超高層吊掛結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)交流

1、超高層吊掛結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)交流匯報人：孫良科2015年5月武漢匯報目錄第一部分 項目簡介第二部分 施工技術(shù)分析第三部分 施工過程監(jiān)測第四部分 施工成果總結(jié)及推廣第一部分 項目簡介項目簡介地理位置SN1項目位于上海市浦東新區(qū)浦東南路與商城路交叉口，東臨南泉北路，西靠浦東南路，南帖商城路，北近世紀(jì)大道，是上海陸家嘴地區(qū)著力打造的又一具有巨大影響力的商辦群體建筑。整體效果圖項目結(jié)構(gòu)概況T3塔樓為核心筒框架結(jié)構(gòu)體系，外框由20根鋼柱和鋼梁組成，核心筒內(nèi)分布鋼骨梁。結(jié)構(gòu)平面尺寸41.456.4米，地下室4層、地上21層，高度99.8m。鋼柱最大截面BOX660*520*28*55，材質(zhì)為Q460C，用鋼

2、量4200噸。塔冠吊掛結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層鋼梁鋼柱T3塔樓概況吊掛結(jié)構(gòu)概況16層開始樓面結(jié)構(gòu)內(nèi)縮，吊柱由16層樓面起，但與16層鋼梁無固定連接，結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換為吊掛形式，通過鋼拉桿與核心筒頂部連接，核心筒內(nèi)設(shè)置通長鋼骨梁。吊掛結(jié)構(gòu)概況吊掛結(jié)構(gòu)鋼拉桿與核心筒鑄鋼件節(jié)點鋼拉桿與柱頂鑄鋼件節(jié)點外框柱與16層鋼梁連接節(jié)點設(shè)計均采用直徑為150mm的合金鋼拉桿，鋼拉桿強度級別為650級，鋼拉桿理論屈服荷載不小于11481kN，理論破斷荷載不小于15013kN。鋼拉桿第二部分 施工技術(shù)分析施工思路結(jié)構(gòu)體系受力傳遞至核心筒，16層鋼柱不承受豎向荷載。施工工藝如何選擇？設(shè)置臨時支撐？由上至下安裝？施工思路熟悉圖紙，挖掘結(jié)

3、構(gòu)自身特性。16層鋼梁截面明顯大于下部各層鋼梁截面，經(jīng)溝通，設(shè)計“考慮頂部鋼拉桿失效的極端情況下，該處鋼梁仍能承受以上各層荷載”。施工思路主體結(jié)構(gòu)順裝法逐層向上施工，利用軟件模擬計算各施工步驟，在外框混凝土不澆筑的前提下，16層鋼梁應(yīng)力及變形符合要求。確認(rèn)方案可行。逐層向上施工，21層施工完成后安裝鋼拉桿，調(diào)整16層鋼柱下部節(jié)點連接方式，由剛接改為豎向自由，再進行鋼拉桿張拉，確定樓面標(biāo)高控制達到預(yù)期后，張拉即完成，澆筑樓面混凝土。上述施工過程中實時監(jiān)測樓面沉降變形。節(jié)點設(shè)計變更節(jié)點：將原設(shè)計節(jié)點改為剛接節(jié)點。原設(shè)計節(jié)點變更后節(jié)點主體結(jié)構(gòu)施工完成后，節(jié)點連接形式調(diào)整為原設(shè)計節(jié)點形式。安裝流程步驟

4、一：安裝16F吊柱，吊柱與16F鋼梁焊接固定。安裝流程步驟二：安裝17層鋼梁，吊裝第二節(jié)吊柱。安裝流程步驟三：安裝樓層鋼梁與吊柱連接。安裝流程步驟四：吊裝第三節(jié)吊柱，控制鋼柱頂部鑄鋼件的空間坐標(biāo)。安裝流程步驟五：安裝樓層鋼梁安裝流程步驟六：安裝鋼拉桿，并張拉。施工過程模擬分析計算條件假定：吊掛結(jié)構(gòu)施工驗算共建模9層，從13層至21層。13層柱底部設(shè)置為剛接支座（DX/DY/DZ約束，RX/RY/RZ約束）。鋼梁與核心筒連接為鉸支座（DX/DY/DZ約束，RX/RY/RZ釋放）。鋼梁連接按施工圖紙釋放梁端約束。16至21層鋪設(shè)壓型鋼板時考慮施工面荷載（活荷載）2KN/m2，卸載全部完成施加2KN

5、/m2活荷載作為混凝土澆筑時荷載。混凝土澆筑13至15層為120mm厚C40混凝土，活載1.0KN/m2。鋼拉桿視為索模型，鑄鋼件視為集中荷載30KN,分別加載在各吊柱柱頂端。整個結(jié)構(gòu)模型均考慮自重。第一步：樓層梁施工至18層，13-15層混凝土已澆筑完成，16-18層壓型鋼板及鋼筋完成，此時吊柱受力較大，16層主梁受吊柱集中力較大。力學(xué)條件： 框架考慮自重，16至18層施加活載2KN/m2，13至15層為120mm厚C40混凝土，活載1.0KN/m2。下圖為12至15層柱和16層受吊柱集中力的主梁位移圖。從圖上可知，主梁跨中最大位移為11.5mm，鋼柱最大位移2.3mm。施工過程模擬分析第二

6、步：樓層施工至21層，整體框架形成。鋼拉桿未拉設(shè)，此時吊柱受力最大，16層主梁受吊柱傳遞的豎向集中力最大。根據(jù)計算結(jié)果，16F鋼梁跨中最大位移14.95mm，最大應(yīng)力76.5N/mm2。施工過程模擬分析施工過程模擬分析第三步：安裝并張拉鋼拉桿，割除吊柱與鋼梁連接段，使吊柱懸空力學(xué)條件：荷載不變此時拉桿最大軸力為524KN。整個吊掛體系最大位移為21.8mm。施工過程模擬分析第四步：16-21層吊掛體系澆筑混凝土力學(xué)條件：增加16至21層面活荷載荷載2KN/m2此時拉桿最大軸力為1012KN。整個吊掛體系最大位移24.1mm施工過程模擬分析結(jié)論：根據(jù)施工過程模擬分析結(jié)果，16F鋼梁跨中最大變形約

7、17mm，17-21層樓面最大位移24mm。由于本結(jié)構(gòu)體系最終為位形控制，需提前對結(jié)構(gòu)采取預(yù)變形措施，將16F鋼梁在工廠內(nèi)進行預(yù)起拱，起拱值控制在25mm，16F以上吊柱均按原設(shè)計長度進行制作，即各樓層外側(cè)標(biāo)高比設(shè)計值高25mm。待混凝土澆筑全部形成后，各樓層即降至設(shè)計值。施工方案完善根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況，18F鋼梁施工完成后，16F大梁下?lián)陷^快，超出預(yù)期，達到15mm（原計算分析為11.5mm）。項目部決定在吊柱對應(yīng)位置增設(shè)13/14兩個樓層的支撐結(jié)構(gòu)，防止鋼梁撓度突變產(chǎn)生屈服。對施工步驟進行重新模擬分析，增設(shè)H300*200*8*12的鋼柱作為支撐，可按原方案施工順序繼續(xù)上部結(jié)構(gòu)施工，直至

8、鋼拉桿張拉完成。施工方案完善鋼支撐布置在13-14層和14-15層，通過層層傳遞，分散16層吊柱傳遞的豎向荷載。鋼支撐上端與鋼梁頂緊，并焊接連接，下部與樓面頂緊。實際施工過程中，鋼支撐起到了良好的作用，并與方案預(yù)期相符。鋼拉桿張拉分析總體張拉思路：本吊掛體系最終為位形控制，即各樓層標(biāo)高滿足設(shè)計要求即可。擬定由兩端向中間張拉，對稱逐根張拉。張拉時，監(jiān)測樓面變形情況以及16F鋼柱與鋼梁連接變化。待鋼柱與鋼梁全部脫離且到達預(yù)定標(biāo)高時張拉即完成，吊掛體系完全形成。鋼拉桿張拉分析施工步定義：1）施工步驟：張拉編號1、10拉桿2）施工步驟：張拉編號2、9拉桿3）施工步驟：張拉編號3、8拉桿4）施工步驟：張

9、拉編號4、7拉桿5）施工步驟：張拉編號5、6拉桿按以上5個施工步驟進行張拉計算，得到每個施工步驟各拉桿需要的位移、內(nèi)力。鋼拉桿張拉分析施工步張拉桿編號軸力（KN)11400101320施工步張拉桿編號軸力（KN)15432965992810539施工步張拉桿編號軸力（KN)1477255335118510952710476施工步張拉桿編號軸力（KN)150422923299450474918302927810501施工步張拉桿編號軸力（KN)15032276327843155230624273008275926710499各施工步驟鋼拉桿張拉力：鋼拉桿張拉分析17層柱底豎向位移（Uz/mm）施

10、工步軸線22軸23軸24軸25軸26軸27軸初始p軸線-105.173 -121.231 -123.738 -116.705 -103.325 -88.623 p軸線-11.903 -31.984 -46.400 -48.053 -35.849 -14.464 p軸線-0.639 -4.080 -14.205 -14.201 -4.019 -0.671 p軸線0.174-2.120 -12.132 -12.131 -2.084 0.113 p軸線0.096 -0.205 -0.990 -0.938 -0.188 0.014 p軸線-0.074 -0.013 -0.017 -0.009 -0.0

11、02 0.017 各施工步位移值：鋼拉桿張拉分析20層柱底豎向位移（Uz/mm）施工步軸線22軸23軸24軸25軸26軸27軸初始p軸線0.015 0.232 0.362 0.519 0.757 0.677 p軸線-9.316 0.895 -0.750 -0.594 0.497 -10.555 p軸線-3.939 -0.522 0.473 0.627 -0.210 -3.380p軸線-3.433 -0.586 0.508 0.645 -0.385 -3.009 p軸線-3.606 -0.096 -0.012 0.009 0.112 -3.247 p軸線-3.635-0.092-0.072-0.

12、0620.114-3.224各施工步位移值：第三部分 施工過程監(jiān)測主體結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測施工過程中，重點做好以下監(jiān)測內(nèi)容：序號監(jiān)測部位監(jiān)測內(nèi)容1鑄鋼件與核心筒連接核心筒頂部的鑄鋼件節(jié)點，混凝土裂縫、核心筒水平位移221層吊柱柱頂鑄鋼件鑄鋼件無損檢測、鑄鋼件與鋼柱連接焊縫316層主梁鋼梁跨中變形值、鋼梁與外框鋼柱及核心筒預(yù)埋件的連接焊縫414/15層臨時支撐臨時支撐受力及變形情況沉降變形監(jiān)測鋼拉桿施工完成后，土建單位分四次澆筑混凝土：21層下層樓板，21層上層樓板，19、20層樓板，17、18層樓板。項目對吊柱區(qū)域進行沉降監(jiān)測。測量監(jiān)測點選取17層樓面，數(shù)據(jù)如下：測量監(jiān)測點編號21層澆筑砼20層澆筑砼

13、19層澆筑砼18/17層澆筑砼18/17層澆筑砼175.41375.40775.40775.40575.405275.41175.40375.40175.40075.399375.40775.40475.40275.40075.399475.40975.40675.40375.40275.401575.40975.40575.40375.40375.402675.40975.40575.40375.40275.402775.40975.40475.40075.40075.400875.41175.40875.40675.40675.406監(jiān)測點理論標(biāo)高值為75.400m，樓面沉降最大為12mm

14、，最小為7mm，從兩邊向中間遞減。滿足設(shè)計要求。張拉順序調(diào)整本次鋼拉桿施工，由于模擬驗算時發(fā)現(xiàn)中間吊柱節(jié)點荷載最大，出于卸載考慮，故初次方案為從中間向兩邊張拉，希望從16層大梁荷載最大處著手，提高施工安全性。但是在現(xiàn)場施工實際中卻出現(xiàn)了鋼拉桿只能張緊，無法做到張拉位移達到預(yù)定值的情況。隨后，及時調(diào)整了張拉施工方案，由兩側(cè)向中間張拉。原因分析：模型中輻射梁與核心筒相連部位是按鉸接節(jié)點考慮，在實際上是半剛節(jié)點，且相鄰鋼構(gòu)件之間受力的總體性，在現(xiàn)場張拉時，張拉要求超過模擬計算的張拉力。第四部分 施工成果總結(jié)及推廣施工過程紀(jì)實首節(jié)吊柱安裝15層增設(shè)鋼支撐鋼拉桿安裝鋼拉桿張拉應(yīng)用推廣本工程吊掛結(jié)構(gòu)體系受力復(fù)雜，施工難度較大，