鋼結構技術
（一）鋼結構CAD設計與CAM製造技術
(1)主要技術內容
推廣與應用鋼結構的關鍵是鋼結構欣的CAD技術，CAD技術包括：各類鋼
結構的建模、計算分析(平面與三維空間分析)、節點設計(框架的粱柱節
點、柱腳節點，桁架的杆件連接節點、支座節點，排架的柱腳節點、牛腿
節點、支撐節點)與施工圖的繪製(各類鋼框架、桁架、排架、網架、網殼、
粱、柱等結構與構件)．
鋼結構CAM用於鋼結構的輔助製造技術，包括杆件與板材的優化下料，鋼
管相貫節點下料及網架與網殼杆件與節點的計算機輔助加工，隨著CAM技
術的發展，將對鋼結構加工技術的進步起到積極作用。
(2)技術指標
鋼結構CAD設計技術可保證鋼結構設計的準備性，提高設計效率，CAM技
術可顯著提高鋼結構加工效率、節省鋼材，這二個技術的應用對於提高設
計與施工速度，降低工程成本有積極意義。
(3)適用範圍
該技術可應用於多、高層鋼結構、單層門式剛架、單層工業廠房、各類桁
架與屋架、大跨度體系場館與公共建築等鋼結構的設計，在確保結構安全
的前提下，提高設計效率、節省鋼材。
（二）鋼結構施工安裝技術
1.厚鋼板焊接技術
(1)主要技術內容
在高層建築鋼結構柱與一些特殊大跨度重荷載桁架與梁的設計與施工中，
厚鋼板大量應用，而影響鋼結構焊接質量的一個最主要因素是厚鋼板的焊
接。為解決厚鋼板的焊接司題要考慮如下因素：材料方面應採用有z向性
能要求的鋼板；焊縫形式應合理設計，以減小層狀撕裂：焊接材料採用低
氫型焊條：焊接工序要選擇合適的預熱溫度與焊後熱控制，並嚴格控制焊
接順序。
(2)技術指標
對於板厚大於或等於40mm，且承受沿板厚方向拉力作用的焊接時,應考慮
厚鋼板的焊接問題。板材要有Z向性能保證，符合國家標準《厚度方向性
能鋼板》GB／T 5313的規定。
(3)適用範圍
適用於高層、超高層的鋼結構的柱製作的焊接(箱型柱，11型柱)、粱柱節
點焊接，大跨度重載粱的翼緣與腹板的焊接，大跨度重載桁架節點焊接等
方面.
2.結構安裝施工仿真技術
(1)主要技術內容
鋼結構構安裝施工仿真技術主要包括以下四個方面: 1．大型構件的吊裝仿
真,檢驗構件安裝中與其它構件的及支架的碰撞與干涉問題，得出正確的
安裝方式；2．施工進度仿真模擬，以直觀實現對於施工進度與質量的管理；
3、結構安裝的預變形技術，包括安裝構件的起拱與預變位，以最終實現結
構安裝完成後的正確幾何位置；4．結構構件的預拼裝模擬。
(2)技術指標
施工安裝仿真技術須依靠計算機建立三維實體模型，正確反映構件與各構
件在結構中的關係。在吊裝仿真中要模擬構件在吊裝中的運動關係，以實
見構件的正確就位，提高施王安裝效率：施工進度模擬要反映工程中各工
序關係，達到實時模擬的要求。
(3)適用範圍
適用於複雜型體的鋼結構與大跨度鋼結構的安裝
3 .大跨度空司結構與大型鋼構件的滑移施工技術
(1)主要技術內容
大跨度空間結構與大型鋼構件在施工安裝時，為加快施工進度、減少腳手
架、確保焊接安裝質量，可採用滑移施工技術。滑移技術是在建築物的一
測搭設一條施工平臺，在建築物二邊或跨中鋪設滑道，所有構件都在施工
子臺上組裝，分條組裝後用牽引設備向前牽引滑移(可用分條滑移或整體
累積滑)。結構整體安裝完畢並滑移到位後，拆除滑道實現就位，
(2)技術指標
結構滑移沒計時要對滑移工況進行受力性能驗算，保證結構的杆件內力與
變形符合規範要求。滑杉牽引力要正確計算， 當鋼與鋼面滑動磨擦時。磨
擦係數取0.12-0.15： 當滾動磨擦時，滾動軸處磨擦係數取0.1。滑移時
要確保同步，位移不同步應小於50mm。
(3)適用範圍
適用於大跨度網架結構平面立體桁架(包括曲面桁架)及平面形式為矩形
的鋼結構屋蓋的安裝施工．
4.大跨度空間結構與大跨度鋼結構的整體頂升與提升施工技術
(1)主要技術內容
對於大跨度屋蓋與鋼結構，具有地面拼裝條件，又有較好的周邊支承條件
時，可採用整體頂升與提升技術。屋蓋與鋼結構在地面安裝為一個整體後，
利用周邊支承結構或臨時扒杆，應用頂升或提升技術將結構整體頂升或提
升，頂升或提升施工時應用計算機精確控制各點的同步性．頂升用實心千
斤項，利用千斤頂與臨時支架相配合遙級頂升，提升用穿心雙作用千斤頂，
且可連續提升。
(2)技術指標
對於整體頂升與提升時，要作施工狀態下結構整體受力性能驗算，並計算
各頂、提點的作用力，配備千斤頂。對於施工支架或下部結構應驗算承載
能力與整體穩定性。施工時各作用點的同步應控制於不大於30mm。
(3)適用範圍
適用於大跨度網架結構、桁架結構、大型鋼結構與構件整體安裝與施工。
小E總結
（一）鋼結構的優缺點
和其它材料的結構相比，鋼結構具有以下特點：
1、鋼結構重量輕 鋼結構的容重雖然較大，單與其它建築材料相比，它的強度卻高很多，因而當承受的荷載和條件相同時，鋼結構要比其它結構輕，便於運輸和安裝，並可跨越更大的跨度。
2、鋼材的塑性和韌性好 塑性好，使鋼結構一般不會因為偶然超載或局部超載而突然斷裂破壞。韌性好，則使鋼結構對動力荷載的適應性較強。鋼材的這些性能對鋼結構的安全可靠提供了充分的保證
3、鋼材更接近於勻質和各向同性體 鋼材的內部組織比較均勻，非常接近勻質和各向同性體，在一定的應力幅度內幾乎是完全彈性的。這些性能和力學計算中的假定比較符合，所以鋼結構的計算結果較符合實際的受力情況。
4、鋼結構製造簡便，易於採用工業化生產，施工安裝週期短 鋼結構由各種型材組成，製作簡便。大量的鋼結構都在專業化的金屬結構製造廠中製造；精確度高。製成的構件運到現場拼裝，採用螺栓連接，且結構輕，故施工方便，施工週期短。此外，已建成的鋼結構也易於拆卸、加固或改造。
5、鋼結構的密封性好 鋼結構的氣密性和水密性較好。
6、鋼結構的耐熱性好，但防火性能差 鋼材耐熱而不耐高溫。隨著溫度的升高，強度就降低。當週圍存在著輻射熱，溫度在150度以上時，就應採取遮擋措施。如果一旦發生火災，結構溫度達到500度以上時，就可能全部瞬時崩潰。為了提高鋼結構的耐火等級，通常都用混凝土或磚把它包裹起來。
7、鋼材易於鏽蝕，應採取防護措施 鋼材在潮溼環境中，特別是處於有腐蝕介質的環境中容易鏽蝕，必須刷塗料或鍍鋅，而且在使用期間還應定期維護
（二）鋼結構與其它結構相比，在使用功能、設計、施工、以及綜合經濟方面都具有優勢，在住宅建築中應用鋼結構的優勢主要體現在以下幾個方面：
1、鋼結構住宅比傳統建築能更好的滿足建築上大開間靈活分隔的要求，並可通過減少柱的 截面面積和使用輕質牆板，提高面積使用率，戶內有效使用面積提高約6％。
2、節能效果好，牆體採用輕型節能標準化預製牆板代替粘土磚，保溫性能好，節能50％， 每戶每平方米可節約取暖納涼費用18元。
3、將鋼結構體系用於住宅建築可充分發揮鋼結構的延性好、塑性變形能力強，具有優良的 抗震抗風性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、颱風災害的情況下，能夠避免建築物的倒塌性破壞。如95年的日本阪神大地震中，99年的臺灣大地震中未倒塌的幾乎全部為H型鋼製作的鋼結構建築物。
4、建築總重輕，鋼結構住宅體系自重輕，約為混凝土結構的一半，可以大大減少基礎造價。
5、施工速度快，工期比傳統住宅體系至少縮短三分之一，因而可降低綜合造價，綜合造價 降低5%。加快資金週轉，大大提高投資效益。
6、環保效果好。鋼結構住宅施工時大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是綠色， 可回收或降解的材料，在建築物拆除時，大部分材料可以再生或降解，不會造成很多垃圾。
7、具有較高的性能價格比。
8、建築風格靈活、豐實。大開間設計，戶內空間可多方案分割，滿足用戶的不同需求。
9、符合住宅產業化和可持續發展的要求。鋼結構適宜工廠大批量生產，工業化程度高，並 且能將節能、防水、隔熱、門窗等先進成品集合於一體，成套應用，將設計、生產、施工一體化，提高住宅產業的水平。
（三）鋼結構的分類
1、大跨結構 結構跨度越大，自重在荷載中所佔的比例就越大，減輕結構的自重會帶來明顯的經濟 效益。鋼材強度高結構重量輕的優勢正好適合於大跨結構，因此鋼結構在大跨空間結構和大跨橋樑結構中得到了廣泛的應用。所採用的結構形式有空間桁架、網架、網殼、懸索（包括斜拉體系）、張弦梁、實腹或格構式拱架和框架等。
2、工業廠房 吊車起重量較大或者其工作較繁重的車間的主要承重骨架多采用鋼結構。另外，有強烈輻射熱的車間，也經常採用鋼結構。結構形式多為由鋼屋架和階形柱組成的門式剛架或排架，也有采用網架做屋蓋的結構形式。近年來，隨著壓型鋼板等輕型屋面材料的採用，輕鋼結構工業廠房得到了迅速的發展。其結構形式主要為實腹式變截面門式剛架。
3、受動力荷載影響的結構 由於鋼材具有良好的韌性，設有較大鍛錘或產生動力作用的其他設備的廠房，即使屋 架跨度不大，也往往由鋼製成。對於抗震能力要求高的結構，採用鋼結構也是比較適宜的。
4、多層和高層建築 由於鋼結構的綜合效益指標優良，近年來在多、高層民用建築中也得到了廣泛的應用。 其結構形式主要有多層框架、框架－支撐結構、框筒、懸掛、巨型框架等。
5、高聳結構 高聳結構包括塔架和桅杆結構，如高壓輸電線路的塔架、廣播、通信和電視發射用的塔 架和桅杆、火箭（衛星）發射塔架等。
6、可拆卸的結構 鋼結構不僅重量輕，還可以用螺栓或其他便於拆裝的手段來連接，因此非常適用於需要 搬遷的結構，如建築工地、油田和需野外作業的生產和生活用房的骨架等。鋼筋混凝土結構施工用的模板和支架，以及建築施工用的腳手架等也大量採用鋼材製作。
7、容器和其他構築物 冶金、石油、化工企業中大量採用鋼板做成的容器結構，包括油罐、煤氣罐、高爐、熱 風爐等。此外，經常使用的還有皮帶通廊棧橋、管道支架、鍋爐支架等其他鋼構築物，海上採油平臺也大都採用鋼結構。
8、輕型鋼結構 鋼結構重量輕不僅對大跨結構有利，對屋面活荷載特別輕的小跨結構也有優越性。因為 當屋面活荷載特別輕時，小跨結構的自重也成為一個重要因素。冷彎薄壁型鋼屋架在一定條件下的用鋼量可比鋼筋混凝土屋架的用鋼量還少。輕鋼結構的結構形式有實腹變截面門式剛架、冷彎薄壁型鋼結構（包括金屬拱形波紋屋蓋）以及鋼管結構等。
9、鋼和混凝土的組合結構 鋼構件和板件受壓時必須滿足穩定性要求，往往不能充分發揮它的強度高的作用，而混 凝土則最宜於受壓不適於受拉，將鋼材和混凝土並用，使兩種材料都充分發揮它的長處，是一種很合理的結構。近年來這種結構在我國獲得了長足的發展，廣泛應用於高層建築(如深圳的賽格廣場)、大跨橋樑、工業廠房和地鐵站臺柱等。主要構件形式有鋼與混凝土組合梁和鋼管混凝土柱等。
（四）鋼結構安裝工藝流程
鋼結構安裝前準備工作的內容包括安裝用機具的準備、構件質量檢查以及基礎和支承面的驗收等。 鋼結構安裝必須嚴格遵守施工組織設計的規定執行。安裝程序、操作方法必須保證結構的整體性、穩定性和永久性。安裝前應按構件明細表核對構件的材質、規格及外觀質量，查驗零部件的技術文件（合格證、試驗、測試報告，以及設計文件包括設計要求，結構試驗結果的文件），並應根據預拼裝記錄進行安裝。
1. 安裝用機具與設備應符合的要求
（1）拼裝平臺。拼裝平臺應具有適當的承重剛度和水平度，水平度誤差不應超過2~3㎜。
（2）吊裝設備。吊裝設備應根據需要吊裝的結構構件重量、安裝標高、吊裝的最高高度、作業區域、起重機的工作半徑等進行選擇。
（3）小型機具。現場加工所需的小型機具，應滿足作業的要求。
2. 鋼結構零部件及構件檢查應符合的要求
（1）安裝前，應對製作的鋼結構零部件，按施工圖的要求，對照構件明細表按數量和質量進行全面檢查。
（2）對設計要求構件的數量、尺寸、水平度、垂直度及安裝接頭處的尺寸等進行逐一檢查。
（3）對於製作中遺留的缺陷及運輸中產生的變形，均應矯正後才能安裝。
（4）所有構件，必須經過質量和數量檢查，全部符合設計要求，並經辦理驗收、籤認手續後，方可進行安裝。 鋼結構構件在吊裝前應將表面的油汙、冰雪、泥沙和灰塵等清除乾淨。
3. 鋼結構組拼應符合的要求
（1）組拼應在平臺上進行，平臺應經測量調平。焊接連接結構的組拼架 離平臺面不應小於500㎜，鉚接結構的組拼架應離平臺800㎜以上。
（2）對加工製作的零部件應認真檢查其編號、外形幾何尺寸和質量。
（3）組拼順序應按結構吊裝工序進行，並應按經批准的施工方案中規定 的施工程序、方法及技術要求進行組拼。
4.鋼結構安裝工作條件應符合的要求
（1）編制完整可行的吊裝方案，並經技術主管部門審定批准，在施工中嚴格執行。
（2）構件必須經複查驗收，符合設計要求和施工規範規定。受外力作用產生的變形應及時矯正，被破壞的塗膜應修補完好之後，方可安裝。
（3）經抄平放線，嚴格控制基礎部位與支承面的行列軸線和標高，並經驗收合格，提出驗收合格資料。
（4）鋼結構安裝所需的材料、附件、配件齊全，材質符合設計要求及國家現行有關技術標準規定。
（5）施工機具配套，性能完好。
（6）清理作業面，確保基礎頂面及支承面潔淨，嚴禁有雜物或汙染。
5.結構吊裝應符合的要求
（1）鋼結構件起吊前應進行強度和穩定性的驗算，明確起吊點，以防因受力不均而引起構件變形。
（2）索具，吊鉤和卡具的構造及機械性能，應符合吊裝施工的要求。
（3）構件吊裝就位依次的順序是：柱→梁（側梁、吊車梁）→屋架及天窗架的拼裝，與其構件逐件吊裝就位。
①鋼柱的吊裝就位。控制的主要項目是：位置、標高、垂直度、水平度、拼接。測量的定位軸線應從地面的控制軸線直接引上。
②鋼樑吊裝就位時，應嚴格控制的主要項目是：拱度值與支承面位置的標高。
③鋼屋架吊裝就位時應控制的主要項目是：屋架的水平度、垂直度、拱度的尺寸值符合設計要求和規範的規定。
④天窗架吊裝就位時應控制的主要項目是：位置、平整度、開啟方向符合設計要求，天窗架的下弦起拱撓度、跨度、底板螺栓孔的位置與屋架上弦連接孔位置必須準確吻合。
（4）鋼結構的柱、梁、屋架、支撐等主要構件在安裝就位後，應立即進行校正、固定，使形成空間剛度單元。在作業工作的當天必須使安裝的結構構件及時形成穩定的空間體系。
（5）設計要求頂緊的節點，其接觸面應有70%的接觸面緊貼。緊密程度用0.3㎜厚的塞尺檢查，插入的面積之和不得大於接觸頂緊總面積的30%。
