高层钢结构的施工技术与整体变形模拟计算.pdf

第 4 0卷第 6期 2 0 1 4年 1 2月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 32 3 高层钢结构的施工技术与整体变形模拟计算 陈剑波 ， 李永红 ， 马怀章。 1 ． 南京交通职业技术学院， 江苏 南京2 1 1 1 8 8 ； 2 ． 中建八局第三有限公司， 江苏 南京2 1 0 0 4 6 摘要 以苏州凤凰国际书城为例， 介绍了该高层钢结构的施工方案、 伸臂桁架以及钢柱的吊装方法， 并通过选取 的不利荷载工况组合、 拟定的施工步骤及拟采用的施工措施 ， 采用了有限元软件 A N S Y S ， 对该工程的施工过程进行 计算机跟踪仿真计算 ， 确保了本工程的合理施工。 关键词 高层建筑； 钢结构 ； 整体变形； 施工技术 中图分类号 T U 7 5 8 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 81 9 3 3 2 0 1 4 0 6 3 2 3 0 3 1 工程概 况 苏州凤凰 国际书城工程地上 1 5层为共用裙 房 ， 从 6层开始分为两个塔楼 向上， 其 中西塔楼为酒 店式公寓， 3 7 层， 高度约 1 4 0 m； 东塔楼为写字楼， 4 3 层 ， 高度约 1 9 0 m。本工程采用整板基础 ， 办公塔楼 竖向结构 由外框钢管柱和混凝土 内核心筒组成 ， 梁 与钢管柱之间用钢筋混凝土环梁连接 。本工程钢结 构总重量约 2 8 0 0 t ， 其 中办公楼约 2 2 0 0 t ， 公寓楼约 6 0 0 t 。办公楼采用 了 1 9根钢管柱和伸臂桁架钢结 构 ， 公寓楼含有 1 O根型钢混凝土柱。 2 钢 结构 施工技术 2 ． 1 钢结构截面与分布 办公楼平面分为核心筒和外框两部分。钢结构 主要包括外框 圆形钢管柱 、 伸臂钢桁架 以及预埋 件 等 。钢管柱钢 材为 Q 3 4 5 B钢 ； 伸臂 钢桁架 钢材 为 Q 3 4 5 G J B钢。办公楼外框共 1 9根圆形钢管混凝 土 柱 ， 设计分为 G K Z 1 、 G K Z 2、 G K Z 3三种 。自地下室底 板 内一1 7 ． 3 m 生根 ， 其 中 5根柱 子伸至 1 7 7 ． 3 5 m； 1 4根柱子伸至主屋面 1 8 5 ． 8 m ， 全高共有 8 9 次截面尺寸变化。钢管柱与底板设计采用插入式连 接 。 另外为 了增强外框柱 与核 心筒之间 的侧 向刚 度 ， 减小结构侧移 ， 在 l 2层和 2 7层避难层设置伸臂 桁架 ， 每层 3榀 ， 共 6榀 。桁 架 高度 4 ． 7 m， 跨度 3 5 ． 6 IT I ， 单榀桁架最重约 2 5 ． 8 t 。桁架与钢管柱采 用钢牛腿焊接连接 ， 与核心筒混凝土墙通过预埋在 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 4 - 0 8 作者简介 陈剑波 1 9 7 9一 ， 男 ， 广西玉林人， 硕士， 讲师， 研究方向 建筑结构设计 。 E ma i l 41 6 6 3 2 08 2 q q ． c o i n 墙内的 H型钢骨柱焊接相连。办公楼钢管柱与伸 臂桁架平面分布如图 1所示 。 图 1 办公楼钢 管柱 与伸臂桁 架布置 平面 2 ． 2 钢管柱 吊装单元分解 办公楼外框有 l 9根 圆形钢管柱 。首先根据工 程实际情况对钢柱进行合理分节， 分节高度由塔吊 吊装能力来确定。外框 钢管柱设计 图纸按 断面尺 寸 ， G K Z 1 、 G K Z 2分为 8段 ， G K Z 3分为 9段 。综合经 济效益与现场塔 吊吊装能力 ， 按照两层一节柱分节 ， 共分为 2 4 节。当实际施工基坑支撑与钢管柱位置 矛盾时， 钢管柱在地下室按照一层一分节 ， 以避开基 坑支撑。G K Z 1钢管柱分节见表 1 。 2 ． 3 伸臂桁架 吊装单元分解与安装 办公楼伸臂桁架设置在 1 2层和2 7层， 每层 3 榀 ， 共 6榀。单榀伸臂钢桁架及分解单元如 图 2所 示 。 按照设计 图纸， 伸臂钢桁架 由上下弦杆 、 斜腹杆 现场焊接连接。因此 ， 伸臂钢桁架安装方法采用散 件现场安装 ， 即先安装下弦杆 、 再安装斜腹杆 ， 最后 安装上弦杆。单榀伸臂桁架 由三段构成 ， 安装时 由 中间向两边进行安装。安装流程 安装伸臂桁架下 弦杆一伸臂桁架斜腹杆一伸臂桁架上弦杆， 如图 3 所示。 2 0 1 4N o ． 6 陈剑波， 等 高层钢结构的施工技术与整体变形模拟计算 3 2 5 最 大变形 ／ n ． n 图 5 最大水平变形与施工步数 的关 系 1 7 9 MP a ， 小于钢材强度 的设计值 3 1 0 MP a ； 荷 载工 况一作用下的最大变形值 4 2 5 ． 6 m m约为总高度的 1 ／ 5 6 0 。因此， 计算所得各量值均满足要求， 说明本 施工方案可靠合理， 能够保证施工过程中的结构安 全 。 参 考 文 献 [ 1 ] [ 2] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] J G J 1 4 9 --2 0 0 6混凝土异形柱结构技术规程[ s ] ． G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2混凝土结构工程施工质量验收规范[ s ] ． 建筑施工手册编写组． 建筑施工手册 [ M] ．4版 ． 北京 中国建 筑工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． 中国钢结构协会． 建筑钢结构施工 手册 [ M] ．北京 中国计划 出版社 ， 2 0 0 2 ． G B 5 0 2 0 5 --2 0 0 1钢结构工程施工质量验收规范 [ S ] ． 上接第 3 1 5页 表 6 各种合龙顺序相关项 目对 比 T a b l e 6 V a r i o u s r e l a t e d p r o j e c t s c o mp a r e d u n d e r d i ff e r e n t c l o s u r e o r d e r s 应的施工期间工作量也不同。因此 ， 应根据大桥所 处地形 、 结构特点、 受力特性 、 施 工进度及安全性等 因素综合考虑， 确定最优合龙顺序。 参 考 文 献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 葛耀君． 分段施工桥梁分析与控制[ M] ． 北京 人民交通大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 李乔， 一之， 张清华． 大跨度斜拉桥施工全过程几何控制 概论 与应用 【 M] ． 成都 西南交通大学出版社 ， 2 0 0 9 ． 赵 雷 ， 张 育 智 ， 杨 兴 旺 ， 等． 嘉 绍大 桥 施 工 控 制实 施 细 则 [ R] ． 成都 西南交通大学 ， 2 0 1 1 ． 秦顺全 ． 桥梁施工控制无应力状 态法理论 与实践阶 [ M] ． 北京 人 民交通大学出版社 ， 2 0 0 7 ． 黄灿， 赵雷， 张清华． 特大跨度斜拉桥制造阶段参数敏感 性分析及应用 [ J ] ． 四川建筑科学研究 ， 2 0 1 l ， 3 7 3 2 9 7 - 3 0 0 ． 陈列 ， 徐公望． 高墩大跨 预应力 混凝土桥桥式方 案及 合龙顺 序选择 [ J ] ． 桥梁建设 ， 2 0 0 5 1 3 3 - 3 6 ． 刘俊胜 ， 等． 大跨径结合梁斜 拉桥 的主跨合龙技术 [ J ] ． 公路交 通技术 ， 2 0 1 0 4 6 7 - 7 0 ． 盂繁增． 多塔斜拉桥合龙方法及其影响研究分析[ D ] ． 成都 西南交通大学 ， 2 0 1 2 ． 林 道锦 ， 王仁 贵， 孟凡超 ， 等． 嘉绍 大桥钢 箱梁 的设计与 施工 [ C] ／ ／ 2 0 1 1 年全 国桥梁学术会议 论文集． 北京 人 民交通出版 社 ． 2 0 1 1 ． 1j 1 j、j