1、1高层钢结构住宅技术应用 简介：随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快，我国住宅建设持续空前发展，人们的居住条件逐步提高，并对居住质量的要求也越来越高。中国已成为第一产钢大国钢结构住宅适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高，可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高住宅产业化水平。由于上述优势，钢结构在住宅市场必将有良好的发展前景。 关键字：钢结构,住宅 1、引言 钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史。首先采用钢结构建造高层建筑的是美国,战后经过经济恢复，高层钢结构工程建设再度兴起，随着炼钢技术和成型制造工艺的发展，给钢结构工程的应用带来新的活力，工程建设日益增加，相应又推动了钢结构设计与施
2、工技术的不断进步积完善，特别是1960 年以来，高层钢结构工程迅速发展，钢结构已成为高层建筑设计选型的主要对象。随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快，我国住宅建设持续空前发展，人们的居住条件逐步提高，并对居住质量的要求也越来越高。中国已成为第一产钢大国钢结构住宅适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高，可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高住宅产业化水平。由于上述优势，钢结构在住宅市场必将有良好的发展前景。通过百花小区 1#楼高层住宅钢结构体系的应用研究，更好地提高钢结构体系在住宅产业当中的应用技术，推动国内钢结构在房地产业中的采用，为钢结构体系的发展做出贡献2、工程概况百花小区 1#商
3、住楼位于济南市高新技术产业开发建设总公司建设的百花小区内，建筑面积为 3.3万平方米，地下一层，地上 26 层（其中地下为立体式车库，1层为公建，4 层以上为住宅楼）。承重框架为箱形截面柱及 H 型梁，柱采用马钢生产的 Q345B 型钢车间加工制作。内、外墙板采用南京产 ALC（蒸压轻质加气混凝土板），外墙直接在 ALC 板刷涂料。公建部分外窗采用无框窗；住宅外窗采用 60 系列 PVC 塑钢窗，中空玻璃。楼面为现浇混凝土现场浇筑，屋面采用 PVC 卷材防水聚乙脂发泡保温屋面。住宅内水电均走暗线，与梁交叉处走梁腹板预留孔。水、电分户计量，宽带入户。采暖用进口美国原装金玛克电暖器。室内精装修，空
4、间大，效果好，充分体现了钢结构的结构优势。3、主要施工方法31 钢结构加工制作箱型柱采用钢板，在钢构件加工车间加工、钢结构构件的除锈、焊接完成。311 箱型柱制作工艺1) 钢板拼接2由于每段柱高在 12 米以下，为保证下料后钢板的直线度，首先将两块钢板拼接。 钢板两端开坡口。2) 划线下料按排料图划线，划线宽度方向留余量 3mm，长度方向留余量 50mm。中间隔板划线不留余量。长度方向沿划线每隔 5m 钻 8mm 孔。用两台半自动切割机（或双头）沿划线中心同时切割，每隔 5 米留 100mm 不切割，待冷却后再切割。3) 组装焊接用 H 型钢作临时组装平台，组装前用水准仪将平台找平并将 H 型
5、垫实固定。在两腹板上划组装线，组装焊接衬板。定位焊。在衬板内侧每隔 300mm 焊 10-20mm 焊缝。将一腹板与隔板组对，定位焊。组对两盖板。定位焊。组装腹板，定位焊。用三根同尺寸的箱体并排，并两点焊。用两边箱体作自动焊机轨道用。焊接：用两台埋弧自动焊沿同一方向焊接两条焊缝。焊缝两端加 100mm 引弧板和熄弧焊。焊完一层后将箱体翻身，焊接另一面两条焊缝。焊接方法同上。待焊接完毕后再翻身施焊另一面两条焊缝。焊接完毕，即将引熄弧板在离母材 5mm 处切断，并用砂轮机修磨平整，切不可用锤击落；并修磨后的切割面进行检查。焊缝无损检测，使用超声波探伤。探伤长度为每条焊缝的 20%，按 JB1134
6、5 的规定不低于级。312、梁及连接板加工及组焊1)下料3型钢采用型钢切割机下料，钢板采用半自动切割机下料,下料后应进行清渣修磨，编号归类放置； 2）钻孔先在构件上用划针和钢尺划出孔的中心和直径，在孔的四周（90位置）打四只冲孔，钻孔后检查；3）高强度螺栓摩擦面处理喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度：喷砂压力约 6Kg/cm2，石英砂的粒度 1.54mm，加工后的钢材表面呈现灰白色；用电动砂轮机打磨钢板的表面，砂轮打磨的方向与受力方向垂直，打磨范围不应小于 4 倍螺栓直径，打磨时不应在钢材表面磨出明显的凹坑；32 钢结构安装321 箱型柱安装：箱型柱在实际施工过程中按照材料采购、加工、运输、
7、吊装、连接（加固）工艺完成。所有钢结构制品，在刷防锈油漆前，必须将构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净。手工除锈达到 St2，机械除锈达到 Sa2。本工程四层以下裙楼立柱为 48 根，主楼立柱为 37 根。立柱单根最短 4.5 米，最长 12.5 米。截面形状为箱形。单根立柱最大设计重量为 3.5 吨，最小设计重量为 1.88 吨。剪力墙框架立柱为 150*150H 型钢。吊装顺序采用由中心向四周扩展的原则，以保证安装过程中框架的对称性和稳定性。立柱安装吊装采用 QTZ-80 型塔式起重机，利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接，形成稳定的单
8、元框架后调整焊接及 UT 检测。322 钢梁安装钢梁的安装分主梁、次梁和外挑梁的安装；主梁材质为 Q345B 轧制 H 型钢。主梁在立柱形成单元后采用捆绑串吊施工，根据该工程的设计特点吊装数量 24 根；次梁和剪力墙框架梁由于空间和接点的实际情况，一般采用单根吊装。323 高强螺栓安装高强螺栓是目前建筑钢结构最先进的连接方法之一。它的特点是施工方便，可拆可换，传力均匀。根据本工程的设计方案高强螺栓采用摩擦型连接。紧固办法采用专用棘轮扳手和扭矩扳手经初拧和终拧完成。324 .栓钉焊接栓钉焊接是高层钢结构施工中不可缺少的一个环节，常见的栓钉焊接分为直接焊接在钢梁上和穿过压型钢板后焊接在钢梁上两种方
9、式。本工程采用直接焊接在钢梁上。33 混凝土施工4本工程中混凝土部分主要是核心筒筒壁和现浇混凝土楼面两个部分。混凝土的运输。混凝土竖向运输主要通过砼泵泵送。楼面模板支撑方案，根据本工程的结构特点，利用 H 型梁下翼缘支撑小规格H 型钢，在 H 型钢上铺设竹胶板、钢筋。箱型柱内浇混凝土采用顶升法，利用混凝土泵的压力将混凝土由下向上压入箱型柱。在混凝土顶升前，会同设计方对顶升入口处的管壁进行详细、严格的强度验算，确保顶升压力在要求的强度范围内，同时在柱下部侧壁安装特种压力表，随时观测柱内混凝土的压强变化。另外，对顶升用混凝土的配合比要严格要求，保证混凝土的坍落度不小于 200MM。34 外墙板安装
10、外墙板采用南京旭建产 175MM 厚度 ALC 板。该板材全部采用工厂化加工，运输到现场吊装，吊装设备为塔吊。外墙墙板共计约 9780 块，其中 TU 平板 4600 多块，TU 艺术板 5180 块。按照厂家提供图集施工，由墙板内侧膨胀螺栓固定在楼面的通长角钢和 ALC 板上的专用联结杆连接，缝隙用嵌缝砂浆和密封胶密封。于床连接处在窗四周另加角钢。35 内墙板安装内墙板均采用南京产 C 型 125 厚度 ALC 板。工厂化生产，现场安装。施工工艺简单，不受天气等情况的制约。内墙的安装基本与外墙类似。卫生间、厨房等部位的墙板采用特殊 PVC 密封胶。4、主要的技术成果1)、箱型砼柱箱型柱砼柱是
11、在箱型柱内灌注高强度（C50）等级砼，在箱型柱中间内部加隔板支撑，形成两种材料相辅相成共同工作的机理，解决了在荷载作用下，强度尚未达到极限时率先发生变形过大的问题。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特点，一般每四层（每节长 12 米左右）为一个制作安装单元，整根钢管柱一次吊装就位，为主体结构安装创造了流水作业的条件。箱型柱砼外包防火板后，钢管混凝土柱耐火极限大于三小时，满足高层建筑的防火要求。H 型梁的加工，栓钉的焊接，采用合理的工艺，尽量减少由于焊接产生的残余应力，并采用合理的手段校正误差。高强螺栓的型号，高强螺栓的接触面要求先用砂轮打磨，打磨方向与构件受力方向垂直，安装时用钢丝刷清除浮
12、锈，并根据规范做摩擦面的抗滑移系数试验，要求抗滑移系数不得小于 0.35。2)、H 型梁H 型钢梁均采用轧制 H 型钢，其变形能力强，抗震性能好，承载力高。H 型钢梁外刷防腐漆、外包防火板，解决了钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁有较大的承载力，可大大节省模板工作量。所用梁均在工厂加工，后运输到县现场吊装，大大减少了现场的工作量，缩短了工程工期。53)、抗侧力支撑砼筒结构电梯、楼梯位置形成钢筋混凝土核心筒，作为剪力墙抗侧力支撑，提高了结构稳定性，对于优化抗侧刚度，改善抗震性能起到了积极的作用。1234)、现浇钢筋混凝土楼盖利用钢框架梁下翼缘作为支模板材撑，上铺竹胶板，再按设计铺设钢筋，浇筑 C
13、30 混凝土。节省模板材，缩短施工工期。5)、节能型复合外墙板墙板尤其是外墙板从某种意义上讲，它比结构体系更为重要。因为住宅建筑的主要功能是靠外墙板实现的。工程采用的复合外墙板是列为“国家住宅建设推荐产品”的南京旭建蒸压轻质加气混凝土（ALC）板，该墙板由加气混凝土与钢筋龙骨组合而成。墙板工厂化预制生产，现场安装，基本取消了湿作业。加工尺寸精确，施工快速，简单，大大缩短了施工周期；由于质轻并有相当的强度，可简化工程基础；优良的保温性能可减少墙身厚度，增大建筑的使用面积。同时在地震中大大降低建筑的破坏程度，减少灾害造成的损失。墙板板缝的抗渗、墙板的防火也都满足国家相应标准的要求。ALC 板的主要
14、性能：1、轻质：比重为 0.5，为混凝土的 1/5，空心砖的 1/3。减轻建筑的自重，减少了经济投入，提高了施工质量。2、隔热性：导热系数为：0.11W/mk。3、耐火性：耐火极限达到 4 小时。4、隔音性：有隔音与吸音双重性能。5、承载能力和抗震性能优越。6、绿色环保，无放射性。ALC 板的施工安装便捷，板材完全机械化生产，精度高，可按现场需要切割成任何形状，施工工艺简单，劳动强度低，解决了传统的砌块施工中的一系列施工质量问题，施工工期可可缩短三分之一，大大提高了施工效率。6)、高层住宅钢结构体系节能采暖方式的研究；6节能住宅在大的方面上能够节约能源，保护环境；在小的方面上可以为业主节省生活
15、成本。据有关调查表明：随着人们对节能住宅的认识，有超过七成的人愿意购买节能住宅。因此在本工程中，也充分考虑了节能技术的应用：首先，在设计上充分减少建筑墙体、屋面、窗体等部位的热传导。采用建筑低能耗围护结构设计方案，使用新型低能耗的围护材料。一至三层裙房外墙墙体采用 200 厚加气混凝土砌块，四层及以上住宅外墙采用 175MM 厚节能墙板。新建屋面在防水卷材上铺设膨胀珍珠岩，增加了屋面的保温效果。外窗除裙房办公区安装无框落地玻璃外，其他均采用 PVC 系列塑钢窗，其物理性能达到 A 类，中空玻璃内腔气体层厚度不小于 12MM。热水系统采用太阳能集中供热系统。减少投资，同时保护了环境。本工程的采暖
16、除裙房部分外均为电暖采暖方式，踢脚线安装型玛克尔智能温控电暖气。电采暖的特点是：环保无噪音、无污染，不产生废气，同时热效率高，热转化率能达到 99%。其次在建材的采购上，严格控制质量，确保严格按照设计要求使用建材。环保节能在施工工艺上也充分考虑。本工程的钢管混凝土柱的浇筑，采用新型泵压顶升技术，很少振捣甚至不用振捣，混凝土达到了设计要求，减少因振捣而引起的噪声污染，同时此工艺减少了混凝土的浪费，大大减少了建筑垃圾的产生；钢结构梁柱的采用，减少了截面积，节省了模板材的使用，节省资源的同时保护了环境；墙板安装采用焊接或螺栓连接方式，在钢结构柱和梁上焊接预埋件，用专用连接钢筋和钢板（螺栓）固定，与结
17、构梁或柱结合处缝隙专用密封膏密封。墙板安装工艺基本取消了现场湿作业。本工程在节能环保及采暖方面改变了建筑外围保温隔热单一节能的技术观念，结合了太阳能开发及利用新型电能采暖技术，同时在施工时采用减少湿作业量的施工工艺，保护环境在开发新能源和节约使用能源上具有超前意识，为环保节能在住宅产业的采用起到了推动作用。7、钢结构主体升降车库的应用研究；根据城市对停车位数量的发展需求和本工程地下室层高较高的特点，地下室部分安装立体升降车库。立体多层停车设备具有节省空间，布局灵活，存取自动化、投资少的优点，是适合城市中心土地少而生的一种新型设备。超高层钢结构施工技术与管理一、“光辉的历程”我局超高层钢结构施工
18、历史回顾 同发达国家相比，超高层钢结构建筑在我国起步较晚，成熟及可借鉴的经验不多。改革开放以来，许多“高、大、新、尖”的现代化建筑如雨后春笋般耸立，成为国民经济高速发展的重要标志。而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层尤其是超高层建筑中。中建三局以其“敢为天下先，争创第一流”的企业精神和勇于承接“高、大、新、尖”工程的胆魄和实力，瞄准了这块尚待开垦的沃土，发挥大型企业的技术和设备优势，于 1986 年率先承建了当7时全同第一座超高层钢结构的建筑高 165.3m 的深圳发展中心大厦，仅 10 个月便完成了主体 11000 吨钢结构施工任务，垂直最大偏差 25m
19、m，提高了美国 AISC 规范程度的标准，并首先运用 CO2 气体保护半自动焊用于超厚钢板焊接的新工艺，刻苦钻研、反复攻关，终于成功地解决了 130mm 超厚钢板的焊接技术。填补厂国内超厚钢板焊接的空白，整个工程的焊接质量 10O超声波探伤，100合格，达到了国际一流水平。该工程成套施工技术的成功应用，使在我国起步较晚的超高层钢结构安装施工技术向前跨进了一大步，深圳发展中心大厦钢结构成套安装技术因此分别获 1988 年、1989 年度中建总公司科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。 由于在深圳发展中心大厦超高层钢结构安装中取得的重大成功，1987 年又中标承建了我国第一座全钢结构超高层建筑，高
20、146.5 米的上海国际贸易中心大厦，仅用 7.5 个月的工期便“安全、优质、高速”地完成了主体 10470 吨钢结构的施工任务。钢结构主体垂直度偏差仅为 17mm。提高了日本 JASS 规范标准，焊接 100探伤，100合格，受到业主及各界的高度赞誉，该工程荣获上海建筑质量最高奖“白玉兰”奖和国家建筑业最高奖鲁班金像奖。此后我们又承建了上海太平样大饭店、新金桥大厦及界广场等国内具有较高声望的钢结构工程，特别是 1995 年 6 月 9 日封顶的高 383.95m 的深圳地王大厦，我局仅用 1 年零 12 天（比合同工期提前两个多月）便安全、优质、高速地完成了 24500 吨主楼钢结构的施工任
21、务，主体垂直度总偏差向外 17mm，向内 25mm，提高了精度，仅是美国 AISC 规范允许误差的 13（向外 51mm，向内 76mm）；焊缝延长米 60 万（其中立焊、斜立焊缝占 17）100探伤，100合格，优良率达 94，并创造了施工全过程中构件无一坠落，人员无一伤亡的奇迹和两天半一层楼的九十年度“深圳新速度”。罕见的工期、一流的质量和安全得到业主、总包及社会各界的高度赞誉。 去年 8 月，深圳地王大厦主楼超高层钢结构安装施工技术通过了国家级鉴定。与会专家一致认为：地王大厦是我国近十年才起步的超高层钢结构工程的代表作，表明我国高层钢结构施工技术在以往成功基础上又取得了重大的进步，地王大
22、厦超高层钢结构安装施工技术达到了国内领先及国际水平。 从深圳发展中心到上侮国贸、从上海国贸到深圳地王大厦是我国在超高层钢结构安装发展史上从无到有、施工技术由弱到强的里程碑，代表着三局在近十年超高层钢结构发展史上的光辉历程。 二、超高层钢结构自装施工技术 因有幸参与了在我国钢结构发展史上具有划时代意义的三个主要超高层钢结构工程：深创发展中心大厦、上海国际贸易中心和深圳地王商业大厦的施工组织与管理，结合高层钢结构的工艺流程与特点：（构件验收吊装量控制高强螺栓焊接及其检测压型钢板与熔焊栓钉）。超高层钢结构安装施工技术主要体现在以下七个方面： 1、构件进场，验收与堆放 2、塔吊的选择、布置及装拆 3、
23、吊装 84、测量控制 5、焊接 6、工期及质量控制 7、安全施工 下面我结合深圳地王大厦主楼超高层钢结构的施工情况就这些问题同各位专家和同仁交流一下超高层钢结构施工经验和体会。 1、构件的进场、验收与堆放 场地狭小、施工条件差是当前施工工程普遍存在的困难，对越高层钢结构工程而言，相对紧张的工期内构件堆场要求更高更严，这个问题不处理好必将对吊装及整个工程施工造成严重影响。地王大厦施工初期，由于构件堆场较多，钢结构进场量大，需堆叠 23 层，如没有周密的进场计划，势必造成现场构件进场顺序的混乱，其结果是：需要的构件压在下面，不用的构件放在上面，不仅验收工作无法进行，而且存在着大量的翻料、找料等重复
24、工作。后来在强化现场管理及构件进场计划的基础上，着重抓了堆场布置、构件的堆放顺序等工作，除根据吊装需要周密的进场构件外，还根据吊装顺序和堆场规划特点将进场构件进行有序排列，既保证了验收工作的正常进行，也为吊装创造了良好的外部条件。把好构件的验收关是我们在以往施工的超高层钢结构工程中的经验体会。深圳地王大厦主楼共有钢构件 14860 件，制造及运输过程中难免会出现这样或那样的问题，这些问题如不在地面加以消除，吊装到上面势必增加安装的进度，对整个工种质量控制也将产生严重影响。2、塔吊的选择、布置与装拆 塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因
25、素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、可靠。 我们根据地王大厦的地理位置、结构形状及大量的特殊构件（如重 47.5t 的大型“A”字斜柱和37t节的箱形柱等）选择二台澳大利亚产 M440D 大型内爬式塔吊并将其布置在核心墙#1 和#5 井道内，不仅满足了所有构件的垂直运输，而且为大量超重、超高及偏心构件的双机抬吊创造了条件。 M440 型内爬式塔吊在国内尚属首次使用，成熟可借鉴的经验不多。施工中我们一改传统的塔吊互吊的爬升方案，采用了一套“卷扬机扁担”辅助系统较好地解决了二部塔吊的爬升难题，大大提高了塔吊的使用效率，加快了提升速度，为工期提前起了决定性作用；而大型内爬塔吊的拆除是一项技术复杂、施
26、工难度大的工作，我们采用了“以大化小、化整为零”的方法，较好地解决了在国内视为难题的大型内爬塔吊的拆除难题，为国内同类工程运用内爬式塔吊提供了范例。 9吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装的速度与质量对整个工程起举足轻重的作用。在深圳的地王大厦主体超高层钢结构施工中，通过采取“区域吊装”及“一机多吊”技术解决了 3、吊装 工期紧与工程量大的矛盾。 通过采用“双机抬吊”及门型架不仅解决了高 5379m、长 63.20m 跨度为 321m、重达 232t 的大型“A”斜吊的吊装难题，而同解决了主楼两根长 85.61m、重 85.51t 并处于超重、偏心、超高状态下大型桅杆的吊装难题。 4、测量控制 在
27、超高层钢结构施工中，垂直度、轴线和标高的偏差是衡量工程质量的重要指标，测量作为工程质量的控制阶段，必须为施工检查提供依据。 从钢结构施工流程可以看出，各工序间既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的进度与测量。在深圳地王大厦钢结构施工初期，总包单位的测量监理工程师提出采用“整体校正”的方法，即在柱子安装后再跟踪纠偏，梁装不上去时临时挂或搭在上面，待整节柱、梁、斜撑全部安装后再整体校正。由于构件的制作及核心的施工都存在着一定的误差，采用这种校正方法具有很大的盲目性，不仅造成大量的二次安装，而且柱梁安装后结构本身已具有一定的刚度，大大增加了校正的难度。后来我们及时将“整体校正”改
28、为“跟踪校正”，即在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，大大减轻了校正难度，每节校正时间由原来 10d 左右缩短为 23d，即可交给下道工序作业，并实现了区域施工各工序间良性循环的目标。 为了使地王大厦主楼钢结构施工达到世界一流水平，项目还制订了比美同 AISC 规范标准更严格的质量控制指标：内向 25mm、外向 20mm，并摸索出一整套采用激光铅直议进行“双系统复核控制”的新方法，为保证项目质量控制目标实现起了十分重要的作用。 5、焊接 高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响
29、重大。深圳地王大厦因其罕见的高宽比达 1：9，所以设计中采用了大量的斜撑及大型“A”字斜柱。在总计 60 万 m 延长缝中，立焊、斜立焊约有 8.6 万延长米，共 848 组接头，占整个焊接工程量的 17。此类结构不仅处于结构的重要部位，而且大都处于外向、斜向及悬空部位，安全操作与施工防护都比较困难。尤其是相对紧迫的工期与浩大的焊接工程量之间的矛盾，使我们一开始就面临着严峻的考验。尽管在深圳发展中心大厦，上海国贸中心大厦等钢结构工程施工中，我们采用 CO2 气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的新工艺，才能从根本上解决焊接施工的需要。 10高层建筑钢结构的施工章启新 周观根一、概况 高层
30、钢结构建筑在国外已有 110 多年的历史，1883 年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。 超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。 我国的高层与超高层
31、钢结构建筑自改革开放以来已有 20 年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98。 东南网架集团的“东南科技研发中心”的初步设计已于 2003 年 9 月 20 日在萧山宾馆通过专家的论证和区政府领导的审查。这是一幢地下二层，地上二十六层，层高 3.6m，集研发、设计、培训、检测为一体的多功能智能大楼。建筑物为总高度 100m、建筑总面积 4.0 万平方米的全钢结构超高层建筑，建筑造型新颖、美观、大方，充分展示了钢结构的特性和现代建筑风格。 全钢结构超高层建筑，国内为数不多，在杭州市乃至浙江省属于首创，这体现了东南网架集团对建设部授予
32、“钢结构产业化基地”的荣誉和责任。 东南网架集团已设计、制作、安装了 4000 多项难度大、造型复杂钢结构工程，如广州新体育馆主场馆、广州新白云国际机场、广州国际会展中心、黄龙体育中心、河南省体育场、杭州大剧院、宁波新桥化工办公楼、厦门气象局综合楼等工程，在钢结构方面已经积累了丰富的设计、制作、安装经验。为了进一步提高广大员工在超高层钢结构上的技术水平，从结构体系、材料选用、制作与安装等方面加以阐述。 二、高层及超高层结构体系 对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过 24m 为高层建筑，建筑总高度超过 60m 为超高
33、层建筑。 11对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系、框筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号 RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号 SRC），钢管混凝土结构（代号 CFS）和全钢结构（代号 S 或 SS）。 东南科技研发中心，建筑高度 100m，柱网为 8.4m，抗震设防烈度为 6 度，采用框架剪力墙或框筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件
34、，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。 三、材料的选用 钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。 目前宝钢投入生产的有 B400RNQ 和 B490RNQ 两种型号的耐火钢，其物理力学指标、化学性能及抗冲击韧性和可焊性，都能达到结构钢的要求。普通钢材当达到 600的高温时已完全丧失承载能力，宝钢生产的这两个品种钢材当达到 600时其屈服强度还有 150220Mpa。 一般高层和超高层建筑当采用框剪、框筒结构体系时的经济性统计为：钢结构造价=钢材费
35、用（约占 40%）+制作安装费用（约占 30%）+防火涂料费用（约占 30%），防火涂料所占总造价的比重较大。如果使用高强度耐火钢虽价格略有上升，但防火涂料价格有较大幅度下降，可望部分抵消由此带来的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。 高强度耐火钢的应用在高层及超高层建筑中，也展示了东南集团在采用新材料、新技术上的重大创举。 四、制作与安装 (一)统一测量仪器和钢尺量具 建造一幢超高层大楼，涉及到土建、钢结构、玻璃幕墙和各类设备的安装，使用的测量仪器和使用的钢尺必须由国家法定的同一计量部门由同一标准鉴定。 高层、超高层建筑施工周期较长，尚需定期对测量仪器和钢尺量具进行定期校验以保证建筑
36、物各项指标符合规定的指标。 一般以土建部门的测量仪器和钢尺量具为准。 (二)定位轴线、标高和地脚螺栓 12钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄，在建筑物外部或内部设置控制轴线。本工程高度在 100m，设置二个控制桩，以供架设经纬仪或激光仪控制桩的位置，要求以能满足通视、可视为原则。 钢柱的长度以满足起重量的大小和运输的可能性，一般为 23 层为一节，对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线，应从地面控制轴线引到高空，以保证每节柱子安装正确无误，避免产生累积误差。 柱脚与钢筋混凝土基础的连接，一般采用埋入式刚性柱脚，地脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时，控制平面尺寸和标高的临时固定措施。 (三)钢柱的
37、制作与安装 钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。 1 00m 高的超高层钢柱一般分为 812 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。 钢柱标高的控制一般有二种方式： 1. 按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过 3mm，不考
38、虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在 12 层以下，层高控制不十分严格的建筑物。 2. 按设计标高制作安装。一般在 12 层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。 无论采用何种安装方式，都应在翻样下料制作过程中充分表达出来，并应符合设计要求的总高度。 (四)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，
39、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。 13框架梁应按设计编号正确就位。 为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，椭圆孔的长向尺寸不得大于 2d0（d0 为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。 框架
40、梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。 框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接，目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘，先一端点焊定位，再焊另一端。 腹板则采用高强度螺栓连接，要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓。采用摩擦型高强螺栓的摩擦系数应选用合理。 采用高强螺栓群连接时，孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔，前者精度低，后者精度高，应优先考虑采用后者。当采用模板制孔时，应保证模板的精度，以确保高强螺栓的组装孔和工地安装孔的精度要求
41、。如果孔位局部偏差，只允许使用铰刀扩孔。严禁使用气割扩孔，若用气割扩孔，则应按重大质量事故处理。 高强螺栓群应同一方向插入螺栓孔内，高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按幅射方向逐层向外扩展，初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。 五、楼盖的设计 高层、超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件(剪力墙或筒体)起到变形协调作用。 一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土(简称钢承混凝土)楼板和屋盖，厚度一般不小于 150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐，就按平板计算，这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。 如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用，简称 MST 组合梁，只要计算正确，配筋合理，栓钉可靠，则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量 20%左右，而且不需对钢梁进行稳定验算。 14
