5.7 钢结构防腐防火技术
5.7.1 技术内容
（1）防腐涂料涂装
在涂装前，必须对钢构件表面进行除锈。除锈方法应符合设计要求或根据所用涂层类型的需要确定，并达到设计规定的除锈等级。常用的除锈方法有喷射除锈、抛射除锈、手工和动力工具除锈等。涂料的配置应按涂料使用说明书的规定执行，当天使用的涂料应当天配置，不得随意添加稀释剂。涂装施工可采用刷涂、滚涂、空气喷涂和高压无气喷涂等方法。宜在温度、湿度合适的封闭环境下，根据被涂物体的大小、涂料品种及设计要求，选择合适的涂装方法。构件在工厂加工涂装完毕，现场安装后，针对节点区域及损伤区域需进行二次涂装。
近年来，水性无机富锌漆凭借优良的防腐性能，外加耐光耐热好、使用寿命长等特点，常用于对环境和条件要求苛刻的钢结构领域。
（2）防火涂料涂装
防火涂料分为薄涂型和厚涂型两种，薄涂型防火涂料通过遇火灾后涂料受热材料膨胀延缓钢材升温，厚涂型防火涂料通过防火材料吸热延缓钢材升温，根据工程情况选取使用。
薄涂型防火涂料的底涂层（或主涂层）宜采用重力式喷枪喷涂，其压力约为0.4MPa。局部修补和小面积施工，可用手工涂抹。面涂层装饰涂料可刷涂、喷涂或滚涂。双组分装薄涂型涂料，现场应按说明书规定调配；单组分薄涂型涂料应充分搅拌。喷涂后，不应发生流淌和下坠。
厚涂型防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂，空气压力为0.4～0.6MPa，喷枪口直径宜为6～10mm。配料时应严格按配合比加料和稀释剂，并使稠度适宜，当班使用的涂料应当班配制。厚涂型防火涂料施工时应分遍喷涂，每遍喷涂厚度宜为5～10mm，必须在前一遍基本干燥或固化后，再喷涂下一遍，涂层保护方式、喷涂遍数与涂层厚度应根据施工方案确定。操作者应用测厚仪随时检测涂层厚度，80%及以上面积的涂层总厚度应符合有关耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。
钢结构防火涂层不应有误涂、漏涂，涂层应闭合，无脱层、空鼓、明显凹陷、粉化松散和浮浆等外观缺陷，乳突已剔出；保护裸露钢结构及露天钢结构的防火涂层的外观应平整，颜色装饰应符合设计要求。
5.7.2 技术指标
（1）防腐涂料涂装技术指标
防腐涂料中环境污染物的含量应符合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB 50325的规定和要求。涂装之前钢材表面除锈等级应符合设计要求，设计无要求时应符合《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》（GB/T 8923.1）的规定评定等级。涂装施工环境的温度、湿度、基材温度要求，应根据产品使用说明确定，无明确要求的，宜按照环境温度5～38℃，空气湿度小于85%，基材表面温度高于露点3℃以上的要求控制，雨、雪、雾、大风等恶劣天气严禁户外涂装。涂装遍数、涂层厚度应符合设计要求，当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，允许偏差为-25μm。每遍涂层干膜厚度的允许偏差为-5μm。
当钢结构处在有腐蚀介质或露天环境且设计有要求时，应进行涂层附着力测试，可按照现行国家标准《漆膜附着力测定法》（GB 1720）或《色漆和清漆漆膜的划格试验》（GB/T 9286）执行。在检测范围内，涂层完整程度达到70%以上即为合格。
（2）防火涂料涂装技术指标
钢结构防火材料的性能、涂层厚度及质量要求应符合《钢结构防火涂料通用技术条件》（GBl4907）和《钢结构防火涂料应用技术规程》（CECS24）的规定和设计要求，防火材料中环境污染物的含量应符合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB 50325）的规定和要求。
钢结构防火涂料生产厂家必须有防火监督部门核发的生产许可证。防火涂料应通过国家检测机构检测合格。产品必须具有国家检测机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告，并应附有涂料品种、名称、技术性能、制造批量、贮存期限和使用说明书。在施工前应复验防火涂料的黏结强度和抗压强度。防火涂料施工过程中和涂层干燥固化前，环境温度宜保持在5～38℃，相对湿度不宜大于90%，空气应流通。当风速大于5m/s，或雨天和构件表面有结露时，不宜作业。
5.7.3 适用范围
钢结构防腐涂装技术适用于各类建筑钢结构。
薄涂型防火涂料涂装技术适用于工业、民用建筑楼盖与屋盖钢结构；厚涂型防火涂料涂装技术适用于有装饰面层的民用建筑钢结构柱、梁。
5.7.4 工程案例
广州东塔、无锡国金、武汉中心、武汉机场T3航站楼、深圳平安金融中心、武汉国际博览中心等。
5.8 钢与混凝土组合结构应用技术
5.8.1 技术内容
型钢与混凝土组合结构主要包括钢管混凝土柱，十字型、H型、箱型、组合型钢混凝土柱，钢管混凝土叠合柱，小管径薄壁（<16mm）钢管混凝土柱，组合钢板剪力墙，型钢混凝土剪力墙，箱型、H型钢骨梁，型钢组合粱等。钢管混凝土可显著减小柱的截面尺寸，提高承载力；型钢混凝土柱承载能力高，刚度大且抗震性能好；钢管混凝土叠合柱具有承载力高，抗震性能好同时也有较好的耐火性能和防腐蚀性能；小管径薄壁（<16mm）钢管混凝土柱具有钢管混凝土柱的特点，同时还具有断面尺寸小、重量轻等特点；组合梁承载能力高且高跨比小。
钢管混凝土组合结构施工简便，梁柱节点采用内环板或外环板式，施工与普通钢结构一致，钢管内的混凝土可采用高抛免振捣混凝土，或顶升法施工钢管混凝土。关键技术是设计合理的梁柱节点与确保钢管内浇捣混凝土的密实性。
型钢混凝土组合结构除了钢结构优点外还具备混凝土结构的优点，同时结构具有良好的防火性能。关键技术是如何合理解决梁柱节点区钢筋的穿筋问题，以确保节点良好的受力性能与加快施工速度。
钢管混凝土叠合柱是钢管混凝土和型钢混凝土的组合形式，具备了钢管混凝土结构的优点，又具备了型钢混凝土结构的优点。关键技术是如何合理选择叠合柱与钢筋混凝土梁连接节点，保证传力简单、施工方便。
小管径薄壁（<16mm）钢管混凝土柱具有钢管混凝土柱的优点，又具有断面小、自重轻等特点，适合于钢结构住宅的使用。关键技术是在处理梁柱节点时采用横隔板贯通构造，保证传力同时又方便施工。
组合钢板剪力墙、型钢混凝土剪力墙具有更好的抗震承载力和抗剪能力，提高了剪力墙的抗拉能力，可以较好地解决剪力墙墙肢在风与地震作用组合下出现受拉的问题。
钢混组合梁是在钢梁上部浇筑混凝土，形成混凝土受压、钢结构受拉的截面合理受力形式，充分发挥钢与混凝土各自的受力性能。组合梁施工时，钢梁可作为模板的支撑。组合梁设计时要确保钢梁与混凝土结合面的抗剪性能，又要充分考虑钢梁各工况下从施工到正常使用各阶段的受力性能。
5.8.2 技术指标
钢管混凝土构件的径厚比D/t宜为20~135、套箍系数θ宜为0.5~2.0、长径比不宜大于20；矩形钢管混凝土受压构件的混凝土工作承担系数αc应控制在0.1~0.7；型钢混凝土框架柱的受力型钢的含钢率宜为4%~10%。
组合结构执行《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ 138、《钢管混凝土结构技术规范》GB50936、 《钢-混凝土组合结构施工规范》GB50901、《钢管混凝土工程施工质量验收规范》GB50628。
5.8.3 适用范围
钢管混凝土特别适用于高层、超高层建筑的柱及其它有重载承载力设计要求的柱；型钢混凝土适合于高层建筑外框柱及公共建筑的大柱网框架与大跨度梁设计；钢混组合梁适用于结构跨度较大而高跨比又有较高要求的楼盖结构；钢管混凝土叠合柱主要适用于高层、超高层建筑的柱及其它有承载力要求较高的柱；小管径薄壁钢管混凝土柱适用于多高层住宅。
5.8.4 工程案例
北京中国尊大厦、天津高银117大厦、深圳平安金融中心、福建省厦门国际中心、重庆嘉陵帆影、郑州绿地中央广场、福州市东部新城商务办公中心区、杭州钱江世纪城人才专项用房。
5.9 索结构应用技术
5.9.1 技术内容
（1）索结构的设计
进行索结构设计时，需要首先确定索结构体系，包括结构的形状、布索方式、传力路径和支承位置等；其次采用非线性分析法进行找形分析，确定设计初始态，并通过施加预应力建立结构的强度与刚度，进行索结构在各种荷载工况下的极限承载能力设计与变形验算；；然后进行索具节点、锚固节点设计；最后对支承位置及下部结构设计。
（2）索结构的施工和防护
索结构的预应力施工技术可分为分批张拉法和分级张拉法。分批张拉法是指：将不同的拉索进行分批，执行合适的分批张拉顺序，以有效的改善张拉施工过程中结构中的索力分布，保证张拉过程的安全性和经济性。分级张拉法是指：对于索力较大的结构，分多次张拉将拉索中的预应力施加到位，可以有效的调节张拉过程中结构内力的峰值。实际工程中通常将这两种张拉技术结合使用。
目前索结构多采用定尺定长的制作工艺，一方面要求拉索具有较高的制作精度，另一方面对拉索施工过程中的夹持和锚固也提出了较高的要求。索结构的夹持构件和索头节点应具有高强度/抗变形的材料属性，并在安装过程中具有抗滑移和精确定位的能力。
索结构还需要采取可靠的防水、防腐蚀和防老化措施，同时钢索上应涂敷防火涂料以满足防火要求，应定期检查拉索在使用过程中是否松弛，并采用恰当的措施予以张紧。
5.9.2 技术指标
（1）拉索的技术指标
拉索采用高强度材料制作，作为主要受力构件，其索体的静载破断荷载一般不小于索体标准破断荷载的95%，破断延伸率不小于2%，拉索的的设计强度一般为0.4～0.5倍标准强度。当有疲劳要求时，拉索应按规定进行疲劳试验。此外不同用途的拉索还应分别满足《建筑工程用索》和《桥梁缆索用热镀锌钢丝》GB/T17101、《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224、《重要用途钢丝绳》GB8918等相关标准。拉索采用的锚固装置应满足《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370及相关钢材料标准。
（2）设计技术指标
索结构的选型应根据使用要求和预应力分布特点，采用找形方法确定。不同的索结构具有不同的造型设计技术指标。一般情况下柔性索网结构的拉索垂度和跨度比值为1/10~1/20，受拉内环和受压外环的直径比值约为1/5~1/20，杂交索系结构的矢高和跨度比值约为1/8~1/12。
（3）施工技术指标
索结构的张拉过程应满足《索结构技术规程》JGJ257要求。拉索的锚固端允许偏差为锚固长度的1/3000和20mm的较小值。张拉过程应通过有限元法进行施工过程全过程模拟，并根据模拟结果确定拉索的预应力损失量。各阶段张拉时应检查索力与结构的变形值。
5.9.3 适用范围
可用于大跨度建筑工程的屋面结构、楼面结构等，可以单独用索形成结构，也可以与网架结构、桁架结构、钢结构或混凝土结构组合形成杂交结构，以实现大跨度，并提高结构、构件的性能，降低造价。该技术还可广泛用于各类大跨度桥梁结构和特种工程结构。
5.9.4 工程案例
宝安体育场、苏州体育中心体育馆和游泳馆（在建）、青岛北客站、济南奥体中心体育馆、常州体育中心、北京工业大学羽毛球馆等。
5.10 钢结构住宅应用技术
5.10.1 技术内容
钢结构住宅建筑设计应以集成化住宅建筑为目标，应按模数协调的原则实现构配件标准化、设备产品定型化。采用钢结构作为住宅的主要承重结构体系，对于低密度住宅宜采用冷弯薄壁型钢结构体系为主，墙体为墙柱加石膏板，楼盖为C型格栅加轻板；对于多、高层住宅结构体系可选用钢框架、框架支撑（墙板）、筒体结构、钢框架—钢混组合等体系，楼盖结构宜采用钢筋桁架楼承楼板、现浇钢筋混凝土结构以及装配整体式楼板，墙体为预制轻质板或轻质砌块。目前钢结构住宅的主要发展方向有可适用于多层的采用带钢板剪力墙或与普钢混合的轻钢结构；可适用于低、多层的基于方钢管混凝土组合异形柱和外肋环板节点为主的钢框架体系；可适用于高层以钢框架与混凝土筒体组合构成的混合结构或以带钢支撑的框架结构；以及适用于高层的基于方钢管混凝土组合异形柱和外肋环板节点为主的框架-支撑和框架-核心筒体系以及钢管束组合剪力墙结构体系。
轻型钢结构住宅的钢构件宜选用热轧H 型钢、高频焊接或普通焊接的H 型钢、冷轧或热轧成型的钢管、钢异形柱等；多高层钢结构住宅结构柱材料可采用纯钢柱或钢管混凝土柱等，柱截面形状可采用矩形、圆形、L形等；外墙体可为砂加气板、灌浆料墙板或蒸压加气混凝土砌块，内墙体可选用轻钢龙骨石膏板等板材，楼板可为钢筋桁架楼承板、叠合板或现浇板。
除常见的装配化钢结构住宅结构体系之外，模块钢结构建筑开始发展。模块建筑是将传统房屋以单个房间或一定的三维建筑空间进行模块单元划分，每个单元都在工厂预制且精装修，单元运输到工地整体连接而成的一种新型建筑形式。根据结构形式的不同可分为：全模块建筑结构体系以及复合模块建筑结构体系，复合模块建筑结构体系又可分为：模块单元与传统框架结构复合体系、模块单元与板体结构复合体系、外骨架（巨型框架）模块建筑结构体系、模块单元与剪力墙或核心筒复合结构体系；模块外围护墙板可选用加气混凝土板、薄板钢骨复合轻质外墙、轻集料混凝土与岩棉板复合墙板；模块底板可采用钢筋混凝土结构底板、轻型结构底板；顶板可为双面钢板夹芯板。
钢结构住宅建设要以产业化为目标做好墙板的配套工作，以试点工程为基础做好钢结构住宅的推广工作。
5.10.2 技术指标
钢结构住宅结构设计应符合工厂生产、现场装配的工业化生产要求，构件及节点设计宜标准化、通用化、系列化，在结构设计中应合理确定建筑结构体的装配率。
钢材性能应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《建筑抗震设计规范》GB50009的规定，可优先选用高性能钢材。
钢结构住宅应遵循现行国家标准《装配式钢结构建筑技术标准》GB/T 51232进行设计，按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223的规定确定其抗震设防类别，并应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011进行抗震设计。结构高度大于80m的建筑宜验算风荷载的舒适性。
钢结构住宅的防火等级应按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016确定，防火材料宜优先选用防火板，板厚应根据耐火时限和防火板产品标准确定，承重的钢构件耐火时限应满足相关要求。
5.10.3 适用范围
冷弯薄壁型钢以及轻型钢框架为结构的轻型钢结构可适用于低、多层（6层，24m以下）住宅的建设。多高层装配式钢结构住宅体系最大适用高度应符合《装配式钢结构建筑技术标准》GB/T 51232的规定，主要参照值如下：
表5.1 多高层装配式钢结构适用的最大高度（m）
结构体系 6度 7度 8度 9度
(0.05g) (0.10g) (0.15g) (0.20g) (0.30g) (0.40g)
钢框架结构 110 110 90 90 70 50
钢框架-偏心支撑结构 220 220 200 180 150 120
钢框架-偏心支撑结构
钢框架-屈曲约束支撑结构
钢框架-延性墙板结构 240 240 220 200 180 160
筒体（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒）结构
巨型结构 300 300 280 260 240 180
交错桁架结构 90 60 60 40 40 -
对于钢结构模块建筑，1～3层模块建筑宜采用全模块结构体系，模块单元可采用集装箱模块，连接节点可选用集装箱角件连接；3～6层可采用全模块结构体系，单元连接可采用梁梁连接技术；6～9层的模块建筑单元间可采用预应力模块连接技术，9层以上需要采用模块单元与剪力墙或核心筒相结合的结构体系。
钢结构住宅建设要以产业化为目标做好墙板的配套工作，以试点工程为基础做好钢结构住宅的推广工作。
5.10.4 工程案例
包头万郡-大都城住宅小区、汶川县映秀镇渔子溪村重建工程、沧州福康家园公共租赁住房住宅项目、镇江港南路公租房项目、天津静海子牙白领公寓项目等。
