第13章钢结构工程.docx
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第13章钢结构工程
第13章钢结构工程
第1节钢结构工程概况及特点
13.1.1钢结构工程结构体系概述及分布介绍
1、钢结构工程结构体系概述及整体分布
本工程钢结构主要分布在地下室、地上塔楼、塔冠等三个部分,如图13-1-1。
塔冠
地上塔楼
地下室
图13-1-1“春笋”钢结构整体分布图
地下室共四层,采用“框架”体系;地上塔楼外筒66层,主体结构高度331.5米,塔尖高度400米,为“密柱框架+核心筒”抗侧力体系,外筒由56根钢柱组成,钢柱最大截面尺寸在结构底部为750~830X755mm,柱间距为2.4m到3.8m,建筑高宽比约为5.5。
核心筒底部尺寸约为30mX30m,核心筒自下向上逐渐缩进。
塔冠从主结构屋顶331.5m始至400m,高度达68.5m,结构设计采用纯钢的双层网格结构,并通过每个一定高度设置的内环桁架以增加结构的整体面外稳定性能,在378.8m的BMU空间以上,由于空间较小,锥顶适于幕墙龙骨结构配套设计。
2、钢结构立面分布
a、钢结构立面整体介绍
表13-1-1塔楼钢结构立面整体分布表
区域
钢构件类型
立面分布范围
塔楼
外筒
十字形钢骨柱
B4~L1层
梯形钢骨柱
L1~L66层
周边钢梁
L2~L66层
辐射钢梁
L2~L66层
组合压型钢楼板
L2~L66层
核心筒
剪力墙内设H型钢骨柱
B4~L50层
剪力墙内设王字型钢骨柱
B4~L16层
剪力墙内设异型钢骨柱
L1~L3
塔冠
外层斜交网格钢骨柱
L66层楼面~400.00m
内层竖向拉杆
L66层楼面~372.00m
环向桁架、钢梁
L66层楼面~394.500m
BMU平台钢梁
368.80m;372.00m;378.80m;390.00m
b、钢结构立面分布介绍
Ⅰ、塔楼外筒
表13-1-2塔楼外筒钢结构立面分布
外筒立面B4~L1层为地下结构,外筒十字形钢骨柱垂直于地面,柱间距6.735m;
自L1层楼面开始到L5层楼面,为塔楼低区斜交网格,外筒结构平面呈圆形,圆形直径由60.152m向外逐渐扩大至63.896m,外筒柱也逐渐向外侧倾斜,从L5层楼面开始外筒柱开始加密,柱间距由6.735m加密至3.583m;
自L5层楼面开始到L24层楼面,为塔楼中区密柱框架结构,外筒结构平面呈圆形,圆形直径由63.152m向外逐渐扩大至67.563mm,外筒柱也逐渐向外侧倾斜,柱间距由3.583m逐渐扩大至3.788m;
自L24层楼面开始到L52层楼面,为塔楼中区密柱框架结构,外筒结构平面呈圆形,圆形直径由67.563m逐渐向内收缩至55.365m,外筒柱也逐渐向内侧倾斜,柱间距由3.788m逐渐收缩至1.552m;
自L52层楼面开始到L66层楼面,为塔楼高区斜交网格,外筒结构平面呈圆形,圆形直径由55.365m向内逐渐收缩至34.825m,外筒柱也逐渐向内侧倾斜,从L52层楼面开始外筒柱开始变疏,柱间距由1.552m增加至3.899m
+331.450m到+400.000m为塔冠钢结构;
塔冠
Ⅱ、塔楼核心筒
表13-1-3塔楼核心筒钢结构立面分布
核心筒B4到L50层为混凝土剪力墙结构,剪力墙均垂直于地面;剪力墙内设型钢柱范围为B4层~L49层。
剪力墙
内设型钢柱
核心筒剪力墙
3、钢结构平面分布
a、塔楼地下室钢结构主要有外筒十字型钢骨柱及核心筒剪力墙内设型钢柱,结构范围为B4~L1层,分布如下:
表13-1-4塔楼地下室钢结构平面分布
外筒十字型
钢骨柱
剪力墙
内设型钢柱
核心筒
剪力墙
外筒十字型钢骨柱(共28支)
剪力墙型钢柱(外墙)剪力墙型钢柱(内墙)
塔楼地下室B4~L1层钢结构平面分布
b、塔楼地上钢结构包括外筒梯型钢骨柱、外筒楼面钢梁和核心筒钢骨柱等,结构范围为L2层~L66层,分布如下:
表13-1-5塔楼地上低区斜交网格钢结构平面分布
外筒周边钢梁
外筒梯型
钢骨柱
核心筒
混凝土剪力墙
混凝土剪力墙
内型钢柱
外筒辐射钢梁
外筒梯型钢骨柱(共28支)
外筒周边钢梁外筒辐射钢梁
剪力墙型钢柱(外墙)
剪力墙型钢柱(内墙)
塔楼地上低区斜交网格钢结构平面分布(L2层)
表13-1-6塔楼地上中区密柱标准层钢结构平面分布
外筒周边钢梁
外筒辐射钢梁
混凝土剪力墙
内型钢柱
核心筒
混凝土剪力墙
外筒梯型
钢骨柱
外筒梯型钢骨柱(共56支)
外筒周边钢梁外筒辐射钢梁
剪力墙型钢柱(外墙)剪力墙型钢柱(内墙)
塔楼地上中区密柱框架标准层钢结构平面分布(L23、L24层)
表13-1-7塔楼地上高区斜交网格钢结构平面分布
外筒周边钢梁
外筒梯型
钢骨柱
外筒辐射钢梁
核心筒
混凝土剪力墙
外筒梯型钢骨柱(共28支)
外筒周边钢梁外筒辐射钢梁
塔楼地上高区斜交网格钢结构平面分布(L61层)
13.1.2钢结构材料
1、钢材的技术要求
a、钢材材料要求
本工程钢材设计材质主要包括:
Q235B、Q345B、Q345GJC、Q390GJC等,除工程图中明确注明者外,依据不同厚度和使用部位,结构钢材牌号和等级应符合下表要求:
表13-1-8钢结构材料材质、Z向性能要求
结构
部位
结构类型
钢材
牌号
等级
冲击韧性
Z向性能
温度
(℃)
冲击力
(J)
15≤t<40
(mm)
40≤t<60
(mm)
60≤t<80
(mm)
80≤t<100
(mm)
地下
结构
核心筒剪力墙内嵌钢柱
Q345B
20
≥34
无
Z15
Z25
Z35
外筒十字柱
Q390GJC
0
≥34
无
Z15
Z25
Z35
地上
结构
楼面梁
Q345B
20
≥34
无
Z15
Z25
Z35
核心筒剪力墙内嵌钢柱
Q345B
20
≥34
无
Z15
Z25
Z35
梯形柱
Q345GJC
Q390GJC
0
≥34
无
Z15
Z25
Z35
H型钢柱
Q345GJC
0
≥34
无
Z15
Z25
Z35
圆管柱
Q345GJC
0
≥34
无
Z15
Z25
Z35
实心圆柱
Q345GJC
0
≥34
无
Z15
Z25
Z35
依据设计及规范要求,钢结构用钢材还应符合下列要求:
I、钢材质量除应符合设计要求和相关标准的规定外,还应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、屈服点和硫、磷含量的合格保证,并具有碳含量、冷弯试验、冲击韧性的合格保证;
II、钢材及板件质量标准应符合《碳素结构钢》GB/T-699/700、《低合金高强度结构钢》GB/T-1951、《建筑结构用钢板》GB/T19879及《厚度方向性能钢板》GB5313等最新现行版本标准的要求进行检测并出具质量说明书;
III、钢材的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性等力学性能及化学成分分析要求应符合GB/T-1951的限值要求;
Ⅳ、Z向性能化学成分要求必须符合GB5313的限值要求;
Ⅴ、钢材屈强比不大于0.85,伸长率不小于20%,应具有良好可焊性、冲击韧性及明显的屈服台阶。
b、结构钢材力学性能要求
表13-1-9钢结构材料力学性能要求
钢材
屈服强度
抗拉、抗压、
抗弯设计强度
抗剪
端面承压
(刨平顶紧)
弹性模量
牌号
厚度或直径
(mm)
fy(N/mm2)
f(N/mm2)
fv(N/mm2)
fac(N/mm2)
(N/mm2)
Q235
≤16
235
215
125
325
206000
>16~40
225
205
120
>40~60
215
200
115
>60~100
215
190
110
Q345
≤16
345
310
180
400
>16~35
335
295
170
>35~50
325
265
155
>50~100
305
250
145
Q390
≤16
345
350
205
415
>16~35
335
335
190
>35~50
325
315
180
>50~100
315
295
170
Q345GJ
≤16
345
310
180
420
>16~35
345
310
180
>35~50
335
300
175
>50~100
325
290
170
Q390GJ
≤16
390
355
205
435
>16~35
390
355
205
>35~50
380
345
200
>50~100
370
335
190
Q420GJ
≤16
420
380
220
450
>16~35
420
380
220
>35~50
410
370
210
>50~100
400
360
205
c、交货状态要求
①当钢板厚度<40mm时采用热轧状态交货;
②当钢板厚度≥40mm且<80mm时,要求采用正火状态交货;
③当钢板厚度≥80mm时,要求采用TMCP状态交货;
对于有Z向性能要求的钢板应逐张进行超声波检验,检验方法按《厚钢板超声波检验方法》(GB/T2970-2004)的规定,其检验级别按Ⅱ级。
2、钢材特点
a、材料等级高:
本工程结构材料普遍为Q345GJC,在重要结构部位,如低区斜交网格等区域使用了更高等级的Q390GJC材料;
b、截面形式多样:
本工程构件截面形式多样,有梯形、H型、圆管和圆棒等截面形式;
13.1.3钢结构构件截面
1、外筒
a、地下室十字形钢骨柱
表13-1-10地下室十字形柱截面
使用部位
B4~L1层楼面
截面形式
材质
Q390GJC-Z25
b、外筒梯形钢骨柱
表13-1-11外筒梯形柱截面
使用部位
截面型号
截面形式
材质
截面尺寸
L1~L3层楼面
GZ2
Q390GJC-Z25
A:
550~615x695x60
B:
450~507x665x60
L3~L4层楼面
GZ3
Q390GJC-Z25
A:
450~507x665x60
B:
400~454x650x60
GZ3a
Q390GJC-Z15
A:
450~507x665x55
B:
400~454x650x55
L4~L5层楼面
GZ4
Q390GJC-Z25
A:
400~454x650x60
B:
350~400x635x60
GZ4a
Q390GJC-Z15
A:
400~454x650x55
B:
350~400x635x55
L5~L7层楼面
GZ5c
Q390GJC-Z25
350~400x635x60
L7~L12层楼面
GZ5b
Q345GJC-Z25
350~400x635x60
L12~L21层楼面
L24~L26层楼面
GZ5a
Q345GJC-Z15
350~400x635x55
L21~L24层楼面
GZ5
Q345GJC-Z15
350~400x635x50
L26~L49层楼面
GZ7
Q345GJC-Z15
300~400x520x40
L49~L6