钢结构施工技术与科技创新.pdf
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1、钢结构施工技术与科技创新目录CONTENTS01010202040405050303钢结构行业介绍超高层钢结构施工技术大跨度钢结构施工技术智能制造在钢结构行业创新应用钢结构产品的创新应用钢结构行业介绍01朝阳绿色民生朝阳绿色民生现代钢铁与钢结构工业源自欧洲,以1889年埃菲尔铁塔为标志,钢铁与钢结构工业发展浪潮首先由英国传至美国(1953),继美国之后,日韩及台湾地区成为新兴钢结构产区(1970-1996)国际钢结构的发展路径中国钢铁产量在1996年超越美国、日本,成为世界新兴钢铁强国,钢结构行业也随之兴起,2001-2008年中国钢结构产业年复合增长率超过30%JapanKoreaTaiwa
2、nUKUSAChina朝阳国际钢结构的发展路径四个阶段:美国美国钢产量十年均线图美国钢结构历年产量图美国历年钢产量1890年开始发展的美国,成为继英国之后的世界钢铁工业中心1953年,钢结构行业伴随着钢铁工业的发展在美国茁壮成长1975年达到顶峰,钢构产量约5000万吨朝阳国际钢结构的发展路径四个阶段:美国稳定在2500万吨发育期逐渐发展期高速发展成熟稳定期1925年松尾桥梁钢结构成立1973年日本钢铁产量达到1.19亿吨稳定在1亿吨左右钢结构产量钢铁产量日本钢结构产业也大致经历了四个阶段,在20世纪末达到顶峰,稳定在2500万吨朝阳1950-1960Stage I1979-1995Stage
3、 III1961-1978Stage II1996-NowStage IV苏联援建项目中有很多钢结构单层工业厂房成立了一批设计院及钢结构制造厂和安装公司钢铁短缺的情况下,国家提出建筑业节约用钢的政策钢结构设计、制造、安装队伍逐步萎缩建筑钢结构行业伴随改革开放的步伐恢复性增长国内钢铁产量过亿吨为建筑钢结构飞速发展奠定基础各类规范、规程及计算软件日臻完善轻钢结构、重钢结构、空间钢结构齐头并进第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段中国钢结构产业发展历程朝阳钢铁产量钢结构产量发育期逐渐发展期高速发展期成熟稳定期1860186019501950195519551960196019651965197019701
4、97519751980198019851985199019901995199520002000200520052010201020152015202020202025202520302030203520352040204020452045205020501996年中国钢产量突破1亿吨2008年中国钢产量突破5亿吨从钢铁工业的发展来看,中国钢铁工业已趋于成熟。中国钢结构产业发展历程朝阳钢结构在中国是朝阳行业结论目前正处于高速发展期朝阳事实证明,钢结构建筑是地震中破坏最小的建筑,在日本等一些地震多发国家,钢结构建筑已成为建筑首选结构。民生超高层钢结构施工技术02上海环球中心央视新台址 超高层钢结构
5、概述超高层发展趋势目前中国200米以上超高层建筑已建成577座,在建211座。预计2010-2020年期间中国超高层建筑钢结构总需求量约为2100万吨,平均每年210万吨。中国已建成超高层项目(200m+)统计数量高度全世界已建成及在建的200m+超高层中,中国占据45%。超高层发展趋势全世界已建成及在建的400m+超高层中,中国占据46.7%。超高层发展趋势中建钢构承建的部分超高层项目超高层发展趋势韦莱集团大厦(442米),(束筒结构)1-50层平面图67-90层平面图超高层主要结构形式世界贸易中心(417米),(钢结构)标准平面图超高层主要结构形式马来西亚石油双子塔(452米),(筒体结构
6、)标准平面图超高层主要结构形式台湾101(508米),(混合结构)标准平面图超高层主要结构形式迪拜塔(828米)标准平面图超高层主要结构形式22香港环球贸易中心(484米),(筒体结构)标准平面图超高层主要结构形式23深圳京基金融中心(441.8米),(钢框架-核心筒混合结构)标准平面图超高层主要结构形式24广州国际金融中心(439米),(钢框架-核心筒混合结构)标准平面图外框 筒结构核心筒劲性结构腰桁架及伸臂结构仅核心筒外围墙有钢柱F17F9B3F83内外均有梁柱钢板墙、梁柱仅核心筒外围墙有钢柱F17F9B3F83内外均有梁柱钢板墙、梁柱腰桁架B3F79F15腰桁架、伸臂桁架重庆瑞安主体结构
7、重庆瑞安主体结构超高层主要结构形式武汉中心主体结构主体结构巨柱、框架柱及环带桁架核心筒及伸臂桁架机械层结构框架柱巨 柱伸臂桁架伸臂桁架环带桁架超高层主要结构形式L2324层环形、伸臂桁架L4041层环形、伸臂桁架L5657层环形桁架L6768层环形、伸臂桁架L7980层环形桁架L9294层环形、伸臂桁架裙楼钢结构桁架层典型三维效果标准层三维效果广州东塔钢结构整体三维效果超高层主要结构形式中国尊:高度528米,地下7层,地上108层,中国尊:高度528米,地下7层,地上108层,+=+=外框筒核心筒整体结构结构体系为外框筒+核心筒的双重抗侧力体系。结构体系为外框筒+核心筒的双重抗侧力体系。超高层
8、主要结构形式上海环球金融中心(492米),(钢框架-核心筒混合结构)下部核心筒墙体(B3-58层)中部核心筒墙体(56-78层)上部核心筒墙体(77-90层)超高层主要结构形式伸臂桁架Outrigger truss巨柱Mega-column环带桁架Belt-truss巨型斜撑Mega-brace巨型框架组成芯筒典型结构平面巨型斜撑巨柱伸臂桁架核心筒环带桁架巨型斜撑巨柱伸臂桁架核心筒环带桁架巨型斜撑巨柱伸臂桁架核心筒环带桁架巨型斜撑巨柱伸臂桁架核心筒环带桁架巨型斜撑巨柱伸臂桁架核心筒环带桁架巨型斜撑巨柱伸臂桁架核心筒环带桁架典型巨柱截面巨型钢柱为劲性钢筋混凝土部件,共有16根,最大板厚100mm
9、。伸臂桁架高3层,共3道。环带桁架共有巨型钢柱为劲性钢筋混凝土部件,共有16根,最大板厚100mm。伸臂桁架高3层,共3道。环带桁架共有7 道7 道超高层主要结构形式上海环球金融中心钢结构施工技术介绍目录01工程概况02现场平面布置及起重设备03平面、立面施工流程04主要施工工艺05工期计划及形象进度06安全防护上海环球金融中心07施工测量高度:492m楼层:地上101层地下3层总建筑面积:381,600m2业主:上海环球金融中心有限公司总包:中国建筑工程总公司上海建工(集团)总公司设计:KPF建筑师事务所(美)入江三宅设计事务所(日)构造计画研究所(日)赖思里罗伯逊联合股份公司(美)建筑设备
10、设计研究所(日)华东建筑设计研究院中船第九设计院钢结构安装:中建三局股份钢结构公司总体概况建筑外观钢结构概况用钢量约6万吨6万吨,压型钢板19万M2,现场焊接剪力钉70万颗,高强螺栓65万颗。钢构件有焊接箱型箱型、焊接H型H型、热轧H型H型、焊接三角形三角形截面几种形式。钢板最厚100mm,主要用于巨型钢柱、巨型斜撑和桁架等构件。钢板材质符合ASTM 572M 345级规范,伸臂桁架等受力较大的节点采用铸钢件。铸钢件材质等同于JIS G5102(SCW)及SN490B。组合楼板采用来实3W压型钢板+混凝土,楼板厚度156;避难层楼板采用10mm钢板+混凝土,厚度200mm。4950914638
11、3736351413121154871#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#结构体系由巨型柱(主要的结构柱),巨型斜撑(主要的斜撑)和由巨型柱(主要的结构柱),巨型斜撑(主要的斜撑)和带状桁架构成的带状桁架构成的巨型结构体系;巨型结构体系;钢筋混凝土核心筒与带混凝土端墙的钢支撑钢筋混凝土核心筒与带混凝土端墙的钢支撑核心筒体系;核心筒体系;构成核心筒和巨型结构柱之间相互作用的构成核心筒和巨型结构柱之间相互作用的伸臂桁架体系伸臂桁架体系。91层以下结构:91层以上结构:除A型柱处,除A型柱处,其余为全钢结构其余为全钢结构。结构体系带状桁架巨型斜撑巨型柱混凝土周边墙结构体系B357F5
12、7F61F61F79F核心筒截面变化主要材质主要材质:主要材质:A572-Gr50 SS490 铸钢件铸钢件JIS G5102(SCW)Q235、Q345钢板厚度:钢板厚度:最厚最厚100mm,40mm以上钢板占以上钢板占60%以上以上主要来源:主要来源:卢森堡、奥赛罗、宝钢等卢森堡、奥赛罗、宝钢等钢结构施工难点(1)安装高度高,施工难度大塔楼设计高度492米,为目前国内最高建筑。随施工高度的增加,一些在常规工程中不易显现的环节如处理不当将成为制约工程的关键点。如塔吊的容绳量增加,会影响卷扬机的驱动力矩,因此在选择塔吊时就要综合考虑多方面的因素;施工高度增加后,钢结构与混凝土及其它专业施工的配
13、合较常规工程有更高的要求,需要合理安排施工穿插时间。(2)测量控制要求高由于塔楼为钢骨及钢筋混凝土混合结构,在钢结构安装过程中,结构不但受风荷载的影响,而且日照和温度等天气变化,使大楼的空间位置始终处于动态变化状态,而且周边B型巨型柱在F24层以上开始倾斜,成空间三维结构,对测量控制的方法和测量精度提出了高要求。(3)钢结构安装工作量大本工程钢结构大小构件约60000件,安装过程中将使用78万颗高强螺栓,从地下室钢结构施工到钢结构安装完成时间跨度超过2年,安装工作量大。(4)现场焊接工作量大在巨型结构及桁架结构中,大量使用100mm厚钢板,而且这些部位设计采用的连接方式大部分为现场焊接,整个工
14、程现场焊接工作量相当大。(5)安全防护要求高周边巨型柱和中部核心筒中,埋设有型钢柱和钢桁架,此部位的钢结构吊装领先于混凝土施工,安全防护难度大。因高空风力加大,顶部F91层以上施工作业,对安全防护提出了更高的要求。中央电视台新台址工程塔楼及悬臂钢结构施工技术工程概况悬臂钢结构施工方案介绍010203塔楼钢结构施工技术目录建设单位:中央电视台新台址建设工程办公室设计单位:建筑设计单位 荷兰大都会建筑事物所(OMA)国内设计单位 华东建筑设计研究院(ECADI)结构设计/机电设备设计顾问 奥雅纳工程顾问(ARUP)监理单位:北京远达国际工程管理有限公司施工总承包:中国建筑工程总公司钢结构安装:中建
15、三局股份钢结构公司工程概况/总体概况用 钢 量:12.5万吨构件数量:4.2万多件高强螺栓:95万多套压型钢板:29.6万多平方米栓钉:148万多套CCTV主楼由四部分构成:悬臂塔楼1塔楼2裙楼+234.000m+194.000m工程概况/总体概况核心筒内柱外框筒塔楼2塔楼1塔楼双向向内倾斜塔楼由三部分组成核心筒内部结构外框筒工程概况/总体概况外框筒由双向倾斜6的重型柱、水平边梁和斜支撑形成的以蝶形节点为主的三角形网状结构体系。工程概况/总体概况转换桁架+234.000mF52F37F10B3核心筒1核心筒向内收缩核心筒2转换桁架核心筒向内增加核心筒柱间布置横向支撑-16.000m内部结构和核
16、心筒为钢框架体系,随着外框筒的倾斜,一侧内柱逐渐减少,而另一侧内柱通过转换桁架重新增加。工程概况/总体概况构件名称截面形式单件最重(t)钢柱单箱型、日字、目字型等80.0钢梁箱型、工字型等20.0桁架箱型截面组合桁架320.0斜撑工字型、箱型20.0主要构件特征工程概况/构件特征主要截面形式目字型柱最大截面:1400*1000*100每米重量:4.71t/m日字型柱最大截面:1000*980*100每米重量:3.21 t/m工程概况/构件特征单箱型柱一最大截面:600*600*80每米重量:0.93 t/m单箱型柱二最大截面:800*600*60每米重量:1.21t/m构件主要截面形式二西字型
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