民用高层的钢结构

结合钢结构在民用高层建筑中的应用，探讨了工程施工的关键技术，详细地阐述了该高层钢结构建筑施工工艺流程及操作要点，并提出了质量保证措施及安全措施，以推广钢结构在民用建筑中的应用。

1工程概况

中国经纬纺机集团榆次分公司科技中心大楼东西长57 m，南北宽26. 8 m，共计九层。该工程结构形式采用钢框架结构，筏板式基础。钢柱底部与基础采用外包式柱脚连接。钢柱为500×500 H截面，腹板厚度为16 mm，翼缘厚度为25 mm，采用场外加工。钢梁采用H型钢。梁柱节点采用10. 9级M30高强螺栓连接。地脚螺栓M30，螺母和垫圈为Q235钢。水平结构中楼板为钢筋混凝土压型钢板组合结构，压型钢板与钢梁间采用栓钉连接，钢结构采用防锈漆防腐。主体钢结构防火设计中钢梁涂刷防火涂料，钢柱外包加气混凝土砌块。内墙采用加气混凝土砌块，外墙采用横板围护。

2特点

1）民用建筑中采用钢结构在山西境内为首例，建筑做法与传统结构形式区别较大，施工中可借鉴的经验不多，须做好前期细部设计，尤其是装饰装修与主体结构的结合。2）加工精度要求高，要加强构件加工工序质量控制及安装顺序的合理安排。3）焊接工作量较大，焊接质量要求严，对特殊工种人员的劳力组织及专业技能要求高。4）由于钢结构高空作业防护难度大，施工中安全管理要引起高度重视，严格安全操作规程，强化全员安全意识。

3工艺原理及关键技术

1）对原钢结构设计图进行了细化扩大节点设计，并达到了构件制作与整体安装的质量标准要求。

2）采用先进、合理的加工机械设备（模具），防止构件出现焊接变形，提高钢结构框架安装精度。

3）工序上进行了改进，在保证空间框架刚度的前提下，先安装完全部钢框架主体结构后，再安装各楼层板。

4）对高层钢结构工程内外装饰装修设计，采用科学合理的连接方式进行装饰施工。

4工艺流程及操作要点

4. 1钢结构节点细化设计

1）应用绘图软件对钢结构框架节点结构按平、立、剖面进行1∶1绘图放样。施工图纸细化设计，达到构件制作与整体安装的质量标准。2）利用钢结构计算软件进行各类构件的受力计算，利用CAD图形设计平台对复杂连接节点和复杂构件放大样，建立钢结构符号节点库，实现图形信息微机化。

4. 2加工制作钢结构构件钢结构构件全部采用场外加工，其中钢柱每节按三层分段。

在加工过程中要做好质量控制，并按照设计施工图和GB 5020522001钢结构工程施工及验收规范的规定进行验收。

4. 3钢结构安装

4. 3. 1构件验收、矫正钢构件在进入安装现场后，由专业质量检测人员对构件的质量进行检查。弹出钢柱的安装轴线，若发现在运输过程中钢构件发生变形缺陷后，马上进行矫正和处理。

4. 3. 2地脚螺栓安装工艺将地脚螺栓全部用上、下螺帽固定在钢套板上，用Ф8的钢筋将地脚螺栓焊接固定在基础主筋上，加固完成后进行混凝土浇筑。待上部结构安装调整完成后对所有钢柱底板下的间隙用C40细石混凝土进行二次灌注。

4. 3. 3安装与校正

1）安装顺序。按结构平面形式分区段绘制吊装图，吊装分区先后次序为：先安装整体框架梁柱结构后楼板结构，平面从中央向四周扩展，先柱后梁、先主梁后次梁吊装，使每日完成的工作量可形成一个空间构架，以保证其刚度，提高抗风稳定性和安全性。

2）钢柱的安装。为了便于调整柱的垂直度，在预埋螺栓上先拧上数个螺母（至少4个），全部拧到接触基础面，并用水平仪找平后，开始吊装钢柱。吊装钢柱时，为了防止意外事故出现（如雷雨天气，必须停工），在柱的上端活系两根缆风绳，可以四个方向临时固定，也可用来调整垂直度。测量校正。钢柱吊装就位后，用两台经纬仪和水平仪对钢柱进行测控，微调通过调整柱底脚板下的螺母来实现。

3）主次横梁的安装。在第一个空间受力单元的4根钢柱安装完后，便可安装柱之间的主横梁和次横梁。

在吊装过程中对吊点进行计算和试验。安装过程中先用撬棍插入钢梁两端的螺孔内，再将临时螺栓拧入，待结构安装精度调整达到标准规定后，将高强度螺栓自由穿入栓孔内。高强度螺栓的安装顺序原则上是以接头处刚度较大的部位向约束较小的方向进行，拧紧顺序是由螺栓群中心向四周进行，高强度螺栓紧固分为初拧和终拧，初拧扭矩一般控制在终拧扭矩的50 %左右。

4）焊接。梁、柱安装采用手工电弧焊。原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。焊接接头要求熔透焊的对接和角接焊缝。多层梁柱焊接时，应根据安装情况先焊顶层柱与梁节点，其次焊底部柱与梁节点，最后焊中间部分的柱与梁节点。在焊接顶层柱与梁节点时，应先焊柱顶垂直偏差较大的部位，以利用焊接后收缩变形应力达到减少柱顶垂直偏差。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散施焊。

5）钢柱加长连接。钢柱安装顺序同首层，用高强螺栓将腹板两侧夹板紧固连接。在连接时，为避免造成轴线的积累误差，则必须注意每节柱的定位轴线均应从地面控制轴线直接引出，以保证整根柱在允许偏差范围内。调整好后进行高强度螺栓初拧，待本层第一个空间结构受力单元安装完毕并检测合格后，对钢柱连接螺栓进行终拧。

4. 4钢结构与装饰材料连接方法

1）全隐框铝合金玻璃幕墙：幕墙龙骨与H型钢柱的连接件采用180 mm×100 mm×10 mm角钢（L = 100 mm），型钢表面热镀锌防腐处理，龙骨为180系列隐框铝合金型材，玻璃为中空钢化镀膜玻璃。本工程幕墙龙骨采用型钢连接件直接焊于H型钢梁上，焊接形式为满焊，焊缝高度不小于8 mm，焊接完按要求对焊点进行防腐处理。

2）型钢骨架金属幕墙：本工程中外墙采用金属夹芯横墙板。

幕墙龙骨采用方管，方管与H型钢柱的连接件采用110 mm×70 mm×10 mm角钢（L = 200 mm），与主体H型钢柱竖向间隔900 mm焊接一个固定点，焊接形式为满焊，焊缝高度不小于7 mm；龙骨为180 mm×70 mm×20 mm×3 mm C型檩条。主体结构跨度为7. 2 m，C型檩条水平放置时，跨中挠度较大，影响受力要求，因此在跨中采用50角钢竖向作支撑，节点图见图2 .

3）楼地面工程：楼板混凝土底模采用压型钢板，规格为YX27623442688，厚度为1 mm，压型钢板与钢梁之间连接用栓钉规格为<16×110 mm，间距400 mm.混凝土浇筑前要验算压型钢板的强度和刚度。

5质量要求及技术措施

1）专职质检员对大型焊接、轧制H型钢等主要材料认真进行质量验收。2）构件上连接孔的孔径、孔距进行全部跟踪生产检查，对样板、模具、胎具每天至少检查一次。3）钢结构工程所采用的钢材应附有钢材的质量证明书，各项指标应符合设计文件的要求。

6安全措施

1）设立管理组织体系，委派专人负责工程项目及有关安全防火工作，专人了解各工种的安全操作规程，设立各级安全生产岗位责任和定期安全检查制度、安全教育制度等。2）施工前对管理人员、施工人员进行现场教育，介绍有关安全生产管理制度及规定和要求。3）施工人员进入施工现场，必须佩戴安全帽，高空作业要有安全带。冬季构件表面结霜，在构件上行走应系好安全带，穿防滑鞋。拆除的临时螺栓、手头工具应拿稳当或装入工具袋，严禁随意乱扔。穿着防护用品，如电焊手套、护目面罩、绝缘胶鞋。4）吊装前检查起重设备、吊具是否符合安全要求，否则不得使用。5）吊装现场地面平整坚实，松软的土层要夯实或加垫木以保证吊装机器稳定作业。

7结语

该科技中心大楼工程安装精度高、工期短、难度大，在山西省内是第一座民用钢结构工程。施工中对施工技术进行了摸索总结并进行了科研开发，收到了良好的效果。于2004年10月18日经中铁建总公司组织钢结构专家鉴定：一致认为本高层钢结构施工技术达到了国内先进水平，获得了良好的经济效益和社会效益。