超高層轉換桁架的特點與施工注意事項

天津大學網絡教育學院專科畢業(yè)論文題目：超高層轉換桁架的特點與施工注意事項完成期限：2016年7月5日至2016年11月5日學習中心：紹興專業(yè)名稱：建筑工程技術學生姓名：XXX學生學號：XXX指導教師：XXX超高層轉換桁架的特點與施工注意事項一、前言隨著社會經濟發(fā)展和財富積累，高層或超高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn)在全國各地，預計到2020年，中國將擁有1318幢摩天大樓，超過美國成為摩天大樓數量最多的國家。然而，高層或超高層建筑的多功能化、結構復雜化，均會考慮到設置轉換桁架結構，承擔著上部結構巨大垂直荷載，又處于內力狀態(tài)與邊界條件都很復雜的建筑物中間，平衡主塔樓核心筒與外框結構受力，是整個結構的關鍵受力部位，也是鋼結構施工的特點及難點之一，因此“轉換層”這個課題已成為超高層建筑結構研究工作的重點之一。二、桁架轉換層的主要結構形式和受力特征桁架轉換層分為單層桁架型式和疊層桁架型式。它們又各自包含若干種型式見圖1、圖2）。律帶節(jié)間供睨桁聲汕長足沆悝聒屬厲）不尊卅廊空履桁址陽L單辰怖見圖1、圖2）。律帶節(jié)間供睨桁聲汕長足沆悝聒屬厲）不尊卅廊空履桁址陽L單辰怖裝郵朮燦劭:覘巒汕引嶷國2疊丄桁栗型比1、單層桁架型式綜合考慮彎矩剪力軸力對桁架各桿件強度設計的不利影響，主要是出現(xiàn)在空腹桁架的第一節(jié)間的各桿件上，它們是偏心受力構件，主要是彎矩和剪力起控制作用，如果按截面內力大小來選擇各桿件的尺寸的話，將是靠近端頭截面最大，而中間節(jié)間相對小。而采用圖1（b）所示的不等節(jié)間空腹桁架或圖1（C）所示的混合空腹桁架可以很好的解決這一問題；通過調整弦桿節(jié)間尺寸，弦桿節(jié)間最大彎矩的最大值與最小值之比僅為2倍多，可以通過增大中間節(jié)間的跨度和減小端部節(jié)間的內力，使弦桿內力的分布比較均勻；對于空腹桁架端部設置斜桿，使豎向荷載的傳力方向和位置發(fā)生了變化，部分豎向荷載直接傳給支座或靠近支座處，使端部上下弦桿剪力和彎矩均較大幅度的減小，且有利于控制水平構件的豎向位移。因此，混合空腹桁架的受力性能較優(yōu)，但斜腹桿及上下弦桿中軸力較大，截面主要由軸力控制，設計時應加以注意。2、疊層桁架型式疊層空腹桁架各弦桿的內力（彎矩、剪力）的大小與各弦桿之間的相對剛度密切相關，豎向荷載的分擔與各弦桿的剛度大小有關。欲使疊層桁架各弦桿有顯著的共同工作特性，應保證豎腹桿處有適當的豎向位移。因此，設計疊層空腹桁架的關鍵是合理選擇各弦桿的剛度。疊層混合空腹桁架由于存在一定數量的斜腹桿，改變了上部荷載的傳力途徑，將部分豎向荷載卸給靠近支座的豎向腹桿，直接傳給支座，大幅度的降低了各層弦桿的彎矩和剪力，但增加了斜桿和弦桿的軸向力。由此可知：單層或疊層桁架的工作機制可視為由多根截面較大的弦桿（梁）共同承擔上部豎向荷載的工作機制，斜腹桿改變了豎向荷載的傳力方向和位置，起卸載作用，類似于拱傳力。因此，用單層或疊層桁架代替轉換梁作為轉換層結構將是一種可行的方案。但當轉換桁架的跨度或的豎向荷載較大時，勢必會造成下弦桿的軸向拉力進一步增大，采用普通鋼筋混凝土不能滿足轉換結構抗裂要求時，一般可以考慮在桁架下弦桿施加預應力，形成部分預應力混凝土桁架。采用桁架結構作為轉換層，不但能很好地滿足建筑上對建筑及穿越管道設備的要求，還能降低梁上柱的縱向位移，降低截面彎矩，同時它相當于在框架中設置一個水平加強層，可降低水平荷載作用下結構頂點位移；避免大梁造成的“強梁弱柱”的結果，提高抗震性；在凈空要求滿足的情況下，增大上弦桿截面高度，總體上保持從上弦到下弦截面高度依次減小，可降低桁架的最大彎矩值，取得良好結構和建筑效果；在有些情況下，采用桁架結構轉換層會比采用梁式轉換層更經濟。三、超高層轉換桁架的施工注意事項桁架層結構施工是主塔樓結構施工的關鍵階段，同時，桁架層構件重量大、節(jié)點復雜及現(xiàn)場施工條件復雜等因素，造成桁架層結構施工成為整個主塔樓施工的關鍵節(jié)點和技術難題，因此，桁架層施工前需要做一個全面技術質量安全交底，讓現(xiàn)場施工每位員工都明確桁架層施工技術特點、安全施工要點及桁架層重要性以確保良好的施工質量。桁架層構件重量較大，位置在外框伸臂桁架斜腹桿，吊裝時通過合理安排使用塔吊來完成，在施工條件比較有限的時候也需要考慮雙機抬吊方式施工。核心筒桁架構件分段還需要考慮爬模措施，因為核心筒桁架層橫跨三層樓板，鋼結構與土建需要多次交換施工平臺配合施工，這就要求構件的分段應該在樓板混泥土澆筑平面之上，以便鋼結構下步工序順利施工，也能提高施工效率。因此，在桁架層圖紙確認前，確保核心筒桁架斜腹桿分段位置調整到土建施工澆筑混凝土層以上一米，避免因土建鋼筋妨礙鋼結構焊接導致的工期延誤。桁架層結構延伸到主塔樓內外筒三層樓板，因此，確定合理施工順序極其重要。核心筒伸臂桁架先施工，再施工外框環(huán)形桁架，外框伸臂桁架后施工。外框周邊桁架層施工順序為先安裝下弦桿，再安裝上弦桿，最后安裝斜腹桿，該安裝方案減少臨時支撐，增加了校正時間，拉長了焊接的時間段，若構件進場不及時，則會影響施工工期，因此應保證構件及時進場。其實焊接順序對焊接質量的影響也很大，正確焊接順序應該是先焊變形大板（厚板），再焊變形小板（薄板），對稱施焊，倘若焊接順序不合理，就會焊接收縮導致構件錯位。因此，在桁架施工時，確保構件及時進場，完成一榀桁架上下桿及腹桿校正后按照對稱原則進行焊接，并做好焊接前的準備工作及焊接技術交底工作。鋼結構安裝誤差包括構件制作誤差和安裝測量誤差。制作誤差為初級誤差，誤差較大便無法進行構件安裝，需要返廠修正或專門工具校正，誤差較小時也會導致安裝精度不高，安裝效率低。因此，在桁架層施工時，要加強構件驗收把關，同時，制造廠也要提高構件制作精度，桁架構件進場安裝前進行預拼裝。安裝測量誤差影響因素較多，從構件吊裝到測量校正，從施工設備精度到員工技術熟練程度，均影響著鋼結構安裝測量誤差。如何避免或減少測量施工誤差，既要編制更為科學合理測量施工方案，使用精度更高的測量儀器進行構件定位測量，同時也需要不斷加強對測量人員進行測量技能培訓與技術交底，避免因人為因素造成較大施工誤差。同時，桁架層每一階段施工后均要進行復測，提高測量精度，以免導致后續(xù)施工的桁架無法準確就位。鋼柱牛腿節(jié)點一般是多個交匯點的集合，其定位精度要求比較高，同時其焊接施工條件較為復雜，難度也較大，因此，一般的現(xiàn)場施工條件難于滿足其施工要求，通常需要在制作廠制作鋼柱牛腿節(jié)點，而在牛腿外側增加其與鋼梁連接節(jié)點，提高現(xiàn)場構件安裝效率。其中，周邊桁架與H型鋼柱連接節(jié)點設置在H型鋼柱的腹板上，鋼柱腹板上狹小的空間是無法滿足現(xiàn)場單破口全熔透焊接條件的，因此，在節(jié)點位置增加措施板造成焊接量的增加、安裝難度增大。然而，在下一道桁架圖紙確認前一定要確定將節(jié)點分割位置外移，與鋼柱連接的部分在工廠焊接，保證焊接質量的同時減少了現(xiàn)場安裝的難度，提高施工效率。桁架層構件焊接難度加大，做好防風防雨措施的同時，需搭設焊接操作平臺多，如不及時焊接、測量提供作業(yè)面將增加降低施工效率，調整勞動力計劃，增加構件安裝、焊接措施人員，為測量、焊接工作提供作業(yè)面、減少因為措施不到位而導致的施工工序不合理造成