鋼結構工程新技術

1、一、深化設計技術1. 主要技術內(nèi)容深化設計是在鋼結構工程原設計圖的基礎上，結合工程情況、鋼結構加 工、運輸及安裝等施工工藝和其他專業(yè)的配合要求進行的二次設計。其主要技術內(nèi) 容有：使用詳圖軟件建立結構空間實體模型或使用計算機放樣制圖，提供制造加工 和安裝的施工用詳圖、構件清單及設計說明。施工詳圖的內(nèi)容有：構件平、立面布置圖，其中包括各構件安裝位置 和方向、定位軸線和標高、構件連接形式、構件分段位置、構件安裝單元的劃分等; 準確的連接節(jié)點尺寸，加勁肋、橫隔板、綴板和填板的布置和構造、構件組件尺 寸、零件下料尺寸、裝配間隙及成品總長度；焊接連接的焊縫種類、坡口形式、 焊縫質(zhì)量等級；螺栓連接的螺孔直徑

2、、數(shù)量、排列形式，螺栓的等級、長度、初 擰終擰參數(shù)；人孔、手孔、混凝土澆筑孔、吊耳、臨時固定件的設計和布置； 鋼材表面預處理等級、防腐涂料種類和品牌、涂裝厚度和遍數(shù)、涂裝部位等；銷 軸、鉚釘?shù)闹睆郊庸らL度及精度，數(shù)量級安裝定位等。構件清單的主要內(nèi)容有：構件編號、構件數(shù)量、單件重量及總重量、材 料材質(zhì)等。構件清單尚應包括螺栓、支座、減震器等所有成品配件。設計說明的主要內(nèi)容有：原設計的相關要求、應用規(guī)范和標準、質(zhì)量檢 查驗收標準、對深化設計圖的使用提供指導意見。深化設計貫穿于設計和施工的全過程，除提供加工詳圖外，還配合制定 合理的施工方案、臨時施工支撐設計、施工安全性分析、結構變形分析與控制、結

3、構安裝仿真等工作。該技術的應用對于提高設計和施工速度、提高施工質(zhì)量、降低 工程成本、保證施工安全有積極意義。2. 技術指標通過深化設計滿足鋼結構加工制作和安裝的設計深度需求。使用計算機 輔助設計，推動鋼結構工程的模數(shù)化、構件和節(jié)點的標準化，計算機自動校核、自 動糾錯、自動出圖、自動統(tǒng)計，提高鋼結構設計的水平和效率。深化設計應符合原 設計人設計意圖和國家標準與技術規(guī)程，并經(jīng)原施工圖設計人審核確認。3. 適用范圍適用于各類建筑鋼結構工程，特別適用于大型工程及復雜結構工程。4. 已應用的典型工程該技術在鋼結構工程中已得到普遍應用，比較典型的工程，如：國家體 育場、國家體育館、首都國際機場 T3航站樓

4、、深圳市民中心等。二、厚鋼板焊接技術1. 主要技術內(nèi)容在高層建筑、大跨度工業(yè)廠房、大型公共建筑、塔桅結構等鋼結構工程中，應 用厚鋼板焊接技術的主要內(nèi)容有：厚鋼板抗層狀撕裂Z向性能級別鋼材的選用；焊縫接頭形式的合理設計；低氫型焊接材料的選用；焊接工藝的制定及評定， 包括焊接參數(shù)、工藝、預熱溫度、后熱措施或保溫時間；分層分道焊接順序； 消除焊接應力措施；缺陷返修預案；焊接收縮變形的預控與糾正措施。2. 技術指標焊后做焊縫的超聲波探傷，焊縫質(zhì)量達到國家驗收合格標準，并擴大焊縫周圍 母材的檢測，不允許母材出現(xiàn)裂紋、層狀撕裂、淬硬等現(xiàn)象。板厚大于或等于40mm 且承受沿板厚方向拉力作用的焊接時，應有Z向

5、性能保證，可根據(jù)厚度方向性能鋼板GB/T5313的規(guī)定選取Z向性能等級。3. 適用范圍適用于高層建筑鋼結構、大跨度工業(yè)廠房、大型公共建筑、塔桅結構等工程厚 度40mm以上的鋼板焊接。4. 已應用的典型工程近年來，厚鋼板尤其是 Q390 Q420 Q460高強厚鋼板的應用已越來越普遍，比 較典型的工程，女口：國家體育場首次應用了國產(chǎn) 100/110mm厚 Q460E-35高強厚鋼板、 國家游泳中心應用了國產(chǎn) Q420鋼厚板、新保利大廈應用了進口 Q420鋼厚板等。三、大型鋼結構滑移安裝施工技術1. 主要技術內(nèi)容大跨度空間結構與大型鋼構件在施工安裝時，為加快施工進度、減少胎架用量、節(jié)約大型設備、提

6、高焊接安裝質(zhì)量，可采用滑移施工技術。滑移技術是在建筑物的 一側搭設一條施工平臺，在建筑物二邊或跨中鋪設滑道，所有構件都在施工平臺上 組裝，分條組裝后用牽引設備向前牽引滑移（可用分條滑移或整體累積滑移）。結構整體安裝完畢并滑移到位后，拆除滑道實現(xiàn)就位?；瓶煞譃榻Y構直接滑移、結構和胎架一起滑移、胎架滑移等多種方式。牽引 系統(tǒng)由卷揚機牽引、液壓千斤頂牽引與頂進系統(tǒng)等。2. 技術指標結構滑移設計時要對滑移工況進行受力性能驗算，保證結構的桿件內(nèi)力與變形 符合規(guī)范和設計要求。滑移牽引力要正確計算，當鋼與鋼面滑動磨擦時，磨擦系數(shù) 取0.120.15 ;當滾動磨擦時，滾動軸處磨擦系數(shù)取0.1 ;當不銹鋼與四

7、氟聚乙烯板之間的滑靴摩擦時，磨擦系數(shù)取0.08?；茣r要確保同步，位移不同步應小于50mm同時應滿足結構安全的要求。3. 適用范圍適用于大跨度網(wǎng)架結構、平面立體桁架 （包括曲面桁架）及平面形式為矩形的鋼 結構屋蓋的安裝施工、特殊地理位置的鋼結構橋梁。特別是由于現(xiàn)場條件的限制， 吊車無法直接安裝的結構。4. 已應用的典型工程國家體育館，奧林匹克五棵松籃球館、重慶江北機場、鄭州會展中心、廈門太 古二、三期飛機維修庫等。四、鋼結構與大型設備計算機控制整體頂升與提升安裝施工技術1. 主要技術內(nèi)容計算機控制整體頂升與提升技術是一項先進的鋼結構與大型設備安裝技術，它 集機械、液壓、計算機控制、傳感器監(jiān)測等

8、技術于一體，解決了傳統(tǒng)吊裝工藝和大 型起重機械在起重高度、起重重量、結構面接、作業(yè)場地等方面無法克服的難題。 采用該技術施工安全可靠、工藝成熟、技術先進、經(jīng)濟效益顯著。該技術采用“柔 性鋼絞線承重、液壓油缸集群、計算機控制同步提升”的原理。提升或頂升施工時 應用計算機精確控制各點的同步性。2. 技術指標提升或頂升方案的確定，必須同時考慮承載結構（永久的或臨時的）和被提升 鋼結構或設備本身的強度、剛度和穩(wěn)定性。要作施工狀態(tài)下結構整體受力性能驗算， 并計算各項、提點的作用力，配備千斤頂。對于施工支架或下部結構及地基基礎應 驗算承載能力與整體穩(wěn)定性，保證在最不利情況下足夠的安全性。施工時各作用點 的

9、不同步值應通過計算合理選取。提升方式選擇的原則，一是力求降低承載結構的高度，保證其穩(wěn)定性，二是確 保被提升鋼結構或設備在提升中的穩(wěn)定性和就位安全性。確定提升點的數(shù)量與位置 的基本原則是：首先保證被提升鋼結構或設備在提升過程中的穩(wěn)定性；在確保安全 和質(zhì)量的前提下，盡量減少提升點數(shù)；提升設備本身承載能力符合設計要求。提升 設備選擇的原則是：能滿足提升中的受力要求，結構緊湊、堅固耐用、維修方便、 滿足工程需要（如行程、提升速度、安全保護等）。3. 適用范圍（1）體育場館、劇院、飛機庫、鋼天橋（廊）等大跨度屋蓋與鋼結構，具有地 面拼裝條件，又有較好的周邊支承條件時，可采用整體頂升與提升技術。（2）電視

10、塔鋼桅天線、電站鍋爐等超高構件的整體提升。（3）大型龍門起重機主梁、鍋爐等大型設備的整體提升。4. 已應用的典型工程國家圖書館主體鋼結構（10800t）整體提升、首都國際機場A380飛機維修庫屋 蓋鋼結構（10500t ）整體提升，深圳市民中心大屋蓋、廣州新電視塔、東方鍋爐廠 130mrK 4200mm數(shù)控液壓卷板機安裝、海洋石油工程（青島）有限公司 800t x 185m 龍門起重機（4750t）整體提升等。五、鋼與混凝土組合結構技術1. 主要技術內(nèi)容型鋼與混凝土組合結構主要包括鋼管混凝土柱，十字、H型、箱型、組合型鋼骨混凝土柱，箱型、H型鋼骨梁、型鋼組合粱等。鋼管混凝土可顯著減小柱的 截面

11、尺寸，提高承載力；鋼骨混凝土承載能力高，剛度大且抗震性能好；組合梁承 載能力咼且咼跨比小。鋼管混凝土施工簡便，梁柱節(jié)點采用內(nèi)環(huán)板或外環(huán)板式， 施工與普通鋼結 構一致，鋼管內(nèi)的混凝土可采用高拋免振搗混凝土，或頂升法施工鋼管混凝土。關 鍵技術是設計合理的梁柱節(jié)點與確保鋼管內(nèi)澆搗混凝土的密實性。鋼骨混凝土除了鋼結構優(yōu)點外還具備混凝土結構的優(yōu)點，同時結構具有良好的防火性能。其關鍵技術是如何合理解決梁柱節(jié)點區(qū)鋼筋的穿筋問題，以確保節(jié) 點良好的受力性能與加快施工速度。組合梁是在鋼梁上部澆筑混凝土， 形成混凝土受壓、鋼結構受拉的截面合 理受力形式，充分發(fā)揮鋼與混凝土各自的受力性能。組合梁施工時，鋼梁可作為模

12、 板的支撐。組合梁設計時要確保鋼梁與混凝土結合面的抗剪性能，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. 技術指標鋼管混凝土設計時應遵循鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程CECS2的要求。型鋼混凝土設計時應遵循型鋼混凝土組合結構技術規(guī)程JGJ138的要求。3. 適用范圍鋼管混凝土特別適合應用于高層、超高層建筑的柱及其他有重載承載力設計 要求的柱；鋼骨混凝土適合于高層建筑外框柱及公共建筑的大柱網(wǎng)框架與大跨度梁 設計；組合梁適用于結構跨度較大而高跨比又有較高要求的樓蓋結構。4. 已應用的典型工程深圳地王大廈、深圳世貿(mào)中心大廈（招商大廈）、國家體育館、上海世貿(mào) 中心大樓、法門寺合十舍利

13、塔等。七、住宅鋼結構技術1. 主要技術內(nèi)容采用鋼結構作為住宅的主要承重結構體系，對于低密度住宅以采用冷彎薄壁型 鋼結構體系為主，墻體為墻柱加石膏板，樓蓋為C型格柵加輕板；對于多層住宅以鋼框架結構體系，樓板宜采用混凝土樓板，墻體為預制輕質(zhì)板或輕質(zhì)砌塊。多層鋼 結構住宅的另一個方向是采用帶鋼板剪力墻或與普鋼混合的輕鋼結構；對于高層住 宅，則以鋼框架與混凝土筒體組合構成的混合結構或以帶鋼支撐的框架結構。2. 技術指標對于低層冷彎薄壁型鋼住宅體系， 其總結構用鋼量為2225kg/m2,開間尺寸為 3.34.8m;多層鋼框架住宅體系，其鋼結構用鋼量為3540kg/m2,開間尺寸以3.3 4.5m為宜；高

14、層鋼框架混合結構或帶鋼支撐鋼框架體系， 其鋼結構用鋼量為5Okg/m 左右，開問尺寸為3.37.2m為宜。3. 適用范圍冷彎薄壁型鋼可廣泛應用于低層住宅（13層）的建設；鋼框架結構可廣泛應用 于多層住宅（47層）的建設；鋼與混凝土混合結構或帶鋼支撐框架結構可應用于高 層住宅（924層）的建設。鋼結構住宅建設要以產(chǎn)業(yè)化為目標做好墻板的配套工作， 以試點工程為基礎做好鋼結構住宅的推廣工作。4. 已應用的典型工程武漢世紀家園高層住宅項目，都江堰幸福家園逸苑鋼結構住宅小區(qū)，北京金宸 公寓等。六、高強度鋼材應用技術1. 主要技術內(nèi)容對承受較大荷載的鋼結構工程，選用更高強度級別的鋼材，可減少鋼材用量 及加

15、工量，節(jié)約資源，降低成本。國家標準規(guī)定的低合金高強度結構鋼有Q295 Q345Q390 Q420 Q460五個牌號，橋梁用結構鋼有 Q235q Q345q Q370q Q420q四個 牌號，高層建筑結構用鋼有 Q235GJ Q345GJ Q235GJZ Q345GJZ四個牌號。而目前 鋼廠供貨及工程設計使用較多的是 Q345強度等級鋼材，很少使用 Q390及以上更高 強度等級鋼材，還大有提高使用高強度級別鋼材的空間。2. 技術指標鋼廠供貨品種及規(guī)格：軋制鋼板的厚度為6120血，寬度為15003600血，長度為600018000血；低合金高強度結構鋼的機械性能和化學成分，詳見碳素結構鋼和低合金結

16、構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶GB/3274；高層建筑結構用鋼的機械性能和化學成分，詳見高層建筑結構用鋼板YB4104橋梁結構鋼的機械性能和化學成分，詳見橋梁用結構鋼GB/T714使用高強度鋼材時注意選用匹配的焊接材 料和焊接工藝，并經(jīng)過工藝評定檢驗。3. 適用范圍適用于高層建筑、大型公共建筑、大型橋梁等結構用鋼、摩擦型鋼樁、其它 承受較大荷載的鋼結構。4. 已應用的典型工程國家體育場、國家游泳中心、中央電視臺新址、新保利大廈、廣州新電視塔、 法門寺合十舍利塔等。八、大型復雜膜結構施工技術1. 主要技術內(nèi)容膜結構工程屬較新的結構體系，按受力體系可分為整體張拉式膜結構、骨架 式膜結構、骨架支承張拉式膜結構

17、、索系支承式膜結構和空氣支承膜結構五種基本 類型。按照膜材性質(zhì)劃分為織物類和薄膜類膜結構兩類膜結構。該技術主要包括以 下幾個方面：膜結構優(yōu)化及深化設計技術； 膜結構加工制作技術；膜結構安裝技術； 膜材及膜結構質(zhì)量檢查技術。2. 技術指標通過找形分析、裁剪設計等深化設計過程將膜結構優(yōu)化為受力最優(yōu)狀態(tài)的空 間曲面，符合設計要求；采取合理的施工技術進行膜結構安裝，保證施工質(zhì)量滿足膜結構技術規(guī)程CECS15及國家相關標準的要求。3. 適用范圍適用于各類膜結構施工。4. 已應用的典型工程國家體育場采用了 45000mETFE單層張拉膜屋面和55000mPTFE莫聲學吊頂， 國家游泳中心采用了 10萬mE

18、TFE膜氣枕用于屋面和維護結構。上海體育場、上海 世博軸、上海F1國際賽車場、青島頤中體育場、長沙世界之窗劇場、深圳歡樂谷中 心、廣州海洋世界海豚館等。九、模塊式鋼結構框架組裝、吊裝技術1. 主要技術內(nèi)容模塊式鋼結構組裝、吊裝技術是指：將大型超高鋼結構框架分割成若干個框 架單元（模塊）分別在地面進行各個框架單元（模塊）的組裝，在符合吊裝能力的前提下，將框架內(nèi)的設備和部分管道預先安裝到位，減少了高空施工作業(yè)，然后選 用符合工況條件的大型起重機分別進行各個框架單元（模塊）的吊裝就位。其技術 特點是：（1）用分段立體式地面低空組裝， 減少了散裝大型鋼結構高空組裝測量時受風 載荷和溫度而引起的測量誤差。（2）采用分段立體式模塊以框架單元地面組裝減少了大量的高空作業(yè)量和組裝 吊裝的難度。（3） 模塊框架單元地面