建設(shè)部頒發(fā)建筑業(yè)10項新技術(shù)（五）---鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)
發(fā)布時間：
2011-08-23
5. 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù) 5.1 鋼結(jié)構(gòu)CAD 設(shè)計與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、計算分析(平面與三維空間分析)、節(jié)點設(shè)計(框架的梁柱節(jié)點、柱腳節(jié)點，桁架的桿件連接節(jié)點、支座節(jié)點，排架的柱腳節(jié)點、牛腿節(jié)點、支撐節(jié)點)與施工圖的繪制(各類鋼框架、桁架、排架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、梁、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)點下料及網(wǎng)架與網(wǎng)殼桿件與節(jié)點的計算機(jī)輔助加工，隨著CAM 技術(shù)的發(fā)展，將對鋼結(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)計技術(shù)可保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)備性，提高設(shè)計效率，CAM 技術(shù)可顯著提高鋼結(jié)構(gòu)加工效率、節(jié)省鋼材，這二個技術(shù)的應(yīng)用對于提高設(shè)計與施工速度，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、大跨度體系場館與公共建筑等鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，提高設(shè)計效率、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)量的一個最主要因素是厚鋼板的焊接。為解決厚鋼板的焊接問題要考慮如下因素：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，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，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、H 型柱)、梁柱節(jié)點焊接，大跨度重載梁的翼緣與腹板的焊接，大跨度重載桁架節(jié)點焊接等方面。 5.2.2 鋼結(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)安裝施工仿真技術(shù)主要包括以下四個方面：1.大型構(gòu)件的吊裝仿真，檢驗構(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，以直觀實現(xiàn)對于施工進(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)須依靠計算機(jī)建立三維實體模型，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)件在吊裝中的運動關(guān)系，以實現(xiàn)構(gòu)件的正確就位，提高施工安裝效率；施工進(jìn)度模擬要反映工程中各工序關(guān)系，達(dá)到實時模擬的要求。 (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 大跨度空間結(jié)構(gòu)與大型鋼構(gòu)件的滑移施工技術(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，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)?；萍夹g(shù)是在建筑物的一側(cè)搭設(shè)一條施工平臺，在建筑物二邊或跨中鋪設(shè)滑道，所有構(gòu)件都在施工平臺上組裝，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移)。結(jié)構(gòu)整體安裝完畢并滑移到位后，拆除滑道實現(xiàn)就位。 (2) 技術(shù)指標(biāo) 結(jié)構(gòu)滑移設(shè)計時要對滑移工況進(jìn)行受力性能驗算，保證結(jié)構(gòu)的桿件內(nèi)力與變形符合規(guī)范要求?；茽恳σ_計算，當(dāng)鋼與鋼面滑動磨擦?xí)r，磨擦系數(shù)取0.12~0.15；當(dāng)滾動磨擦?xí)r，滾動軸處磨擦系數(shù)取0.1?；茣r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，可采用整體頂升與提升技術(shù)。屋蓋與鋼結(jié)構(gòu)在地面安裝為一個整體后，利用周邊支承結(jié)構(gòu)或臨時扒桿，應(yīng)用頂升或提升技術(shù)將結(jié)構(gòu)整體頂升或提升，頂升或提升施工時應(yīng)用計算機(jī)精確控制各點的同步性。頂升用實心千斤項，利用千斤頂與臨時支架相配合逐級頂升，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) 對于整體頂升與提升時，要作施工狀態(tài)下結(jié)構(gòu)整體受力性能驗算，并計算各頂、提點的作用力，配備千斤頂。對于施工支架或下部結(jié)構(gòu)應(yīng)驗算承載能力與整體穩(wěn)定性。施工時各作用點的同步應(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；組合梁承載能力高且高跨比小。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(jié)構(gòu)一致，鋼管內(nèi)的混凝土可采用高拋免震搗混凝土，關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)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。型鋼混凝土除了鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點外還具備混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時結(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。組合梁施工時，鋼梁可作為模板的支撐。組合梁設(shè)計時要確保鋼梁與混凝土結(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) 鋼管混凝土設(shè)計時應(yīng)遵循《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》CECS 28:90的要求。型鋼混凝土設(shè)計時應(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設(shè)計要求的柱；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)框架與大跨度梁設(shè)計；組合梁適用于結(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)、張弦梁結(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、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)控制等諸多優(yōu)點。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，其關(guān)鍵點是依靠索(斜拉索、拉索、懸索)通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)對結(jié)構(gòu)建立與增大剛度。預(yù)應(yīng)力實現(xiàn)有多種方式，包括索的張拉及結(jié)構(gòu)體系支座的強迫位移等。索可依據(jù)設(shè)計要求采用整體索或鋼絞線集成索或直接為高強鋼拉桿，預(yù)應(yīng)力張拉時宜分步到位，并必須作模擬計算分析。 (2) 技術(shù)指標(biāo) 索一般采用1860MPa 級高強鋼絲或高強鋼絞線，其設(shè)計強度一般取0.4 倍索的標(biāo)準(zhǔn)強度。 (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，對于低密度住宅以采用冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系為主，墻體為墻柱加石膏板，樓蓋為C 型擱柵加輕板；對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)；對于高層住宅，則以鋼框架與混凝土筒體組合構(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) 對于低層冷彎薄壁型鋼住宅體系，其總結(jié)構(gòu)用鋼量為22～25kg/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35～40kg/m2，開間尺寸以3.3m～4.5m 為宜；高層鋼框架混合結(jié)構(gòu)或帶鋼支撐鋼框架體系，其鋼結(jié)構(gòu)用鋼量為50kg/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(4～7 層)的建設(shè)；鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)或帶鋼支撐框架結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于高層住宅(9～24 層)的建設(shè)。鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)要以產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)做好墻板的配套工作，以試點工程為基礎(chǔ)做好鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣工作。 5.6 高強度鋼材的應(yīng)用技術(shù) （1） 主要技術(shù)內(nèi)容 對承受較大動荷載的焊接鋼結(jié)構(gòu)，選材需要考慮可焊性好、沖擊韌性高、強度較高、厚板焊接效應(yīng)不明顯的優(yōu)質(zhì)鋼材。現(xiàn)國內(nèi)開發(fā)研制的14MnNbq和15MnVNq 橋梁鋼，可達(dá)到上述要求，其與國標(biāo)GB/T 714-2000 對應(yīng)牌號為Q370qE 和Q420qE。 （2） 技術(shù)指標(biāo) 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： 屈服強度：t＝50～6mm，分別≥340～370MPa 抗拉極限強度：t＝50～6mm，分別≥490～685MPa 沖擊韌性：-40℃時，t≤24mm，Akv≥100J;t＞24mm，Akv≥120J 最大使用鋼板厚度tmax：50mm 15MnVNq 鋼： 屈服強度：t＝60～25mm，分別≥420～430MPa 抗拉極限強度：t＝60～25mm，分別≥560～580MPa 沖擊韌性：-40℃時，Akv≥100J 最大使用鋼板厚度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)、其它承受動荷載的焊接鋼結(jié)構(gòu)。 （4） 已應(yīng)用的典型工程 該技術(shù)已在九江長江公鐵路大橋、蕪湖長江公鐵路大橋、秦沈鐵路客運專線結(jié)合梁鋼梁、渝懷線長壽長江大橋、青藏鐵路結(jié)合梁鋼梁、長東鐵路黃河二橋等大型工程中應(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，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。對某些梁柱需要包裹的情況下還可以應(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機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，施工時必須按要求多道噴涂或涂刷，嚴(yán)格達(dá)到設(shè)計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—2.6mm，其耐火極限為0.5 小時至2.5 小時；膨脹型防火涂料，厚度3.0mm—7.0mm，其耐火極限為0.5 小時至2.5 小時；厚型無機(jī)防火涂料，厚度8.0mm—50.0mm，其耐火極限為0.5 小時至3.0 小時。 (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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