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巨型玉璧内圆上部悬挂结构安装技术

发布时间:2019-12-06 14:09:56 作者 : 赵健吕 娄 峰 王建河 范晓伟 来源 :网络 围观 :

  要:广东兴业国际仓储科研主楼立面为外放的巨型玉璧,由钢支撑框架+核心筒混合结构组成。本文以直径47m的内圆上部结构安装为例,介绍了大跨度悬挂结构的顺做法安装技术,研究结果表明,将悬挂结构原框架体系变成桁架受力体系后,结构刚度加强,和钢支撑框架形成稳定受力体系,最后与上部转换桁架连接后整体卸载。顺做法施工速度快,吊装安全系数高,施工效果好,可为类似工程参考。

关键词:玉璧; 圆环; 悬挂; 预变形

 

 

1. 工程概况

广东兴业国际仓储项目科研主楼主体建筑立面为立放的巨型玉璧,外径146.6m,内径47m,宽28.8m,总高度138m。地下2层,地上33层,总建筑面积约106491m2,总用钢量约为1万吨。

本工程结构形式为钢支撑框架+钢筋 混凝土核心筒混合结构。

图1 建筑效果立面图(巨型玉璧内圆上部悬挂结构)

图2 结构概况分解图

 

由核心筒、外斜撑框架、转换桁架和外伸刚臂、内钢框架和钢梁+混凝土组合楼盖等组成,其中前三者构成了本工程主要受力结构。

 

 

图3 外斜撑框架竖向荷载作用下杆件轴力图 (巨型玉璧内圆上部悬挂结构)

 

外斜撑框架共两榀,布置在结构南北两侧,立面投影大致成圆环,左右对称。其由外环梁、内环梁、水平梁、框架柱和钢斜撑组成:框架柱为方钢管混凝土柱,间隔12.6m布置一根,每榀共12根,其截面尺寸为□1400×600×14~□1400×800×35;钢斜撑同样采用箱型截面,截面尺寸为□1400×500×50、500×500×8~□500×500×35,其中相邻的两个斜撑交点跨越3个楼层;内环梁和外环梁均采用箱型截面,截面尺寸均为□1000×500×12。

玉璧内圆悬挂结构由22层开始(结构标高89.12m),至25层(结构标高101.06m)结束。

 

图4 转换桁架轴测图

 

整个上部结构由横跨25~28层的7榀转换桁架一承受。转换桁架杆件截面为□600×600×16~□600×600×35。

每榀转换桁架悬挂2根方钢管混凝土柱,转换桁架担当起了支撑、传递上部结构荷载给外斜撑框架,并吊挂下部结构的重任。

架立面图

图5 转换桁架立面图

 

2. 施工重难点

2.1节点对接口较多,安装精度要求高。

外斜撑框架的部分节点,外形上呈“米”字形。一方面作为外斜撑框架的节点有八个对接口,对接口都是方管对接,采取焊接的连接方式;另一方面作为内钢框架梁的节点有三个对接口,对接口都是H型钢对接,采取高强螺栓连接的方式。

节点不规则、焊接变形容易导致对接口的空间位置变化,如何在安装过程中保证多个对接口同时满足安装精度的要求是本工程实施一个难点。

图6 节点轴测图

 

2.2内圆弧梁“无支撑接装”安装技术难度高

 

图7 圆弧梁合拢拢示意图

内圆环直径为47m,由于洞口上端的外斜框架及内框架的受力均通过洞口圆弧梁传至两侧的钢框架,安装高度达到89m,无法搭设外部竖向支撑进行安装,采用“无支撑接装”的施工方法,已装构件作为后续构件的支撑,需要保证施工过程结构自身的受力要求和施工操作的安全,以及倾斜结构施工完成后位形与设计一致。如何在安装时保证结构形成稳定的结构体系是本工程安装实施的一个重点。

2.3内圆上部悬挂结构的安装是难点

内圆上部悬挂框架,安装高度达到89m,横向跨度28.8m,横向框架梁截面为H400×300,吊柱截面为口600×600。以内框架吊挂钢柱为主传力结构,通25~28层的转换桁架,将下部荷载传至外斜钢框架。

由于安装高度超高,无法搭设外部竖向支撑进行安装。如根据结构特点逆做法施工,这样将导致钢结构吊装困难,安装功效低,施工作业危险系数大等一系列问题。

如何安装内圆上部悬挂结构,并将结构的安装变形控制在安装精度范围以内是本工程安装实施的一个难点。

3. 施工方案的确定

3.1施工总体思路

图8 塔吊布置示意

综合考虑本工程的结构状况,施工现场的实际情况以及总工期的要求,确定本主楼钢结构的施工安装总体方案为:在主楼区域布置两台TC7052型塔吊,按照两台塔吊的布置位置及工作半径划分为两个施工区域,采取以各台塔吊所对应的核心筒为中心,按照节点安装法和分件安装法相结合的方法,立面上‘逐层分段、从下向上’延伸进行,同时进行施工作业。

3.2安装方法

由于塔楼斜撑钢框架外圆和内圆均存在悬挑结构,安装时,需在无悬挑区域钢结构安装完2层的时候开始安装,以符合结构受力体系的要求。安装顺序如下图示:

地上部分核心筒5天一层施工,钢结构3天一层施工,核心筒施工比钢结构快5层,楼层板施工比钢结构慢4层进行。

地上部分外斜撑框架、内框架(内框架外挑部分除外)钢结构的安装同时进行。外斜撑框架吊装按“柱、节点、梁、斜撑”的顺序进行,25层以下钢柱每层一吊、25层以上钢柱每两层一吊,斜撑为节点间一吊,局内框架钢柱按2层一吊,吊装按“柱、梁”的顺序进行。

图9 立面安装顺序图

3.3解决措施

1.节点吊装及安装

本工程节点复杂,接口多,通过模型分析节点的重心位置,选择最有利的吊点位置,设置吊装耳板;安装就位时,以竖向方管为主导,先安装支撑框架,然后安装框架梁;焊接时候采取双人对称焊接的方式,即以节点竖向中心线,两侧同时焊接相对方向焊接。

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