e钢结构设计说明

发布日期:2024-08-26 23:42:31 浏览次数:

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  本工程所采用钢材的质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591和《建筑结构用钢板》GB/T 19879的规定。结构用钢板、热轧工字钢、槽钢、角钢、H型钢和钢管等型材产品的规格、外形、重量及允许偏差应符合国家现行相关标准的规定。

  焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时,其质量应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。

  处于外露环境,且对耐腐蚀有特殊要求或处于侵蚀性介质环境中的承重结构,可采用Q235NH、Q355NH和Q415NH牌号的耐候结构钢,其质量应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T 4171的规定。

  本工程所采用钢材应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳当量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应具有冷弯试验的合格保证;对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件所用钢材尚应具有冲击韧性的合格保证。

  本工程所采用钢材应符合下列规定:1)钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85;2)钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%;3)钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

  Z向性能:在T形、十字形和角形焊接的连接节点中,当其板件厚度不小于40mm且沿板厚方向有较高撕裂拉力作用,包括较高约束拉应力作用时,该部位板件钢材宜具有厚度方向抗撕裂性能即Z向性能的合格保证,其沿板厚方向断面收缩率不小于按现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313规定的Z15级允许限值。钢板厚度方向承载性能等级应根据节点形式、板厚、熔深或焊缝尺寸、焊接时节点拘束度以及预热、后热情况等综合确定。

  当翼缘板厚度等于或大于40mm且连接焊缝熔透高度等于或大于25mm或连接角焊缝单面高度大于35mm时,宜采用对厚度方向性能有要求的抗层状撕裂钢板,其Z向承载性能等级不宜低于Z15(限制钢板的含硫量不大于0.01%);当翼缘板厚度等于或大于40mm且连接焊缝熔透高度大于40mm或连接角焊缝单面高度大于60mm时,Z向承载性能等级宜为Z25(限制钢板的含硫量不大于0.007%);

  翼缘板厚度大于或等于25mm,且连接焊缝熔透高度等于或大于16mm时,宜限制钢板的含硫量不大于0.01%。

  钢管结构中的无加劲直接焊接相贯节点,其管材的屈强比不宜大于0.8;与受拉构件焊接连接的钢管,当管壁厚度大于25mm且沿厚度方向承受较大拉应力时,应采取措施防止层状撕裂。

  质量等级:未注明时,承重构件所用钢材的质量等级不宜低于B级;抗震等级为二级及以上的高层民用建筑钢结构,其框架梁、柱和抗侧力支撑等主要抗侧力构件钢材的质量等级不宜低于C级。

  钢梁采用焊接H型钢时,应符合《焊接H型钢》(GB/T 33814)的规定。当腹板厚度大于20mm时,腹板和翼缘板宜采用部分焊透或全焊透的对接与角接组合焊缝连接焊缝连接。

  箱型截面的钢梁应设置横向加劲板,间距1.5m~2m,与上翼缘应焊接,与下翼缘可不焊,但在支座和节点区应与下翼缘焊接。

  钢梁拼接,可采用:1)翼缘采用全熔透对接焊缝,腹板用高强度螺栓摩擦型连接;或2)翼缘和腹板均采用高强度螺栓摩擦型连接。

  焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝错开的间距不宜小于200mm。翼缘板拼接长度不应小于2倍翼缘板宽且不小于600mm;腹板拼接宽度不应小于300mm,长度不应小于600mm。

  箱形构件的侧板拼接长度不应小于600mm,相邻两侧板拼接缝的间距不宜小于200mm;侧板在宽度方向不宜拼接,当截面宽度超过2400mm确需拼接时,最小拼接宽度不宜小于板宽的1/4。

  钢梁支承混凝土楼板或组合楼板时,上翼缘应焊接抗剪连接件(栓钉或槽钢),详见组合楼板说明。

  楼面次梁与框架梁铰接连接,通过主梁上横向加劲板与次梁腹板用高强螺栓连接,具体构造见详图。加劲板的焊接采用角焊缝。

  楼面次梁与框架梁刚接连接(用于次梁悬挑),通过主梁上横向加劲板与次梁腹板焊接,翼缘采用全熔透衬垫焊缝,质量等级均为二级。加劲板的焊接采用角焊缝。

  钢梁与核心筒的铰接连接:通过预埋件上的节点板与梁腹板用高强螺栓连接。具体构造见详图。

  钢柱采用焊接H型钢时,应符合《焊接H型钢 GB/T 33814》的规定。当腹板厚度大于20mm时,腹板和翼缘板宜采用部分焊透或全焊透的对接与角接组合焊缝连接焊缝连接。

  焊接箱形柱,其角部的组装焊缝应采用V形坡口部分熔透焊缝。组装焊缝厚度不应小于板厚的1/2,且不应小于16mm。箱形柱与梁连接时,应将不含组装焊缝的一侧置于主要受力方向。

  十字形柱应由钢板或两个H形钢焊接组合而成,组装焊缝均应采用部分熔透的K形坡口焊缝,每边焊接深度不应小于1/3板厚。

  钢柱在节点区以及相连刚接梁的翼缘上下各600mm的范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的连接焊缝应采用全熔透坡口焊缝。

  钢柱在承受有较大水平力处以及运输单元的端部应设置横隔板,间距不大于柱截面较大宽度的9倍且不大于8m。

  钢柱的拼接处至梁面的距离应为1.2m~1.3m或柱净高的一半,取二者的较小值。钢柱的拼接应采用坡口全熔透焊缝。

  钢柱的工地接头处应设置安装耳板,耳板厚度应根据阵风和其他施工荷载确定,并不得小于10mm。耳板宜仅设于柱的一个方向的两侧。

  箱形柱的工地接头应全部采用焊接。下节箱形柱的上端应设置隔板,并应与柱口齐平,厚度不宜小于16mm。其边缘应与柱口截面一起刨平。在上节箱形柱安装单元的下部附近,尚应设置上柱隔板,其厚度不宜小于10mm。柱在工地接头的上下侧各100mm范围内,截面组装焊缝应采用坡口全熔透焊缝。

  钢管柱接长时,相邻管节或管段的纵向焊缝应错开,错开的最小距离(沿弧长方向)不应小于钢管壁厚的5倍,且不应小于200mm。

  圆形钢管混凝土的钢管的纵向焊缝和横向焊缝均应采用坡口全熔透焊缝,焊缝质量为一级。(焊规 5.6.1)(组规8.3.3)

  当采用直缝焊接钢管时,相邻纵向焊缝不宜少于300mm,纵向焊缝沿圆周方向的数量不宜超过2道。相邻两节管段对接时,纵向焊缝应互相错开,间距不宜小于300mm。

  当矩形钢管混凝土柱与梁刚接,且钢管为四块钢板焊接时,钢管角部的组装焊缝在节点区以及框架梁上、下不小于600mm以及底层柱柱根以上1/3柱净高范围内应采用全熔透焊缝,其余部位可采用部分熔透焊缝。柱短边尺寸不小于1500mm时,角部拼接焊缝应沿柱全高采用全熔透焊缝。

  型钢混凝土柱中,柱内型钢的翼缘与竖向腹板间的连接焊缝,宜采用坡口全熔透焊缝或部分熔透焊缝,但在以下部位,应采用坡口全熔透焊缝,且焊缝质量等级为一级:1)节点区及梁翼缘上下各500mm范围内;2)高层建筑的底部加强区。

  型钢混凝土框架柱,应采用封闭复合箍筋,其末端应有135°弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径。型钢混凝土转换柱箍筋应采用封闭复合箍或螺旋箍,箍筋直径不应小于12mm,箍筋间距不应大于100mm和6倍纵筋直径的较小值并沿全高加密,箍筋末端应有135°弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径。

  型钢混凝土柱,宜在下列部位设置抗剪栓钉:1)埋入式柱脚型钢翼缘埋入部分及其上一层柱全高;2)非埋入式柱脚上部第一层的型钢翼缘和腹板部位;3)结构类型转换所设置的过渡层及其相邻层全高范围的翼缘部位;4)结构体系中设置的腰桁架层和伸臂桁架加强层及其相邻楼层柱全高范围的翼缘部位;5)梁柱节点区上、下各2倍型钢截面高度范围的型钢柱翼缘部位;6)受力复杂的节点、承受较大外加竖向荷载或附加弯矩的节点区,在节点上、下各1/3柱高范围的型钢柱翼缘部位;7)框支层及其上、下层的型钢柱全高范围的翼缘部位;8)各类体系中底层和顶层型钢柱全高范围的翼缘部位。

  型钢混凝土柱中的型钢柱拼接连接节点,翼缘宜采用全熔透的坡口对接焊缝;腹板可采用高强螺栓连接或全熔透坡口对接焊缝,腹板较厚时宜采用焊缝连接。柱拼接位置宜设置安装耳板,应根据柱安装单元的自重确定耳板的厚度、长度、固定螺栓数目及焊缝高度。耳板厚度不宜小于10mm,安装螺栓不宜少于6个M20,耳板与翼缘间宜采用双面角焊缝,焊脚高度不宜小于8mm。

  未注明时,型钢混凝土柱中型钢的保护层厚度为200mm,钢筋的保护层厚度同钢筋混凝土柱。

  型钢混凝土柱中,纵向钢筋净间距不宜小于50mm,不应小于纵筋直径的1.5倍。柱纵向受力钢筋的间距不宜大于300mm,当间距大于300mm时,附加配置直径不小于14mm的纵向构造钢筋。

  型钢混凝土柱的箍筋应采用封闭复合箍筋,其末端应有135°弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径。部分箍筋采用拉筋时,拉筋宜紧靠纵向钢筋并勾住封闭箍筋。

  型钢混凝土柱应设置箍筋加密区。未注明时,箍筋加密区的范围为:1)柱上、下端,取截面长边尺寸、柱净高的1/6和500mm中的最大值;2)底层柱下端不小于1/3柱净高的范围;3)刚性地面上、下各500mm的范围;4)一、二级框架角柱的全高范围;5)转换柱的全高范围。

  型钢混凝土柱的埋入式柱脚,型钢与底板的连接焊缝宜采用坡口全熔透焊缝,焊缝等级为二级。

  型钢混凝土柱中,柱内型钢沿柱高度方向,对应与钢梁或型钢混凝土梁内型钢的上、下翼缘处或钢筋混凝土梁的上、下边缘处,应设置水平加劲肋。加劲肋与柱内型钢翼缘的连接宜采用坡口全熔透焊缝,与型钢腹板可采用角焊缝,焊缝高度不宜小于加劲肋厚度。

  本工程耐火等级为一级,钢柱、钢支撑与桁架弦杆、腹杆的耐火极限为3小时,楼层梁、楼盖支撑的耐火极限为2小时,楼板、楼梯的耐火极限为1.5小时。防火墙的耐火极限为3小时,楼梯间、前室、和电梯井墙的耐火极限为2小时。建筑高度大于100m的民用建筑,其楼板的耐火极限不应低于2小时。其他构件耐火极限结合建筑设计要求确定。

  防火墙应直接设置在建筑的基础或框架、梁等承重结构上,框架、梁等承重结构的耐火极限不应低于防火墙的耐火极限。

  钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级,按现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016)的规定确定。柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同,楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同,屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。

  、构件的设计耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。

  当施工所用防火保护材料的等效热传导系数与设计文件要求不一致时,应根据防火保护层的等效热阻相等的原则确定保护层的施用厚度,并应经设计单位认可。对于非膨胀型钢结构防火涂料、防火板,可按本规范附录A确定防火保护层的施用厚度;对于膨胀型防火涂料,可根据涂层的等效热阻直接确定其施用厚度。

  本工程钢结构的防火设计为基于 [X]整体结构 [ ]构件耐火验算的防火设计方法,构件的耐火验算和防火设计采用 [X]耐火极限法、[ ]承载力法、[ ]临界温度法。在设计荷载作用下,火灾下钢结构构件的实际耐火极限不应小于其设计耐火极限。

  当压型钢板组合楼板中的压型钢板仅用作混凝土楼板的永久性模板、不充当板底受拉钢筋参与结构受力时,压型钢板可不进行防火保护。当压型钢板组合楼板中的压型钢板除用作混凝土楼板的永久性模板外、还充当板底受拉钢筋参与结构受力时,组合楼板应进行耐火验算与防火设计。

  当组合楼板不满足耐火要求时,应对组合楼板进行防火保护。组合楼板的防火保护应根据组合楼板耐火试验结果确定,耐火试验应符合现行国家标准《建筑构件标准耐火试验》GB/T 9978的规定。

  本工程钢结构采用喷涂防火涂料保护,应符合下列规定:1)室内隐蔽构件,宜选用非膨胀型防火涂料;2)设计耐火极限大于1.50h的构件,不宜选用膨胀型防火涂料;3)室外、半室外钢结构采用膨胀型防火涂料时,应选用符合环境对其性能要求的产品;4)非膨胀型防火涂料涂层的厚度不应小于10mm;5)防火涂料与防腐涂料应相容、匹配。

  本工程防火验算时,考虑非膨胀型防火涂料等效热传导系数为0.08W/(m•℃),未注明时,钢柱防火涂料厚度为20mm,钢梁防火涂料厚度为25mm。当实际使用的非膨胀型防火涂料(防火板)与本要求不一致时,施工方需按《建筑钢结构防火技术规范》GB 51249-2017附录A公式确定防火保护层的施用厚度。

  采用喷涂非膨胀型防火涂料保护的钢结构,有下列情况之一时,宜在涂层内设置与钢构件相连接的镀锌铁丝网或玻璃纤维布:1)构件承受冲击、振动荷载;2)防火涂料的黏结强度不大于0.05MPa;3)构件的腹板高度大于500mm且涂层厚度不小于30mm;4)构件的腹板高度大于500mm且涂层长期暴露在室外。

  防火涂料性能、涂层厚度及质量要求应满足《钢结构防火涂料GB14907-2018》和《钢结构防火涂料技术规程T/CECS24:2020》的要求。

  防火涂料的施工和验收应符合《钢结构工程施工质量验收标准GB50205-2020》的要求。

  室外或屋顶的钢构架,当有防火要求时,宜选用厚涂型防火涂料。当没有防火要求时,可采用底层喷锌和表层氟碳等方案,涂层厚度按选用产品确定,验算有建筑专业确定,具体要求详见建筑说明。

  施工单位必须完成如下施工设计:加工工艺设计,焊接工艺设计,现场安装施工设计。

  钢结构承包商(具有相应资质)应根据此施工图进行深化完成钢结构加工详图设计,并提交加工图给原设计单位审查,如有计算书也应一同提供。

  所有钢结构制作前需按1:1比例放样,构件尺寸以实际放样为准,若发现图纸尺寸有误或连接节点处理不当应及时与设计人员联系解决。所有与混凝土墙、梁连接的钢构件应进行细部设计,按现场实测数据调整长度,以适应安装误差要求。

  钢结构承包商应对本工程的所有钢结构构件及连接件的全部制作和安装负责,承包商需提供一份详尽的施工方法说明,仔细地确定所有构件制作及安装的顺序及安装方法。

  楼层标高采用设计标高控制,由柱拼接焊接引起的钢柱收缩变形或其他引起的压缩变形,需在构件制作时逐节进行考虑确定柱的实际长度;柱的拼接宜在梁顶1.3米处位置进行。

  在没有取得设计单位认可的情况下,钢结构主要受力构件不得随意焊接或钻孔。幕墙的支撑构件应在安装前焊接在钢梁柱上。幕墙钢结构节点及埋件由幕墙公司提供图纸,支撑构件与钢梁柱处对应位置需设置加劲板。加劲板、焊转接件,钻螺栓孔等工序,均应在钢结构加工时完成,现场不宜在主体结构的梁柱上焊接其它连接件。该工作需施工方、钢结构深化单位与幕墙公司配合深化;若主体安装先于幕墙节点确认,可在主体结构上增设连接板,幕墙钢结构现场焊接于连接板。幕墙钢结构节点及埋件由幕墙公司提供图纸。

  构件运输需妥善绑扎,以防变形和损伤,构件在吊装前需经过严格检查,合格后方可安装。

  桁架的吊装、拼接具有相当难度,故钢结构制作和安装单位应充分考虑本工程的特点:

  在吊装过程中应设置临时支撑,对称安装,保障在临时支撑拆除前结构处于较小的应力状态。

  高强度螺栓连接副的施拧顺序和初拧、复拧扭矩应符合设计要求和国家现行行业标准《钢结构高强度螺栓连结的设计施工及验收规程》(JGJ 82-91)规定。

  高强螺栓连接的钢构件间不得使用垫板或其他压缩性的材料;摩擦型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1.5~2.0mm。高强螺栓在连接处构件接触面的处理方法采用喷硬质石英砂或铸钢棱角砂的处理方法,并采取保护措施,同时进行抗滑移系数试验。