摘要:鋼結構是以鋼材為材料做成受力構件的結構 ，鋼結構住宅依其自重輕， 基礎造價低 ，適用于軟弱地基 ，安裝容易 ，施工快 ，周期短 ，投資回收快，施工污染環境少， 抗震性能好等綜合優勢而受到各方的重視。本文筆者經過多年的探索和實踐 ,概述了選用鋼結構施工的優點, 并在設計和施工技術中作出了詳細的分析,供類似工程參考。

　　關鍵詞: 高層建筑 材料性質 鋼結構設計 施工技術

　　隨著社會的不斷進步 , 物質文明極大的提高了建筑行業的發展步伐，高層及超高層建構筑物也越來越多.為了保證建(構)筑物的正常使用壽命和安全性 ,對建筑技術的要求也越來越高 ,筆者經過多年的探索和實踐 , 并在設計和施工中積累了不少經驗可供類似工程參考。

　　1. 選用鋼結構施工的優點

　　鋼結構是以鋼材為材料做成受力構件的結構 ，鋼結構住宅依其自重輕， 基礎造價低 ，適用于軟弱地基 ，安裝容易 ，施工快 ，周期短 ，投資回收快，施工污染環境少， 抗震性能好等綜合優勢而受到各方的重視。

　　鋼結構與其它結構——磚混結構、砼結構相比， 在使用功能、 設計、施工， 以及綜合經濟方面都具有優勢，在住宅建筑中應用鋼結構的優勢主要體現在以下幾個方面：

　　1.1能合理布置功能區間 利用鋼材強度高的特點 ，設計可采用大開間布置 ，使建筑平面能夠合理分隔 ，靈活方便 ，創造開放式住宅。

　　而傳統結構由于材料性質限制了空間布置的自由 ，以往開間一般常在3.2米3.4 米3.6 米 如果過大, 就會造成板厚 、梁高 、柱大、 出現“ 肥梁胖柱 ”現象， 不但影響美觀 而且自重增大， 增加造價， 購房者在二次裝飾時， 經常由于自行改變墻體位置 ，增加隱患。

　　1.2自重輕 、抗震性能好 相同建筑面積的建筑樓層 ，鋼結構自重輕 ，根據比較 ，六層輕鋼結構住宅的重量 ，僅相當于四層磚混結構住宅的重量。而且鋼材具有延性 ，能比較好的消耗地震帶來的能量 ，所以抗震性能好， 結構安全度高。

　　1.3施工方便、 工期短 鋼結構構件， 可以實行工廠化生產 現場安裝。 由于現場作業量小， 對周圍環境污染少 ，同時 ，施工機械化程度高 ，加快了施工速度 ，根據統計 ，同樣面積建筑物 ，鋼結構比砼結構工期 ，可縮短三分之一 ，而且可節省支模材料。

　　1.4綜合造價低 由于自重輕 基礎費用降低， 總體用料減少， 直接成本降低，建設工期短， 間接費又可減少 ，所以綜合造價低。

　　1.5符合住宅產業化和可持續發展的要求， 鋼結構適宜工廠大批量生產 ，工業化程度高 ，并且能將節能 、防水 、隔熱 、門窗等先進成品集合于一體 ，成套應用 ，將設計、 生產、 施工一體化， 提高住宅產業化的水平。

　　2 高層及超高層結構體系

　　對于結構設計來講， 按照建筑使用功能的要求 ，建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟 、合理、 安全 、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系， 一般分為六大類： 框架結構體系， 剪力墻結構體系 、框架—— 剪力墻結構體系、 框 ——筒結構體系、 筒中筒結構體系、 束筒結構體系。

　　高層和超高層建筑在結構設計中除采用鋼筋混凝土結構 (代號BC)外，還采用型鋼混凝土結構 (代號SRC)， 鋼管混凝土結構( 代號CFS)和全鋼結構 (代號S或SS)。

　　3 制作與安裝

　　3.1 定位軸線、 標高和地腳螺栓

　　鋼柱的定位軸線可根據場地的寬窄， 在建筑物外部或內部設置控制軸線。 本工程高度在100m ,設置二個控制樁, 以供架設經緯儀或激光儀控制樁的位置 ,要求以能滿足通視 ,可視為原則。

　　鋼柱的長度以滿足起重量的大小和運輸的可能性 ，一般為2~3 層為一節， 對每一節柱子安裝不得使用下一節柱子的定位軸線， 應從地面控制軸線引到高空， 以保證每節柱子安裝正確無誤， 避免產生累積誤差。

　　柱腳與鋼筋混凝土基礎的連接， 一般采用埋入式剛性柱腳 ，地腳螺栓是在安裝就位第一節鋼柱時， 控制平面尺寸和標高的臨時固定措施。

　　3.2 鋼柱的制作與安裝

　　鋼柱是高層 ，超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件， 在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。

　　100m高的超高層鋼柱一般分為 8~12節構件, 鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形, 所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度, 即使只有幾毫米也不能忽略不計. 而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換, 要求對每節鋼柱應編號予以區別 ,正確安裝就位.。

　　矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊， 不允許采用其他如在箱板上開孔 、槽塞焊等形式。

　　鋼柱標高的控制一般有二種方式：

　　3.2.1 按相對標高制作安裝

　　鋼柱的長度誤差不得超過3mm ，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形, 建筑物的總高度只要達到各節柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格, 這種制作安裝一般在12 層以下, 層高控制不十分嚴格的建筑物。

　　3.2.2 按設計標高制作安裝

　　一般在12 層以上， 精度要求較高的層高， 應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高。 每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。 每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。

　　無論采用何種安裝方式， 都應在翻樣下料制作過程中充分表達出來 ，并應符合設計要求的總高度。

　　3.3 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。

　　框架梁應按設計編號正確就位。

　　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。

　　由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求 ，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時， 腹板的連接板可開橢圓孔， 橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0 并應保證孔邊距的要求。

　　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。 采用摩擦型高強螺栓的摩擦系數應選用合理。

　　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。 當采用模板制孔時， 應保證模板的精度 ，以確保高強螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。 如果孔位局部偏差， 只允許使用鉸刀擴孔。 嚴禁使用氣割擴孔 ，若用氣割擴孔， 則應按重大質量事故處理。

　　高強螺栓群應同一方向插入螺栓孔內，高強螺栓群的擰緊順序應由中心按幅射方向逐層向外擴展， 初擰和終擰都得按預先設定的鮮明色彩在螺帽頭上加以表示。

　　4 結論

　　4.1 一般高層建筑結構 ，結構計算分析方面設有明顯的特點。 由于建筑平面決定， 剪力墻較強， 因此基本上是由剪力墻承受水平力。 結構的變形性能有明顯的剪力墻結構特點。 鋼框架主要承受垂直荷載 。不起擔負第二道防線的作用。 因此 ，設計中保證剪力墻的較好抗震性能是非常重要。

　　4.2 建筑高寬比為6， 正好為限值 ，層面積較小， 剪力墻偏心 ，平面及豎向的形狀對抗震不利 ，如果采用純鋼結構的鋼框架 ——支撐體系對加強抗震性能更為有利。

　　4.3 相對于結構計算分析來說， 結構的構造 、連接節點、 焊接質量及材料的選取更為重要， 是保證結構安全、 施工質量進度的重要環節，在設計中應對這些方面給予充分的重視。