高層鋼結構材料與結構構件施工注意事項

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一、主鋼材的品種和牌號

鋼材的品種繁多,性能各異,在鋼結構中采用的鋼材主要有二個種類,一是碳素結構鋼(或稱普通碳素鋼),二是低合金結構鋼。低合金鋼因含有錳、釩等合金元素而具有較高的強度。

二、連接材料

鋼結構的連接是通過一定的方式將各個桿件連成整體。桿件間要保證正確的相互位置,以保證傳力和使用要求,連接部位應有足夠的靜力強度和疲勞強度。因此,連接是鋼結構設計和施工中重要的環節,鋼結構的連接應符合安全可靠、節省鋼材、構造簡單和施工方便的原則。
鋼結構的連接方法分為鉚接、焊接、普通螺栓和高強度螺栓連接,依據連接方法的不同,連接材料分為以下幾種。
1、鉚釘
2、普通螺栓
3、高強度螺栓
4、焊接材料: 焊接材料主要有電焊條、焊絲及焊劑。

三、高層鋼結構材料選用的基本要求

(一)鋼材選用的原則  鋼材選用的原則是:既能使結構安全可靠和滿足使用要求,又要最大可能節約鋼材和降低造價。不同使用條件,應當有不同的質量要求。在一般結構中當然不宜輕易地選用優質鋼材,而在主要的結構中更不能盲目地選用質量很差的鋼材。就鋼材的力學性能來說,屈服點、抗拉強度、伸長率、冷彎性能、沖擊韌性等各項指標,是從各個不同的方面來衡量鋼材質量的指標,在設計鋼結構時,應該根據結構的特點,選用適宜的鋼材。鋼材選擇是否合適,不僅是一個經濟問題,而且關系到結構的安全和使用壽命。選定鋼材時應考慮下列結構特點:1、結構的類型及重要性  由于使用條件、結構所處部位等方面的不同,結構可以分為重要、一般和次要三類。例如民用大跨度屋架、重級工作制吊車梁等就是重要的;普通廠房的屋架和柱等屬于一般的;梯子、欄桿、平臺等則是次要的,應根據不同情況,有區別地選用鋼材的牌號。

2、荷載的性質  按所承受荷載的性質,結構可分為承受靜力荷載和承受動力荷載兩種。在承受動力荷載的結構或構件中,又有經常滿載和不經常滿載的區別。因此,荷載性質不同,就應選用不同的牌號。例如對重級工作制吊車梁,就要選用沖擊韌性和疲勞性能好的鋼材,如Q345C或Q235C。而對于一般承受靜力荷載的結構或構件,如普通焊接屋架及柱等(在常溫條件下),可選用Q235BF。

3、連接方法  連接方法不同,對鋼材質量要求也不同。例如焊接的鋼材,由于在焊接過程中不可避免地會產生焊接應力、焊接變形和焊接缺陷,在受力性質改變和溫度變化的情況下,容易引起缺口敏感,導致構件產生裂紋,甚至發生脆性斷裂,所以焊接鋼結構對鋼材的化學成分、力學性能和可焊性都有較高的要求。如鋼材中的碳、硫、磷的含量要低,塑性和韌性指標要高,可焊性要好等。但對非焊接結構(如用高強度螺栓連接的結構),這些要求就可放寬。

(二)高層鋼結構材料選用的基本要求1、高層鋼結構所用鋼材的鋼種、鋼號、強度設計值、選用原則及所要求保證的機械性能、化學成分限值等以及連接所用的焊接材料、螺栓緊固件等材料的要求,除將鋼材的冷彎性能作為基本保證條件外,其它基本上與一般鋼結構相同,對厚板鋼材的強度設計值應按《高層建筑鋼結構設計與施工規程》的規定執行。此外,Q235A級普通碳素結構鋼只宜作次要的非焊接構件。2、抗震高層建筑鋼結構的鋼材性能,還應滿足下述要求:(1)鋼材屈強比不低于1.2,按8度和8度以上抗震設防的結構不低于1.5;(2)有明顯的屈服臺階,伸長率大于20%,且有保持延性的良好可焊性;(3)甲、乙類高層建筑鋼結構的鋼材屈服點不宜超過其標準值的10%。

3、承重結構處于外露和低溫環境時,其鋼材還應考慮耐大氣腐蝕和避免低溫冷脆的要求。

4、采用焊接連接的梁-柱節點范圍內,當節點約束較強,板厚大于50mm,并承受沿板厚方向的拉力作用時,應附加要求板厚方向的伸長率保證(大于20%~25%),以防止層狀撕裂。

5、同一高層結構中,根據構件所處的部位,受力情況的不同可分別選用不同的鋼號及強度級別的鋼材。

6、圍護結構及組合板所用的壓型鋼板,宜采用Q235鋼。

7、高層鋼結構中所采用的抗剪栓焊釘,其釘桿磁環等材料應符合有關標準規定的要求,其施焊應采用專用焊機焊具,以保證其抗剪承載力。

8、高層建筑鋼結構的組合樓板及組合構件所用的混凝土標號、鋼筋及其設計強度,以及輕骨料混凝土材料等,應符合國家現行規范的要求。