式

，施工與普通鋼結(jié)

構(gòu)一致，鋼管內(nèi)的混凝上可采用高拋免震搗混凝土

，關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)計(jì)合理的粱柱節(jié)點(diǎn)與確保鋼管內(nèi)澆搗混凝上的密實(shí)性

。型鋼混凝土除了鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)外還具備混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)具有良好的防火性能

。其關(guān)鍵技術(shù)是如何合理解決梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋的穿筋問題

，以確保節(jié)點(diǎn)良好的受力性能與加陜施工速度。組合粱是在鋼粱上部澆筑混凝土

，形成混凝土受壓

。鋼筋受拉的截面合理受力形式，充分發(fā)揮鋼與混凝土各自的受力性能．組合粱施工時(shí)

，鋼梁可作為模板的支撐

。組合粱設(shè)計(jì)時(shí)要確保鋼粱與混凝土結(jié)合面的抗剪性能，又要充分考慮鋼梁各工況下從施工到正常使用各階段的受力性能

。

(2) 技術(shù)指標(biāo)

鋼管混凝上設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循《鋼管混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS 28：90的要求

。型鋼混凝土設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-2001的要求。

(3)適用范圍

鋼管混凝土特別適合應(yīng)用于高層

、超高層建筑的柱及其它有重載承載力沒計(jì)要求的柱：型鋼混凝土適合于高層建筑外框柱及公共建筑的大柱網(wǎng)框架與大跨度粱設(shè)計(jì)

；組合粱適用于結(jié)構(gòu)跨度較大而高跨比又有較高要求的樓蓋結(jié)構(gòu)。

5.4預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是指索結(jié)構(gòu)或索與其它結(jié)構(gòu)組合的雜交結(jié)構(gòu)

。包括索結(jié)構(gòu)

，斜拉結(jié)構(gòu)、張弦粱結(jié)構(gòu)

、橫向加勁單曲懸索

、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架與預(yù)應(yīng)力網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等方面。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)顯著改善結(jié)構(gòu)受力性能

，且有結(jié)構(gòu)性能好．結(jié)構(gòu)優(yōu)

、用鋼量省、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)控制等諸多優(yōu)點(diǎn)

。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)

，其關(guān)鍵點(diǎn)是依靠索(斜拉索、拉索

、懸索)通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)建立與增大剛度

。預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)有多種方式，包括索的張拉及結(jié)構(gòu)體系支座的強(qiáng)迫位移等．索可依據(jù)設(shè)計(jì)要求采用整體索或鋼絞線集成索或直接為高強(qiáng)鋼拉桿

，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)宜分步到位

，并必須作模擬計(jì)算分析。

(2)技術(shù)指標(biāo)

索一般采用1 860NPa級(jí)高強(qiáng)鋼絲或高強(qiáng)鋼絞線,其設(shè)計(jì)強(qiáng)度一般取0.4倍索的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。

(3)適用范圍

預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)廣泛適用于各種類型的大跨度的公共建筑包括體育場(chǎng)館

、候機(jī)候車廳

、展覽館，建筑造型豐富

、結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異

，有很好的應(yīng)用前景。

5.5住宅結(jié)構(gòu)技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

采用鋼結(jié)構(gòu)作為住宅的主要承重結(jié)構(gòu)體系

，對(duì)于低密度住宅以采用冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系為土，墻體為墻柱加石膏板

，樓蓋為c型擱柵加輕板：對(duì)于多層住宅以鋼框架結(jié)構(gòu)體系

，樓板宜采用混凝土樓板，墻體為預(yù)制輕板或輕質(zhì)砌塊

。多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的另一個(gè)方向是采用帶鋼板剪力墻或與普鋼混合的輕鋼結(jié)構(gòu)：對(duì)于高層住宅

，則山日框架與混凝土簡(jiǎn)體組合構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)或以帶鋼支撐的框架結(jié)構(gòu)。

(2)技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于低層冷彎薄壁型銅住宅體系

，其總結(jié)構(gòu)用鋼量為22—25kz／m²

，開間尺寸為3.3m～4.8m；多層鋼框架住宅體系

，其鋼結(jié)構(gòu)用鋼量為 35～40ks／m²

，開間尺寸以3.3m—4.5m為宜；高層銅框架混合結(jié)構(gòu)或帶鋼支撐鋼框架體系

，其鋼結(jié)構(gòu)用鋼量為50ks／m左右

，開間尺寸為3.3m—7.2m為宜

（3）適用范圍

冷彎薄壁型鋼可廣泛應(yīng)用于低層住宅（1~3層）的建設(shè)；鋼框架結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于多層住宅（1~4層）的建設(shè)

；鋼與混凝土結(jié)構(gòu)或帶鋼支撐框架結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于地層住宅（9~24層）的建設(shè)

；鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)要義產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)做好墻板的配套工作，以試點(diǎn)工程為基礎(chǔ)做好鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣工作

。

5．6 高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用技術(shù)

（1）主要技術(shù)內(nèi)容

對(duì)承受較大動(dòng)荷載的焊接鋼結(jié)構(gòu)

，選材需要考慮可焊性好、沖擊韌性高

、強(qiáng)度較高

、厚板焊接效應(yīng)不明顯得優(yōu)質(zhì)鋼材。現(xiàn)國(guó)內(nèi)開發(fā)研制的14MnNbq和15MnVNq橋梁鋼

，可達(dá)到上述要求

，與其國(guó)標(biāo)GB/T714-2000對(duì)應(yīng)牌號(hào)為Q370qE 和Q420qE。

（2）技術(shù)指標(biāo)為：

14MnNbq（Q370q-E）和15MnVNq（Q420q-E）橋梁鋼應(yīng)正火交貨

。14MnNbq（Q370q-E）鋼板厚t≤24mm的鋼板經(jīng)雙方協(xié)議可按控軋或正火交貨

。主要技術(shù)指標(biāo)為： 14MnNbq 鋼

屈服強(qiáng)度：t=50~6mm；分別≥340-370Mpa

抗拉極限強(qiáng)度：t=50~6mm；分別≥490-685Mpa

沖擊韌性：-40℃時(shí) t≤24mm

，Akv≥100J

；t>24mm, Akv≥120J

最大社用鋼板厚度tmax:50mm

5MnVNq鋼：

屈服強(qiáng)度：t=60--25mm；分別≥420--430Mpa

抗拉極限強(qiáng)度：t=60--25mm

；分別≥560--580Mpa

沖擊韌性：-40℃時(shí) Akv≥100J

最大社用鋼板厚度: tmax：56mm

(3) 適用范圍

適用于大型鐵路橋梁用鋼

、低溫地區(qū)焊接鋼結(jié)構(gòu)、其它承受重荷載的焊接鋼結(jié)構(gòu)

。

（4）已應(yīng)用的典型工程

該技術(shù)在九江長(zhǎng)江公路鐵路大橋

、蕪湖公路鐵路大橋、秦沈鐵路客運(yùn)專線結(jié)合梁鋼梁

、榆懷線長(zhǎng)壽長(zhǎng)江大橋

、青藏鐵路結(jié)合梁鋼梁、長(zhǎng)東鐵路黃河橋等大型工程中應(yīng)用

，經(jīng)濟(jì)效益顯著

。

5.7鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐技術(shù)

(1)主要技術(shù)內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐技術(shù)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的安全性能與耐久性起著極為重要的作用。就鋼結(jié)構(gòu)的防火技術(shù)來說

，一般采用防火涂料或防火板材預(yù)以保護(hù)

。防火涂料分為超薄型、膨脹型與厚型三種類型

。超薄型防火涂料

，厚度最厚僅為2．6mm，采用輥涂

、刷涂或噴涂

；膨脹型防火涂料，最大厚度可達(dá)7mm

，采用噴涂方法施工

；當(dāng)無裝飾要求時(shí)，可采用不帶礦物纖維的非膨脹厚型無機(jī)防火涂料

，最大厚度為50mm

，采用涂抹或噴涂方法施工。對(duì)某些粱柱需要包裹的情況廠還可以應(yīng)用防火板材包裹

，達(dá)到保護(hù)目的

。采用的各類防火涂料與材料必須得到消防部門指定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，施工時(shí)必須按要求多道噴涂或涂刷

，嚴(yán)格達(dá)到設(shè)計(jì)的防火涂料厚度要求

。鋼結(jié)構(gòu)防腐按鋼結(jié)構(gòu)的使用要求而定，一般情況下用常規(guī)防銹漆即可

，當(dāng)所處的環(huán)境條件較惡劣時(shí)必須要采用性能優(yōu)異的防腐涂料如富鋅類涂料或采用耐侯鋼．

(2)技術(shù)指標(biāo)

按構(gòu)件的建筑防火要求與對(duì)結(jié)構(gòu)的外觀要求選取適宜的防火涂料

，超薄型防火涂料

，厚度0.6mm一2.6mm，其耐火極限為0.5小時(shí)至2.5小時(shí)

；膨脹型防火涂料

，厚度3.0mm一7.0mm，其耐火極限為0.5小時(shí)至2.5小時(shí)

；厚型無機(jī)防火涂料

，厚度8.0mm-50.0mm，其耐火極限為0.5小時(shí)至3.0小時(shí)

。

(3)適用范圍

防火涂料或防火板材廣泛應(yīng)用于各類鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)

，各類公共建筑中當(dāng)外觀要求較高時(shí)采用超薄型防火涂料，各類大跨度結(jié)構(gòu)常采用膨脹型防火涂料

，而大量的高層鋼結(jié)構(gòu)則常用厚型防火涂料保護(hù)．

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