超高层建筑桁架式加强层结构关键施工技术李鹤伟

超高层建筑桁架式加强层结构关键施工技术李鹤伟

黑龙江威正恒建设有限公司

摘要:超高层建筑成为现代化城市不容缺少的一个标志,而对于建筑物的安全要求极高。目前我国的超高层建筑物主要使用的是桁架式加强层结构来进行加固。这对于整个施工环节来说,是十分复杂和极为重要的一个环节。本文主要分析了桁架式加强层机构的关键施工技术。

关键词:超高层建筑桁架式加强层结构施工技术

超高层建筑一般由多个组成部分共同组成,并且随着高度的提高,会在顶部沿着一定的方向设置多道加强层来控制整个建筑物水平方向上的位移。目前高层建筑物经常使用的体系是外部框架、内部核心筒以及外伸臂体系。而为了抵抗地震这一不利的因素,一般超高层建筑物都是用桁架式加强层结构来加强。所谓的桁架式加强层主要就是使用核心筒、外部框架、各种类型的桁架等组件组成。许多建筑物还是用加强层来设置楼面桁架实现整个建筑物的结构功能。尽管这一加强层被广泛的运用,但仍然存在着许多难点指的我们高度关注和重视。

一、信息化技术

使用钢结构进行深化设计的方式主要是在预先的设计图基础之上,提供整个现场的详细图纸,极为详尽的传递各项内容的所需要的基本信息。而在实际的管理过程中,还需要深入了解整个建筑物不同部分的空间和工艺之间存在的关系,从而做好准确性的定位。在这一步骤之中,使用的是全信息化模型,这一模型能够十分精准的解决各种矛盾,并且能够提供施工过程中所需要的各种准确性数据。

首先在施工过程中需要考虑整个建筑物的各种空间位置关系,其次因为建筑物所使用的钢桁架占用空间体积大,所以我们需要考虑它与核心筒进行连接,使用高新技术模型能够更加方便的理清关系,从而制定所需要的针对性解决方案。此外,还需要进行设计图的深入分析,根据现场的实际情况进行设计图的进一步深化,从而保证整个设计方案的经济。

二、桁架结构预拼装

整个桁架加强层构造十分复杂,对于空间之间的关联要求极高,尤其是对于焊接的要求极高,并且在现场安装之中容易出现一些问题从而影响整个结构质量,这就要求我们在使用之前预先进行拼装。

有两种方式可以进行桁架预拼装,分别为传统预拼装和使用高新科技数字模拟预拼装方式。与传统预拼装方式相比,数字模拟拼装具有明显的优势。他们可以通过对每一根拼装所使用的构件的外形进行数字化的分析和模拟,并且在电脑中进行拟合,从而反映出构件加工中存在的偏差。另外,还可以使用现场定位的方式进行模型的数字导入,从而避免在安装过程中出现的任何偏差,真正实现在建筑物中的管理一体化。

三、超高建筑物中变性差异的分析

超高层建筑极容易出现竖向变形和内外变形,而这两种变形之间存在着差异需要相关研究者高度关注并且进行分析和解决的。因为外部柱体和混凝土的核心筒所产生的竖向变形不一致,从而对于整个外伸臂桁架产生不同的附着力,从而对于安全产生威胁。因此,我们可以使用施工方式来进行模拟分析,从而了解彼此之间的差异和损失。

在仿真分析中,事先须拟定几种伸臂析架的封闭施工方案,如同步安装封闭、隔道分闭、整体滞后封闭等。通过各方案的对比,选定安全适合的竖向变形差异和伸臂析架施工协调方案。不论采取何种方案,统一的原则是:允许变形、择机终固、临时稳定。

而在具体的实际工程之中,我们可以使用这样几种方式,分别为利用时间差来减少变形差的出现,分节进行的标高补偿,以及自由移动一部分的外伸臂等。

四、桁架结构的吊装

整个桁架式的加强层主要分为伸臂桁架和环节桁架,而针对于这些桁架的安装一般使用的是吊装工艺,分段式吊装和整体式吊装二者相互结合的方式进行。

(一)环带桁架

环带桁架因为自身的特性,更加适应于使用分段式吊装的工艺进行安装。并且在进行分段安装之后,必须要考虑误差最小的方式来寻找合拢点,一般是将两段或者中间的节点位置看做合拢点。

(二)外伸臂桁架

外伸臂桁架的结构因为分为不同部分,所以对其的安装一般可使用的是分段吊装的方式进行吊装,并且按照一定的顺序进行吊装。

而外伸臂桁架因为迥异受到变形差异的影响,因此通常是使用模拟分析的方式进行分析,并且安装之后立刻进行封闭。但是要想进一步保证整个结构的稳定性,需要将这些连接板作为固定的形式进行固定。

(三)楼面析架和悬挑析架

这2种析架为典型的平面析架,吊装时需要有起板、回直和调平等施工工序,采取整榻吊装的方法较符合此类结构的安装工况。

五、焊接节点施工质量控制要点

超高层加强层的析架焊接节点通常存在焊缝长、钢板厚、焊缝集中、操作空间狭小的特点,是质量控制的要点,如某工程加强层析架主要焊接节点板材厚达120mm,单条焊缝长达3700mm。

为控制好焊接质量,在管理和工艺上应采取控制措施:焊接专业工程师负责工艺设计和质量监控;深化设计时以X型焊接剖口为主,减少焊接量和焊接应力;焊材采用高质量超低氢药芯焊丝;施工前针对各类剖口形式进行工艺评定和焊工考试;控制构件验收,对出厂构件厚板节点处进行母材表面裂纹检查;施工中,严格选择焊接电流大小,采取焊接人员实名制,实施预热、多层多道焊、保温缓冷、连续焊接等工艺措施,做好防风防雨焊接环境保护措施。

六、密集高强螺栓群施工质量控制要点

加强层的桁架除焊接节点外,大型螺栓群节点也是施工的关键所在,如某超高层建筑的单个大型螺栓群节点就应用了逾800个螺栓,螺杆长达340mm};为避免焊接收缩对高强螺栓节点产生附加应力,主要节点应采取先焊接后螺栓连接的施工顺序。

高强螺栓施工在管理和工艺上采取如下控制措施:保证按规定进行摩擦面抗滑移系数试验;对进场的高强螺栓实施入库管理,在干燥环境下分规格存放;构件进场前对连接点摩擦面贴膜保护;施工时,24h内完成螺栓初拧、复拧和终拧(见图11),并执行检查;施工工艺上由中间向四周扩散。部分复杂关键连接点实行跟踪测量、数据反馈。按实测数据制孔的方式保证连接板100%穿孔率。

七、结语

对于超高层建筑,析架层结构是施工的重点和难点,该部分结构不仅相对于标准楼层的柱、梁有更大的截面规格,而且有着更复杂的受力体系和节点构造。在进行深化设计、施工阶段结构分析和安装方案设计时,应认识到结构变形分析的重要性,针对不同析架结构形式采用不同的吊装方法和固定措施,保证结构在安装过程中的稳定和安全。目前在项目管理中,利用信息化技术对深化设计、加工制作和现场施工3个环节实行一体化管理是必然趋势,新工具、新技术和新思路亦将提高项目建设管理的效率和经济性。

参考文献:

[1]李磊.超高层建筑桁架式加强层结构关键施工技术[J].上海建设科技,2013(3)

[2]吴勇.超高层建筑钢桁架加强层施工方法与施工期结构分析[D].重庆大学,2014

[3]马旭光.加强层布置及连接方式对超高层结构竖向变形的影响分析[D].哈尔滨工业大学,2014

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