超高層鋼結構施工技術范文

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《鋼結構雜志》2014年第六期

1桁架層下弦次柱施工技術原理

為了保證巨型框架結構體系中的桁架和次柱能夠按照設想的分工協作方式進行傳力，在桁架層施工過程中，需要在桁架下弦設置臨時支撐系統（圖4），將桁架的荷載通過臨時支撐系統傳遞給下1層的次柱，使桁架與其相鄰的次柱頂部斷開，形成一個虛連接。臨時支撐系統由H型鋼組成的三角形支撐牛腿和一組千斤頂構成（圖5）。三角形支撐牛腿固定在次柱兩側；然后，根據桁架構件對接安裝的位置在牛腿的上方設置千斤頂，通過調節千斤頂對桁架下弦的標高進行校正。桁架與其相鄰的次柱頂部采用特制的“腰子孔連接板”進行臨時連接（圖6），待桁架層安裝焊接完成后，對臨時支撐系統進行落架并拆除。支撐系統拆除后，整個桁架層與其下方的次柱僅靠“腰子孔連接板”進行虛連接，隨著桁架上部結構繼續施工，荷載逐漸加大，桁架中部會逐漸產生一定撓曲變形。因此，在桁架安裝階段需事先對桁架進行一定的預調（起拱），具體預調值需通過施工模擬計算確定。隨著施工的進行，采用全站儀對桁架的變形進行實時監測，根據監測的變形值，對“腰子孔連接”節點的安裝螺栓隨時進行微調。直至上部結構封頂或者桁架層變形趨近于零為止，再將次柱與桁架下弦的節點進行最終焊接固定。

2桁架層下弦次柱施工流程

桁架層下弦次柱施工流程為：1）前期準備（施工模擬計算、臨時支撐系統結構驗算、三角形支撐牛腿制作、桁架地面拼裝等）；2）次柱及臨時支撐系統安裝；3）桁架下弦安裝（圖7）；4）調節千斤頂對桁架下弦的標高進行校正（含安裝預調）；5）次柱與桁架下弦采用“腰子孔連接”連接；6）桁架層安裝焊接完成；7）桁架下弦臨時支撐系統卸載與拆除；8）次柱與桁架下弦關鍵節點的變形監測與微調；9）次柱與桁下弦節點的最終焊接固定。

3桁架層下弦次柱施工的技術保障措施

3.1臨時支撐系統施工模擬驗算為保證桁架層施工過程的結構安全，采用AN－SYS軟件對設置臨時支撐系統情況下和無支撐系統情況下的桁架層安裝過程進行施工模擬驗算，根據模擬計算結果確定桁架安裝過程中的預調值，并進一步對臨時支撐系統進行優化。以天津高銀117大廈桁架安裝為例，未設置支撐系統情況下桁架的最大撓度為20．693mm，設置支撐系統情況下桁架的最大撓度僅為2．727mm，具體見圖8、圖9．

3.2桁架分段及地面拼裝桁架層構件截面尺寸一般較大，考慮運輸要求，要對構件做好合理分段。分段原則為，盡可能地考慮豎向構件斷開，而水平弦桿貫通。由于桁架層底部支承點有限，構件運輸到現場后，需要在地面拼裝成一體后再進行吊裝（圖10）。但拼裝的最大質量和長度還需根據現場起重設備及場地的情況來定。

3.3臨時支撐系統的落架與拆除待桁架層安裝焊接完成后，落架并拆除臨時支撐系統。臨時支撐系統的落架順序是從中間向兩邊依次落架，落架時松動三角支撐牛腿上方的千斤頂即可。所有千斤頂全部落架后，再依次拆除支撐架即可。

3.4次柱與桁架下弦關鍵節點的變形監測及最終固定隨著結構繼續向上施工，荷載逐漸加大，桁架中部產生一定撓曲變形，定期用全站儀對桁架的變形進行實時監測，根據監測的變形值，對“腰子孔”連接節點的安裝螺栓進行微調，直至上部結構封頂或者桁架層變形趨近于零為止，再將次柱與桁架下弦的節點進行最終焊接固定。

4技術應用實例

天津高銀117大廈地上117層，地下3層，結構總高度597m，總用鋼量約14萬t，擬為天津最高的建筑物，結構體系為巨型框架－核心筒－巨型斜撐多重結構抗側力體系。117項目塔樓結構沿豎向共設置有9道桁架層、4根巨柱和16根次柱，巨柱上下貫通，桁架兩端與巨柱相連，次柱位于巨柱中間，被桁架層沿豎向分隔為9段，桁架下弦與次柱之間用“幺字”孔連接板進行臨時連接。由于塔樓次柱只承受少部分的豎向荷載，并不作為巨型結構體系的主要受力構件。因此，在施工桁架下連次柱的過程中，通過在桁架下弦設置臨時支撐系統，合理解決了桁架層下方較大跨度范圍內缺少有效支點的安裝難題，同時確保了上部桁架結構在加載完成之前可自由變形。整個巨型結構體系能夠按照設想的分工協作方式進行傳力，順利完成了轉換層施工難點的安裝，成功地保證了結構主體預期的安裝精度。

5結語

本施工技術以上海環球金融中心、廣州東塔、天津高銀117等多個國內超高層鋼結構工程的桁架層施工為基礎，創新性地提出了超高層巨型框架結構桁架層下弦次柱施工技術。該技術理論概念清晰，施工方便合理，成功地解決了桁架層下方較大跨度范圍內缺少有效支點的安裝難題，實現了上部桁架結構在加載完成之前可自由變形的設計意圖，使整個巨型結構體系能夠按照設想的分工協作方式進行傳力，為以后的同類工程提供了可靠的借鑒經驗。

作者：汪曉陽張希博伊慧婷單位：中建鋼構有限公司