고층건축 철구조물 시공방안 분석

초고층 건축물의 철구조물 건설방안 분석

초고층 건물의 발전은 선진국의 건설기술, 재료산업 및 종합기술 수준을 반영하며, 또한 건설 부서의 강력한 재정 자원을 상징합니다. 그래서 여기 제가 여러분에게 가져온 고층 건물의 철골 구조 건설 대책에 대한 분석이 있습니다.

1. 개요

초고층 철구조물은 해외에서 110년 이상의 역사를 가지고 있으며, 1883년 최초의 철구조물 초고층건물이다. 이 건물은 제2차 세계대전 이후 지가 상승과 급격한 인구 증가, 그리고 초고층 건물의 구조 시스템에 대한 연구가 점점 완벽해지면서 미국 시카고에 건설되었습니다. , 컴퓨팅 기술의 발전과 건설 기술 수준의 지속적인 향상으로 초고층 빌딩이 점점 더 급속도로 발전하고 있습니다. 초고층 건물에 철근콘크리트 구조물이 차지하는 비중이 커지면서 기둥이 차지하는 건축면적의 비율도 점점 커지고 있다. 시간이 지나면서 고강도강이 등장하여 초고층 건축물에 활용되고 있으며, 부분 철골 구조나 전체 철골 구조에 대한 이론적 연구와 설계, 시공이 동시에 진행되고 있다고 할 수 있습니다.

초고층 건축물의 발전은 선진국의 건설기술, 소재산업, 종합기술 수준을 반영하는 동시에 건설부문의 탄탄한 재원을 상징하기도 한다.

우리나라의 초고층 철골건축물은 개혁개방 이후 20년의 역사를 갖고 있으며, 우리나라의 설계와 건설에 있어서 많은 경험을 축적해 왔다. 자체 "고층 토목 건물의 철골 구조" 구조 기술 규정 "JGJ 99-98.

Southeast Grid Group의 'Southeast Science and Technology R&D Center'의 예비 설계는 2003년 9월 20일 Xiaoshan Hotel에서 전문가 시연과 지역 정부 지도자의 검토를 통과했습니다. 지하 2층, 지상 26층, 바닥 높이 3.6m로 R&D, 설계, 교육 및 테스트를 통합한 다기능 지능형 빌딩입니다. 건물은 총 높이 100m, 총 건축 면적 40,000m2의 전체 철골 구조의 초고층 건물로 건축 형태가 참신하고 아름답고 관대하며 철골 구조의 특성을 완벽하게 보여줍니다. 현대 건축 스타일.

전체가 철골 구조로 이루어진 이 초고층 건물은 중국에서 몇 안 되는 건물 중 하나이며 항저우시와 심지어 저장성에서도 최초입니다. 이는 Southeast Grid Group의 명예와 책임을 반영합니다. 건설부로부터 "철구조물산업화기지" 표창을 받았습니다.

Southeast Grid Group은 광저우 신경기장 주경기장, 광저우 신백운국제공항, 광저우 국제전시센터, 황룡 등 4,000개 이상의 어렵고 복잡한 철골 구조물 프로젝트를 설계, 생산 및 설치했습니다. 스포츠 센터, 허난성 경기장, 항저우 대극장, Ningbo Xinqiao Chemical Office Building, Xiamen Meteorological Bureau 종합 빌딩 및 기타 프로젝트를 통해 우리는 철 구조물의 설계, 생산 및 설치 분야에서 풍부한 경험을 축적했습니다. 초고층 철골 구조물 작업자의 기술 수준을 더욱 향상시키기 위해 본 논문에서는 구조 시스템, 재료 선택, 제작 및 설치에 대해 자세히 설명합니다.

2. 초고층 및 초고층 구조 시스템

초고층 및 초고층 건축물의 분류에 있어서 건축물에 대한 통일된 규정은 없다. 일반적으로 건축물의 총 높이가 24m를 초과하는 건축물은 초고층 건축물로, 건축물의 총 높이가 60m를 초과하는 건축물은 초고층 건축물로 간주됩니다. .

구조 설계는 건물의 기능, 건물의 높이, 제안된 부지의 내진 보강 강도 요구 사항에 따라 해당 구조 시스템을 선택해야 하며 경제성, 합리적인, 안전하고 신뢰할 수 있는 설계 원칙은 일반적으로 프레임 구조 시스템, 전단 벽 구조 시스템, 프레임-전단 벽 구조 시스템, 프레임-튜브 구조 시스템, 튜브-인-튜브 구조 시스템, 빔-튜브 구조 시스템의 6가지 범주로 나뉩니다.

철근 콘크리트 구조물(코드명 RC) 외에도 고층 및 초고층 건물에는 성형 철근 콘크리트 구조물(코드명 SRC), 강관 콘크리트 구조물(코드명 CFS) 및 전체 강철 구조가 사용됩니다. 구조(코드명 S 또는 SS).

동남과학기술연구소는 건물높이 100m, 기둥망 8.4m, 내진강도 6도의 골조전단벽이나 전단벽을 채택하는 것이 더욱 경제적이고 합리적이다. 프레임-튜브 구조 시스템의 장점 전단벽 또는 실린더는 우수한 횡력 저항 구성요소이며, 풍하중 및 지진 하중으로 인해 발생하는 수평 횡력의 대부분을 견디는 경우가 많습니다. 전체적으로 높은 강성과 작은 횡방향 움직임을 갖습니다. , 유리 커튼 월의 외부 장식 요구 사항을 충족합니다.

3. 재료 선택

강철 구조에는 많은 장점이 있지만 열전도율이 높고 내화성이 좋지 않다는 단점이 있습니다. 야금 기술의 향상으로 내화강이 성공적으로 연구되고 생산에 투입되어 철강 구조물의 추가 개발을 위한 조건이 조성되었습니다.

Baosteel은 현재 B400RNQ와 B490RNQ라는 두 가지 유형의 내화강을 생산하고 있습니다. 이들의 물리적 및 기계적 지표, 화학적 특성, 충격 인성 및 용접성은 모두 구조용 강철의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 일반 강철은 600°C의 고온에 도달하면 하중 지지 능력을 완전히 상실합니다. 그러나 Baosteel에서 생산하는 두 가지 유형의 강철은 600°C에 도달할 때 여전히 150~220Mpa의 항복 강도를 갖습니다.

프레임-전단 및 프레임-튜브 구조 시스템을 사용하는 일반 초고층 및 초고층 건물의 경제 통계는 철골 구조 비용 = 철골 비용(약 40%) + 제작 및 설치 비용입니다. (약 40%) 30%) + 난연성 코팅 비용 (약 30%), 전체 비용에서 난연성 코팅이 큰 비중을 차지함. 고강도 내화강을 사용하면 가격은 소폭 오르지만 난연코팅 가격은 크게 떨어지게 되어 이에 따른 원가 상승분을 일부 상쇄할 수 있을 것으로 예상되며, 신뢰성과 안전성도 어느 정도 보장될 것으로 기대된다.

고층 및 초고층 건물에 고강도 내화강판을 적용한 것도 신소재와 신기술 채택에 대한 Southeast Group의 주요 이니셔티브를 보여줍니다.

IV. 제작 및 설치

(1) 통합 측정 장비 및 철골 자

초고층 건물의 건설에는 토목 공학, 철골 구조가 포함됩니다. , 유리 커튼 월 및 다양한 유형의 장비 설치, 사용되는 측정 장비 및 사용되는 강철 눈금자는 동일한 국가 법정 계측 부서 및 동일한 표준의 인증을 받아야합니다.

초고층 및 초고층 건물의 건설 기간은 길고, 건물의 모든 지표가 규정된 지표를 충족하는지 확인하기 위해 측정 장비 및 강철 눈금자를 정기적으로 교정해야 합니다.

일반적으로 토목공학과의 측정 도구와 강철 자 측정 도구가 우선합니다.

(2) 포지셔닝 축, 입면 및 앵커 볼트

철골 기둥의 포지셔닝 축은 건물 폭에 따라 건물 외부 또는 내부 제어 축으로 설정할 수 있습니다. 대지. 이 프로젝트의 높이는 100m입니다. 경위의 위치 또는 레이저 제어 파일을 세우기 위해 두 개의 제어 파일이 설치됩니다. 요구 사항은 가시성과 가시성의 원칙을 충족해야 합니다.

강철 기둥의 길이는 리프팅 용량과 운송 가능성을 충족해야 하며 일반적으로 섹션당 2~3개의 레이어를 설치하는 데 사용해서는 안 됩니다. 각 기둥은 각 기둥 섹션이 올바르게 설치되고 누적 오류가 발생하지 않도록 하기 위해 지상 제어 축을 높은 고도로 유도해야 합니다.

기둥 다리와 철근 콘크리트 기초 사이의 연결에는 일반적으로 내장된 강성 기둥 다리가 사용됩니다. 앵커 볼트는 첫 번째 강철 기둥이 설치될 때 평면 크기와 높이를 제어하기 위한 임시 고정 수단입니다.

(3) 철골기둥 제작 및 설치

철골기둥은 초고층 및 초고층 건축물의 층고와 건물 전체 높이를 결정하는 주요 수직부재이다. 가공 및 제조 과정에서 현재 사양에 대한 허용 기준을 충족해야 합니다.

100m 높이의 초고층 강철기둥은 일반적으로 8~12개의 부품 섹션으로 나누어집니다. 강철 기둥의 생산 과정에서 수직 하중에 의한 용접부의 수축 변형과 압축 변형이 발생해야 합니다. 고려되므로 철골 기둥의 절단 길이는 설계 길이와 동일하지 않으며 단지 몇 밀리미터라도 무시할 수 없습니다. 또한, 상부와 하부 철재기둥의 단면이 완전히 동일하더라도 서로 바꿔서 사용하는 것은 허용되지 않으며, 철재기둥의 각 단면을 구별하기 위해 번호를 부여하고 정확하게 설치하여야 한다.

직사각형 또는 정사각형 강철 기둥의 보강판 용접은 현행 규격에 따라 일렉트로슬래그 용접으로 수행해야 합니다. 박스 플레이트의 개구부 구멍 및 슬롯 플러그 용접과 같은 다른 형태는 허용되지 않습니다.

강철기둥의 높이를 조절하는 방법은 일반적으로 두 가지가 있습니다.

1. 상대 높이에 따라 제작하고 설치합니다.

철골기둥의 길이오차는 용접부의 수축변형과 수직하중으로 인한 압축변형에 관계없이 허용편차의 합에 도달하는 한 건물의 전체 높이가 3mm를 초과하지 않아야 한다. 기둥의 각 단면과 강철기둥의 압축 변형량의 합을 산출하는 방식입니다. 일반적으로 12층 이하의 건물에 설치되며 층고 제어가 그다지 엄격하지 않은 곳에 설치됩니다.

2. 설계 입면도에 맞게 제작하여 설치하세요. 일반적으로 정밀도가 요구되는 12층 이상 층의 경우, 철골 기둥의 첫 번째 구간의 바닥 고도는 토목 건축물의 높이에 따라 설치되어야 하며, 철골 기둥의 각 구간의 누적 치수의 합은 전체 치수를 충족해야 합니다. 디자인에 필요한 크기. 기둥의 각 단면의 접합부에 의해 발생하는 수축변형과 수직하중으로 인한 압축변형은 강재기둥의 각 단면의 가공길이에 더해져야 한다.

어떤 설치 방식을 사용하더라도 샘플 절단 및 제작 과정에서 충분히 표현되어야 하며, 디자인에서 요구하는 전체 높이를 충족해야 합니다.

(4) 프레임빔 제작 및 설치

초고층 프레임빔은 일반적으로 H형강을 사용하며 프레임빔과 철골기둥은 견고하게 제작되어야 한다. 연결되어 있으며 철골 기둥은 관통형으로 되어 있으며 프레임 보의 상부 및 하부 플랜지에 있는 철골 기둥 내부에 횡방향 보강재가 설치되어 있습니다.

프레임 빔은 디자인 번호에 따라 올바르게 위치해야 합니다.

프레임빔과 철골기둥의 연결부에서 노드 도메인의 양호한 연성을 보장할 뿐만 아니라 연결 신뢰성과 바닥 높이의 정확성을 보장하기 위해 공장 제작 시 캔틸레버빔을 사용합니다. (짧은 코벨) 캔틸레버 빔의 상부 및 하부 플랜지와 강철 기둥 사이의 연결은 절단 관통 용접을 채택하고 웹은 필렛 용접을 채택합니다. 프레임 빔은 강철 기둥의 캔틸레버 빔(짧은 코벨)에 연결되며, 상부 및 하부 플랜지는 라이닝 플레이트(아크 시작 플레이트도 됨)의 완전 용입 용접으로 연결되고, 웹은 고강도 볼트로 연결됩니다.

철근콘크리트 구조의 허용편차는 철골구조의 정도요구치보다 훨씬 크기 때문에 프레임보를 철근콘크리트 전단벽이나 철근콘크리트 원통벽에 연결할 때, 연결판의 웹에는 타원형 구멍이 있을 수 있습니다. 구멍의 긴 치수는 2d0(d0는 볼트 구멍 직경)보다 커서는 안 되며 구멍 마진 요구 사항이 보장되어야 합니다.

프레임 빔의 절단 길이도 설계 길이와 같지 않아 용접 수축 변형을 고려해야합니다. 용접 수축 변형은 실험식으로 계산한 후 실제 가공 후 확인하여 샘플의 정확한 길이를 결정할 수 있습니다.

프레임 빔의 상부 및 하부 플랜지는 고강도 볼트 또는 용접 연결로 연결할 수 있으며 현재 대부분 라이닝 플레이트를 사용한 완전 관통 용접 연결을 사용합니다. 시공시에는 하부 플랜지를 먼저 용접한 후 상부 플랜지를 용접하여 위치 결정을 위해 먼저 한쪽 끝을 용접한 후 다른 쪽 끝을 용접합니다.

웹 플레이트는 고강도 볼트로 연결되어 있으므로 설계 시 마찰형 고강도 볼트를 사용할지, 내압형 고강도 볼트를 사용할지 충분히 이해해야 합니다. 마찰형 고강도 볼트의 마찰계수는 합리적으로 선택되어야 합니다.

고강도 볼트그룹 연결을 사용할 경우 구멍 위치의 정확성이 매우 중요합니다. 현재 구멍 가공에는 일반적으로 템플릿 구멍 가공과 다축 CNC 드릴링이 사용됩니다. 전자는 정밀도가 낮고 후자는 정밀도가 높습니다. 템플릿을 사용하여 구멍을 뚫는 경우 고강도 볼트의 조립 구멍과 건설 현장의 설치 구멍의 정확도 요구 사항을 보장하기 위해 템플릿의 정확성이 보장되어야 합니다. 홀 위치가 국부적으로 벗어난 경우 리머만 사용하여 홀을 확장할 수 있습니다. 구멍을 확장하기 위해 가스 절단을 사용하는 것은 엄격히 금지됩니다. 가스 절단을 사용하여 구멍을 확장하는 것은 중대한 품질 사고로 처리되어야 합니다.

고강도 볼트군은 볼트 구멍에 같은 방향으로 삽입해야 하며, 고강도 볼트군의 조임 순서는 방사형으로 중앙에서 바깥쪽으로 한 겹씩 연장되어야 합니다. 초기 조임 및 최종 조임 방향은 너트 헤드에 표시된 미리 설정된 고유 색상에 따라야 합니다.

5. 바닥 디자인

초고층 및 초고층 건물의 바닥과 지붕은 평면 강성이 뛰어나며 수직 철골 기둥과 전단벽 또는 실린더로 구성됩니다. 평면형 측면 힘 저항 구성요소는 강철 기둥과 수직 구성요소(전단벽 또는 실린더) 사이의 변형을 동시에 조정합니다.

일반적으로 철골 구조 건물의 바닥과 지붕은 압연 프로파일 강판과 현장 타설 철근 콘크리트(강내력 콘크리트라고 함)로 만들어지며 일반적으로 두께가 150mm 이상입니다. . 현재 강철 베어링 콘크리트 바닥과 지붕을 설계할 때 강철 베어링 콘크리트 바닥과 지붕과 강철 빔의 동시 효과는 고려되지 않습니다. 주된 이유는 판의 골판저면의 계산원리를 잘 이해하지 못하거나 계산이 번거로워 평판을 기준으로 계산을 하게 되는데, 이는 안전하지 않을 뿐만 아니라 철골보에 사용되는 강재의 양을 증가시키기 때문이다. .

철골 보와 철근 베어링 콘크리트 바닥 슬래브를 사용하여 동일한 기능을 갖는 MST 합성 보라고하는 경우 계산이 정확하면 철근이 합리적이며 볼트는 신뢰할 수 있습니다. , 바닥과 지붕에 강철 빔의 사용을 절약할 수 있으며 강철 함량은 약 20%이며 강철 빔에 대한 안정성 검사를 수행할 필요가 없습니다. ;