高層超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1、高層超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)2.4.3.1概述1、鋼的種類 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼有普通碳素鋼、普通低合金鋼和熱處理低合金鋼三大類。大量使用的仍以普通碳素鋼為主。我國(guó)目前在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最普遍的是Q235鋼。 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程規(guī)定:基于高層鋼結(jié)構(gòu)的重要性，把冷彎試驗(yàn)、沖擊韌性、屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率并列為鋼材力學(xué)性能的五項(xiàng)基本要求，這五項(xiàng)指標(biāo)皆合格的鋼材方可采用。對(duì)于抗震高層鋼結(jié)構(gòu)，鋼材的強(qiáng)屈比應(yīng)不低于1.2，對(duì)8度以上設(shè)防的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)不低于1.5。有明顯的屈服臺(tái)階，伸長(zhǎng)率應(yīng)不小于20%，應(yīng)具有良好的延性和可焊性。對(duì)于鋼柱，為防止厚板層狀撕裂，對(duì)硫、磷含量需作進(jìn)一步控制，應(yīng)不大于0.0

2、4%.2、鋼材品種在現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)中，廣泛采用經(jīng)濟(jì)合理的鋼材截面，見下表。應(yīng)充分利用結(jié)構(gòu)的截面特征值，發(fā)揮最大的承載能力。傳統(tǒng)的工字鋼、槽鋼、角鋼、扁鋼有時(shí)仍有使用，但由于其截面力學(xué)性能欠佳，已漸被淘汰。鋼材的品種及性能3、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件A.柱子 高層鋼結(jié)構(gòu)鋼柱的主要截面形式有箱形斷面、H形斷面和十字形斷面，一般都是焊接截面，熱軋型鋼用得不多。就結(jié)構(gòu)體系而言，筒中筒結(jié)構(gòu)、鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)和型鋼混凝土結(jié)構(gòu)多采用H形柱，其他多采用箱形柱;十字形柱則用于樞架結(jié)構(gòu)底部的型鋼混凝土樞架部分。B.梁和桁架 高層鋼結(jié)構(gòu)的梁的用鋼量約占結(jié)構(gòu)總用鋼量的65%，其中主梁占35%40%。因此梁的布置力求合理，連接簡(jiǎn)單，

3、規(guī)格少，以利于簡(jiǎn)化施工和節(jié)省鋼材。采用最多的梁是工字截面，受力小時(shí)也可采用槽鋼，受力很大時(shí)則采用箱形截面，但其連接非常復(fù)雜。截面高度相同時(shí)，軋制H型鋼要比焊接工字截面便宜。對(duì)于重荷載或傳遞彎矩，則采用焊接箱形梁。當(dāng)凈空高度受到限制時(shí)，也可采用雙槽鋼和鋼板組焊而成的截面，鋼梁內(nèi)部必須作防銹處理。 把桁架用于高層鋼結(jié)構(gòu)樓蓋水平構(gòu)件，可作到大跨度、小凈空，工程管線安裝方便。平行弦桁架是用鋼量最小的一種水平構(gòu)件，但制造比較費(fèi)工費(fèi)時(shí)。樓蓋鋼桁架一般由平行的上下弦桿和腹桿(斜撐和豎撐或只用斜撐)組成。弦桿和腹桿可采用角鋼、槽鋼、T型鋼、H型鋼、矩形和正方形截面鋼管等鋼材。4、鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn) 連接節(jié)點(diǎn)是鋼

4、結(jié)構(gòu)中極其重要的結(jié)構(gòu)部位，它把梁、柱等構(gòu)件連接成整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使其獲得空間剛度和穩(wěn)定性，并通過它把一切荷載傳遞給基礎(chǔ)。連接節(jié)點(diǎn)本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、延性和可靠性，應(yīng)能按照設(shè)計(jì)要求工作，制作和安裝應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單。 連接節(jié)點(diǎn)按其傳力情況分為鉸接、剛接和介于兩者之間的半剛接。設(shè)計(jì)中主要采用前兩者，半剛接采用較少。在實(shí)際工程中真正的鉸接和剛接是不容易做到的，只能是接近于鉸接或剛接。按連接的構(gòu)件分主要有鋼柱柱腳與基礎(chǔ)的連接、柱柱連接、柱梁連接、柱梁支撐連接、梁梁連接(梁與梁對(duì)接和主梁與次梁連接)、梁混凝土筒連接等。5、鋼結(jié)構(gòu)的加工制造 由于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的精度要求高，因此，構(gòu)件的加工制造一般由專門的鋼結(jié)構(gòu)加工廠

5、在工廠預(yù)制完成。2.4.3.2高層鋼結(jié)構(gòu)安裝1、高層鋼結(jié)構(gòu)安裝的特點(diǎn)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜而使施工復(fù)雜化。高空作業(yè)受天氣的影響較大。高空作業(yè)工作效率低。施工安全問題十分突出。2、高層鋼結(jié)構(gòu)安裝前的準(zhǔn)備工作安裝機(jī)械的選擇高層鋼結(jié)構(gòu)安裝都用塔式起重機(jī)，這就要求塔式起重機(jī)的臂桿足夠長(zhǎng)以使其具有足夠的覆蓋面;要有足夠的起重能力，滿足不同部位構(gòu)件起吊要求;鋼絲繩容量要滿足起吊高度要求;起吊速度要有足夠擋位，滿足安裝需要;多機(jī)作業(yè)時(shí)，相互要有足夠的高差，互不碰撞。安裝流水段的劃分 一個(gè)立面安裝流水段內(nèi)的安裝順序高層鋼結(jié)構(gòu)安裝需按照建筑物平面形狀、結(jié)構(gòu)形式、安裝機(jī)械數(shù)量和位置等劃分流水段。總原則是:平面流水段劃分應(yīng)考

6、慮鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的整體穩(wěn)定性和對(duì)稱性，安裝順序一般由中央向四周擴(kuò)展，以減少焊接誤差。立面流水段劃分，一般以一節(jié)鋼柱高度內(nèi)所有構(gòu)件作為一個(gè)流水段。一個(gè)立面安裝流水段內(nèi)的安裝順序如上圖所示，鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)單元施工順序如下圖所示。鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)單元施工順序鋼構(gòu)件的運(yùn)輸和堆放a.運(yùn)輸。b.中轉(zhuǎn)。c.配套。d.現(xiàn)場(chǎng)堆放。鋼構(gòu)件預(yù)檢a.出廠檢驗(yàn)。b.計(jì)量工具。c.預(yù)檢。柱基檢查a.定位軸線檢查。b.柱間距檢查。c.單獨(dú)柱基中心線檢查。d.柱基地腳螺栓檢查。e.基準(zhǔn)標(biāo)高實(shí)測(cè)。標(biāo)高塊設(shè)置及柱底灌漿a.標(biāo)高塊設(shè)置。柱基表面采取設(shè)置臨時(shí)支承標(biāo)高塊的方法來保證鋼柱安裝控制標(biāo)高，要根據(jù)荷載大小和標(biāo)高塊材料強(qiáng)度確定標(biāo)高塊的支

7、承面積。b.柱底灌漿。一般在第一節(jié)鋼框架安裝完成后即可開始緊固地腳螺栓并進(jìn)行灌漿。灌漿前必須對(duì)柱基進(jìn)行清理，立模板，用水沖洗基礎(chǔ)表面，排除積水，螺孔處必須擦干，然后用自流平砂漿連續(xù)澆灌，一次塊，到時(shí)試壓，作為驗(yàn)收資料完成流出的砂漿應(yīng)清除干凈，加蓋草包養(yǎng)護(hù)。砂漿必須做試驗(yàn)。3、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接 （1）焊接連接 現(xiàn)場(chǎng)焊接方法一般用手工焊接和半自動(dòng)焊接兩種方法。焊接母材厚度不大于30mm時(shí)采用手工焊，大于30mm時(shí)采用半自動(dòng)焊，此外尚需根據(jù)工程焊接量的大小和操作條件等來確定。手工焊的最大優(yōu)點(diǎn)是靈活方便，機(jī)動(dòng)性大;缺點(diǎn)是焊工技術(shù)素質(zhì)要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響焊接質(zhì)量的因素多。半自動(dòng)焊接質(zhì)量可靠，工效高，

8、但操作條件相應(yīng)比手工焊要求高，并且需要同手工焊結(jié)合使用。 高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件接頭的施焊順序，比構(gòu)件的安裝順序更為重要。焊接順序不合理，會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生難以挽回的變形，甚至?xí)騼?nèi)應(yīng)力而將焊縫拉裂。焊接時(shí)應(yīng)注意：a.柱與柱的對(duì)接焊，應(yīng)由兩名焊工在兩相對(duì)面等溫、等速對(duì)稱焊接。b.梁、柱接頭的焊縫，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。梁的兩端先焊端，待其冷卻至常溫后再焊另一端。c.柱與柱、梁與柱的焊縫接頭，應(yīng)試驗(yàn)測(cè)出焊縫收縮值，反饋到鋼結(jié)構(gòu)制作單位，作為加工的參考。要注意焊縫收縮值隨周圍已安裝柱、梁的約束程度的不同而變化。(2)高強(qiáng)度螺栓連接 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接，一般是指摩擦連接。它借助螺栓緊固產(chǎn)生的強(qiáng)

9、大軸力夾緊連接板，靠板與板接觸面之間產(chǎn)生的抗剪摩擦力傳遞同螺栓軸線方向相垂直的應(yīng)力。因此，螺栓只受拉不受剪。施工簡(jiǎn)便而迅速，易于掌握，可拆換，受力好，耐疲勞，較安全，已成為取代鉚接和部分焊接的一種主要的現(xiàn)場(chǎng)連接手段。高強(qiáng)度螺栓的類型，除廠大六角頭普通型外，廣泛采用的是扭剪型高強(qiáng)度螺栓。扭剪型高強(qiáng)度螺栓是在普通大六角頭高強(qiáng)度螺栓的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。區(qū)別僅是外形和施工方法不同，其力學(xué)性能和緊固后的連接性能完全相同。 高強(qiáng)度螺栓連接的運(yùn)輸、裝卸、保管過程中，號(hào)、規(guī)格分類保管。在安裝使用前嚴(yán)禁任意開箱。 高強(qiáng)度螺栓施工包括摩擦面處理、螺栓穿孔、要防止損壞螺紋。應(yīng)按包裝箱上注明的批螺栓緊固等工序。4、鋼

10、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝工藝(1)鋼柱安裝 第一節(jié)鋼柱是安裝在柱基臨時(shí)標(biāo)高支承塊上的，鋼柱安裝前應(yīng)將登高扶梯和掛籃等臨時(shí)固定好。鋼柱起吊后對(duì)準(zhǔn)中心軸線就位，固定地腳螺栓，校正垂直度。其他各節(jié)鋼柱都安裝在下節(jié)鋼柱的柱頂(采用對(duì)接焊)，鋼柱兩側(cè)裝有臨時(shí)固定用的連接板，上節(jié)鋼柱對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼柱柱頂中心線后，即用螺栓固定連接板作臨時(shí)固定。 鋼柱起吊有兩種方法，一種是雙機(jī)抬吊法；另一種是單機(jī)吊裝法。(2)框架鋼梁安裝 鋼梁在吊裝前，應(yīng)于柱子牛腿處檢查標(biāo)高和柱子間距。主梁吊裝前，應(yīng)在梁上裝好扶手桿和扶手繩，待主梁吊裝就位后，將扶手繩與鋼柱系牢，以保證施工人員的安全。 鋼梁采用兩點(diǎn)起吊，一般在鋼梁上翼緣處開孔，作為吊點(diǎn)。

11、吊點(diǎn)位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度，對(duì)質(zhì)量較小的次梁和其他小梁，常利用多頭吊索一次吊裝數(shù)根。 水平桁架的安裝基本同框架梁，但吊點(diǎn)位置選擇應(yīng)根據(jù)桁架的形狀而定，需保證起吊后平直，便于安裝連接。安裝連接螺栓時(shí)嚴(yán)禁在情況不明的情況下任意擴(kuò)孔，連接板必須平整。(3)墻板安裝 裝配式剪力墻板安裝在鋼柱和樓層框架梁之間，剪力墻板有鋼制墻板和鋼筋混凝土墻板兩種。 剪力支撐安裝部位與剪力墻板吻合，安裝時(shí)也應(yīng)采用剪力墻板的安裝方法，盡量組合后再進(jìn)行安裝。(4)鋼扶梯安裝 鋼扶梯一般以平臺(tái)部分為界限分段制作，構(gòu)件是空間體，與框架同時(shí)進(jìn)行安裝，然后再進(jìn)行位置和標(biāo)高調(diào)整。在安裝施工中常作為操作人員在樓層之間的工

12、作通道，安裝工藝簡(jiǎn)便，定位固定較復(fù)雜。(5)高層鋼框架的校正 選擇標(biāo)準(zhǔn)柱和基準(zhǔn)點(diǎn)，按照校正流程進(jìn)行校正，校正時(shí)的允許偏差在規(guī)范范圍內(nèi)。(6)樓面工程及墻面工程高層鋼結(jié)構(gòu)中，樓面由鋼梁和混凝土樓板組成。它有傳遞垂直荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)功能。樓面應(yīng)當(dāng)輕質(zhì)，并有足夠的剛度，易于施工，為結(jié)構(gòu)安裝提供方便，盡可能快地為后繼防火、裝修和其他工程創(chuàng)造條件。A.樓板種類 高層鋼結(jié)構(gòu)中，樓板種類有壓型鋼板現(xiàn)澆樓板、鋼筋混凝土疊合樓板、預(yù)制樓板和現(xiàn)澆樓板。壓型鋼板現(xiàn)澆樓板。鋼筋混凝土疊合樓板。預(yù)制樓板?，F(xiàn)澆樓板。B.墻面工程 高層鋼框架體系一般采用在鋼框架內(nèi)填充與鋼框架有效連接的剪力墻板(亦稱框架一剪力墻結(jié)構(gòu))。

13、這種剪力墻板可以是預(yù)制鋼筋混凝土墻板、帶鋼支撐的預(yù)制鋼筋混凝土墻板或鋼板墻板，墻板與鋼結(jié)構(gòu)的連接用焊接或高強(qiáng)度螺栓固定，也可以是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土剪力墻。 為減輕自重，對(duì)非承重結(jié)構(gòu)的隔墻、圍護(hù)墻等，一般廣泛采用各種輕質(zhì)材料，如加氣混凝土、石膏板、礦渣棉、塑料、鋁板、玻璃圍幕等。(7)安全施工措施 鋼結(jié)構(gòu)高層和超高層建筑施工，安全問題十分突出，應(yīng)該采取有力措施以保證安全施工。在柱、梁安裝后而未設(shè)置壓型鋼板的樓板時(shí)，為便于人員行走和施工方便，需在鋼梁上鋪設(shè)適當(dāng)數(shù)量的走道板。在鋼結(jié)構(gòu)吊裝期間，為防止人員、物料和工具墜落或飛出造成安全事故，需鋪設(shè)安全網(wǎng)。安全網(wǎng)分平網(wǎng)和豎網(wǎng)。為便于接柱施工，并保證操作工人

14、的安全，在接柱處要設(shè)操作平臺(tái)，平臺(tái)固定在下節(jié)柱的頂部。鋼結(jié)構(gòu)施工需要許多設(shè)備，如電焊機(jī)、空氣壓縮機(jī)、氧氣瓶、乙炔瓶等，這些設(shè)備需隨著結(jié)構(gòu)安裝而逐漸升高。為此，需在剛安裝的鋼梁上設(shè)置存放施工設(shè)備用的平臺(tái)。固定平臺(tái)鋼梁的臨時(shí)螺栓數(shù)要根據(jù)施工荷載計(jì)算確定，不能只投人少量的臨時(shí)螺栓。為便于施工登高，吊裝鋼柱前要先將登高鋼梯固定在鋼柱上。為便于進(jìn)行柱梁節(jié)點(diǎn)緊固高強(qiáng)度螺栓和焊接，需在柱梁節(jié)點(diǎn)下方安裝吊籃腳手架。施工用的電動(dòng)機(jī)械和設(shè)備均需接地，絕對(duì)不允許使用破損的電線和電纜，嚴(yán)防設(shè)備漏電。施工用電器設(shè)備和機(jī)械的電纜，需集中在一起，并隨樓層的施工而逐節(jié)升高。每層樓面須分別設(shè)置配電箱，供每層樓面施工用電需要。高

15、空施工，當(dāng)風(fēng)速達(dá)10m/s時(shí)，有些吊裝工作要停止;當(dāng)風(fēng)速達(dá)到15m/s時(shí)，一般應(yīng)停止所有的施工工作。施工期間應(yīng)該注意防火，配備必要的滅火設(shè)備和消防人員。2.4.3.3鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐1、防火工程 鋼結(jié)構(gòu)高層建筑要特別重視火災(zāi)的預(yù)防。因?yàn)殇摬臒醾鲗?dǎo)快，比熱小，雖是一種不燃材料，但極不耐火。當(dāng)鋼構(gòu)件暴露于火災(zāi)高溫之下時(shí)，其溫度很快上升，當(dāng)其溫度達(dá)到600 時(shí)，鋼的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和彈性模量都急劇下降(如屈服點(diǎn)可下降60%)。另外，鋼柱以及承重鋼梁會(huì)由于撓度的急劇增大而失去穩(wěn)定性，導(dǎo)致整個(gè)建筑物坍垮。鋼結(jié)構(gòu)防火工程的目的，在于用防火材料阻斷火災(zāi)熱流傳給鋼構(gòu)件的通路，延緩傳熱速率(延長(zhǎng)

16、鋼構(gòu)件升溫達(dá)到臨界溫度的時(shí)間)，使鋼結(jié)構(gòu)在某一個(gè)特定時(shí)間內(nèi)能夠繼續(xù)承受荷載。（1）耐火極限等級(jí) 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限等級(jí)，是根據(jù)它在耐火試驗(yàn)中能繼續(xù)承受荷載作用的最短時(shí)間來分級(jí)的。耐火時(shí)間大于或等于30min，則耐火極限等級(jí)為F30，每一級(jí)都比前一級(jí)長(zhǎng)30min，所以耐火時(shí)間等級(jí)分為F30, F60, F90, F120, F150, F180等。 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限等級(jí)的確定，依建筑物的耐火等級(jí)和構(gòu)件種類而定;而建筑物的耐火等級(jí)又是根據(jù)火災(zāi)荷載確定的?；馂?zāi)荷載，是指建筑物內(nèi)如結(jié)構(gòu)部件、裝飾構(gòu)件、家具和其他物品等可燃材料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量。與一般鋼結(jié)構(gòu)不同，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限又與建筑物的高

17、度相關(guān)，因?yàn)榻ㄖ镌礁?，重力荷載也越大。高層鋼結(jié)構(gòu)的耐火等級(jí)分為、兩級(jí)，其構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限應(yīng)不低于下表的規(guī)定。2. 防火材料 鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)材料，應(yīng)選擇絕熱性好，具有一定抗沖擊振動(dòng)能力，能牢固地附著在鋼構(gòu)件上，又不腐蝕鋼材的防火涂料或不燃性板型材。選用的防火材料，應(yīng)具有國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供的理化、力學(xué)和耐火極限試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告。 防火材料的種類主要有： 熱絕緣材料; 能量吸收(燒蝕)材料; 膨脹涂料。大多數(shù)最常用的防火材料實(shí)際上是前兩類材料的混合物。采用最廣的具有優(yōu)良性能的熱絕緣材料有礦物纖維和膨脹骨料(如蛙石和珍珠巖)；最常用的熱能吸收材料有石膏和硅酸鹽水泥，它們遇熱釋放出結(jié)晶水。（2）防

18、火工程施工方法 鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的防火是十分重要的，它關(guān)系到居住人員的生命財(cái)產(chǎn)安全和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。高層鋼結(jié)構(gòu)防火措施的費(fèi)用一般占鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)的18%20%，占結(jié)構(gòu)造價(jià)的9%10%，占整個(gè)建筑物造價(jià)的5%6%。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火措施見上表。2、防腐工程 （1）鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的化學(xué)過程與防腐蝕方法 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的程度和速度，與相對(duì)大氣溫度以及大氣中侵蝕性物質(zhì)的含量密切有關(guān)。研究表明，當(dāng)相對(duì)大氣濕度小于70%時(shí)，鋼材的腐蝕并不嚴(yán)重;只有當(dāng)相對(duì)大氣濕度超過70%時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生值得重視的腐蝕。在潮濕環(huán)境中，主要是氧化腐蝕，即氧氣與鋼材表面的鐵產(chǎn)生化學(xué)作用而引起銹蝕。 防止氧化腐蝕的主要措施是把鋼結(jié)構(gòu)與大氣隔絕。如在鋼結(jié)

19、構(gòu)表面現(xiàn)澆一定厚度的混凝土覆面層或噴涂水泥砂漿層等，不但能防火，也能保護(hù)鋼材免遭腐蝕。另外，在鋼結(jié)構(gòu)表面增加一層保護(hù)性的金屬鍍層，也是一種有效的防腐方法。（2）鋼結(jié)構(gòu)的涂裝防護(hù) 用涂油漆的方法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐，是用得最多的一種防腐方法。鋼結(jié)構(gòu)的涂裝防護(hù)施工，包括鋼材表面處理、涂層設(shè)計(jì)、涂層施工等。鋼材表面處理。進(jìn)行鋼材表面處理，先要確定鋼材表面的原始狀態(tài)、除銹質(zhì)量等級(jí)、除銹方法和表面粗糙度等。涂層設(shè)計(jì)。涂層設(shè)計(jì)包括涂料品種選擇、確定涂層結(jié)構(gòu)和涂層厚度。涂層施工。（3）金屬鍍層防腐 鋅是保護(hù)性鍍層用得最多的金屬。在鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中亦有不少構(gòu)件是采用鍍鋅來進(jìn)行防腐的。鍍鋅防腐多用于較小的構(gòu)件。 鍍

20、鋅可用熱浸鍍法或噴鍍法。熱浸鍍鋅在鍍槽中進(jìn)行，可用來浸鍍大構(gòu)件，鍍的鋅層厚度約為80100m 。 噴鍍法可用于車間或工地上，鍍的鋅層厚度約為80150m。在噴鍍之前應(yīng)先將鋼構(gòu)件表面適當(dāng)打毛。鋼結(jié)構(gòu)防腐的費(fèi)用，約占建筑總造價(jià)的0.1%0.2%。一個(gè)較好的防腐系統(tǒng)，在正常氣候條件下的使用壽命可達(dá)1015年。在到達(dá)使用年限的末期，只要重新油漆一遍即可。2.4.4 高層/超高層鋼筋混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)鋼筋混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)(Concrete filled steel tubular (CFST) structures)是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)。該組合結(jié)構(gòu)主要有以下幾種結(jié)

21、構(gòu)形式：鋼-混凝土組合受彎結(jié)構(gòu)；鋼骨混凝土（勁性混凝土）結(jié)構(gòu)；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和外包鋼結(jié)構(gòu)。2.4.4.1鋼管混凝土概述1、鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中并搗實(shí)以加大鋼管的強(qiáng)度和剛度而形成的構(gòu)件。一般的，我們把混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強(qiáng)混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強(qiáng)混凝土。2、截面形式 工程中常見的截面形式有： 正方形、 矩形和圓形。 鋼管 混凝土鋼管 4、鋼管混凝土特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，

22、但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高.同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。（2）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： 承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越。鋼管混凝土柱中，鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生

23、局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。 塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長(zhǎng)的2/3，縱向應(yīng)變達(dá)30%以上時(shí)，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎螅瑑?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落?？拐鹦阅苁侵冈趧?dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩

24、曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。 施工方便，工期大大縮短。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實(shí)；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。 有利于鋼管的抗火和防火。由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場(chǎng)的分布很不均

25、勻，增加了柱子的耐火時(shí)間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會(huì)提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：達(dá)到一級(jí)耐火3小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也越多。 耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價(jià)都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土有效的約束作

26、用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。 施工方便。鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，柱腳常采用在混凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插入式柱腳，因而工廠制造比較簡(jiǎn)單，同時(shí)構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡(jiǎn)便，而且鋼管混凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以內(nèi)，無論工廠焊接和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接，都沒有什么困難。同時(shí)，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省

27、了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時(shí)也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送混凝土相當(dāng)普遍，現(xiàn)場(chǎng)澆灌并無困難，我國(guó)創(chuàng)造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)灌混凝土的工序，簡(jiǎn)便了施工。也有在管柱下部開臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護(hù)工序，簡(jiǎn)化了混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝。經(jīng)濟(jì)效益好。2.4.4.2鋼管混凝土的發(fā)展鋼管混凝土是在勁性混凝土及螺旋配筋混凝土的基礎(chǔ)上演變和發(fā)展起來的。最早采用鋼管混凝土的工程之一是1879年英國(guó)的severn鐵路橋橋

28、墩。前蘇聯(lián)烏拉爾的伊謝特鐵路橋采用鋼管混凝土構(gòu)件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子，省鋼25。1961年比利時(shí)建造船塢時(shí)，采用鋼管混凝土構(gòu)件做桁架的壓桿和立柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。法國(guó)巴黎居民區(qū)的第一座摩天大樓采用了鋼管混凝土框架柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。前蘇聯(lián)在一些吊車棧橋（跨度達(dá)48m）中采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，比全鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材1228，降低造價(jià)28%，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)省鋼9%，降低造價(jià)56%。日本、瑞士等國(guó)在輸電跨越塔中采用了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，也都取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在20世紀(jì)60年代以前，由于鋼管內(nèi)澆注混凝土的施工工藝尚未得到很好的解決，現(xiàn)場(chǎng)的施工操作顯得繁瑣，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工性

29、能方面的優(yōu)勢(shì)沒有得到應(yīng)有的發(fā)揮。到80年代后期，由于泵送混凝土工藝的發(fā)展，解決了現(xiàn)場(chǎng)鋼管內(nèi)部澆灌混凝土的工藝問題，加上現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土需要用鋼管約束來克服其脆性。因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在美國(guó)和澳大利亞等國(guó)的高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是高層建造技術(shù)的一次重大突破。我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已有近40年的歷史。1966年鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于北京地鐵車站工程，70年代又在單層工業(yè)廠房、重型構(gòu)架中得到了成功的應(yīng)用。自1990年在四川省旺蒼縣建成跨度為115米的我國(guó)第一座鋼管混凝土拱橋以來，在10來年的時(shí)間里，我國(guó)已經(jīng)建成了100多座鋼管混凝土拱橋，其中跨度在100米以上的就有30多座，尤其是

30、重慶市萬縣長(zhǎng)江公路大橋，跨度達(dá)到420米，一跨過江。近10年來，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的高層建筑工程、地鐵車站工程和大跨度橋梁工程中得到了卓有成效地應(yīng)用，推動(dòng)了建造技術(shù)的發(fā)展。2.4.4.3鋼管混凝土施工技術(shù)1、施工方法鋼管混凝土澆筑方法：可采用泵送頂升澆筑、立式手工澆筑、高位拋落無振搗法。立式手工澆筑法：混凝土自鋼管上口灌入，當(dāng)管徑大于350mm時(shí)，用插入式內(nèi)部振搗器振搗密實(shí)，每次振搗時(shí)間不少于30s，混凝土一次澆筑高度不超過2m.當(dāng)管徑小于350mm時(shí)，可采用附著在鋼管外壁的外部振搗器進(jìn)行振搗，外部振搗器的位置應(yīng)隨混凝土澆灌的進(jìn)展而加以調(diào)整，外部振搗器的工作范圍，以鋼

31、管橫向振幅不小于0.3mm為有效，振幅可用百分表實(shí)測(cè)，振搗時(shí)間不小于1min，混凝土一次澆灌的高度應(yīng)不大于振搗器的有效工作范圍和23m柱長(zhǎng)。 高位拋落無振搗法：該種方法是以混凝土下落是產(chǎn)生的動(dòng)能達(dá)到振實(shí)混凝土的目的。它適用于管徑大于350mm、高度不小于4m的情況。對(duì)于拋落高度不足4m的區(qū)段，應(yīng)用內(nèi)部振搗器振密，一次拋落量宜在0.7m2。2、注意事項(xiàng)所采用的混凝土配合比、坍落度應(yīng)符合要求，為滿足坍落度要求，應(yīng)摻加適量減水劑；為減少混凝土收縮，可摻入適量的混凝土微膨脹劑。 鋼管內(nèi)混凝土的澆筑宜連續(xù)進(jìn)行，必須間歇時(shí)，間歇時(shí)間不應(yīng)超過混凝土的終凝時(shí)間，需要留水平施工縫時(shí)，應(yīng)將柱端管口封蓋，以防止雜物

32、、雨水等落入鋼管內(nèi)。 每次澆灌混凝土前，應(yīng)先澆灌一層10-20mm厚的與混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同的水泥砂漿，作為接觸砂漿，以做好水平施工縫的連接處理。 鋼管內(nèi)混凝土的澆灌質(zhì)量，可采用敲擊法進(jìn)行初步檢查，如有異常，則應(yīng)用超聲波進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于混凝土澆筑不密實(shí)的部位，可采用局部鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后將鉆孔補(bǔ)焊封固。 3、施工實(shí)例深圳賽格廣場(chǎng)高355米，地上72層，是目前世界上最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑，也是深圳主體樓層最高的建筑。 廣州國(guó)際金融中心-廣州西塔，成了名幅其實(shí)的廣州最重要的新地標(biāo)。432米西塔可抗八級(jí)地震。被稱作“通透水晶”的西塔有如站立在廣州城市新中軸線的窈窕美女。亮麗的身段是鋼管混凝土巨型

33、斜交網(wǎng)格外筒，纖纖骨架是鋼筋混凝土內(nèi)筒，連接內(nèi)外筒的是鋼混凝土組合樓蓋。獨(dú)特的筒中筒結(jié)構(gòu)體系在目前的世界超高層建筑中是唯一的。 香港“國(guó)際金融中心”大廈420米，88層國(guó)金二期辦公室升降機(jī)大堂國(guó)際金融中心二期(國(guó)金二期)，樓高415.8米，是香港第一高樓，世界第六高樓，完工于2003年，一般說有地上88層，但事實(shí)上建筑結(jié)構(gòu)（藍(lán)圖）有90層樓，地下6層，樓面面積18萬5，805平方米，設(shè)有22層交易樓層，有多達(dá)62部電梯。其外型設(shè)計(jì)與國(guó)金一期相似，墻均為玻璃幕墻，在頂層設(shè)計(jì)皇冠式和象牙形裝飾，晚間由投射燈照射。香港金融管理局總部設(shè)于國(guó)金二期，是金管局于2001年4月以接近37億港元向發(fā)展商購(gòu)入，

34、包括頂樓在內(nèi)共14層辦公室面積，曾被部份人士批評(píng)浪費(fèi)公帑。金管局目前持有34萬平方呎樓面，分別位于55至56樓、77至88樓，部份樓層出租予香港按揭證券公司及國(guó)際結(jié)算銀行等相關(guān)金融機(jī)構(gòu)。金融管理局總裁任志剛的辦公室位于88樓，并可使用私人專用電梯出入，以加強(qiáng)保安及隱私。 杭州瑞豐國(guó)際商務(wù)大廈是杭蕭鋼構(gòu)制作安裝的國(guó)內(nèi)第一幢采用矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，此結(jié)構(gòu)形式系國(guó)家經(jīng)貿(mào)委與建設(shè)部2000年技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃之一 ，此工程的建設(shè)被列為杭州市建筑新技術(shù)應(yīng)用示范工程實(shí)施項(xiàng)目。本工程地下2層，地上裙房6層，東塔樓（賓館）為15層，高58.5米，西塔樓（寫字樓）為24層，高88.2米，柱網(wǎng)尺寸為7.6 m7.6 m，建筑面積為51095平米，采用矩形鋼管混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)。柱采用矩形鋼管混凝土組合柱，梁采用焊接H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁，樓蓋采用壓型鋼板組合樓蓋，筒體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；本工程除4根鋼柱截面為600600外其余均為500500，材質(zhì)為Q345B，最大板厚為28mm，鋼柱內(nèi)灌混凝土強(qiáng)度等級(jí)由C55漸變至C35；主梁截面高度為400，次梁截面高度為350，用鋼約3000噸。 2.4.4.4鋼-混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu) 1、組合梁板的基本原理A非組合梁由混凝土板和鋼梁組成的樓蓋結(jié)構(gòu)中，若二者交界面處沒有連接措施，則在豎向荷載作用下，混凝土