1工程概況

本文以漯河經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)立達(dá)雙創(chuàng)孵化園1#鋼結(jié)構(gòu)寫(xiě)字樓為案例研究，結(jié)構(gòu)形式為框架鋼結(jié)構(gòu)，地面23層，地下1層，建筑面積45736.25m2，建筑高度99.8m。

2高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接用鋼材的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以選擇鋼材為基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)在選擇鋼材的過(guò)程中，必須依靠美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)對(duì)抗震鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的主要標(biāo)準(zhǔn)。其中屈強(qiáng)度不得超過(guò)85%，有顯著的屈服階段，伸長(zhǎng)率超過(guò)20%，具有優(yōu)異的焊接性。一些發(fā)達(dá)國(guó)家在超高層建筑中選擇調(diào)質(zhì)鋼的極厚鋼板和交叉鋼，同時(shí)應(yīng)用SA440高性能鋼，這種鋼材焊接的標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步研究。國(guó)內(nèi)個(gè)別高層建筑和相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程由國(guó)外設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)，其鋼板選用最大厚度超過(guò)140mm、強(qiáng)度超過(guò)460mpa的鋼材。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)始開(kāi)發(fā)390MPa、420MPa、460MPa等級(jí)的鋼材，同時(shí)應(yīng)用于建筑工程。

超強(qiáng)特厚鋼材的科學(xué)應(yīng)用成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是設(shè)計(jì)者未來(lái)研究的重點(diǎn)。優(yōu)良的焊接性依賴于飽和度，國(guó)內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確指出，厚板需要選擇z向鋼，包括3個(gè)等級(jí)，其標(biāo)準(zhǔn)是板厚方向拉伸中的斷面收縮比例，與飽和度有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)超過(guò)50mm的狀態(tài)下板厚度方向性能超過(guò)Z15的GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2021版)明確指出，板厚度超過(guò)40mm的選擇Z15，個(gè)別工程選擇Z25。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段強(qiáng)度345MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼制品，厚度在40mm以下的話，焊接中會(huì)發(fā)生層狀撕裂，這意味著該強(qiáng)度的鋼材具有焊接性不穩(wěn)定的問(wèn)題。

區(qū)分主結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)，前者為了確保結(jié)構(gòu)在一定負(fù)荷和地震振動(dòng)下的負(fù)荷性和穩(wěn)定性，對(duì)結(jié)構(gòu)的變形度和能源消耗能力有一定的保證功能，后者不能承受地震振動(dòng)。同時(shí)，主結(jié)構(gòu)部件之間的連接應(yīng)符合抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，次結(jié)構(gòu)的連接不需要達(dá)到抗震標(biāo)準(zhǔn)。主結(jié)構(gòu)內(nèi)的框架梁和框架柱的連接是核心連接區(qū)域。同時(shí)，在偏心支撐中，消能梁段和柱的連接焊接是主要焊接。國(guó)內(nèi)梁翼緣和柱的對(duì)接焊縫及柱拼接的對(duì)接焊縫是整個(gè)焊接過(guò)程的側(cè)重點(diǎn)；不過(guò)梁腹板、剪力板及柱的連接，由于梁腹板通常缺乏厚度，國(guó)內(nèi)以往都會(huì)擇取雙面角焊縫。

框架梁和柱的連接主要有下述幾類方法：（1）梁懸臂段要在加工區(qū)域和柱進(jìn)行焊接，現(xiàn)場(chǎng)予以對(duì)接；（2）梁和柱在現(xiàn)場(chǎng)予以連接。上述方法在工程中都得到了大量的應(yīng)用。梁的拼接要擇取螺栓予以連接，腹板也要通過(guò)螺栓連接，且翼緣需要對(duì)接焊縫，此類方法僅需用到很少的螺栓，因此，可以有效控制成本，不過(guò)抗震性能要弱于全螺栓拼接[1]。

3高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝階段的質(zhì)量控制

3.1進(jìn)行鋼柱的吊裝

鋼柱吊裝的吊點(diǎn)需要在鋼柱頂部位置，運(yùn)用臨時(shí)連接板，吊點(diǎn)要在鋼柱的上部位置并運(yùn)用4個(gè)臨時(shí)連接耳板。在進(jìn)行鋼柱吊裝之前需要清除干凈在鋼柱底面的浮銹，確保鋼柱能夠頂緊接觸接面。安裝吊裝前，必須重新測(cè)量筏頂部，然后在基礎(chǔ)上放線。根據(jù)地腳螺栓的高度調(diào)整高度，直接安裝鋼柱，在鋼柱下設(shè)置墊板，在鋼柱四角設(shè)置墊板，墊板不得超過(guò)4張。墊板需要緊貼基礎(chǔ)面和柱底面，然后可以安裝鋼柱。

如果懸掛在距離正確位置上200mm時(shí)，停止機(jī)械穩(wěn)定，正確對(duì)準(zhǔn)十字線后緩慢下落，注意防止鋼柱下落過(guò)程中碰撞鋼筋，鋼柱和地腳螺栓接觸時(shí)停止鋼柱下落，仔細(xì)檢查鋼柱四側(cè)中心線、支架十字軸線的對(duì)準(zhǔn)狀況和地腳螺栓墊板的位置和地腳螺栓墊板的數(shù)量，如果不正確，必須立即調(diào)整，反復(fù)調(diào)整后的鋼柱誤差在3mm以內(nèi)

3.2進(jìn)行鋼梁吊裝

鋼梁吊裝完成后，可以用普通螺栓臨時(shí)連接，使用塔吊串吊裝鋼梁。連接鋼梁的形式包括栓連接和栓焊連接。鋼梁的結(jié)構(gòu)形式是雙加板模式，在安裝過(guò)程中可以將鋼梁的另一塊連接板和鋼梁定位，腹板的連接板可以用臨時(shí)螺栓固定，鋼柱調(diào)整完畢后可以更換為高強(qiáng)度螺栓，可以根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求更好地完成初次擰緊高強(qiáng)度螺栓

鋼梁的正確安裝順序是先在平面上懸掛鋼構(gòu)件，與鋼柱的懸掛順序基本一致。然后在立面吊起鋼構(gòu)件，可以按照從下到上的安裝順序安裝。總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)柱子的安裝順序進(jìn)行安裝，主要是從中間到周?chē)�吊起，安裝相對(duì)柱子后，立即連接梁部件，使其更好地形成穩(wěn)定的框架，每次校正柱子后，必須用梁連接，如果不能立即連接，就必須拉動(dòng)電纜時(shí)刻遵循先進(jìn)行主梁后進(jìn)行次梁的順序，在進(jìn)行局部穩(wěn)定單元柱梁吊裝的過(guò)程中，為更好地確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、校正以及安裝，需要先固定頂層梁，之后固定下層梁，最終完成固定中間梁。

4鋼結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量控制

高強(qiáng)度螺栓分兩次緊固，第一次緊固到標(biāo)準(zhǔn)緊固力的60%~80%，第二次緊固到標(biāo)準(zhǔn)緊固力的100%。高強(qiáng)螺栓的扣件按設(shè)計(jì)要求組裝并測(cè)量校正正、緊固合格后，開(kāi)始緊固螺栓，高強(qiáng)螺栓緊固分為初擰和終擰。高強(qiáng)螺栓的初擰和終擰應(yīng)在同一天完成。第一次擰緊時(shí)，可以使用電動(dòng)扳手、風(fēng)動(dòng)扳手或手動(dòng)扭矩扳手，最終擰緊時(shí)多使用電動(dòng)扳手，也可以使用手動(dòng)扳手?jǐn)Q緊。高強(qiáng)度螺栓初次擰再擰、終擰時(shí)，連接處的螺栓按一定順序擰，一般按螺栓群中央順序向外擰。

(1)一般接頭的緊固順序:從接頭的中心順序向兩端緊固。(2)工字梁接頭栓群的緊固順序:從柱側(cè)上下翼緣→柱側(cè)腹板→梁側(cè)上下翼緣→梁側(cè)腹板的先后順序進(jìn)行。(3)兩個(gè)接頭栓群的緊固順序:首先是主要部件接頭，然后是次要部件接頭。認(rèn)真做好技術(shù)準(zhǔn)備，根據(jù)JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》的規(guī)定編制符合工程情況的焊接前工藝評(píng)定計(jì)劃書(shū)，完成相關(guān)部門(mén)和工程監(jiān)理機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)程序，根據(jù)工程焊接工藝評(píng)定的結(jié)果編制工作指導(dǎo)書(shū)，完成人、機(jī)、材料的計(jì)劃和組織。焊接順序:(1)鋼結(jié)構(gòu)施工重要焊接:(2)箱柱與箱柱高空對(duì)接焊接(3)箱柱與h型梁高空對(duì)接焊接[1]。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前國(guó)內(nèi)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)主要基于美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)對(duì)抗震鋼結(jié)構(gòu)鋼材的主要標(biāo)準(zhǔn)�？偟膩�(lái)說(shuō)，無(wú)論是哪種建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都要遵循焊接的要求，確保建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。