時(shí)間：2023-04-18 18:01:46
序論：在您撰寫建筑鋼結(jié)構(gòu)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)國外建筑
1建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重
近數(shù)十年來，前蘇聯(lián)、美國、日本三個(gè)國家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個(gè)國家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃。而在同一時(shí)期，我國在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對(duì)落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國的建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在此期間，我國的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國鋼產(chǎn)量已達(dá)11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。但目前，我國與發(fā)達(dá)國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動(dòng)我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和，我們急需了解國外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。
的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%，而發(fā)達(dá)的國家則占30%以上。如美國和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬噸。
根據(jù)1998年中期美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是：在20世紀(jì)50、60、70、80和90年代，以百萬美元計(jì)的年銷售額/以萬噸計(jì)的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應(yīng)的增長倍數(shù)分別達(dá)到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計(jì)目前已經(jīng)超過25億美元，年加工量也已經(jīng)達(dá)到200萬噸以上。
2低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)
美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動(dòng)中心及建筑如學(xué)校、館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。
在美國，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)和金屬房屋制造協(xié)會(huì)（AISC和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計(jì)指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.
輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主與梁，現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價(jià)。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進(jìn)入了中國市場，我國應(yīng)奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)今后我國建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。
3高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)
由于人類文化生活不斷提高，對(duì)高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運(yùn)會(huì)的場館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個(gè)純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：
1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈（1969年以前一直是最高的）；
1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿(mào)易中心（南北兩座）；
1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈；
1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC，號(hào)稱目前世界最高，但美國的西爾斯大廈有異議）；
我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結(jié)構(gòu)高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環(huán)球中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實(shí)為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國的一大光榮。
巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有的結(jié)構(gòu)。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個(gè)巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經(jīng)，這種體系具有極強(qiáng)的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點(diǎn)的三個(gè)獨(dú)立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度，其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。第三例是日本擬建的動(dòng)力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個(gè)巨型單元體組成。每個(gè)單元體是一個(gè)直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設(shè)4個(gè)柱，101～150層設(shè)3個(gè)柱，151～200層設(shè)1個(gè)柱，每50層設(shè)置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)上設(shè)有主動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步削弱地震反應(yīng)。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結(jié)構(gòu)大廈，是諾爾曼。福爾特設(shè)計(jì)的。
4大跨度鋼結(jié)構(gòu)
大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點(diǎn)近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能場館，會(huì)議展覽中心，博覽館，候機(jī)廳，飛機(jī)庫等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館91m×122m（正放四角錐）。最大的雙層網(wǎng)殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級(jí)穹頂（Superdome，直徑207m）。90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼，建筑直徑229.6m，結(jié)構(gòu)直徑187.2m，采用三向網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)為能承受軸力和彎矩的剛性節(jié)點(diǎn)。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國1996年奧運(yùn)會(huì)的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu)。超過300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優(yōu)方案，近年來較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu)，即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀(jì)之交的千年穹頂（MilleniumDome），1997年6月開始擬建，僅用一年時(shí)間施工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對(duì)徑向索和7根環(huán)向索做成。穹頂高50m，中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán)，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2，總預(yù)算7.58億英鎊。館內(nèi)將以“標(biāo)新立異”為主題舉行展覽會(huì)以迎接21世紀(jì)的到來。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘”、“時(shí)光課堂”、“之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個(gè)展區(qū)。當(dāng)然，從角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實(shí)現(xiàn)的，為此，日本、美國學(xué)者和研究單位都在進(jìn)行研究。如1959年富勒曾提出建造一個(gè)直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼，覆蓋紐約市第23-59號(hào)街區(qū)，網(wǎng)殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網(wǎng)殼藍(lán)圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動(dòng)廳，1000m為創(chuàng)造理想未來城市，體現(xiàn)工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能否實(shí)現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋?yàn)槿毡镜亩喽嗔_大橋全長為890m；最大的懸索橋?yàn)槿毡镜拿髽颍?991m），公路鐵路兩用最大跨度橋?yàn)橄愀鄣那囫R大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運(yùn)會(huì)、博覽會(huì)等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場的索網(wǎng)建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂）。2000年澳大利亞悉尼主體育場（11萬人，兩個(gè)220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼）。機(jī)場和機(jī)庫都屬于大跨度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機(jī)庫（一、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機(jī)庫（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機(jī)場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機(jī)場、馬來西亞機(jī)場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體桁架體系。看起來雄壯而美觀。我國深圳機(jī)場、首都機(jī)場、上海浦東機(jī)場就是典型的例子。
5我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距
從美國、日本、歐洲一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)看，建筑業(yè)即將成為鋼材的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進(jìn)口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達(dá)不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型：
①有高強(qiáng)度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級(jí)（HT590級(jí)）；
②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強(qiáng)度鋼材（HT590～HT780級(jí)）和低屈服點(diǎn)鋼板，這種鋼材日本重點(diǎn)生產(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)這種材料先屈服，保證主要結(jié)構(gòu)減少地震損失；
③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃時(shí)屈服強(qiáng)度還能達(dá)到常溫下的2/3；
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)國外建筑
1建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重
近數(shù)十年來，前蘇聯(lián)、美國、日本三個(gè)國家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個(gè)國家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時(shí)期，我國在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對(duì)落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在此期間，我國的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國鋼產(chǎn)量已達(dá)11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。但目前，我國與發(fā)達(dá)國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動(dòng)我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，我們急需了解國外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。
中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%，而工業(yè)發(fā)達(dá)的國家則占30%以上。如美國和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬噸。
根據(jù)1998年中期美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是：在20世紀(jì)50、60、70、80和90年代，以百萬美元計(jì)的年銷售額/以萬噸計(jì)的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應(yīng)的增長倍數(shù)分別達(dá)到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計(jì)目前已經(jīng)超過25億美元，年加工量也已經(jīng)達(dá)到200萬噸以上。
2低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)
美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動(dòng)中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。
在美國，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)和金屬房屋制造協(xié)會(huì)（AISC和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計(jì)指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.
輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主與梁，現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價(jià)。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進(jìn)入了中國市場，我國企業(yè)應(yīng)奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)今后我國建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。
3高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)
由于人類文化生活不斷提高，對(duì)高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運(yùn)會(huì)的場館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個(gè)純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：
1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈（1969年以前一直是最高的）；
1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿(mào)易中心（南北兩座）；
1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈；
1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC，號(hào)稱目前世界最高，但美國的西爾斯大廈有異議）；
我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結(jié)構(gòu)高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環(huán)球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實(shí)為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國的一大光榮。
巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個(gè)巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經(jīng)分析，這種體系具有極強(qiáng)的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點(diǎn)的三個(gè)獨(dú)立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度，其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。第三例是日本擬建的動(dòng)力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個(gè)巨型單元體組成。每個(gè)單元體是一個(gè)直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設(shè)4個(gè)柱，101～150層設(shè)3個(gè)柱，151～200層設(shè)1個(gè)柱，每50層設(shè)置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)上設(shè)有主動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步削弱地震反應(yīng)。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結(jié)構(gòu)大廈，是諾爾曼。福爾特設(shè)計(jì)的。
4大跨度鋼結(jié)構(gòu)
大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點(diǎn)近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場館，會(huì)議展覽中心，博覽館，候機(jī)廳，飛機(jī)庫等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館91m×122m（正放四角錐）。最大的雙層網(wǎng)殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級(jí)穹頂（Superdome，直徑207m）。90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼，建筑直徑229.6m，結(jié)構(gòu)直徑187.2m，采用三向網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)為能承受軸力和彎矩的剛性節(jié)點(diǎn)。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國1996年奧運(yùn)會(huì)的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu)。超過300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優(yōu)方案，近年來研究較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu)，即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀(jì)之交的千年穹頂（TheMilleniumDome），1997年6月開始擬建，僅用一年時(shí)間施工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對(duì)徑向索和7根環(huán)向索做成。穹頂高50m，中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán)，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福?。═eflon）的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2，總預(yù)算7.58億英鎊。館內(nèi)將以“標(biāo)新立異時(shí)代”為主題舉行展覽會(huì)以迎接21世紀(jì)的到來。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘”、“時(shí)光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個(gè)展區(qū)。當(dāng)然，從理論角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實(shí)現(xiàn)的，為此，日本、美國學(xué)者和研究單位都在進(jìn)行研究。如1959年富勒曾提出建造一個(gè)直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼，覆蓋紐約市第23-59號(hào)街區(qū)，網(wǎng)殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網(wǎng)殼藍(lán)圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動(dòng)廳，1000m為創(chuàng)造理想未來城市，體現(xiàn)工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能否實(shí)現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋?yàn)槿毡镜亩喽嗔_大橋全長為890m；最大的懸索橋?yàn)槿毡镜拿髽颍?991m），公路鐵路兩用最大跨度橋?yàn)橄愀鄣那囫R大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運(yùn)會(huì)、博覽會(huì)等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場的索網(wǎng)建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂）。2000年澳大利亞悉尼主體育場（11萬人，兩個(gè)220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼）。機(jī)場和機(jī)庫都屬于大跨度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機(jī)庫（一、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機(jī)庫（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機(jī)場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機(jī)場、馬來西亞機(jī)場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體桁架體系?？雌饋硇蹓讯烙^。我國深圳機(jī)場、首都機(jī)場、上海浦東機(jī)場就是典型的例子。
5我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距
從美國、日本、歐洲一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)看，建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進(jìn)口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達(dá)不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型：
①有高強(qiáng)度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級(jí)（HT590級(jí)）；
②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強(qiáng)度鋼材（HT590～HT780級(jí)）和低屈服點(diǎn)鋼板，這種鋼材日本重點(diǎn)生產(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)這種材料先屈服，保證主要結(jié)構(gòu)減少地震損失；
③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃時(shí)屈服強(qiáng)度還能達(dá)到常溫下的2/3；
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)國外建筑
1建筑用鋼占總鋼產(chǎn)量的比重
近數(shù)十年來，前蘇聯(lián)、美國、日本三個(gè)國家一直是世界上鋼產(chǎn)量居前三位的國家，其鋼產(chǎn)量輪流位居世界第一位。因此，這幾個(gè)國家的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。而在同一時(shí)期，我國在這方面的發(fā)展則比較緩慢，水平也相對(duì)落后。近幾年來，隨著我國改革開放政策的實(shí)行和推進(jìn)，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在此期間，我國的鋼產(chǎn)量一躍成為世界第一位。1996年，我國鋼產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)；1998年我國鋼產(chǎn)量已達(dá)11434萬t，而且每年增產(chǎn)300萬t.鋼產(chǎn)量的增長為發(fā)展我國建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時(shí)機(jī)。但目前，我國與發(fā)達(dá)國家相比在許多方面還存在著明顯的差距，因此，為了推動(dòng)我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，我們急需了解國外建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概況。
中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的20%～25%，而工業(yè)發(fā)達(dá)的國家則占30%以上。如美國和日本，該項(xiàng)指標(biāo)均已超過50%.在我國，鋼在建筑中主要用于建筑用鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土用鋼筋，鋼絞線，鋼絲，門窗等，而其中鋼結(jié)構(gòu)用鋼只占10%左右，在我國一億噸的鋼產(chǎn)量中，真正用于鋼結(jié)構(gòu)上的也就200～300萬噸。
根據(jù)1998年中期美國金屬建筑行業(yè)分布的一些數(shù)據(jù)，美國金屬建筑行業(yè)的發(fā)展和市場的基本情況是：在20世紀(jì)50、60、70、80和90年代，以百萬美元計(jì)的年銷售額/以萬噸計(jì)的年加工量分別為150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代為例相應(yīng)的增長倍數(shù)分別達(dá)到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。從中可以看出，美國的建筑用金屬年銷售額增長很快，估計(jì)目前已經(jīng)超過25億美元，年加工量也已經(jīng)達(dá)到200萬噸以上。
2低層、多層建筑鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)
美國金屬建筑的主要市場分布：工業(yè)（生產(chǎn)用廠房、倉庫及輔助設(shè)施等）、商業(yè)（商場、旅館、展覽館、醫(yī)院、辦公大樓等）、社區(qū)（私有及公有社區(qū)活動(dòng)中心及建筑如學(xué)校、體育館、圖書館、教堂等）、綜合等方面，分別占到46%、31%、14%和9%的份額。
在美國，低層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)還是很普遍的。美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)和金屬房屋制造協(xié)會(huì)（AISC和MBMA）聯(lián)合編制了低層建筑的設(shè)計(jì)指南。所謂低層建筑是指層高低于18m，層數(shù)不超過5層的工業(yè)廠房、倉庫、辦公室及其他的辦公和社區(qū)建筑等，其中兩層以下的非居住用樓房建筑占70%.
輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑。所謂輕鋼是指以彩鋼板作為屋面和墻面，以薄壁型鋼作檁條和圈梁，以焊接“H”型截面做主與梁，現(xiàn)場用螺栓或焊接拼接的門式剛架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑，再配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。這種體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價(jià)。國外輕鋼結(jié)構(gòu)廠商如Butler、BHP、ABC等都已經(jīng)進(jìn)入了中國市場，我國企業(yè)應(yīng)奮起直追，創(chuàng)造條件積極發(fā)展我國自己的輕鋼結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)今后我國建筑鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的要求。
3高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)
由于人類文化生活不斷提高，對(duì)高層、大跨度建筑的要求也就越來越高。而鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強(qiáng)度高，施工快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運(yùn)會(huì)的場館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。世界上目前已經(jīng)建成的幾個(gè)純鋼結(jié)構(gòu)建筑為目前世界上最高的超高層建筑，它們是：
1931年建成的102層、高381m的美國紐約帝國大廈（1969年以前一直是最高的）；
1969年建成的110層、高417m的美國紐約世界貿(mào)易中心（南北兩座）；
1970年建成的110層、高443m的美國芝加哥西爾斯大廈；
1996年建成的高450m的馬來西亞雙塔石油大廈（KLCC，號(hào)稱目前世界最高，但美國的西爾斯大廈有異議）；
我國于1997年建成的上海金茂大廈為95層，建筑高度421m，結(jié)構(gòu)高度395m，也躋身于世界最高行列。如果上海浦東環(huán)球金融中心大廈（95層460m）建成，則堪稱世界最高，實(shí)為我國一大光榮。深圳賽格廣場大廈70層、高279m，為世界上最高的全部采用鋼管混凝土的超高層建筑，這又是我國的一大光榮。
巨型鋼結(jié)構(gòu)為高層或超高層建筑的一種嶄新體系，它是為了滿足特殊功能或綜合功能而產(chǎn)生的。它具有良好的建筑適應(yīng)性和潛在的高效結(jié)構(gòu)性能，是一種很有發(fā)展的結(jié)構(gòu)。如日本千葉縣43層、高180m的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個(gè)巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。經(jīng)分析，這種體系具有極強(qiáng)的抗推剛度。另一例是德國法蘭克福1997年建成的商業(yè)銀行新大樓，63層、高298.74m，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60m的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點(diǎn)的三個(gè)獨(dú)立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度，其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。第三例是日本擬建的動(dòng)力智能大廈（DIB-200），高800m，地上200層，地下7層，總建筑面積150萬m2，由12個(gè)巨型單元體組成。每個(gè)單元體是一個(gè)直徑50m、高50層（200m）的框筒柱，1～100層設(shè)4個(gè)柱，101～150層設(shè)3個(gè)柱，151～200層設(shè)1個(gè)柱，每50層設(shè)置一道巨型梁。結(jié)構(gòu)上設(shè)有主動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步削弱地震反應(yīng)。香港匯豐銀行也屬于一巨型鋼結(jié)構(gòu)大廈，是諾爾曼。福爾特設(shè)計(jì)的。
4大跨度鋼結(jié)構(gòu)
大跨度或較大跨度大都采用鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有用“膜”完成的，但充氣膜由于一些缺點(diǎn)近年來很少用，張力膜則也需要鋼索和鋼桿的支撐。
大跨度鋼結(jié)構(gòu)多用于多功能體育場館，會(huì)議展覽中心，博覽館，候機(jī)廳，飛機(jī)庫等。最早跨度最大的平板網(wǎng)架是60年代美國洛衫磯加里福尼亞大學(xué)體育館91m×122m（正放四角錐）。最大的雙層網(wǎng)殼是70年代也是在美國建造的休斯敦宇宙穹頂（Astrodome，直徑196m）及新奧爾良超級(jí)穹頂（Superdome，直徑207m）。90年代在日本名古屋又興建了當(dāng)今世界上最大跨度的單層網(wǎng)殼，建筑直徑229.6m，結(jié)構(gòu)直徑187.2m，采用三向網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)為能承受軸力和彎矩的剛性節(jié)點(diǎn)。世界上最大的室內(nèi)體育館是美國1996年奧運(yùn)會(huì)的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186m×235m），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。1993年日本建成的福岡體育館，直徑222m，是當(dāng)今最大的開合鋼結(jié)構(gòu)屋頂，而使1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Skydome，直徑203m），降為世界第二跨度最大的開合結(jié)構(gòu)。超過300m的屋蓋結(jié)構(gòu)全部使用鋼板和型鋼組成，并不是最優(yōu)方案，近年來研究較為成功的是雜交（混合）結(jié)構(gòu)，即桿、索、膜混合使用。最為典型的例子就是千禧之年世紀(jì)之交的千年穹頂（TheMilleniumDome），1997年6月開始擬建，僅用一年時(shí)間施工，1998年6月舉行升頂儀式，該館位于英國倫敦泰晤士河南岸格林尼治，是當(dāng)今世界跨度最大的屋蓋，穹頂酷像飛碟，直徑320m.穹頂由12根包括10m支座在內(nèi)的高100m桅桿塔柱（柱本身90m）通過總長度70km的鋼纜繩懸掛起來的，桅桿塔柱布置在直徑200m圓周上。穹頂網(wǎng)格由72根成對(duì)徑向索和7根環(huán)向索做成。穹頂高50m，中間設(shè)有中心索桁架和70m直徑環(huán)，上覆蓋144塊雙層巨幅白色涂以特福?。═eflon）的玻璃纖維布。工程總面積8萬m2，總預(yù)算7.58億英鎊。館內(nèi)將以“標(biāo)新立異時(shí)代”為主題舉行展覽會(huì)以迎接21世紀(jì)的到來。館內(nèi)設(shè)有“人體探秘”、“時(shí)光課堂”、“金融之窗”、“地球奇跡”、“展望未來”等12個(gè)展區(qū)。當(dāng)然，從理論角度講，跨度再大的結(jié)構(gòu)也是有可能實(shí)現(xiàn)的，為此，日本、美國學(xué)者和研究單位都在進(jìn)行研究。如1959年富勒曾提出建造一個(gè)直徑3.22km的短程線網(wǎng)殼，覆蓋紐約市第23-59號(hào)街區(qū)，網(wǎng)殼重8萬t.日本巴組鐵工所曾提出跨度200m、500m及1000m網(wǎng)殼藍(lán)圖，其中500m為全天候多功能體育娛樂活動(dòng)廳，1000m為創(chuàng)造理想未來城市，體現(xiàn)工作、居住、娛樂一體化的豐富日常生活環(huán)境。雖然這種設(shè)想在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能否實(shí)現(xiàn)還有待于深入研究，但在橋梁方面，1000m左右跨度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，世界上跨度最大的斜拉索橋?yàn)槿毡镜亩喽嗔_大橋全長為890m；最大的懸索橋?yàn)槿毡镜拿髽颍?991m），公路鐵路兩用最大跨度橋?yàn)橄愀鄣那囫R大橋（懸索橋1377m）。世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋是著名的美國雷里競技館。另外歷屆奧運(yùn)會(huì)、博覽會(huì)等都可以顯示鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。如1972年德國慕尼黑（覆蓋7.48萬m2體育場的索網(wǎng)建筑群），1976年加拿大蒙特利爾，1980年莫斯科，1984年美國洛杉磯，1988年韓國漢城（120m直徑體操館及93m直徑擊劍館都是索穹頂），1992年西班牙巴塞羅那圣喬地體育館（128m），1996年美國亞特蘭大喬治亞穹頂（186m×235m索穹頂）。2000年澳大利亞悉尼主體育場（11萬人，兩個(gè)220m×70m的雙曲拋物面網(wǎng)殼）。機(jī)場和機(jī)庫都屬于大跨度結(jié)構(gòu)，在工程中基本上也都采用鋼結(jié)構(gòu)。如英國倫敦希思羅機(jī)庫（一、二期）應(yīng)是規(guī)模比較大的工程。而我國近年來建成的首都機(jī)庫（2-153m×90m）采用三層斜放四角錐網(wǎng)格、焊接球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架，其跨度規(guī)模之大，在國際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機(jī)場的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。香港機(jī)場、馬來西亞機(jī)場都采用大面積單體網(wǎng)殼形式。目前，國際上以及我國都在流行一種波浪形曲面，樹狀支承以及直接交匯的相貫節(jié)點(diǎn)的立體桁架體系?？雌饋硇蹓讯烙^。我國深圳機(jī)場、首都機(jī)場、上海浦東機(jī)場就是典型的例子。
5我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的前景與差距
從美國、日本、歐洲一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)看，建筑業(yè)即將成為鋼材應(yīng)用的主要市場。而目前我國與之相比還有差距。因此我國的高層建筑鋼材到目前為止還都從國外進(jìn)口，特別是大于50mm的厚鋼板，國產(chǎn)產(chǎn)品的Z向性能尚達(dá)不到要求。國外不僅鋼板厚度較大，而且可以滿足各種性能要求。如日本已經(jīng)能夠生產(chǎn)的100mm的厚鋼板，具有以下類型：
①有高強(qiáng)度低預(yù)熱型（以前預(yù)熱75℃，現(xiàn)在預(yù)熱50℃）的厚鋼板590N/mm2級(jí)（HT590級(jí)）；
②抗地震的厚鋼板，主要有低屈服比高強(qiáng)度鋼材（HT590～HT780級(jí)）和低屈服點(diǎn)鋼板，這種鋼材日本重點(diǎn)生產(chǎn)，用于次要結(jié)構(gòu)上，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)這種材料先屈服，保證主要結(jié)構(gòu)減少地震損失；
③防火厚鋼板。有400N/mm2及490N/mm2，當(dāng)其在600℃時(shí)屈服強(qiáng)度還能達(dá)到常溫下的2/3；
本工程由兩組L型組合體塊組成，建筑層數(shù)為地下2層、地上32層，建筑高度地上99.85m。本工程主體結(jié)構(gòu)類型為：H型、箱型及箱型與U型組合鋼柱等（見圖1），使用鋼材主要為Q390GJD—Z25，鋼板厚度為70～95mm。
2.工程焊接難點(diǎn)
本工程構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式比較簡單，涉及的焊接接頭形式主要有對(duì)接、角接和角接與對(duì)接組合接頭。由于鋼板厚度較大，故選材上采用低合金高強(qiáng)鋼，其屈服強(qiáng)度為390MPa。針對(duì)構(gòu)件類型，焊接時(shí)存在如下幾方面的難點(diǎn)：①防止正火鋼熱影響區(qū)脆化。②厚板焊接變形控制。③防止母材層狀撕裂。
3.厚板高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)
（1）高強(qiáng)鋼焊接性分析該鋼種屬于高強(qiáng)度正火鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能和加工工藝性能。其化學(xué)成分、力學(xué)性能如表1、表2所示。（2）焊接工藝技術(shù)第一，焊材的合理選擇。根據(jù)國家規(guī)范GB50661—2011中對(duì)焊接材料的推薦使用標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合焊接工藝性能、焊接材料等強(qiáng)匹配原則，以及不同焊接工藝環(huán)境下焊材使用后對(duì)母材影響程度來進(jìn)行選用（見表3）。第二，坡口的制定。由于厚板焊接工程量大、難度高，若采用窄而深的小坡口進(jìn)行焊接，則不僅焊縫成形系數(shù)偏小，影響一次結(jié)晶，容易產(chǎn)生區(qū)域偏析，而且在拘束應(yīng)力大的前提下進(jìn)而導(dǎo)致焊接熱裂紋的產(chǎn)生；若采用大坡口進(jìn)行焊接，則不僅焊接量大大增加，而且焊縫的焊接殘余應(yīng)力也會(huì)隨之增加，這對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系初始應(yīng)力的控制極其不利，同時(shí)也影響工程工期?？紤]到厚板焊接接頭填充量、焊接質(zhì)量及焊接殘余應(yīng)力等方面的影響，同時(shí)，為便于CO2焊槍在焊接過程中能適當(dāng)?shù)財(cái)[動(dòng)，采用坡口角度適中，且便于正常情況下焊接的窄間隙焊接（NGW）坡口（見圖2）。第三，焊接組合新工藝。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的厚板窄間隙焊接，需解決窄而深的坡口內(nèi)側(cè)壁焊接熔合質(zhì)量、焊接飛濺聚集、工藝參數(shù)穩(wěn)定性及焊接操作的可靠性等問題，避免坡口內(nèi)焊縫金屬的一次結(jié)晶產(chǎn)生區(qū)域偏析，進(jìn)而產(chǎn)生熱裂紋。鑒于上述原因，提出如下焊接工藝方法：打底焊：采用改造型噴嘴的實(shí)芯CO2氣體保護(hù)焊（見圖3）。該方法首先可以保證窄間隙坡口環(huán)境下的順利焊接，此外，利用GMAW的高效及熔深相對(duì)較大的優(yōu)點(diǎn)，可提高焊接質(zhì)量和效率。填充焊：采用雙弧雙絲自動(dòng)氣體保護(hù)焊接：一方面可以利用其熔嘴的優(yōu)勢取代了埋弧焊機(jī)頭熔嘴無法進(jìn)行窄而深的焊接，另一方面其焊接效率較手工焊有大幅度提高，同時(shí)保證焊縫質(zhì)量。蓋面焊：采用雙絲埋弧焊接。主要是提高焊接效率，保證焊縫的表面質(zhì)量。第四，焊接工藝措施。多層多道錯(cuò)位焊接技術(shù)：多層多道焊及合理的焊接參數(shù)可減小焊接熱輸入，從而有效控制焊接變形和焊接應(yīng)力。在多層多道焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入焊接接頭每一道焊道錯(cuò)位連接，即：接頭不在一個(gè)平面內(nèi)，通常錯(cuò)位50mm以上。這種技術(shù)其顯著優(yōu)點(diǎn)就是上一層焊道對(duì)下一層進(jìn)行了有效的熱處理，特別適合于高強(qiáng)鋼厚板的焊接。在應(yīng)用時(shí)，可以消除焊接冶金過程中柱狀晶并使晶粒細(xì)化。同時(shí)，對(duì)焊接接頭的應(yīng)力應(yīng)變控制也相當(dāng)有利，能夠提高焊接接頭的綜合性能。道間溫度控制：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB50661—2011要求，在焊接過程中，最低道間溫度控制在不低于預(yù)熱溫度。道間溫度應(yīng)在焊縫金屬或相鄰的母材金屬處測得，測量時(shí)間選擇在電弧經(jīng)過之前的焊接區(qū)域內(nèi)瞬時(shí)測得。由于焊縫較長，未能焊到的地方應(yīng)采取保溫措施。防止溫度降低過快，如果焊接區(qū)域溫度過低，應(yīng)重新加熱。后熱與消氫處理：為了加速焊接接頭中氫的擴(kuò)散逸出，防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生，焊后及時(shí)后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一。特別是對(duì)于氫致裂紋敏感性較強(qiáng)的厚板焊接接頭，采用這一工藝不僅可以降低預(yù)熱溫度，減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還可以采用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學(xué)性能。焊縫錘擊消應(yīng)力措施：焊縫錘擊焊接過程中，在熱狀態(tài)下使用帶有小圓弧面的錘子錘擊焊縫金屬，使焊縫得到延展，從而減小焊件的殘余收縮應(yīng)力。錘擊應(yīng)均勻、適度，避免因錘擊過分而產(chǎn)生裂紋。當(dāng)焊縫溫度＜300℃時(shí)，錘擊力不宜過大；在100℃以下時(shí)，禁止錘擊。
4.結(jié)語
土木工程專業(yè)方向的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，多以民用或工業(yè)建筑為背景。在題目設(shè)置上，常以某一具體工程為題材，圍繞建筑功能、結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，以及基礎(chǔ)或施工組織設(shè)計(jì)等內(nèi)容而進(jìn)行。在上述設(shè)計(jì)內(nèi)容中，又常以結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)為主，通常時(shí)間安排為8周左右:建筑約4周;基礎(chǔ)或施工組織設(shè)計(jì)約2周。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，學(xué)生將進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置、荷載匯集、結(jié)構(gòu)建模和計(jì)算、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)等設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上書寫計(jì)算書和繪制圖紙等?？梢姡?jīng)此系統(tǒng)訓(xùn)練后，學(xué)生可對(duì)某一題目下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程有完整的了解，有利于學(xué)生今后更好地處理與設(shè)計(jì)題目類似的工程問題。在高層鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作中，筆者的體會(huì)是學(xué)生能否得到感興趣的設(shè)計(jì)題目，以及如何設(shè)置題目和適時(shí)更新內(nèi)容及要求，是關(guān)系到畢業(yè)設(shè)計(jì)能否收到預(yù)期效果的首要問題。
(一)題目的設(shè)置應(yīng)有助于教學(xué)相長
畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的設(shè)置除了應(yīng)密切結(jié)合指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目外，還應(yīng)結(jié)合指導(dǎo)教師的專業(yè)特長，這樣教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)才能高效。例如，筆者從攻讀博士學(xué)位開始，就從事新型高層鋼結(jié)構(gòu)體系及抗震性能等方面的研究。留校后，承擔(dān)了研究生選修課高層建筑鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)工作，負(fù)責(zé)講授高層鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝，以及新型抗側(cè)力和耗能構(gòu)件在高層鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等內(nèi)容。以上研究和教學(xué)工作均為指導(dǎo)采用新型結(jié)構(gòu)體系的高層鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，通過給學(xué)生答疑，筆者感到，雖然學(xué)生的著眼點(diǎn)不同，但多數(shù)問題是圍繞設(shè)計(jì)任務(wù)提出來的，一些問題也是指導(dǎo)教師尚未涉及而想弄明白的問題。因此，教師愿意投入時(shí)間去研究問題，這樣既解決了學(xué)生的疑惑，也有利于指導(dǎo)教師提高自身的專業(yè)技能。
(二)設(shè)計(jì)題目的指定應(yīng)兼顧學(xué)生的興趣
目前，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，大體上是由學(xué)院統(tǒng)一指定的。這樣做是為了避免學(xué)生“偏科”，即避免一些設(shè)計(jì)題目出現(xiàn)無學(xué)生選擇的窘境。但是，高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)題目與其他題目一樣，也僅是提升學(xué)生在一個(gè)專業(yè)方向上的理論水平和技能。而且相當(dāng)多的設(shè)計(jì)院在未來一定時(shí)期內(nèi)仍主要是開展量大面廣的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，由學(xué)院指定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的方式無法完全滿足學(xué)生的專業(yè)設(shè)計(jì)興趣和愛好，使真正對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有興趣的學(xué)生又得不到應(yīng)有的鍛煉。倘若學(xué)生對(duì)指定的題目毫無興趣，畢業(yè)設(shè)計(jì)就可能收效甚微。其實(shí)，每個(gè)學(xué)生經(jīng)過3年多的學(xué)習(xí)，基本已有感興趣的專業(yè)方向，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目應(yīng)結(jié)合學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)方向或深造計(jì)劃，并綜合考慮學(xué)生自己的興趣、能力和未來發(fā)展等因素來選擇建議。題目指定要有適當(dāng)?shù)撵`活性，給學(xué)生一定的選題權(quán)利，可列出每年開設(shè)的所有題目，讓學(xué)生提前自愿申報(bào)2～3個(gè)題目，然后綜合分組。這種適當(dāng)考慮學(xué)生興趣的選題做法將使學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)更有積極性，收效可能更好。
(三)設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)結(jié)合專業(yè)最新發(fā)展而適時(shí)更新
為避免多年使用同一設(shè)計(jì)題目可能出現(xiàn)的抄襲現(xiàn)象，指導(dǎo)教師有必要適時(shí)更換設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求。鑒于目前設(shè)計(jì)院或施工單位“以高層設(shè)計(jì)為主流”的情況，應(yīng)結(jié)合高層建筑的實(shí)際工程應(yīng)用，增加新型結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)內(nèi)容，以縮短學(xué)生就業(yè)后的工作適應(yīng)期。對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)要求學(xué)生掌握目前比較流行的結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算方法和構(gòu)造要求。因此，筆者在設(shè)計(jì)任務(wù)書中鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用新型的抗側(cè)力構(gòu)件和新型的結(jié)構(gòu)體系作為設(shè)計(jì)任務(wù)。除了采用傳統(tǒng)的純鋼中心支撐，推薦采用新型的墻板內(nèi)置無粘結(jié)鋼支撐或桿狀防屈曲支撐(BucklingRestrainedBrace)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的純鋼支撐。除了中心支撐，也鼓勵(lì)采用偏心支撐和鋼板剪力墻等抗側(cè)力構(gòu)件。例如，在2014年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，一名學(xué)生自愿嘗試采用偏心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)形式，通過努力，圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，最終取得了較好成績。
二、積極有效的師生互動(dòng)是畢業(yè)設(shè)計(jì)取得實(shí)效的基石
(一)注重培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力
對(duì)20多層的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)軟件的使用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模、內(nèi)力分析和設(shè)計(jì)，這樣的工作不僅量大而且有難度。建議教師提前布置和安排任務(wù)，給學(xué)生自學(xué)的機(jī)會(huì)和時(shí)間。以結(jié)構(gòu)建模和分析為例，筆者一開始便盡早安排學(xué)生安裝和學(xué)習(xí)使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件ETABS，這樣學(xué)生在做荷載匯集等準(zhǔn)備工作之余，就可以有針對(duì)性地查閱和學(xué)習(xí)該軟件的使用說明等資料，到建模和分析環(huán)節(jié)時(shí)，學(xué)生就可以建立結(jié)構(gòu)模型。為學(xué)生自學(xué)軟件后建立的結(jié)構(gòu)模型。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然大多數(shù)學(xué)生之前并未有建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的經(jīng)驗(yàn)，也可能因此而心生畏懼，指導(dǎo)教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)和使用通用軟件的必要性，讓學(xué)生明白學(xué)好一個(gè)軟件對(duì)將來應(yīng)用其他類似設(shè)計(jì)軟件也有很好的借鑒作用。教師要耐心引導(dǎo)和鼓勵(lì)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣和自信心?？梢髮W(xué)生先簡后繁，積累經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生消除畏懼心理后，建模和設(shè)計(jì)操作就會(huì)逐漸得心應(yīng)手，在實(shí)踐中熟能生巧。有的學(xué)生在熟練使用軟件后甚至主動(dòng)去鉆研軟件內(nèi)的參數(shù)和求解設(shè)置等功能，提高了對(duì)理論知識(shí)的歸納消化和應(yīng)用能力。
(二)營造積極的心理互動(dòng)氛圍
結(jié)構(gòu)方案的確定以及結(jié)構(gòu)建模、分析和設(shè)計(jì)等，這些任務(wù)一環(huán)緊扣一環(huán)，教師應(yīng)在各階段工作中嚴(yán)格檢查，認(rèn)真引導(dǎo)和解惑。以建模和分析為例，因大部分學(xué)生是初次接觸大型設(shè)計(jì)軟件和設(shè)計(jì)規(guī)范等，面對(duì)陌生的軟件以及系數(shù)重重的設(shè)計(jì)公式，要在短時(shí)間內(nèi)掌握并熟練應(yīng)用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有較大難度。特別是對(duì)這些軟件在內(nèi)部分析環(huán)節(jié)可能存在的一些缺陷，指導(dǎo)教師必須強(qiáng)調(diào)指出，以免學(xué)生誤入歧途而影響進(jìn)度。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)對(duì)軟件的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)有使用經(jīng)驗(yàn)，并能做出正確的判斷，才能引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)真求證，加深理解。這樣也才可能幫助學(xué)生較快熟悉設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)興趣。畢業(yè)設(shè)計(jì)為師生提供了長達(dá)一學(xué)期的交流互動(dòng)機(jī)會(huì)，教師應(yīng)在指導(dǎo)工作中傾注熱情，與學(xué)生積極互動(dòng)，這樣不僅能使任務(wù)完成得更加高效，而且也有利于學(xué)生的全面發(fā)展。教師不僅要關(guān)注學(xué)生的專業(yè)訓(xùn)練，也要不失時(shí)機(jī)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)道德的言傳身教，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去思考和討論，啟迪學(xué)生的智慧，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)適當(dāng)增加針對(duì)性實(shí)習(xí)
與單純課堂教學(xué)相比，畢業(yè)設(shè)計(jì)屬于實(shí)踐環(huán)節(jié)。但若不加以恰當(dāng)引導(dǎo)，相當(dāng)多的學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)僅僅是對(duì)參考書等資料的簡單模仿。因此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)通過小組或個(gè)人(以整個(gè)年級(jí)為單位的統(tǒng)一畢業(yè)實(shí)習(xí)，針對(duì)性不強(qiáng))的實(shí)習(xí)活動(dòng)，例如參觀鋼結(jié)構(gòu)工程或鋼構(gòu)件制作等，夯實(shí)書本所學(xué)知識(shí)，拓寬知識(shí)面，使學(xué)生獲得真實(shí)感受。此外，通過實(shí)習(xí)，還可消除學(xué)生不切實(shí)際的想法和由此導(dǎo)致的誤差或錯(cuò)誤，有助于學(xué)生深入思考，以開展更加符合實(shí)際應(yīng)用需求的理性創(chuàng)作。
(一)參觀鋼結(jié)構(gòu)工程和鋼結(jié)構(gòu)安裝
應(yīng)組織學(xué)生參觀正在建設(shè)的高層鋼結(jié)構(gòu)工程。因?yàn)閺氖┕ぶ斜┞兜匿摴羌埽瑢W(xué)生可以清楚地觀看構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的加工和連接做法。實(shí)地考察如不可行時(shí)，也應(yīng)提供必要的實(shí)錄視頻、圖形資料和講解，以加深學(xué)生的理解。還可以推薦一些好的參考書和期刊，例如《鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展與市場》和《建筑結(jié)構(gòu)》等，幫助學(xué)生了解新型鋼結(jié)構(gòu)工程和建造技術(shù)。此類資料圖文并茂，是本科生很好的課外讀物。另外，因高層建筑鋼結(jié)構(gòu)一些基本的構(gòu)造和連接做法等，在低層和多層鋼結(jié)構(gòu)中也有體現(xiàn)。因此，也可組織學(xué)生考察當(dāng)?shù)匾恍┰诮ǖ亩鄬由踔羻螌愉摻Y(jié)構(gòu)工程，例如施工現(xiàn)場的焊縫和螺栓連接等。通過接觸實(shí)際工程，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知能力。
(二)參觀鋼結(jié)構(gòu)加工廠和鋼構(gòu)件制作
在實(shí)習(xí)中，還可組織學(xué)生參觀鋼構(gòu)件加工廠等。隨著新材料和新工藝的快速發(fā)展，目前鋼結(jié)構(gòu)中的大型構(gòu)件的加工制作方法和質(zhì)量控制技術(shù)等都有革新，書本上的知識(shí)也非常有限。必要的學(xué)習(xí)參觀有利于學(xué)生拓展知識(shí)面，幫助他們更好地理解和繪制施工圖。指導(dǎo)教師可組織學(xué)生參觀了解鋼構(gòu)件的生產(chǎn)過程。例如，參觀工廠的焊接、刨邊和鉆孔等相關(guān)工藝流程等，并做好有針對(duì)性的實(shí)地講解，有利于學(xué)生對(duì)重要概念的理解和對(duì)書本知識(shí)的消化。
四、考核應(yīng)以學(xué)生實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步為依據(jù)
(一)注重形式，更追求質(zhì)量
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生完成不少于9張的1號(hào)圖紙，有些學(xué)生甚至能提供多達(dá)14張或者更多的圖紙。誠然，為確保培養(yǎng)質(zhì)量，數(shù)量上的要求是必要的，但任務(wù)完成的質(zhì)量更為重要。筆者曾在一次鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的答辯中發(fā)現(xiàn)，能夠提供十多張圖紙的學(xué)生，計(jì)算書雖然寫的很飽滿，但是連一個(gè)常用角焊縫的符號(hào)代表什么意思也回答不上來?？梢?，依葫蘆畫瓢的做法，在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中依然存在。再以結(jié)構(gòu)施工圖的繪制為例，在堅(jiān)持部分圖紙必須手繪完成這一傳統(tǒng)做法的基礎(chǔ)上，為了提高學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)作圖的能力，目前鼓勵(lì)采用計(jì)算機(jī)繪圖。但應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，計(jì)算機(jī)作圖應(yīng)讓學(xué)生利用Auto-CAD軟件親手繪制，不能依靠設(shè)計(jì)軟件和繪圖軟件等自動(dòng)出圖。雖然從表現(xiàn)形式上看，自動(dòng)出圖比學(xué)生親手繪圖的圖面更美觀和全面，但這樣會(huì)使學(xué)生過分依賴軟件而使其基本技能得不到應(yīng)有的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)理論不熟悉，不能提高識(shí)圖和繪圖能力，并且也難以準(zhǔn)確把握和判斷其設(shè)計(jì)結(jié)果。因此，教師在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)時(shí)刻提醒學(xué)生，在寫計(jì)算書或繪圖時(shí)，每寫一句，每畫一筆，都要弄清楚為什么，真正弄懂了才算得上學(xué)有所獲。
(二)綜合平時(shí)表現(xiàn)全面評(píng)價(jià)
1.1鋼結(jié)構(gòu)施工的嚴(yán)重性
在建筑施工中鋼結(jié)構(gòu)具有其嚴(yán)重性。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)如果在施工中出現(xiàn)了問題，就會(huì)產(chǎn)生了一系列相關(guān)問題，包括：增加項(xiàng)目成本、延誤項(xiàng)目工程影響施工進(jìn)度，甚至可能出現(xiàn)建筑倒塌，這樣就對(duì)人身安全及財(cái)產(chǎn)安全造成了威脅，也會(huì)產(chǎn)生不好的社會(huì)影響。綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工具有一定的嚴(yán)重性。鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的施工相比雖然具有抗震性較強(qiáng)、施工工期較短、自重較輕以及裝配簡單等優(yōu)勢，如果在建筑施工中出現(xiàn)了問題，也會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。
1.2鋼結(jié)構(gòu)施工的復(fù)雜性
在建筑施工中，鋼結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性。與鋼筋混凝土建筑相比，影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的因素更多且更復(fù)雜，所以，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的原因就更多更復(fù)雜。相同性質(zhì)的質(zhì)量問題也會(huì)因?yàn)椴煌脑驅(qū)е?，這樣更加加大了質(zhì)量問題的分析、判斷以及判斷的復(fù)雜性。例如：在鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊接裂縫的問題，在對(duì)其產(chǎn)生原因的分析中發(fā)現(xiàn)可能是發(fā)生于焊縫金屬中，也可能是母材熱影響。這種現(xiàn)象可能出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部也可能出現(xiàn)在焊縫表面，因?yàn)楹缚p的冷熱性不相同，所以導(dǎo)致裂縫的走向也有差別。
2建筑鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量控制方法與應(yīng)用
2.1加強(qiáng)施工原材料質(zhì)量的控制
無論是任何建筑施工，原材料的質(zhì)量都是非常關(guān)鍵的，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工也不例外，所以，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的原材料質(zhì)量的控制至關(guān)重要。原材料對(duì)工程整體的質(zhì)量都起著非常關(guān)鍵的作用。我國鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)原材料的要求如下：鋼材應(yīng)有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率以及磷含量、碳含量和硫的合格保證。我國建筑行業(yè)在進(jìn)行施工時(shí)的剛才必須附有鋼材的質(zhì)量證明書，鋼材的規(guī)格、品種以及性能都必須與現(xiàn)行的國家產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件以及標(biāo)準(zhǔn)相符合，也達(dá)到化學(xué)成分的要求。此外，剛才表面的質(zhì)量在符合國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)外還需要與其他相關(guān)規(guī)定相符合，比如：如果剛才表面有劃痕、麻點(diǎn)以及銹蝕等缺陷的時(shí)候，深度必須小與該鋼材厚度的負(fù)偏差值的1/2；現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)GB8923規(guī)定的C級(jí)及C級(jí)以上，剛才的表面銹蝕的等級(jí)必須與之相符合。所以對(duì)施工原材料的控制是必要的也是必須的。
2.2做好施工組織設(shè)計(jì)，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通，施工注重細(xì)部節(jié)點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)建筑施工時(shí)，必須按照施工圖進(jìn)行施工及安裝。施工單位在確定施工圖之后，必須要組織相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員對(duì)圖紙進(jìn)行會(huì)審，對(duì)應(yīng)用范圍進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，仔細(xì)檢查有沒有問題，并且仔細(xì)檢查節(jié)點(diǎn)圖的表述。仔細(xì)檢查設(shè)計(jì)總說明中有沒有強(qiáng)制性條文要求內(nèi)容的體現(xiàn)，以及各類材料的型號(hào)、等級(jí)、規(guī)格、性能、施工質(zhì)量要求以及工程安全等級(jí)是否明確；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性；施工中的主要措施和施工難點(diǎn)，針對(duì)施工難點(diǎn)設(shè)計(jì)單位應(yīng)該預(yù)先提出完善方案。完善鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量。梁、柱安裝的時(shí)候，主要對(duì)查柱底板下的墊鐵是否墊平、墊實(shí)進(jìn)行檢查，也要對(duì)柱的位移和垂直進(jìn)行檢查，梁的側(cè)向彎曲、垂直、平直進(jìn)行檢查，螺栓摩擦面清理和擰緊程度進(jìn)行檢查，以前全部驗(yàn)收合格之后才可以起吊。鋼結(jié)構(gòu)安裝形成了空間空間固定單元同時(shí)驗(yàn)收合格之后，施工單位必須將基礎(chǔ)頂面的空間用膨脹混凝土以及柱底板進(jìn)行二次澆筑密實(shí)。
2.3安裝階段的質(zhì)量控制
①安裝之前要標(biāo)志構(gòu)件供應(yīng)計(jì)劃以及安裝計(jì)劃，對(duì)土建基礎(chǔ)施工的柱腳定位軸線進(jìn)行復(fù)核，之后進(jìn)行埋設(shè)地腳螺栓。一般先進(jìn)行軌道安裝，在完成軌道橫梁基礎(chǔ)后，再在橫梁指定的位置進(jìn)行打孔，按照相關(guān)規(guī)范在孔中放入預(yù)留的螺栓，之后灌入硫磺水泥砂漿，最后用吊車將軌道放在橫梁上、裝上裝上軌件之后擰緊螺栓。②如果工程的結(jié)構(gòu)跨度較大，最好的方法是首先安裝立柱，然后再進(jìn)行吊裝組。立柱安裝的前提是保證基礎(chǔ)面和柱底面接觸緊密、平整，在此基礎(chǔ)上擰緊螺絲，焊牢之后再進(jìn)行基礎(chǔ)二次澆注混凝土。③對(duì)鋼屋梁首先要用平拼法進(jìn)行拼裝，按照?qǐng)D紙的尺寸根據(jù)圖紙尺寸放出拼裝大樣圖，按照?qǐng)D紙的要求來對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的拼裝尺寸及外形進(jìn)行制造，之后才可以擰緊螺栓。在拼裝工作結(jié)束后，應(yīng)該用木桿對(duì)鋼屋架進(jìn)行牢固處理，堆放時(shí)保持立起翻身，如此可以有效的預(yù)防形變。④第一榀屋面梁吊裝到位后首先用1～2根檁條和梁連接固定，然后吊裝第二榀時(shí)用1～2根檁條與第一榀連接，同時(shí)把其他的檁條用吊車放置在兩梁智商，其他也按照此步驟進(jìn)行操作。⑤在安裝屋面檁條的同時(shí)即可安裝墻面檁條。安裝檁條時(shí)應(yīng)保證其與角鋼及梁焊接部位焊接牢固，墻面檁條要注意各檁條的位置、標(biāo)高。預(yù)留門窗口尺寸要比實(shí)際尺寸大5～7mm，檁條的橫平豎直要用水準(zhǔn)儀和磁力線墜測量。⑥檁條安裝結(jié)束之后，就可以對(duì)開始面板進(jìn)行安裝，安裝屋面板的時(shí)候一定要屋脊和第1塊板垂直，保證墻面彩板沒有缺陷。與此同時(shí)，安裝人員應(yīng)該與其保持距離，這樣才能更好的保證施工人員的安全，也是我國以人為本的體現(xiàn)。安裝結(jié)束之后，屋面不允許被人踩踏，并且對(duì)其他工作人員的負(fù)重行走進(jìn)行嚴(yán)格的控制，尤其是其他作業(yè)絕對(duì)不可以在已經(jīng)安裝的面板上進(jìn)行。⑦最后進(jìn)行門窗洞口的安裝，門口的兩側(cè)都需要設(shè)置通長槽鋼龍骨，門框與槽鋼龍骨連接，外包彩板連接扣件，窗框四周需提前安裝槽形彩板連接件，在窗口找正之后再用鉚釘把槽形連接件固定在彩板上。
2.4鋼結(jié)構(gòu)油漆階段質(zhì)量控制
在全部安裝工作結(jié)束后，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行基層處理，首先，清除干凈金屬表面的各種污物，比如砂、焊渣、灰漿、銹斑等；其次，在把金屬表面的污物處理干凈的基礎(chǔ)上涂防銹漆，然后等防銹漆干后，把構(gòu)建表面的銹蝕和缺陷等用油漆配套的膩?zhàn)舆M(jìn)行刮平處理。如果金屬表面的油漆附著力加強(qiáng)可以延長油漆的使用年限，也可以更好的預(yù)防銹蝕，為了達(dá)到這樣的目的需要在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面先進(jìn)行磷化底漆的噴涂，之后再進(jìn)行涂裝面漆的操作。涂刷的順序通常都是先難后易、從上至下。在涂刷的過程中需要反復(fù)涂刷，刷油要達(dá)到色澤一致、不流不墜、飽滿以及光亮均勻等。涂刷結(jié)束之后要進(jìn)行仔細(xì)檢查，這樣才不能漏刷，鋼結(jié)構(gòu)的面漆通常刷二遍。
論文關(guān)鍵詞：高層概況發(fā)展體系施工
論文摘要：本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，通過對(duì)國內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)國產(chǎn)化問題的調(diào)研，分析了在鋼材、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等方面國產(chǎn)化所面臨的主要問題，為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。
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(duì)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。來源于/
一、我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展
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》。
1、鋼材的國產(chǎn)化
國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000)，比目前仍在實(shí)施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591-94)又前進(jìn)了一步，其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國產(chǎn)化
截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60余幢，按其結(jié)構(gòu)類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計(jì)6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計(jì)表明，目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。
鑒于我國對(duì)混合結(jié)構(gòu)尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，所以《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。
國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證或試驗(yàn)研究。建設(shè)部第111號(hào)令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號(hào)文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》，對(duì)加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分兩個(gè)階段，即設(shè)計(jì)圖階段和施工詳圖階段?，F(xiàn)在有的設(shè)計(jì)院完全采取國外設(shè)計(jì)模式，無構(gòu)件圖、節(jié)點(diǎn)圖和鋼材表等，對(duì)工程招投標(biāo)和施工詳圖設(shè)計(jì)帶來不便。因此，建議有關(guān)部門對(duì)此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題，國內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗(yàn)研究工作，比如柱梁剛性節(jié)點(diǎn)塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點(diǎn)的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低，在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點(diǎn)的減震消能體系方面，國際上研究和應(yīng)用較多，國內(nèi)應(yīng)加快進(jìn)行此方面的研究。
二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系
對(duì)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(duì)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。
三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節(jié)構(gòu)件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計(jì)長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計(jì)。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時(shí)也不允許互換，要求對(duì)每節(jié)鋼柱應(yīng)編號(hào)予以區(qū)別，正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標(biāo)高的控制一般有二種方式：
(1)按相對(duì)標(biāo)高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達(dá)到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴(yán)格的建筑物。
(2)按設(shè)計(jì)標(biāo)高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應(yīng)按土建的標(biāo)高安裝第一節(jié)鋼柱底面標(biāo)高，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。
框架梁應(yīng)按設(shè)計(jì)編號(hào)正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點(diǎn)域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時(shí)，在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫?？蚣芰号c鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求，當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時(shí)，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應(yīng)保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設(shè)計(jì)長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算再按實(shí)際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。
框架梁上下翼緣的連接可采用高強(qiáng)螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時(shí)先焊下翼緣再焊上翼緣，先一端點(diǎn)焊定位，再焊另一端。
