第13章钢结构工程

13-1第13章钢结构工程第1节钢结构工程概况及特点13.1.1钢结构工程结构体系概述及分布介绍1、钢结构工程结构体系概述及整体分布本工程钢结构主要分布在地下室、地上塔楼、塔冠等三个部分，如图13-1-1。图13-1-1“春笋”钢结构整体分布图地下室共四层，采用“框架”体系；地上塔楼外筒66层，主体结构高度331.5米，塔尖高度400米，为“密柱框架+核心筒”抗侧力体系，外筒由56根钢柱组成，钢柱最大截面尺寸在结构底部为750~830X755mm，柱间距为2.4m到3.8m，建筑高宽比约为5.5。核心筒底部尺寸约为30mX30m，核心筒自下向上逐渐缩进。塔冠从主结构屋顶331.5m始至400m，高度达68.5m，结构设计采用纯钢的双层网格结构，并通过每个一定高度设置的内环桁架以增加结构的整体面外稳定性能，在378.8m的BMU空间以上，由于空间较小，锥顶适于幕墙龙骨结构配套设计。2、钢结构立面分布a、钢结构立面整体介绍表13-1-1塔楼钢结构立面整体分布表区域钢构件类型立面分布范围塔楼外筒十字形钢骨柱B4～L1层梯形钢骨柱L1～L66层周边钢梁L2～L66层辐射钢梁L2～L66层组合压型钢楼板L2～L66层核心筒剪力墙内设H型钢骨柱B4～L50层剪力墙内设王字型钢骨柱B4～L16层剪力墙内设异型钢骨柱L1～L3塔冠外层斜交网格钢骨柱L66层楼面~400.00m内层竖向拉杆L66层楼面~372.00m环向桁架、钢梁L66层楼面~394.500mBMU平台钢梁368.80m；372.00m；378.80m；390.00m塔冠地上塔楼地下室13-2b、钢结构立面分布介绍Ⅰ、塔楼外筒表13-1-2塔楼外筒钢结构立面分布外筒立面B4～L1层为地下结构，外筒十字形钢骨柱垂直于地面，柱间距6.735m；自L1层楼面开始到L5层楼面，为塔楼低区斜交网格，外筒结构平面呈圆形，圆形直径由∅60.152m向外逐渐扩大至∅63.896m，外筒柱也逐渐向外侧倾斜，从L5层楼面开始外筒柱开始加密，柱间距由6.735m加密至3.583m；自L5层楼面开始到L24层楼面，为塔楼中区密柱框架结构，外筒结构平面呈圆形，圆形直径由∅63.152m向外逐渐扩大至∅67.563mm，外筒柱也逐渐向外侧倾斜，柱间距由3.583m逐渐扩大至3.788m；自L24层楼面开始到L52层楼面，为塔楼中区密柱框架结构，外筒结构平面呈圆形，圆形直径由∅67.563m逐渐向内收缩至∅55.365m，外筒柱也逐渐向内侧倾斜，柱间距由3.788m逐渐收缩至1.552m；自L52层楼面开始到L66层楼面，为塔楼高区斜交网格，外筒结构平面呈圆形，圆形直径由∅55.365m向内逐渐收缩至∅34.825m，外筒柱也逐渐向内侧倾斜，从L52层楼面开始外筒柱开始变疏，柱间距由1.552m增加至3.899m+331.450m到+400.000m为塔冠钢结构；Ⅱ、塔楼核心筒表13-1-3塔楼核心筒钢结构立面分布核心筒B4到L50层为混凝土剪力墙结构，剪力墙均垂直于地面；剪力墙内设型钢柱范围为B4层～L49层。塔冠核心筒剪力墙剪力墙内设型钢柱13-33、钢结构平面分布a、塔楼地下室钢结构主要有外筒十字型钢骨柱及核心筒剪力墙内设型钢柱，结构范围为B4～L1层，分布如下：表13-1-4塔楼地下室钢结构平面分布外筒十字型钢骨柱（共28支）剪力墙型钢柱（外墙）剪力墙型钢柱（内墙）塔楼地下室B4～L1层钢结构平面分布45075545060606060787十字形钢骨柱核心筒剪力墙剪力墙内设型钢柱外筒十字型钢骨柱13-4b、塔楼地上钢结构包括外筒梯型钢骨柱、外筒楼面钢梁和核心筒钢骨柱等，结构范围为L2层～L66层，分布如下：表13-1-5塔楼地上低区斜交网格钢结构平面分布外筒梯型钢骨柱（共28支）外筒周边钢梁外筒辐射钢梁剪力墙型钢柱（外墙）剪力墙型钢柱（内墙）塔楼地上低区斜交网格钢结构平面分布（L2层）柱顶截面B柱底截面A4505076156956055066525700300123007004020外筒梯型钢骨柱混凝土剪力墙内型钢柱外筒辐射钢梁外筒周边钢梁核心筒混凝土剪力墙13-5表13-1-6塔楼地上中区密柱标准层钢结构平面分布外筒梯型钢骨柱（共56支）外筒周边钢梁外筒辐射钢梁剪力墙型钢柱（外墙）剪力墙型钢柱（内墙）塔楼地上中区密柱框架标准层钢结构平面分布（L23、L24层）6353504005525700300123007004020核心筒混凝土剪力墙混凝土剪力墙内型钢柱外筒周边钢梁外筒梯型钢骨柱外筒辐射钢梁13-6表13-1-7塔楼地上高区斜交网格钢结构平面分布外筒梯型钢骨柱（共28支）外筒周边钢梁外筒辐射钢梁塔楼地上高区斜交网格钢结构平面分布（L61层）4803004003012256003001610200500核心筒混凝土剪力墙外筒梯型钢骨柱外筒周边钢梁外筒辐射钢梁13-713.1.2钢结构材料1、钢材的技术要求a、钢材材料要求本工程钢材设计材质主要包括：Q235B、Q345B、Q345GJC、Q390GJC等，除工程图中明确注明者外，依据不同厚度和使用部位，结构钢材牌号和等级应符合下表要求：表13-1-8钢结构材料材质、Z向性能要求结构部位结构类型钢材牌号等级冲击韧性Z向性能温度（℃）冲击力（J）15≤t40（mm）40≤t60（mm）60≤t80（mm）80≤t100（mm）地下结构核心筒剪力墙内嵌钢柱Q345B20≥34无Z15Z25Z35外筒十字柱Q390GJC0≥34无Z15Z25Z35地上结构楼面梁Q345B20≥34无Z15Z25Z35核心筒剪力墙内嵌钢柱Q345B20≥34无Z15Z25Z35梯形柱Q345GJCQ390GJC0≥34无Z15Z25Z35H型钢柱Q345GJC0≥34无Z15Z25Z35圆管柱Q345GJC0≥34无Z15Z25Z35实心圆柱Q345GJC0≥34无Z15Z25Z35依据设计及规范要求，钢结构用钢材还应符合下列要求：I、钢材质量除应符合设计要求和相关标准的规定外，还应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、屈服点和硫、磷含量的合格保证，并具有碳含量、冷弯试验、冲击韧性的合格保证；II、钢材及板件质量标准应符合《碳素结构钢》GB/T-699/700、《低合金高强度结构钢》GB/T-1951、《建筑结构用钢板》GB/T19879及《厚度方向性能钢板》GB5313等最新现行版本标准的要求进行检测并出具质量说明书；III、钢材的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性等力学性能及化学成分分析要求应符合GB/T-1951的限值要求；Ⅳ、Z向性能化学成分要求必须符合GB5313的限值要求；Ⅴ、钢材屈强比不大于0.85，伸长率不小于20%，应具有良好可焊性、冲击韧性及明显的屈服台阶。b、结构钢材力学性能要求表13-1-9钢结构材料力学性能要求钢材屈服强度抗拉、抗压、抗弯设计强度抗剪端面承压(刨平顶紧)弹性模量牌号厚度或直径（mm）fy（N/mm2）f（N/mm2）fv（N/mm2）fac（N/mm2）（N/mm2）Q235≤1623521512532520600016～4022520512040～6021520011560～100215190110Q345≤1634531018040016～3533529517035～5032526515550～100305250145Q390≤1634535020541516～3533533519035～5032531518050～100315295170Q345GJ≤1634531018042016～3534531018035～5033530017550～10032529017013-8钢材屈服强度抗拉、抗压、抗弯设计强度抗剪端面承压(刨平顶紧)弹性模量牌号厚度或直径（mm）fy（N/mm2）f（N/mm2）fv（N/mm2）fac（N/mm2）（N/mm2）Q390GJ≤1639035520543516～3539035520535～5038034520050～100370335190Q420GJ≤1642038022045016～3542038022035～5041037021050～100400360205c、交货状态要求①当钢板厚度40mm时采用热轧状态交货；②当钢板厚度≥40mm且80mm时，要求采用正火状态交货；③当钢板厚度≥80mm时，要求采用TMCP状态交货；对于有Z向性能要求的钢板应逐张进行超声波检验，检验方法按《厚钢板超声波检验方法》（GB/T2970-2004）的规定，其检验级别按Ⅱ级。2、钢材特点a、材料等级高：本工程结构材料普遍为Q345GJC，在重要结构部位，如低区斜交网格等区域使用了更高等级的Q390GJC材料；b、截面形式多样：本工程构件截面形式多样，有梯形、H型、圆管和圆棒等截面形式；13.1.3钢结构构件截面1、外筒a、地下室十字形钢骨柱表13-1-10地下室十字形柱截面使用部位B4～L1层楼面截面形式材质Q390GJC-Z25b、外筒梯形钢骨柱表13-1-11外筒梯形柱截面使用部位截面型号截面形式材质截面尺寸L1～L3层楼面GZ2Q390GJC-Z25A:550~615x695x60B:450~507x665x6045075545060606060787十字形钢骨柱柱顶截面B柱底截面A4505076156956055066513-9使用部位截面型号截面形式材质截面尺寸L3～L4层楼面GZ3Q390GJC-Z25A:450~507x665x60B:400~454x650x60GZ3aQ390GJC-Z15A:450~507x665x55B:400~454x650x55L4～L5层楼面GZ4Q390GJC-Z25A:400~454x650x60B:350~400x635x60使用部位截面型号截面形式材质截面尺寸GZ4aQ390GJC-Z15A:400~454x650x55B:350~400x635x55L5～L7层楼面GZ5cQ390GJC-Z25350~400x635x60L7～L12层楼面GZ5bQ345GJC-Z25350~400x635x60L12～L21层楼面L24～L26层楼面GZ5aQ345GJC-Z15350~400x635x55柱顶截面B柱底截面A40045450766560450650柱顶截面B柱底截面A40045450766555450650柱顶截面B柱底截面A35040045465060400635柱顶截面B柱底截面A3504004546505540063563535040060635350400606353504005513-10使用部位截面型号截面形式材质截面尺寸L21～L24层楼面GZ5Q345GJC-Z15350~400x635x50L26～L49层楼面GZ7Q345GJC-Z15300~400x520x40使用部位截面型号截面形式材质截面尺寸L49～L65层楼面GZ9Q345GJC300~400x480x30L65～L66层楼面GZ9aQ390GJC300~400x480x35c、外筒周边钢梁截面形式表13-1-12外筒周边钢梁截面构件类型楼层范围L2、L23、L24、L47、L48、L62~66层L3～L5、L18~22、L25、L49~61层L6～L10层L11～L17层L25层楼面-4500mm、L27~46层、L49层楼面-4500mmL25M层L26层外筒周边钢梁截面型号GL1aGL1bGL1cGL1dGL1gGL1eGL1截面形式材质Q345BQ345BQ345BQ345BQ345BQ345BQ345B截面参数Š700x300x12x25600x300x12x25Š700x350x20x50Š700x300x20x50Š550x300x12x25Š300x400x20x20Š700x300x16x36635350400505203004004048030040030480300400352570