钢结构深化设计1．前言本工程钢结构深化设计及详图设计全部由项目钢结构部组织实施。

钢结构部负责协调沟通钢结构深化设计过程中，施工方与业主、设计院间的设计思想的一致性，最终形成最佳节点构造与最适宜操作性的完美结合。

为完成深化设计工作，我公司特聘请专家作为钢结构深化设计顾问，结合公司超高层设计经验，针对国贸三期工程的复杂节点，认真研究，确定合理构造，力争创造完美节点设计。

2．概述北京中国国际贸易中心三期工程高330m，钢结构总量约为5.5万t，钢结构深化节点设计的重点工作是，解决核心筒钢结构与外框架钢结构的相互关系、复杂节点在工厂加工及现场焊接过程中的可操作性；使深化设计节点图深度不但能够满足钢材采购要求，还能满足加工图设计的要求；作好土建钢筋留洞、机电设备留洞、幕墙连接件等前期设计工作。

钢结构深化设计的主要包括：主体钢结构节点设计、审核加工图与深化设计节点图的一致性、与其他各专业之间设计配合。

3．压型钢板板型及材质选择根据钢结构技术文件要求，本工程主塔楼地上结构楼板采用压型钢板组合楼板，压型钢板的型号采用缩口板或闭口板，压型钢板肋高以上混凝土厚度必须大于65mm，同时，压型钢板本身应有足够的刚度提供施工阶段3000mm免支撑的设计净跨，3000mm以上的跨距则允许施工阶段在跨间架临时支撑。

根据市场调查结果，相同品牌相同钢板厚度的缩口型压型钢板单价比闭口型压型钢板略低（因为生产工艺和单位面积用钢量的差异所致）。

因此，在符合以上技术要求的条件下，首先考虑采用缩口形压型钢板排板方式，并根据各楼层楼板厚度和梁间距，选择最经济的钢板厚度。

在决定钢板厚度之前，首先了解各楼层混凝土楼板厚度，梁间距，以及能否连续铺板，然后确定压型钢板原材料的材质规格。

（1）压型钢板跨度铺板条件楼层Floor 部位Location 楼板厚度(mm)跨度Span(m) 方式核心筒内 150 3.4 S（单跨） 2核心筒外 130 2.6 M（双跨）核心筒内 150 3.4 S 3核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.4 S 4核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.4 S 5核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.4 S 6核心筒外 130 2.6 M核心筒内 150 3.4 S 7核心筒外 130 2.6 M核心筒内 150 3.4 S 8核心筒外 130 2.6 M核心筒内 150 3.4 S 9~15核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.2 S16核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.2 S 17～19核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.2 S20核心筒外 130 2.3 M核心筒内 150 3.2 S 21～27核心筒外 130 2.3 M核心筒内 200 3.2 S28核心筒外 200 2.2 M核心筒内 200 3.2 S29核心筒外 200 2.2 M核心筒内 200 3.5 S30核心筒外 200 2.3 M核心筒内 150 3.5 S 31&32核心筒外 130 2.4 M核心筒内 150 3.5 S 33&34核心筒外 130 2.4 M核心筒内 150 3.5 S 35～40核心筒外 130 2.4 M核心筒内 150 3.5 S41核心筒外 130 2.1 M 42～47 核心筒内 150 3.2 S核心筒外 130 2.1 M核心筒内 150 3.2 S 48～53核心筒外 130 2.2 M核心筒内 150 3.2 S54核心筒外 130 2.2 M核心筒内 200 3 S55核心筒外 200 2.3 M核心筒内 150 3 S56核心筒外 200 5.6 S核心筒内 150 3 S 57～60核心筒外 180 5.6 S核心筒内 150 3 S 61～68核心筒外 180 5.6 S核心筒内 200 3 S69核心筒外 200 5.6 S核心筒内 150 3 S70核心筒外 150 2.8 M核心筒内 150 4 S71核心筒外 130 2.8 M核心筒内 150 4 S72核心筒外 130 2.8 M核心筒内 200 3.5 S73核心筒外 200 2.8 M核心筒内 150 3.2 M74核心筒外 130 1.8 M Top 250 2 M（2）钢板屈服强度选择根据美国材料试验标准关于热浸镀锌钢板的材料规范ASTM A653，针对结构用钢的屈服强度等级有最低的230Mpa到最高的550Mpa, 采用较高强度的压型钢板固然有利于施工阶段及组合楼板的承载能力；然而钢板的延伸率绝对和强度成反比，因此，如果过度提高钢板的强度，反因高强度钢板本身较差的延伸率导致作为压型钢板原材及组合楼板受力钢筋的不适用性，因为脆裂及瞬间破坏将可能发生在轧制成型和组合楼板受力过程当中。

再者，根据美国钢承板协会(SDI)的建议，压型钢板在弹性设计(ASD)时的设计强度应采屈服强度的60%,而且最高不得大于36ksi（相当于250MPa），或者在极限设计(LRFD)时的屈服强度不得大于60ksi（相当于410 MPa）。

综合以上因素，本工程压型钢板拟采用410 MPa屈服强度，延伸率16%以上的原钢卷材料。

（3）钢板表面防腐处理根据英国国家标准BS 5943: Sec. 2 的数据：275g/m2的镀锌量在室内干燥（Interior : dry）的环境下可以提供钢材40年以上的免维修年限（Life to first maintenance）；又根据北美Galfan发展协会的资料显示：相同涂布量的5%铝锌，其抗腐蚀性能几乎是两倍于一般热浸镀锌；因此，为保证本工程压型钢板具备更高（50年以上）的免维修年限，将采用ASTM A875 ZGF275 （热浸镀5%铝锌，275g/m2）的表面处理。

4．组合楼板的耐火设计分析（1）缩口形压型钢板组合楼板的耐火问题缩口形压型钢板组合楼板通过国标GB/9978《建筑构件耐火试验方法》检验，取得国家级耐火构件质检中心核发检验报告，仅能说明当板底没有防火喷涂的状况下，组合楼板的设计厚度不得小于通过耐火试验楼板试体的厚度。

至于板底是否需要配置紧急耐火钢筋(Fire emergency reinforcement)则需另循耐火设计分析来决定。

根据英国国家标准BS 5959 : Part 8关于构件材料（钢和混凝土）在耐火极限情况下最终温度的说明,缩口板和开口板组合楼板构材的曝火深度(Depth into the slab)意指板底曝火面垂直方向起算的深度，由BS 5950“最终温度表”说明缩口板和开口板一样，在1.5h耐火极限压型钢板各点的最终温度都将超过800ºC，在这种高温之下钢材的屈服强度被大幅折减且趋近于零，已不符合作为组合楼板的抗拉构件。

因此，除非板底刷（或喷）有防火涂料，否则缩口板组合楼板仍需在楼板下层适当的曝火深度位置排放紧急耐火钢筋(Fire emergency reinforcement); 耐火钢筋的需要量计算等同一般钢筋混凝土结构分析，只是构材的设计强度和载重分项系数略有不同。

（2）耐火钢筋用量计算根据计算结果，缩口板组合楼板所需配置的下层耐火钢筋如下表：表1区 域 办公室 酒店 电梯间 机房 楼板最小厚度(mm) 130 180 150 150 最大板跨(mm) 2600 5600 3500 3500 组合楼板支座形态 简支板 连续板 简支板 连续板 S.D.L.(kN/m2) 3.0 1.5 3.0 4.0设计荷载S.L.L. (kN/m2) 3.0 2.0 5.0 10.0表示铺板方向表示临时支撑(BD65-0.75mm/板厚150mm)上层分布钢筋（双向） Φ8@200 Φ8@200 Φ8@200 Φ8@200 支座上层负弯矩钢筋-- Φ8@200 -- Φ10@200 下层耐火钢筋--------5．铺板方式及施工（1）标准层铺板图图1 办公楼标准层核心筒内压型板布板图图例：表示后开洞表示挡板表示铺板方向表示临时支撑图2 办公楼标准层核心筒外压型板布板图图3 酒店区核心筒内压型板布板图图4 酒店区核心筒外压型板布板图（2）施工节点大样6．钢结构与其它专业深化设计之间的配合（1）与土建专业配合序号协调内容配合阶段和具体方式图 例1底板埋件预留穿筋孔底板施工前提前完成钢结构埋件。

根据结构图纸所示钢柱脚的钢筋布置，考虑施工方法，在钢结构加工图阶段深化设计穿筋孔。

2周边框架柱头节点穿筋孔配合钢结构型钢柱的截面均较大，组合柱施工时柱箍筋钢筋需要穿过牛腿位置，根据结构图纸所示的钢筋布置，考虑施工方法，在钢结构加工图阶段深化设计穿筋孔。

穿筋孔应比钢筋直径大3mm。

3核心筒组合柱预留穿筋孔核心筒内钢柱均为异型截面型钢组合柱，钢筋绑扎时应根据土建结构设计提供的暗柱钢筋位置留设穿筋孔或布置柱筋拉钩留洞。

组合柱穿筋孔4核心筒钢板墙留孔 墙体拉钩位置设计应设法避开墙内型钢结构暗梁和暗柱等，同时应设置预留孔。

钢板墙穿孔5钢筋连接器为了避免钢筋穿过或锚入型钢柱，部分钢筋将采用钢筋连接器。

在钢结构深化设计时，预先在图纸上标明焊接连接器位置；钢构件加工时，预先在钢柱上焊接连接器满足穿筋需求。

连接器和穿筋孔同时留设时注意点：连接器和穿筋孔间隔布置；穿筋孔必须为钢筋直径＋3mm；纵横向钢筋孔必须在竖向挫开，主筋在钢柱内尽量贯通。

（2）与机电专业的设计配合序号协调内容配合阶段和具体方式图例 1钢梁预留洞机电深化设计阶段，为保证吊顶净空，部分管线（尤其消防管）需要在钢梁开洞，机电与钢结构密切配合，确保钢结构留洞和洞口加固在工厂进行，以保证工程质量。

2开洞的位置机电管井深化设计完成后，将楼层洞口位置与钢结构进行协调，在压型钢板排布图中一并考虑机电留洞事宜；在深化设计过程中除了考虑建筑效果和功能，进行地漏、下排水、座便下排水定位时一定要错开钢梁位置，避免开洞和钢结构冲突。

3机电管线管径的选择钢结构压型闭口板有肋，楼板中机电预埋管如管径过大过密，上部混凝土很薄，表面将沿着管线走向出现裂缝，对结构受力不利。

所以机电深化设计需要根据压型钢板布板图选用直径较小的钢管和在压型钢板肋中间走线。

4钢梁高度与机电管线标高的定位在平面综合图的基础上，利用Autoplant 软件建立三维实体模型，可以形象表示出标准层公共走道、电梯厅、办公区等区域的机电管道排布，做到提前预控管线与钢梁等的碰撞，解决原设计不足的缺陷。

5机电管道荷载与结构校核机电设备荷载在选型确定后应提前反馈设计，确定原结构预留是否适宜。

尤其需注意超高层空调水管井由于设置波纹补偿器产生较大工作压力，必须在钢结构深化设计阶段与机电支架设计配合充分考虑保证结构安全。