我國高層鋼結構建筑的發展及其安裝技術

【摘要】 介紹了我國高層建筑鋼結構的發展現狀以及高層、超高層建筑的結構體系，并說明高層鋼結構的安裝技術與注意事項，為我國高層建筑鋼結構的發展提出了一些建議。

【關鍵詞】 高層建筑;發展體系;施工

一、我國高層鋼結構建筑的發展

我國由于技術和經濟的原因，高層建筑鋼結構的發展起步較晚，80年代以前沒有建過一幢高層鋼結構建筑，直到80年代中期我國在深圳興建第一幢高層鋼結構建筑“深圳發展中心大廈”(高165m)，該工程中截面為1070mm×1070mm箱形柱(壁厚130mm)的工地安裝焊接獲得成功，為以后高層建筑鋼結構提供了經驗。隨著我國改革開放的深入和經濟的發展，到1990年已在上海、北京和深圳建成11幢高層鋼結構建筑，當時最高的是208m高的京廣中心(框架-剪力墻)，形成了高層建筑鋼結構的小高潮。目前正在建設中的88層365m高的上海金茂大廈和95層460m高的上海環球金融中心，建成后將使我國的高層建筑進入世界前列。與此相適應，我國在高層鋼結構的科學研究、設計軟件的編制、設計能力及各項配套的工藝方面均取得了較大的進展，在鋼結構的制作及安裝方面的國產化已具有相當水準。

高層鋼結構在我國的發展中仍存在著一定的問題:(1)鋼材的國產化。國內鋼鐵企業根據我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》(YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T1591-94)又前進了一步，其性能指標優于國外同類產品。(2)鋼結構設計國產化。國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規定，在一般情況下，應遵守規范的規定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大，具有可操作性。(3)結構設計。鋼結構設計分兩個階段，即設計圖階段和施工詳圖階段。現在有的設計院完全采取國外設計模式，無構件圖、節點圖和鋼材表等，對工程招投標和施工詳圖設計帶來不便。建議有關部門對此做出具體規定，關于節點設計問題，國內應多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節點塑性鉸外移和防止焊接節點的層狀撕裂等。由于鋼結構的阻尼比較低，在研發各種耗能支撐和節點的減震消能體系方面，國際上研究和應用較多，國內應加快進行此方面的研究。

二、鋼結構制作與安裝

(1)鋼柱的安裝。首先是準備工作，包括鋼構件預檢和配套、定位軸線及標高和地腳螺栓的檢查、鋼構件現場堆放、安裝機械的選擇、安裝流水段的劃分、勞動力的進場等。其次就是吊裝，多層及高層鋼結構吊裝，在分片區的基礎上，多采用綜合吊裝法，其吊裝程序一般是:平面從中間或某一對稱節間開始，以一個節間的柱網為一個吊裝單元，按鋼柱一鋼梁一支撐順序吊裝，并向四周擴展;垂直方向由下至上組成穩定結構，同節柱范圍內的橫向構件，通常由上向下逐層安裝。最后就是安裝，一般按吊裝程序先劃分吊裝作業區域，按劃分的區域、平等順序同時進行。當一片區吊裝完畢后，即進行測量、校正、高強螺栓初擰等工序，待幾個片區安裝完畢，再對整體結構進行測量、校正、高強螺栓終擰、焊接。接著，進行下一節鋼柱的吊裝。

(2)框架梁的制作與安裝。高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋。為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁(短牛腿)連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣，先一端點焊定位，再焊另一端。腹板則采用高強度螺栓連接，要充分理解設計時采用摩擦型還是承壓型高強螺栓，采用高強螺栓群連接時，孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多軸數控鉆孔，前者精度低，后者精度高，應優先考慮采用后者。

參考文獻

[1]李國強.我國高層建筑鋼結構發展的主要問題[J].建筑結構學報.1998，19(1):24～32

[2]張海升.高層辦公樓鋼結構安裝的施工方法[J].建筑技術.2004， 35(2):123～125