二級結(jié)構(gòu)工程師:高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

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摘要: 本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系,并結(jié)合“科技研發(fā)中心”超高層全鋼結(jié)構(gòu)的制作與安裝及鋼結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的翻樣、下料、制作等各個(gè)重要環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制和材料選用提供一些粗淺的意見。對于支撐體系,消能減震裝置不在此文內(nèi)介紹。
    關(guān)鍵詞: 超高層 智能大樓 節(jié)點(diǎn)域 MST組合梁 來源:www.examda.com
    一、概況高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史,1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國芝加哥拔地而起,到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價(jià)的上漲和人口的迅速增長,以及對高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高,使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面積比率越來越大,在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑;同時(shí)高強(qiáng)度鋼材應(yīng)運(yùn)而生,在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計(jì)建造可說是同步前進(jìn)。
    超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達(dá)國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平,也是建設(shè)部門財(cái)力雄厚的象征。
    我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史,并在設(shè)計(jì)和施工中積累了不少經(jīng)驗(yàn),已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-98. 來源:www.examda.com
    二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范沒有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)定,一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
    對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則,選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系,一般分為六大類:框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
    高層和超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(代號RC)外,還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(代號SRC),鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(代號CFS)和全鋼結(jié)構(gòu)(代號S或SS)。
    > 東南科技研發(fā)中心,建筑高度100m,柱網(wǎng)為8.4m,抗震設(shè)防烈度為6度,采用框架—剪力墻或框—筒結(jié)構(gòu)體系較為經(jīng)濟(jì)合理,這種結(jié)構(gòu)體系的剪力墻或筒體是很好的抗側(cè)力構(gòu)件,常常承擔(dān)了大部分的風(fēng)載和地震荷載產(chǎn)生的水平側(cè)力,總體剛度大,側(cè)移小,且滿足玻璃幕墻的外裝飾要求。
    三、材料的選用鋼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)大,耐火性差。隨著冶金技術(shù)的提高,耐火鋼的研究成功并投入生產(chǎn),為鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。
    目前寶鋼投入生產(chǎn)的有B400RNQ和B490RNQ兩種型號的耐火鋼,其物理力學(xué)指標(biāo)、化學(xué)性能及抗沖擊韌性和可焊性,都能達(dá)到結(jié)構(gòu)鋼的要求。普通鋼材當(dāng)達(dá)到600℃的高溫時(shí)已完全喪失承載能力,寶鋼生產(chǎn)的這兩個(gè)品種鋼材當(dāng)達(dá)到600℃時(shí)其屈服強(qiáng)度還有150~220Mpa.一般高層和超高層建筑當(dāng)采用框—剪、框—筒結(jié)構(gòu)體系時(shí)的經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)計(jì)為:鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)=鋼材費(fèi)用(約占40%)+制作安裝費(fèi)用(約占30%)+防火涂料費(fèi)用(約占30%),防火涂料所占總造價(jià)的比重較大。如果使用高強(qiáng)度耐火鋼雖價(jià)格略有上升,但防火涂料價(jià)格有較大幅度下降,可望部分抵消由此帶來的成本上升,而且可靠度及安全性有了一定的保障。 來源:www.examda.com
    四、制作與安裝
    (一)統(tǒng)一測量儀器和鋼尺量具建造一幢超高層大樓,涉及到土建、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻和各類設(shè)備的安裝,使用的測量儀器和使用的鋼尺必須由國家法定的同一計(jì)量部門由同一標(biāo)準(zhǔn)鑒定。
    高層、超高層建筑施工周期較長,尚需定期對測量儀器和鋼尺量具進(jìn)行定期校驗(yàn)以保證建筑物各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)定的指標(biāo)。
    一般以土建部門的測量儀器和鋼尺量具為準(zhǔn)。