1工程概況

本文以漯河經濟技術開發區立達雙創孵化園1#鋼結構寫字樓為案例研究，結構形式為框架鋼結構，地面23層，地下1層，建筑面積45736.25m2，建筑高度99.8m。

2高層建筑鋼結構設計、焊接用鋼材的相關標準

眾所周知，鋼結構設計應以選擇鋼材為基礎。國內鋼結構的抗震設計在選擇鋼材的過程中，必須依靠美國鋼結構設計協會對抗震鋼結構用鋼材的主要標準。其中屈強度不得超過85%，有顯著的屈服階段，伸長率超過20%，具有優異的焊接性。一些發達國家在超高層建筑中選擇調質鋼的極厚鋼板和交叉鋼，同時應用SA440高性能鋼，這種鋼材焊接的標準需要進一步研究。國內個別高層建筑和相關鋼結構工程由國外設計師設計，其鋼板選用最大厚度超過140mm、強度超過460mpa的鋼材。近年來，國內開始開發390MPa、420MPa、460MPa等級的鋼材，同時應用于建筑工程。

超強特厚鋼材的科學應用成為未來的發展趨勢，是設計者未來研究的重點。優良的焊接性依賴于飽和度，國內有關標準明確指出，厚板需要選擇z向鋼，包括3個等級，其標準是板厚方向拉伸中的斷面收縮比例，與飽和度有很強的關聯性。國內標準超過50mm的狀態下板厚度方向性能超過Z15的GB50011-2010《建筑抗震設計規范》(2021版)明確指出，板厚度超過40mm的選擇Z15，個別工程選擇Z25。國內現階段強度345MPa的低合金結構鋼制品，厚度在40mm以下的話，焊接中會發生層狀撕裂，這意味著該強度的鋼材具有焊接性不穩定的問題。

區分主結構和次結構，前者為了確保結構在一定負荷和地震振動下的負荷性和穩定性，對結構的變形度和能源消耗能力有一定的保證功能，后者不能承受地震振動。同時，主結構部件之間的連接應符合抗震設計的相關標準，次結構的連接不需要達到抗震標準。主結構內的框架梁和框架柱的連接是核心連接區域。同時，在偏心支撐中，消能梁段和柱的連接焊接是主要焊接。國內梁翼緣和柱的對接焊縫及柱拼接的對接焊縫是整個焊接過程的側重點；不過梁腹板、剪力板及柱的連接，由于梁腹板通常缺乏厚度，國內以往都會擇取雙面角焊縫。

框架梁和柱的連接主要有下述幾類方法：（1）梁懸臂段要在加工區域和柱進行焊接，現場予以對接；（2）梁和柱在現場予以連接。上述方法在工程中都得到了大量的應用。梁的拼接要擇取螺栓予以連接，腹板也要通過螺栓連接，且翼緣需要對接焊縫，此類方法僅需用到很少的螺栓，因此，可以有效控制成本，不過抗震性能要弱于全螺栓拼接[1]。

3高層建筑鋼結構安裝階段的質量控制

3.1進行鋼柱的吊裝

鋼柱吊裝的吊點需要在鋼柱頂部位置，運用臨時連接板，吊點要在鋼柱的上部位置并運用4個臨時連接耳板。在進行鋼柱吊裝之前需要清除干凈在鋼柱底面的浮銹，確保鋼柱能夠頂緊接觸接面。安裝吊裝前，必須重新測量筏頂部，然后在基礎上放線。根據地腳螺栓的高度調整高度，直接安裝鋼柱，在鋼柱下設置墊板，在鋼柱四角設置墊板，墊板不得超過4張。墊板需要緊貼基礎面和柱底面，然后可以安裝鋼柱。

如果懸掛在距離正確位置上200mm時，停止機械穩定，正確對準十字線后緩慢下落，注意防止鋼柱下落過程中碰撞鋼筋，鋼柱和地腳螺栓接觸時停止鋼柱下落，仔細檢查鋼柱四側中心線、支架十字軸線的對準狀況和地腳螺栓墊板的位置和地腳螺栓墊板的數量，如果不正確，必須立即調整，反復調整后的鋼柱誤差在3mm以內

3.2進行鋼梁吊裝

鋼梁吊裝完成后，可以用普通螺栓臨時連接，使用塔吊串吊裝鋼梁。連接鋼梁的形式包括栓連接和栓焊連接。鋼梁的結構形式是雙加板模式，在安裝過程中可以將鋼梁的另一塊連接板和鋼梁定位，腹板的連接板可以用臨時螺栓固定，鋼柱調整完畢后可以更換為高強度螺栓，可以根據相關設計和規范標準的要求更好地完成初次擰緊高強度螺栓

鋼梁的正確安裝順序是先在平面上懸掛鋼構件，與鋼柱的懸掛順序基本一致。然后在立面吊起鋼構件，可以按照從下到上的安裝順序安裝。總的來說，根據柱子的安裝順序進行安裝，主要是從中間到周圍吊起，安裝相對柱子后，立即連接梁部件，使其更好地形成穩定的框架，每次校正柱子后，必須用梁連接，如果不能立即連接，就必須拉動電纜時刻遵循先進行主梁后進行次梁的順序，在進行局部穩定單元柱梁吊裝的過程中，為更好地確保整體結構的穩定、校正以及安裝，需要先固定頂層梁，之后固定下層梁，最終完成固定中間梁。

4鋼結構連接質量控制

高強度螺栓分兩次緊固，第一次緊固到標準緊固力的60%~80%，第二次緊固到標準緊固力的100%。高強螺栓的扣件按設計要求組裝并測量校正正、緊固合格后，開始緊固螺栓，高強螺栓緊固分為初擰和終擰。高強螺栓的初擰和終擰應在同一天完成。第一次擰緊時，可以使用電動扳手、風動扳手或手動扭矩扳手，最終擰緊時多使用電動扳手，也可以使用手動扳手擰緊。高強度螺栓初次擰再擰、終擰時，連接處的螺栓按一定順序擰，一般按螺栓群中央順序向外擰。

(1)一般接頭的緊固順序:從接頭的中心順序向兩端緊固。(2)工字梁接頭栓群的緊固順序:從柱側上下翼緣→柱側腹板→梁側上下翼緣→梁側腹板的先后順序進行。(3)兩個接頭栓群的緊固順序:首先是主要部件接頭，然后是次要部件接頭。認真做好技術準備，根據JGJ81-2002《建筑鋼結構焊接規程》的規定編制符合工程情況的焊接前工藝評定計劃書，完成相關部門和工程監理機構的批準程序，根據工程焊接工藝評定的結果編制工作指導書，完成人、機、材料的計劃和組織。焊接順序:(1)鋼結構施工重要焊接:(2)箱柱與箱柱高空對接焊接(3)箱柱與h型梁高空對接焊接[1]。

5結語

綜上所述，目前國內高層建筑鋼結構的抗震設計主要基于美國鋼結構設計協會對抗震鋼結構鋼材的主要標準。總的來說，無論是哪種建筑鋼結構設計，都要遵循焊接的要求，確保建筑鋼結構的穩定性和安全性。