二郎凤凰居钢结构工程总结。
李思洋（2023年11月）
二郎凤凰居屋面钢结构工程由我单位负责设计和施工，现已竣工。就本工程在设计施工中的特点、难点及注意事项在此进行总结，不足之处还望业内同行指正。
本工程目的在b1~b10共计10栋高层屋面各安装一个装饰构架，共有5种平面造型，3种立面标高，b1栋建筑效果如左图。其中在b1~b8栋楼的装饰架上安装led灯串，构架出屋面最大标高3.9m，出墙面主梁悬挑最大3.
4m。整个工程采用钢结构外包铝单板的形式，用钢量81吨，铝单板3200平米，总工期75天，其中钢结构工期30天，铝单板工期45天，施工完成效果与设计目标契合良好。
建施图粗糙，构架悬挑大，柱子布置不合理，平面布置不规则，图上只明确标示外包采用铝单板，其他材料不明确。在此基础上，设计中有以下难点：
由于本工程工期短、杆件细、节点连接繁多、结构净高小、非承重，固放弃原定的混凝土柱方案，整体采用钢结构：立柱采用热轧宽翼缘h型钢（以下简称h型钢或立柱）、主梁采用热轧轻型工字钢（以下简称工字钢）、分格次梁采用热轧钢矩管（以下简称钢矩管）。为简化加工和安装，每种类型的规格只定一种，即材料截面只有3种。
本工程作为装饰钢构架，非承重，结构重要性一般，设计采用钢结构设计规范《gb50017》控制已属严格，能完全满足各项要求。由于在屋面施工，结构布置不规则，且悬挑较多，考虑阶段施工安全及方便，选型中考虑了以下几个方面：
h型钢与工字钢下翼缘顶接、钢矩管横跨工字钢上翼缘，各连接节点均采用焊接，各连接节点设置厚度不小于母材的加劲板，详见下图。以上做法保证了工字钢和钢矩管两种压弯材料本身的连续性，避免了由于焊接不足造成结构安全隐患，当材料横跨柱距及悬挑时这种优势更加明显。
柱距由土建结构柱位置布置，h型钢强轴方向最大柱距5.15m，工字钢最长13m。钢矩管最大跨度6.
5m，钢矩管建筑图净间距200mm，有后续灯饰施工，此间距禁止更改，可能导致铝板施工不便，后续施工技术措施中对此有详细叙述。
钢结构整体布置不规则，本身也较柔，对抗扭不利。柱截面采用hw200x200x8x12，截面较大较厚，且柱脚采用刚接，对各种不利荷载下尤其是风荷载下结构的抗扭提供了保证。同时由于钢矩管排列密布，整体结构的稳定性得到有力保证。
此构架在屋面，最高标高达到58.5m，建筑本身所处地理位置较高，且在建筑设计中明确规定地形为b类，均表明此处风荷载效应明显，在本工程半年的施工过程中，曾经出现大风将板房屋面板吹开也验证了以上推断。因此设计初严格按照规范考虑风荷载的影响，按照《建筑结构荷载规范》顶盖取值对此处取1.
3的体形系数，且受风面积取整个屋面。
在工字钢主梁安装完毕后，铺设钢矩管采用自内向外的安装顺序设计，并进行阶段分析，分析结果显示此种安装顺序避免了钢矩管安装过程对工字钢产生过大弯矩导致工字钢挠度过大。
由于有以上设计难点，手算无法全面合理的反应结构的受力情况，因此在手算几榀代表框架后采用同济大学3d3s钢结构分析设计软件进行了电算，并采用结构通用分析软件sap2000进行对比复核。
分析结果表明本工程挠度起控制作用，结构第一振型为扭曲，在b9b10栋由于钢矩管跨度最大产生最大挠度11mm，小于钢规限值l/200，其中l为钢矩管长度。对柱脚刚接验算采用mts钢结构软件进行分析，表明在6根m20螺栓下不考虑塑性发展已经能够满足承载力要求。
电算结果表明，此设计能够满足结构的正常使用状态下及极限状态下承载力要求，各项指标：强度、刚度、稳定等均满足规范要求，结构安全可靠。施工中为满足设计要求，开工前就强调各相关人员必须保证以下四点：
第一要保证h型钢安装位置正确，防止柱脚螺栓打在薄弱砼上；第二要保证焊缝质量，在对接焊缝质量无法达到要求时必须经设计同意增加钢夹板；第三要保证避免连接节点应力集中过大，在节点位置必须按照设计要求焊接加劲板以传递弯矩；第四要保证构件铺设顺序严格按照设计交底执行。
以上分析得到的柱脚内力交由甲方深圳审图中心和本工程的建筑设计单位重庆市设计院审核均通过，确保了了钢结构自身安全可靠的同时也保证了混凝土主体的结构安全。
由于材料类型很少，设计杆件切割少且无开孔开缺，因此按照国标尺寸订货到工地，全部构件在工地加工，材料均有成品，供货商收到订单后2天内即可到货。由于进场较晚，很多分项工程已完工，因此材料堆放和运输场地有限，故考虑长料长度统一和施工进度要求，先订35吨h型钢和工字钢以及少量钢矩管，满足15天工期安装以及样板成型需要，到货10天后订钢矩管材料并确定发货日期。由于供货商库存不足的原因，共发货三次，第二次包含了工字钢和钢矩管，供货基本满足现场施工需要。
根据设计交底要求h型钢和工字钢在运输中腹板竖直放置，钢矩管长边竖直放置，防止型钢由于弱轴方向抗力不足产生永久弯曲。考虑构件加工和现场运输的方便，确定第一批货堆放场地为b4栋外场，并在到货时安排汽车吊卸货，卸货时对周围进行警戒。堆放前在场地硬实地面垫100mm厚木方，木方间距2m布置，其上堆放钢材，堆放整齐后用彩条布完全覆盖钢材，防止雨水侵蚀钢材生锈。
卸货完毕后立即进行防腐涂装两道，涂装前按设计要求对钢材进行现场除锈，除锈采用电动钢刷，除锈等级达到设计要求的st2.5级，现场加工在临时工作间进行。由于加工要求精度较高，选择有20年以上的焊工师傅施焊，焊接工艺评定优良。
为控制钢柱垂直度，钢柱在地面完成整体加工，吊装到屋面后直接固定。工字钢为保证较少焊接，在地面按照每根的设计长度进行加工，最大长度13m，重275kg，小于塔吊端部限重500kg，满足吊装要求。钢矩管在屋面根据实际长度铺设和拼接。
工字钢或钢矩管分别在同一方向拼接时，保持焊缝错缝以保证结构的安全度。焊接前在焊缝两侧100mm内只刷无机富锌底漆，带焊接完毕后再按照设计要求进行涂装。
在原始建筑图基础上进行钢构架深化后，有50%的立柱安装在女儿墙投影位置，前期由于业主坚持保持建筑图效果，对钢柱位置不允许调整，导致工作量巨大且施工安全风险太大。对此，与业主、设计单位及以及土建单位共同协商，在少影响建筑立面的同时为便于安装，经业主同意在施工前将40%的立柱移动到女儿墙内，为后期安装提供了方便。
水平运输采用手推车，垂直运输采用塔吊，难点在工字钢运输。由于工字钢在地面拼接完毕后达到13m，在运输中采用两台手推车协调运输，防止跨中弯曲变形过大。垂直起吊时，每次只允许起吊一根，起吊绑扎在工字钢两端各1/5位置，如左图。
起吊时塔吊臂扇形区域内拉警戒线。钢材底面距离塔吊主勾在5m内，保证在塔吊出屋面距离内钢材能落在立柱顶。由于本工程采用63塔吊，臂长50米以上，远大于工字钢长度，因此固绑扎调整就位后，直接起吊，不再采用人工拉拽防止碰伤墙面。
按照设计要求，h型钢柱必须落在混凝土柱、梁或者剪力墙上，柱脚定位成为本工程施工中最大难点。由于屋面刚性层已完，无法看到土建前期在屋面的控制线，也无法直接观察到屋面的梁、柱、剪力墙等混凝土结构，因此制定了两道控制线来确保柱脚位置正确。第一道从屋面向下放垂线，再根据顶层户内梁、柱、剪力墙的中线与之交叉向屋面返控制线；第二道从屋面的电梯井和楼梯间的剪力墙边线及中线找控制线，需要剔打掉抹灰层。
两道控制线基本重合，在此基础上进行尝试剔打确定柱脚位置，由于抹灰层厚度不均，在确定140个柱脚时打穿两处屋面板，孔洞直径30mm，此影响不大，已由土建协助处理。
屋面多为各混凝土构件的端部及交叉部位，因此钢筋密集，有不少扇形密布钢筋及端部弯钩钢筋相互交错，很难找全打螺栓孔的空隙。开始由于经验不足，施工建议直接在钢筋上焊接螺栓，但土建单位禁止对受力钢筋进行焊接，称此举会破坏钢筋的受力性能，因此在经过设计同意的情况下，原定柱底板固定采用的6颗m20化学螺栓调整为4m24+2m16，m16尽量布置在中间位置以利抗扭，m16倾斜插入螺栓杆缓解了无法直接打入螺栓的困难。立柱就位后先将四角螺栓拧上，勿拧紧，待每栋楼柱子全部就位后统一用激光水平仪确定柱顶标高及柱子轴网位置正确，而后拧紧螺栓，拧紧后填充膨胀m50膨胀水泥砂浆。
由于工地条件有限，部分工字钢拼接完毕在安装前有少量弯曲变形，在安装时将弯曲拱口朝下，靠后期安装的钢矩管产生反弯矩来平衡变形产生的跨中挠度。
钢矩管铺设时，优先铺设女儿墙长度方向以平衡上述弯曲挠度，而后借助已有钢矩管搭设工作平台，向悬挑部分铺设，严禁从外向内铺设。
工字钢横跨柱顶以及跨度大于6m时，在柱顶及跨度中间位置的工字钢腹板两侧焊接厚度不小于腹板厚度的加劲板。
本工程构件连接全刚性，为满足设计要求假定，在焊接前按设计要求对角焊缝钢构件端部切角度并设置引弧板，对焊条烘焙认真监督。焊接完毕后对每道焊缝进行认真检查，严厉杜绝了假焊漏焊，采用对接焊缝的位置严格遵守要求采用探伤检测。
初期安装柱脚时已经出现过打穿楼板情况，因此屋面混凝土受钢结构安装影响，可能导致带裂缝工作状态下缝隙进一步扩大，从而导致屋面渗水。因此防水存在以下两道控制：
在安装完柱脚后，在屋面结构层至刚性层之间，填充800x800x30体积的混凝土砂浆，此不但巩固了柱脚刚接效果，并有效填充了细微安装缝隙，防水屋面保温层积水渗入室内的可能。
屋面面层作完后，在立柱与屋面土建结构之间存在缝隙，在后期使用中风荷载作用下会由于混凝土与钢材的弹性模量不协调会导致缝隙进一步扩大。因此要求屋面防水单位在施工时，在立柱位置将防水层向上翻500mm高，防止积水从立柱四周缝隙渗入屋面防水层。
本工程屋顶为上人屋面，装饰构架需求满足上人要求，但在b1~b4栋钢构架顶部只高出屋面女儿墙0.75m，扣减0.1mm高钢矩管以及0.
2mm高工字钢梁，钢梁底部距离女儿墙顶部只有0.45m，而女儿墙出屋面高度1.2m，因此工字钢距离屋面完成面净高只有1.
65m，低于普通男子身高及活动要求。因此施工中向甲方提出“技术疑问卷”（此为甲方指定的技术文件，与技术洽商单作用类似），在得到甲方确认标高后再进行钢柱的加工和安装，此举得到了甲方的肯定。
钢结构工程总结
柱子间距10m 1mm 10m 2mm 柱子相应对角线 20m 5mm 20m8mm 2 基础表面与柱脚底板的二次灌浆间隙不得小于50mm，基础表面应全部打出麻面，放置垫铁处应凿平。3 柱底板找正依靠底板上的调平螺丝来实现或用水平仪在调平螺丝的正下方放置一块垫铁，垫铁表面应加工平整。b.施工步骤如下...
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工程用语。steel material 钢材。parent metal母材。plank板材。planking铺板。backfilling plate padding plate垫板。connecting plate连接板。fringe plate翼缘板。gusset plate节点板。ten let...
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钢结构工程技术方案。江苏江安集团 前言。重点要求 1 了解钢结构构件加工制作的工艺流程 2 熟悉钢结构焊接和高强度螺栓连接的工艺要点 3 熟悉多层及高层钢结构构件的安装与校正方法。4 了解轻型门式刚架结构及彩板围护结构的安装工艺。5 了解网架结构的各种安装方法，熟悉高空散装法 分条或分块安装法及高空...