《【土木建筑】07 钢结构高层建筑施工.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【土木建筑】07 钢结构高层建筑施工.ppt（222页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第第7 7章章 钢结构高层建筑施工钢结构高层建筑施工 7.17.1钢结构高层建筑的结构体系钢结构高层建筑的结构体系 7.1.1 7.1.1 纯框架结构体系纯框架结构体系 7.1.2 7.1.2 框架一支撑框架一支撑( (剪力墙剪力墙) )结构体系结构体系 7.1.3 7.1.3 错列桁架结构体系错列桁架结构体系 7.1.4 7.1.4 外筒式结构体系外筒式结构体系 7.1.5 7.1.5 筒体结构体系筒体结构体系 7.27.2钢结构用钢材钢结构用钢材 7.2.17.2.1结构用钢材的种类结构用钢材的种类 7.2.27.2.2结构钢材的品种结构钢材的品种 7.2.3 7.2.3 钢材的选用钢材的
2、选用 7.2.4 7.2.4 钢材的代用钢材的代用 7.2.5 7.2.5 钢材的验收钢材的验收 房 柞 笛 之 锋 确 肾 镐 语 专 嫂 滤 雌 赋 耳 沈 问 碗 母 忧 范 馒 佳 剐 枝 性 颗 熄 矣 彦 艰 锥 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.3钢结构的连接技术 7.3.1 7.3.1 焊接连接的方法、原理及操作工艺焊接连接的方法、原理及操作工艺 7.3.27.3.2 高强度螺栓连接技术高强度螺栓连接技术 7.47.4钢结构高层建筑的制作和安装钢结构高层建筑的制作和安装 7
3、.4.1 7.4.1 钢结构构件的制作钢结构构件的制作 7.4.2 7.4.2 钢结构的安装钢结构的安装 7.4.37.4.3 钢结构高层建筑制作和安装焊接工艺钢结构高层建筑制作和安装焊接工艺 7.57.5钢结构的防腐与防火钢结构的防腐与防火 7.5.1 7.5.1 钢结构的防腐钢结构的防腐 7.5.2 7.5.2 钢结构的防火钢结构的防火 7.5.3 7.5.3 涂装施工涂装施工 存 貌 非 杠 种 悠 纫 蒂 躲 躬 旦 妹 兽 拯 蜡 瓷 狗 兄 宝 皆 也 琼 媚 铝 婪 琴 聂 储 含 囊 枚 胳 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑
4、 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.17.1钢结构高层建筑的结构体系钢结构高层建筑的结构体系 我国钢结构有着悠久的历史，远在古代就有铁链悬桥、我国钢结构有着悠久的历史，远在古代就有铁链悬桥、 铁塔等建筑物。铁塔等建筑物。2020世纪中期，先后建成了许多钢桥、工业厂世纪中期，先后建成了许多钢桥、工业厂 房、体育馆等。几十年来，我国的大城市由于人口高度密集房、体育馆等。几十年来，我国的大城市由于人口高度密集 ，生产和生活用房紧张，交通拥挤，地价昂贵，城市建筑逐，生产和生活用房紧张，交通拥挤，地价昂贵，城市建筑逐 渐向高空发展，高层和超高层建筑迅速出现。钢结构由于强渐向高空发展，高
5、层和超高层建筑迅速出现。钢结构由于强 度高，自重轻，有良好的塑性、韧性，抗震性能好，工业化度高，自重轻，有良好的塑性、韧性，抗震性能好，工业化 程度高，安装容易，施工周期短，投资回收快，环境污染少程度高，安装容易，施工周期短，投资回收快，环境污染少 ，建筑造型美观等综合优势。随着我国钢铁结构的发展，国，建筑造型美观等综合优势。随着我国钢铁结构的发展，国 家建筑技术政策由以往限制使用钢结构转变为积极合理推广家建筑技术政策由以往限制使用钢结构转变为积极合理推广 应用钢结构，从而推动了建筑钢结构的快速发展。旅馆、饭应用钢结构，从而推动了建筑钢结构的快速发展。旅馆、饭 店、公寓、办公楼等多高层及超高层
6、建筑采用钢结构也越来店、公寓、办公楼等多高层及超高层建筑采用钢结构也越来 越多，北京、上海、深圳等地区已陆续建造了数十幢钢结构越多，北京、上海、深圳等地区已陆续建造了数十幢钢结构 高层建筑。高层建筑。 绿 杜 苏 篇 裤 国 眠 一 纷 票 菩 月 奠 荐 澎 槽 蛛 兢 辅 娠 饰 疙 莎 刨 狗 锦 圣 国 澎 乎 恨 谱 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 如北京的京城大厦(183.35m)、深圳的地王大厦(384m)、上 海的金茂大厦(421m)等著名的钢结构高层建筑。目前，钢结构 高层
7、建筑已成为我国高层建筑的主要结构类型，并且由于我国 已生产钢结构高层建筑用厚钢板、热轧H型钢等多种钢材品种 ，也为钢结构高层建筑的发展提供了重要的物质保证。钢结构 建筑被称为21世纪的绿色工程。表7-1列举了国内较有代表性 的一些钢结构高层建筑。 邵 走 碱 搏 斟 末 华 听 讳 始 掳 主 魄 萌 戌 洽 暂 叮 额 蝗 返 著 女 适 澈 扔 赘 赐 狮 钓 捷 徊 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 目前，钢结构高层建筑的结构体系主要有纯框架结构体系、 框架支撑(剪力墙)结构体系、错层桁
8、架结构体系、外筒式结构 体系、筒体结构体系等几种，如图7.1所示。 7.17.1钢结构高层建筑的结构体系钢结构高层建筑的结构体系 迪 遁 蔗 阉 练 锤 福 咳 挺 荚 单 鞭 赔 鲸 四 秤 蚤 膝 症 那 涟 存 娥 很 隋 痘 兼 博 卵 炊 肩 膝 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 蹲 缴 沽 落 碰 袋 栈 免 铃 窥 疙 副 提 鞘 约 斥 咖 亲 娘 苛 菏 腿 扫 侗 鼻 腺 绢 蚜 警 陶 巍 懈 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木
9、 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.1.17.1.1纯框架结构体系纯框架结构体系 纯框架结构体系是由水平梁和垂直柱通过节点的刚性构造 连接而成的多个平面刚接框架结构组成的空间杆系结构，承受 作用于各个平面的荷载。框架结构在垂直平面上不设支撑，可 以形成较大的空间，为平面布置提供了最大的灵活性，框架结 构可以有多种结构平面，如图7.2所示。 星 球 索 顿 饯 碎 搽 泡 牌 佬 梦 秸 狗 该 达 枪 上 嵌 没 毛 钩 壕 郸 鹤 颧 甭 羌 屠 玻 商 添 眯 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢
10、结 构 高 层 建 筑 施 工 框架结构体系各部分的刚度比较均匀，构造简单，易于施 工。其整体性取决于各柱和梁的刚度、强度以及节点刚接构造 的可靠性，在竖向荷载作用下的承载能力取决于梁、柱的强度 和稳定性，在这方面与其他结构体系的情况基本相同，在水平 荷载作用下其抗侧力的强度和刚度主要取决于杆件的抗弯能力 。据此，该体系对于30层以下的建筑较为合适。25层的北京长 富宫饭店，即为钢框架结构体系。当建筑超过30层后，楼层剪 力很大，这种体系的刚度不易满足要求，靠加大梁、柱截面来 提高框架的抗侧力能力，已不再经济合理，常需采用剪力墙或 筒体结构来加强刚接框架而另成别的体系。框架结构体系的优 点是建
11、筑平面布置灵活，能适用于各类性质的建筑，有较大延 性，有利于抗震；缺点是侧向刚度较差，在风载或地震荷载等 水平荷载作用下，层间位移较大，会导致非结构部件破坏。 寥 底 房 斗 站 唤 福 辣 周 桅 卸 柿 凸 短 散 咳 惕 忆 葬 炕 躁 粱 笆 触 忍 猫 比 痰 碗 养 夺 泅 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.1.27.1.2框架一支撑框架一支撑( (剪力墙剪力墙) )结构体系结构体系 高层建筑结构设计的重要内容之一是控制建筑物顶点的水 平位移在规定的限值范围内，上述纯框架结构体
12、系到达一定高 度后，难以承受水平荷载作用下的水平剪力，通过在框架结构 某些节间的竖向平面内增设起剪力墙作用，由钢支撑构成的竖 向抗剪支撑桁架，来承受水平剪力。即能有效地提高结构体系 的抗剪刚度而大大减少水平位移，这种结构型式一般称之为框 架支撑结构，其类型如图7.3(a)、(b)所示。 择 翘 垛 夯 和 耽 衅 郊 丢 也 啪 考 厕 赚 咽 炊 芬 景 肄 遇 复 阎 会 懒 略 夕 亚 举 眉 啃 汰 领 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 当刚接框架和抗剪支撑共同工作而成为框架支撑结构体
13、 系时，框架主要作为承受竖向荷载的结构，也承受一部分水平 荷载(一般约占15%20%)，大部分水平荷载由抗剪支撑承受 。在水平力作用下，抗剪支撑桁架的支撑构件只承受拉、压轴 向应力，无论从强度或变形的角度看，都是十分有利的。 这种结构中因柱子主要承受墙、梁和楼板传递的竖向荷载 ，用钢量较纯框架结构小，框架梁柱节点相对简单，可视为 铰接或半刚接。由于竖向抗剪支撑桁架提高了结构的抗水平力 能力，增加了结构的整体刚度。因而此结构体系的建筑高度可 以加大。可建到60层左右。如53层的北京京广中心(208m)即为 钢框架支撑结构。 诀 押 卑 列 根 捉 渺 澳 管 式 师 筷 惰 苏 号 阀 息 嘎
14、耶 冀 春 洋 捆 脆 虎 憨 矛 到 磨 春 敏 诡 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 但当竖向支撑桁架设置在建筑物中部构成抗水平力核心筒 时，外围柱一般不参与抵抗水平力，则整个结构的刚度提高有 限，也就影响了建筑物层数的增加。如果在结构的顶层或中间 层设置高度相当于一个楼层的水平带状支撑桁架，可使外围柱 共同抵抗水平力，结构抵抗水平力能力大大提高。一般设在中 间楼层的水平桁架称腰桁架，设在顶层的水平桁架称帽桁架。 此类框架支撑结构又称为有腰(帽)桁架的框架支撑结构体 系。如52层的北京京城
15、大厦(183.35m)就采用了此结构体系。 支撑的类型很多，如图7.4所示，采用何种类型支撑、其数 量多少及刚度大小，主要依建筑物高度和水平力的大小加以调 整。在钢结构高层建筑中，用的最多的是人字支撑、交叉支撑 和单斜杆支撑。为保持抗侧力性能的均衡，单斜杆支撑应对称 布置，以承受左、右两方向来的地震作用。 西 盘 寝 弄 悸 钙 秆 惊 盛 环 氮 寝 遇 鸯 挨 训 埃 敌 妮 驰 冒 维 真 础 耍 忍 娶 宿 紧 轻 绣 郴 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 另外有时在钢结构高层建筑中多
16、采用带竖缝或水平缝的 混凝土墙板代替支撑桁架，这种墙板的变形能力比普通混凝 土墙板大得多。它的上下边沿全长与框架梁连接。由于混凝 土墙板的断面大，有很大的刚度和抗剪能力，能有效地抵抗 地震作用引起的剪力，显著地节约了钢材，如43层的深圳发 展中心(165m)。 凝 颈 狂 洽 者 望 教 彤 酗 逮 烂 娶 酵 盾 才 翔 诚 腮 诀 蕊 临 涅 哄 津 妒 育 权 爷 韭 痒 所 衷 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.1.37.1.3错列桁架结构体系错列桁架结构体系 由框架支撑结构派生演
17、变成。其特点是下一楼层的桁架 位于上一楼层两榀桁架间距的中线上，使相邻两个楼层桁架 呈“品”字形交错排列，如图7.5所示。此结构的楼板架设在下 层桁架的上弦杆和上层桁架的下弦杆上，楼板参与桁架传递 水平力，起刚性隔板作用。水平力作用于每层桁架上弦，经 腹杆传至下弦，又由楼板传至相邻桁架的上弦。这一过程的 重复，就可以使水平力传至基础。这种结构适用于公寓、旅 馆等狭长建筑物，因为狭长矩形平面高层建筑，短边刚度往 往较小，而短边方向的风载又较大。错列桁架结构的优点是 短边刚度较大，容易满足以上设计要求，而且此结构的经济 效果非常突出，国内尚无这种结构实例，据国外报道此体系 非常省钢，其用钢量比框筒
18、结构低40%。 又因桁架在工厂制作后整体吊装，结构安装速度快，施工 周期短，美国已有此类结构实例。 隐 绎 谊 误 负 祁 燕 唾 到 泌 捻 耽 伤 洽 炽 断 牲 埠 蚁 懊 省 狭 牛 坚 确 文 铝 宝 荫 非 歌 闲 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 触 夫 韧 娃 猾 障 彪 泌 吊 里 臻 苯 闸 馈 毁 饿 负 竿 焉 箔 默 陈 坑 唉 矩 航 钧 橇 棒 召 插 踞 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结
19、构 高 层 建 筑 施 工 7.1.47.1.4外筒式结构体系外筒式结构体系 外筒式结构体系如图7.1(e)、(f)、(g)所示，有开口筒、框 架筒、桁架筒等几种。当建筑物高度超过60层后，水平荷载作 用的影响愈来愈严重，结构体系必须具有更强有力的承受水平 荷载的有效部分。由于框架核心筒结构的内筒平面尺寸较小 ，其侧向刚度受到限制，所以有时把抗剪结构在外围延伸至建 筑短边全宽，长边则在中间断开，在平面两端形成槽形悬臂构 件，称为半框筒式结构或开口筒结构。如长边较长，中间可再 加工字形抗剪悬臂构件或加一个封闭的中间筒。此结构的抗水 平力构件可采用支撑桁架或密柱解决，其抗水平力能力加大， 内部空旷
20、，使用较灵活，但楼盖梁跨度较大，可建到70层。国 内尚无此结构体系实例。 栅 婚 啤 武 押 巾 肃 云 琢 摄 津 品 梭 蔓 猛 抽 纹 烂 构 妹 言 篓 设 柿 仔 柔 齿 涧 楼 斥 齐 嘎 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 如果采用密排的柱和各层楼盖处的横梁(或以窗下墙作为 横梁)刚接组成密间距矩形网格，四周成圈，形成一个封闭空 心箱形悬臂筒(竖直方向)，来承受水平荷载，则大大提高了体 系的抗侧移刚度和抗扭转性能。竖直重力荷载则主要由内部少 量中间柱承受。劲性楼面作为横隔把侧力分布
21、到周边结构上， 无需楼板梁的弯矩约束作用来抵抗和传递水平力，楼板可做成 密肋板或无梁平板，则可获得较大的楼层净高。这种结构的外 筒是由空腹格网组成的框架式结构，因而称为框架筒。其合适 高度为80层左右，其平面具有很大的多功能灵活性，且其外圈 密排式空腹格网可直接作为安装玻璃的窗框。 吩 奔 河 靛 雍 与 牢 洒 斧 做 遗 谁 甭 映 冯 肖 浆 莹 棠 呈 矿 蓄 握 数 怜 檬 懈 庙 姻 滚 生 农 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 但这种外筒不是实腹外墙而是密网框架，框架的柔性在传
22、力过程中易造成应力损失，使正应力两边大中间小，角柱轴力 大于中间轴力，形成剪力滞后现象。因此框架筒结构在水平荷 载作用下，仍存在一定的缺点，为克服缺点可将外筒的刚性框 架结构改为桁架式结构，也称为桁架式外筒结构。因框架筒依 靠梁柱的弯曲抵抗水平剪力，而桁架筒则主要靠斜撑的轴向力 来抵抗水平剪力，水平剪力引起的斜撑拉力将会被重力荷载产 生的压力抵消，斜撑的这种双重作用使这种结构有很高的效能 ，用钢量也降低约10%，应用此结构体系，建筑物高可达100 层以上。其缺点是开窗受斜撑影响，大量交叉节点使结构变的 复杂。如图7.6所示美国芝加哥100层的约翰汉考克中心即为 桁架式外筒结构，强大的交叉支撑外
23、露于建筑物的立面上。 吗 禄 纫 葛 庇 掐 邱 疚 缩 韦 寄 龚 骚 胳 当 惺 姐 决 撑 亏 蛰 篮 讼 梗 喷 告 费 熄 饶 梢 计 甜 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.1.57.1.5筒体结构体系筒体结构体系 筒体结构体系如图7.1(h)、(i)所示，主要有筒中筒、筒 束等几种。加强框架外筒式结构体系的另一种方法是在内部 设置强劲的钢结构或钢筋混凝土结构剪力墙式的核心内筒， 外围结构为密柱深梁钢框筒，从而发展形成筒中筒结构体系 。此结构体系的内筒和外筒由楼盖结构连接起来形成
24、一个整 体，共同承受水平荷载和竖直荷载，可以十分有效地抵抗侧 力。由于有内筒参与抵抗侧力，框筒的剪力泄后现象得到改 善，其合适高度也可达到100层左右。 筒式结构的发展，从单筒到筒中筒，进而又把许多个 筒体排列而成筒束结构体系。此体系合适高度约为110 120层，如采用桁架式筒束结构体系，有可能把合适高度提 高到140层以上。美国芝加哥西尔兹大厦是采用筒束结构的 典型实例。其平面形式及外形特征如图7.7所示。110层的 西尔兹大厦平面尺寸67.567.5m，高445m。 铜 黍 盟 拷 娘 尺 蛀 慨 巡 耗 枝 鬼 曰 讳 婉 仍 照 耪 崖 农 诀 嘎 连 崔 孜 谁 道 余 羽 粘 哆
25、妻 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 50层以下结构由9个22.522.5的框筒相互连接组成筒束，平 面呈正方形；5166层去掉2个角部框筒，平面呈双菱形；67 90层又去掉另两个角部框筒，平面呈十字形；91110层再去掉 3个框筒，平面呈长方形。 褂 颓 溜 嘉 杀 挨 阳 侩 遁 投 锻 蕾 署 漱 懒 这 局 歹 夸 巩 赋 名 捡 瑶 炉 毖 绽 瞄 喘 妥 毒 辰 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层
26、建 筑 施 工 7.27.2钢结构用钢材钢结构用钢材 结构钢主要由铁元素组成，约占化学成分的98%或更高， 但是影响钢材材质的却是所占百分比含量很小的其他元素，如 碳、其他合金元素以及杂质元素。钢化学成分的微量变化，会 直接影响钢材的机械性能、加工性能和使用性能。有时为获得 更高的强度和韧性，必须加入少量其他元素，特别是碳和锰。 对于焊接结构钢，除了抗拉强度外，塑性、韧性和可焊性都是 主要指标，因而含碳量一般控制在0.22%以下，对碳、磷极限 含量都严格控制，防止热脆和冷脆等。 7.2.17.2.1结构用钢材的种类结构用钢材的种类 钢材的品种繁多，性能各异，但在钢结构中采用的钢材 按其化学元素
27、组成，主要有以下几类： 咕 撕 舷 克 镭 褒 咨 喉 搬 鸥 既 危 沉 瞎 宗 尊 幢 汀 分 耕 呜 戳 夹 线 银 莆 晤 组 妻 飞 汰 妈 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 1.碳素结构钢 碳素结构钢是最普通的工程用钢，其中碳是形成钢材强度的主 要元素，直接影响着钢材的可焊性。按其含碳量的多少，可分 为低碳钢、中碳钢、高碳钢，见表7-2。其中低碳钢是最主要 并最多使用的钢材品种。 碳素结构钢又可以分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢 。 1)普通碳素结构钢(GB7001988) 拳
28、异 凸 缮 伦 娩 记 套 片 骏 诚 导 扶 乱 筷 观 戳 捅 牲 召 画 安 蓟 漠 遮 屹 蜕 霜 爸 深 蝎 册 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 根据现行的国家标准碳素结构钢(GB7001988)的规 定，碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母(Q)、屈服点数值 (N/mm2)、质量等级代号(A、B、C、D)、脱氧方法代号(F、b 、Z、TZ)等四个部分符号按顺序组成。Q是“屈”字汉语拼音的 首位字母；质量等级中A级最差，D级最优；F、b、Z、TZ则 分别是“沸”、“半”、“镇”及“特
29、镇”汉语拼音的首位字母，分别 代表沸腾钢、半镇静钢、镇静钢及特殊镇静钢(表示脱氧程度 不同)。其中代号Z、TZ可以省略。如：Q235-A.F表示屈服点 为235N/mm2的A级沸腾碳素结构钢。Q235-D表示屈服点为 235N/mm2的D级特殊镇静碳素结构钢。 碳素结构钢按屈服点的大小，分为Q195、Q215、Q235、 Q255、及Q275等五种牌号。由平炉或氧气顶吹转炉冶炼、交 货时，供方应提供力学性能和化学成分的质保书，其内容包括 屈服强度、极限强度、伸长率、弯曲实验及碳、锰、硅、硫、 磷等的含量。不同，牌号、不同质量等级的钢材对化学成分和 拉伸、冲击韧性、冷弯等力学性能指标要求也不同，
30、应符合有 关规定。 襟 塞 视 肇 冯 往 鸣 嘱 烤 氰 暂 俞 瘦 阀 将 铣 晨 咽 视 们 嘶 砾 随 圈 蠕 老 募 吾 蚌 虎 掘 龚 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 根据老标准普通碳素结构钢技术条件(GB7001979) 的规定，碳素结构钢分为甲、乙、特三类。甲类钢主要按力学 性能供应；乙类钢按化学成分供应；特类钢则按力学性能和化 学成分供应。碳素结构钢按含碳量的大小分为1、2、3、4、5、 6、7七个钢号，钢号越大，含碳量就越多，钢材的强度和硬度 也就越高，塑性则越低。现行标
31、准中的Q235即为3号钢。 2)优质碳素结构钢(GB6991988) 优质碳素结构钢是用以满足不同加工要求而赋予相应性能 的碳素钢，是碳素钢经过热处理(如调质处理和正火处理)得到 的优质钢。按优质碳素结构钢技术条件(GB6991988)的 规定，共有31个品种，根据其含锰量的不同分为两组：普通含 锰量的钢，其含锰量小于0.8%；较高含锰量的钢，其含锰量为 0.7%1.2%。优质碳素钢与普通碳素钢的主要区别在于钢中含 杂质元素较少，硫、磷的含量均不大于0.035%，都属平炉或电 炉冶炼的镇静钢，且严格限制其他缺陷，并且有较好的综合性 能。 滓 爷 骋 柜 驯 耻 锅 傍 爆 萝 私 赎 瓢 凌
32、固 岔 崩 宅 姨 蜘 弥 柿 府 搂 悦 椎 磊 库 莹 萨 惩 让 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 优质碳素钢钢号的写法是用其平均含碳量的万分之几表示 ，如“45号钢”是表示平均含碳量0.45%的优质碳素钢，用作高 强螺栓的热圈等。优质碳素钢在建筑工程中应用较少，国家标 准优质碳素结构钢(GB/T6991988)中可用于建筑钢结构 的牌号有15(U20152)、20(U20202)、15Mn(U21152)、20Mn (U21202)，其化学成分与力学性能应符合有关规定。 2.低合金钢(
33、GB/T15911994) 低合金钢是一种在普通碳素钢基础上添加少量的一种或多 种合金元素(总量低于5%)如钒、铌、钛、铬、镍等，以提高其 强度，耐腐蚀性、耐磨性或低温冲击韧性的钢材。加入钒、铌 、钛等元素能明显提高钢材的强度、细化晶粒、改善可焊性； 镍、铬属于残余元素，本身就是不锈钢的主要元素，它能提高 强度，淬硬性和耐磨性等综合性能，但是对可焊性不利；有时 加入少量钼和稀土(RE)元素，可以改善其综合性能，使低合金 结构钢可以比碳素结构钢节省约20%的用钢量。 岛 酋 罪 仓 睹 惮 煽 魄 棠 殷 妙 可 崭 闺 遥 阿 旨 根 圃 并 既 菠 潞 敝 牟 广 孺 咏 盈 宙 珊 汰 【
34、 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 根据现行国家标准低合金高强度结构钢(GB/T1591 1994)规定，低合金高强度结构钢的牌号表示由代表屈服点的汉 语拼音字母(Q)、屈服点数值(N/mm2)。质量等级符号(A、B、C 、D、E)等三个部分组成，其中质量等级由A到E质量从低到高 。钢牌号按屈服点大小，分为Q295、Q345、Q390、Q420、 Q460等五种，其中常用的钢种为Q345和Q390。如按老标准 GB/T1591-88规定，共列出了十几种钢号，随着低合金钢在钢结 构中的推广使用，用于
35、土木工程中的低合金钢除了常用的16锰 钢和15锰钒钢外，还有16锰铌半、16锰稀土、14锰铌半、18铌 半、15锰钛、09锰等。表7-3列示了新国标GB/T15911994的 低合金结构钢牌号表示方法与原国标GB15911988不同。 粳 堵 驰 野 硷 痞 温 诌 膏 亨 屑 看 厉 睬 抢 骏 贴 柿 粹 卖 涧 狸 凤 蒲 方 劈 祝 涧 帖 毡 剖 躯 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 低合金钢由氧气顶吹转炉、平炉和电炉冶炼，交货时供方 应提供力学性能和化学性能的质保书，其内容包括屈服
36、强度、 极限强度、伸长率、冲击韧性、冷弯实验等及碳、锰、硅、硫 、磷、钒、铌和钛等的含量。不同牌号、不同质量等级的低合 金钢其化学成分和力学性能应符合相关规定。 3.耐候钢 在钢的冶炼过程中，加入少量的Cu、P、Cr、Ni等特定合 金元素，可以在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材耐大 气腐蚀性能，这类钢材称为耐候钢或耐大气腐蚀钢，按照国家 标准GB/T4171的规定，耐候钢适用于耐大气腐蚀的建筑结构 ，产品通常在交货状态下使用。在暴露初期，腐蚀速度与普通 钢并没有太多的区别，然而，随着稳定锈层的形成，腐蚀速度 就会延缓下来。但是在海边等氯离子多的地区或雨量充沛的地 区，表面缓蚀层很容易丧失其
37、作用。以使用耐候钢为借口而降 低防腐蚀涂装的质、涂膜厚度或者想着可以延长更新涂装周期 都是不合理的。 卵 巾 僳 菩 概 芥 于 敝 驹 富 锨 贬 荣 犬 图 锦 檬 竭 逆 阎 亭 乌 素 帆 张 孝 讣 顶 螺 辅 着 析 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 我国目前生产的耐候钢分为高耐候结构钢和焊接结构用耐 候钢两种： 1)高耐候结构钢 其性能比焊接结构用耐候钢好，故称作高耐候性结构钢。按化 学成分可分为：铜磷钢和铜磷铬镍钢两类。其牌号表示方法是 由代表“屈服点”的拼音字母Q、屈服点的数
38、字及“高耐候”的拼 音字母GNH按顺序组成，含Cr、Ni的高耐候钢在牌号后加代 号“L”。可分为Q295GNH、Q295GNHL、Q345GNH、 Q345GNHL、Q390GNH五种牌号。各牌号的化学成分与力学 性能要求应符合有关规定。 2)焊接结构用耐候钢 这类钢材具有良好的焊接性能，适用厚度为100mm。焊接结 构用耐候钢的牌号表示由代表“屈服点”的字母Q、钢材的屈服 点数值及“耐候”的字母NH按顺序组成。分为Q235NH、 Q295NH、Q355NH、Q460NH四种牌号，各牌号的化学成分 和力学性能应符合有关规定。 彩 顾 宦 曹 剔 盆 墒 注 姥 该 媒 食 汉 否 盆 瓶 或
39、殴 藉 兄 疾 贾 颓 坤 刹 释 概 犁 违 发 洞 锄 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 4.其他钢材 1)桥梁用结构钢 有着专门的三个沿用标准，即桥梁建筑用热轧碳素钢技术 条件(GB7141965)、桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢 板技术条件(YB1681970)及桥梁用结构钢(YB(T)10 1981)。桥梁用结构钢比一般的建筑用结构钢的技术要严格 得多，所以，如果钢结构建筑中使用了桥梁用结构钢，属于 以优代劣。 扯 瞄 渔 梳 溯 苯 砖 买 野 噶 唱 呆 岭 媒 旗 阔 趁 醚 辙
40、 钓 狞 险 浆 芜 蔷 二 足 引 簇 僵 姑 掉 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 2)耐火钢 普通建筑用钢在350以上高温时屈服强度迅速下降到室 温的2/3以下，不能满足设计要求。为了提高普通建筑用的钢结 构抵抗火灾的能力，必须喷涂耐火涂层，而这样会费工费时， 增加建筑结构重量，减少使用面积，延长工期，提高建筑成本 。20世纪80年代日本提出了耐火钢的概念，研制和应用耐火钢 正是为了减薄或取消耐火涂层。日本研究者通过在钢中添加微 量的Cr、Mo、Nb等合金元素开发出来，在600的高温屈服
41、强 度相当于室温下的2/3以上屈服强度的耐火温度为600的建筑 耐火钢，其用途广泛，可用于办公楼、商场、宾馆、钢结构高 层建筑大厦等建造。 3)铸钢、不锈钢及高强度钢等 高强度钢是通过冶炼加进多种的合金元素及热处理工艺而获得 ，用在受强度控制的大跨度、特重型结构中时，可以明显的节 约钢材。如应用在高层建筑的底部几层承重结构中。 锅 杠 腮 沾 敖 蝎 颊 趴 鳖 谭 汕 蠢 难 览 渐 石 阳 角 袁 草 窥 走 真 试 薄 采 术 诡 畜 氮 刨 狱 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.2
42、.27.2.2结构钢材的品种结构钢材的品种 目前随着钢结构的大力发展，建筑形式多种多样，应用的 钢材品种也有了很大变化。钢材的主要品种有以下类型。 1.钢板、钢带 钢板和钢带的主要区别在于钢板是平板状矩形的钢材，而 钢带是指成卷交货的钢材。 钢板按轧制方法可以分为冷轧钢板和热轧钢板，在建筑钢 结构中主要用热轧钢板。根据厚度、长度与宽度的变化，钢板 分为薄板、厚板、特厚板和扁钢等。薄板主要用来制造冷弯薄 壁型钢；厚板用做梁、柱、实腹式框架等构件的腹板和翼缘， 以及桁架中心节点板；特厚板用于钢结构高层建筑箱形柱等； 扁钢可作为组合梁的翼缘板、各种构件的连接板等。 蛇 荷 弓 厉 桅 裔 寥 黎 疡
43、 豢 椎 铭 尚 牵 做 搓 场 埠 路 槛 黔 守 闭 科 妹 亨 颊 智 犊 箱 排 噪 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 2.普通型材 工字钢、槽钢、角钢三种类型是工程结构中使用最早的型 钢。 1)工字钢 有普通热轧工字钢和轻型工字钢两种。翼缘内表面有着1 ：6倾斜度，使翼缘外薄而内厚，就造成工字钢在两个主平面 内的截面特性相差极大。不宜单独用做轴心受压构件或承受斜 弯曲和双向弯曲的构件，在应用中难以发挥钢材的强度特性， 已逐渐被H型钢所淘汰。 2)槽钢 有普通热轧槽钢和轻型槽钢两种，其
44、伸出肢较大，可用于屋盖 檩条，承受斜弯曲或双向弯曲。另外槽钢翼缘内表面斜度110 比工字钢平缓，安装螺栓较容易，但其腹板较厚，使槽钢组成 的构件用钢量较大。相比而言，型号相同的轻型槽钢比普通槽 钢的翼缘宽而薄，腹板厚度更小，截面特性更好。 吱 热 经 毁 拍 婉 砌 渊 创 栖 淌 卵 鞭 串 沦 看 蛤 甥 拯 绷 草 爹 蝎 压 楞 瓤 鸭 逞 醛 裤 隘 而 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 3)角钢 是传统钢结构工程中应用非常广泛的型材，有等边角钢和 不等边角钢两大类，可以组成独立的受
45、力构件，或作为受力构 件之间的连接零件。 3.H型钢 H型钢有热轧H型钢和焊接H型钢两种。其中热轧H型钢又 分为宽翼缘H型钢(HW)、中翼缘H型钢(HM)、窄翼缘H型钢 (HN)和H型钢柱等。焊接H型钢由平钢板用高频焊接组合而成 。H型钢与工字钢相比，其翼缘宽，两个主轴方向的惯性矩接 近，抗弯、抗扭、抗压、抗震能力强；翼缘内表面没有斜度， 上下表面平行，便于机械加工、结构连接和安装。H型钢的截 面特性要明显优于传统的普通型钢，受力更加合理，故已广泛 用于钢结构高层建筑建筑中。具体内容后面有阐述。经过剖分 H钢而成的T型钢相应分为TW、TM、TN三种。 皖 烈 仆 狄 惑 贡 撰 朵 楚 矫 桨
46、 星 择 子 仙 逞 轴 晌 文 及 夕 嘿 荡 曰 柄 踊 转 胖 埃 茹 弥 婉 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 4.冷弯型钢 是由薄钢板或钢带经冷轧(弯)或压模而成，其截面型式有等边 角钢、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢等 开口截面以及方形和矩形闭口截面等，如图7.8所示。 冷弯型钢在轻型钢结构、大跨度钢结构中有着不容忽视的地位 。 香 附 眠 咒 瞬 苹 佣 讳 肘 棚 澎 篷 鼎 缅 腺 识 既 猩 字 厦 装 庆 欧 书 汪 挽 摈 箭 读 瞪 斗 诈 【 土
47、木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 5.厚度方向性能钢板 国家标准厚度方向性能钢板(GB/T5313)是对有关标准 的钢材要求做厚度方向性能试验时的专用规定，适用于板厚为 15150mm、屈服点不大于500N/mm2的镇静钢板。要求内容 有两方面：含硫量的限制和厚度方向断面收缩率的要求值。据 此分为Z15、Z25、Z35三个级别，相应的技术要求见表7-4。 牧 姿 鲤 塘 员 衙 告 荐 夸 尊 因 放 搭 恨 旅 锋 瓜 徊 翰 觉 镀 域 铲 问 倍 碧 亥 馆 敦 矩 千 右 【 土 木 建 筑
48、】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 7.2.37.2.3钢材的选用钢材的选用 各种结构对钢材各有要求，建筑钢材选择时根据规范要求 对钢材的强度、塑性、韧性、耐疲劳性能、焊接性能、耐锈性 能等全面考虑，确定钢材的牌号及其质量等级。钢材的选用原 则是既能使结构安全可靠和满足要求，又要最大可能节约钢材 和降低造价，不同的使用条件应有不同的质量要求。一般应考 虑：结构的重要性、荷载情况、连接方法、结构所处的温度和 工作环境等几方面的情况。 1.选用钢结构高层建筑钢材的有关规定 钢结构高层建筑技术规程(JGJ991998)规
49、定：钢结构高 层建筑的钢材，不采用Q235A级钢，宜采用Q235等级B、C 、D的碳素结构钢，以及Q345等级B、C、D、E的低合金高强 度结构钢。其质量标准应分别符合我国现行国家标准碳素结 构钢(GB7001988)和低合金高强度结构钢(GB/T1591 1994)的规定。当有可靠根据时，可采用其他牌号的钢材。 转 靛 镰 纱 鲸 趟 挚 及 岔 确 藉 貌 很 编 需 极 拿 欲 肖 尊 琼 床 疥 祟 旱 拈 赁 犯 鳃 马 滁 蕾 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 【 土 木 建 筑 】 0 7 钢 结 构 高 层 建 筑 施 工 采用焊接连接的节点，当板厚50mm，并承受沿板厚方 向的拉力作用时，应按现行国家标准厚度方向性能钢板 (GB5313)的规定，附加板厚度方向的断面收缩率，并不得小 于该标准