钢结构工程施工创新技术
钢结构施工技术发展与创新

钢结构施工技术发展与创新钢结构作为一种重要的建筑结构形式,具有优良的抗震性能、轻质化特点和施工速度快等优势,逐渐得到广泛应用。
在长期的发展过程中,钢结构施工技术也在不断创新和完善,提高了施工效率和建筑质量。
本文将探讨钢结构施工技术的发展与创新。
一、工艺创新1.钢材制备工艺创新钢材是钢结构的基础材料,钢材制备工艺的创新对于保证施工质量至关重要。
近年来,随着现代冶金工艺的不断发展,高强度、高耐腐蚀性和高可焊性的新型钢材相继问世。
这些新型钢材不仅提高了钢结构的抗震性能和耐久性,而且能够满足更多复杂建筑形式的需求。
2.焊接工艺创新钢结构的连接方式主要采用焊接,而焊接工艺的创新可以提高连接的强度和可靠性。
近年来,自动焊接、激光焊接和搅拌摩擦焊等新型焊接技术得到广泛应用。
这些技术不仅提高了焊接效率,减少了焊接变形,而且能够提供更大的焊接强度和可靠性,有效提高了钢结构的整体性能。
二、施工创新1.施工工艺创新钢结构施工的工艺创新可以提高施工效率,减少施工工期。
例如,采用模块化施工技术,将钢构件进行工厂化预制,然后再进行现场装配。
这种施工方式可以减少现场作业量,提高施工质量,大大缩短了施工周期。
2.施工管理创新钢结构施工管理的创新可以提高施工效率和施工质量。
通过引入信息化管理系统,实现施工监测、质量控制和进度管理的全过程监控。
这样可以有效减少错误和纰漏,提高施工效率和施工质量。
三、设计创新1.结构设计创新钢结构的结构设计创新对于提高钢结构的整体性能至关重要。
通过引入新型节点设计和结构优化设计,可以提高结构的刚度和弯曲性能,进一步提升抗震能力和耐久性。
2.施工工艺优化设计在进行钢结构施工工艺设计时,可以通过优化设计来减少施工过程中的工作量和成本。
例如,采用合理的拼装方案,减少现场焊接工作;合理安排施工工序,避免冲突和资源浪费。
这样可以大大提高施工效率和施工质量。
总之,钢结构施工技术的发展和创新对于推动建筑工程的进步和提高建筑质量具有重要意义。
钢结构的设计与施工技术创新

钢结构的设计与施工技术创新钢结构作为一种重要的建筑结构形式,在现代建筑领域发挥着重要的作用。
随着科技进步和工程技术的不断革新,钢结构的设计与施工技术也在不断创新与发展。
本文将探讨钢结构设计与施工技术创新的相关内容。
一、钢结构设计创新1.1 结构分析与优化钢结构设计的首要任务是进行结构分析与优化。
传统的设计方法主要依赖人工经验和简化计算方法,存在着一定的不足。
而随着计算机技术的发展,结构分析与优化的方法也有了很大的进步。
如有限元分析等方法的应用,能够更精确地模拟结构受力情况,并进行结构优化,使钢结构的设计更加经济高效。
1.2 新型材料的应用钢结构的设计还需要利用新型材料的应用。
传统的钢结构主要采用普通碳素钢材料,而现如今,高强度钢、耐腐蚀钢等新型材料的应用可以提高钢结构的承载能力和使用寿命。
这些新型材料的应用需要钢结构设计师有相关的知识和经验,并结合工程实际情况进行合理选用。
1.3 结构形式的创新钢结构的设计也可以通过创新结构形式来实现。
传统的结构形式主要包括框架结构、空心板结构等,而现代的钢结构设计中,越来越多的采用了空间网架、曲线形式等新颖的结构形式。
这些创新的结构形式既满足了建筑功能需求,又提升了建筑的美观性。
二、钢结构施工技术创新2.1 先进的制造工艺钢结构的制造过程需要先进的制造工艺来保证质量和效率。
例如,采用数字化控制的切割、焊接设备可以提高制造精度和效率。
同时,引入自动化生产线也能够减少人为因素对钢结构制造过程的影响,提高施工质量。
2.2 施工组织与管理钢结构施工需要高度的组织与管理能力。
传统的施工方式主要依赖于临时钢结构搭设,搭建时间长、造价高、工程质量难以保证。
现代的钢结构施工则注重施工组织与管理的创新,通过制定合理的施工计划、采用模块化施工等方式,提高施工效率和质量。
2.3 BIM技术的应用建筑信息模型(BIM)技术在钢结构施工领域的应用也为钢结构的施工带来了创新。
通过BIM技术,可以实现对钢结构的全过程协同设计与施工,提高了设计和施工的一体化效率与精度。
钢结构施工安全创新

钢结构施工安全创新钢结构施工的安全创新是现代建筑领域的重要突破,为了保障工人的生命安全以及工程的质量和进度,钢结构施工安全创新至关重要。
本文将分析与钢结构施工安全相关的创新措施和技术,以及其在实践中的应用。
1. 安全意识培养:通过加强工人的安全培训,提升他们的安全意识和紧急响应能力。
工人需要具备正确的施工技能和操作方法,并且了解常见的安全风险,以便能够迅速采取适当的措施来应对可能发生的事故。
2. 工艺改进:针对钢结构施工中存在的高空作业、起重吊装、焊接等危险环节,研发和应用更安全、高效的工艺。
例如,引入无人机进行高空巡检,减少高空作业的风险;采用智能化起重装置,提高起重作业的安全性和效率;使用自动化焊接设备,降低焊接操作的风险。
3. 安全监控系统:建立全面、科学的安全监控系统,通过安装摄像头、传感器等设备,对施工现场进行实时监控和数据收集。
这样可以实现对施工过程中潜在风险的及时发现和预警,以及对事故发生后的追溯和分析,为安全管理提供有力支持。
4. BIM技术应用:将建筑信息模型(BIM)技术与钢结构施工安全管理相结合,实现全过程的数字化管理。
通过构建3D模型,可以对施工过程进行模拟和优化,减少安全隐患的发生;同时,利用BIM技术提供的数据和信息,可以对施工现场进行全方位的安全评估和预测,有针对性地制定安全措施。
5. 协同管理:鼓励各参与方之间的协同合作,包括施工单位、设计单位、监理单位等,共同致力于钢结构施工安全的创新和管理。
通过信息共享、协同配合,可以在施工过程中有效避免各种危险和事故的发生,实现施工安全的整体优化。
钢结构施工安全创新是一项长期而复杂的任务,需要全行业的共同努力和关注。
通过不断引入新技术、新工艺,加强安全管理和监控,并营造良好的安全文化,我们能够使钢结构施工更加安全可靠,为社会建设做出更大的贡献。
钢结构建筑创新技术的应用

钢结构建筑创新技术的应用钢结构建筑是近年来在建筑行业中得到广泛应用的一种建筑形式。
其具有高强度、轻质化、耐腐蚀、可塑性强等特点,因此在大型工业厂房、商业综合体和高层建筑等领域都得到了广泛应用。
随着科技的进步和人们对环保及可持续发展的要求,钢结构建筑创新技术应运而生,为建筑行业带来了更多的发展机遇。
本文将深入探讨钢结构建筑创新技术的应用,包括钢结构建筑设计、制造和施工过程中的创新技术。
一、钢结构建筑设计中的创新技术钢结构建筑设计是钢结构建筑项目的核心环节,决定了建筑的整体安全性、稳定性和美观性。
传统的钢结构建筑设计主要采用人工经验和规范计算方法,但随着计算机技术的不断发展,计算机辅助设计(CAD)、建筑信息模型(BIM)等技术的应用,为钢结构建筑设计带来了巨大的创新。
例如,BIM技术可以实时模拟建筑的结构、材料和施工过程,能够提前发现和解决设计问题,提高设计效率和准确性。
此外,计算机辅助设计技术也能够提供更多的设计选项和方案,使设计更加灵活多变。
二、钢结构建筑制造中的创新技术钢结构建筑制造是钢结构建筑项目的关键环节,直接影响着建筑的质量和工期。
随着现代制造技术的不断进步,钢结构建筑制造过程中出现了一系列创新技术。
例如,数控切割技术的应用可以实现精准的钢材切割,减少材料浪费和加工误差;焊接机器人的使用能够提高焊接质量和效率,减少人工劳动强度;3D打印技术的发展使得钢结构建筑的零部件可以直接在现场打印,提高了制造的灵活性和效率。
这些新技术的应用不仅提升了钢结构建筑制造的质量和效率,还使得建筑的形式更加多样化和个性化。
三、钢结构建筑施工中的创新技术钢结构建筑施工是将设计和制造的结构零部件组装起来形成完整建筑的过程,也是一个复杂的工程任务。
传统的钢结构建筑施工过程需要大量的人工劳动和复杂的操作流程,容易出现质量问题和安全隐患。
但通过创新技术的应用,可以大大提高施工效率和质量。
例如,现代化施工设备的使用,如塔吊、起重机等,减少了人工搬运和装配的工作量;预制技术的应用可以在工厂条件下生产出标准化的构件,减少了现场施工的时间和工程量;无人机和激光测量技术的应用可以实现对施工过程的实时监测和测量,提高了施工的准确性和安全性。
钢结构建筑建筑工程的新技术

钢结构建筑建筑工程的新技术钢结构建筑是一种以钢材为主要结构材料,通过焊接或螺栓连接构建的建筑形式。
相比传统的混凝土结构,钢结构建筑具有更高的强度、更好的抗震性能和更快的施工速度。
随着科技的发展和创新的推动,钢结构建筑工程也在不断引入新技术和新材料,以提高建筑质量和效率。
本文将介绍几种钢结构建筑工程的新技术。
一、3D打印技术3D打印是近年来发展迅猛的技术,它将数字模型转化为实体物体。
在钢结构建筑工程中应用3D打印技术,可以实现复杂形状的构件制造,大大提高施工效率。
通过将建筑设计转化为数字模型,再利用3D打印技术将所需构件一次性打印出来,可以减少材料的浪费和人力成本。
同时,3D打印技术还可以减少施工过程中的错误,并提供更高的精度和质量控制。
二、钢结构混凝土复合技术钢结构和混凝土结构各自具有一定的优势,钢结构具有较高的强度和刚度,而混凝土结构具有较好的耐久性和抗火性能。
钢结构混凝土复合技术通过将钢结构和混凝土结合起来,充分发挥两者的优势,提高了建筑的整体性能。
该技术可以通过将钢构件置于混凝土中,利用钢和混凝土的互补作用来增强结构的抗震性能和承载能力。
此外,钢结构混凝土复合技术还可以提供更灵活的设计空间,创造出更多样化的建筑形式。
三、高性能钢材高性能钢材是指具有较高强度、较好耐久性和抗腐蚀性能的钢材。
随着钢材科学研究的不断进步,高性能钢材在钢结构建筑工程中得到广泛应用。
这些钢材可以更好地抵抗氧化、腐蚀和侵蚀,使得建筑更加耐久和可靠。
高性能钢材一方面可以减少建筑所需材料的使用量,降低建筑的自重,提高结构的抗震性能;另一方面,它还可以延长建筑的使用寿命,减少维修和更换的成本。
四、数字化建模与信息化管理钢结构建筑工程中的数字化建模与信息化管理是指利用计算机技术对建筑进行全过程设计、施工和运营管理。
通过数字化建模软件,可以对建筑进行复杂形状和结构分析,预测结构的强度和稳定性。
同时,信息化管理系统可以对施工进度、材料供应和安全监控进行实时监控和管理,提高施工效率和质量控制水平。
上海中心大厦钢结构工程施工创新技术3篇

上海中心大厦钢结构工程施工创新技术3篇上海中心大厦钢结构工程施工创新技术1上海中心大厦是一座现代化高层建筑,其高达632米,成为中国最高的建筑物之一。
这座大厦建造过程中采用了一系列创新的钢结构工程施工技术,这些技术实现了建筑物高度和稳定性的双重目标。
首先,上海中心大厦采用了冷弯薄壁构件技术。
该技术将钢板进行冷加工,并按照设计要求折弯和成型。
该技术具有成本低、工艺简单和施工方便等优点,并且能够保证构件的准确性和质量。
其次,上海中心大厦推广了模块化施工技术。
钢结构构件将被事先加工,并在现场组装。
这种技术具有加速施工、减少现场工作量和提高安全性等优点。
施工过程中采用了钢结构预制拼接技术,这有助于提高构件的准确度和质量,并且适用于多种复杂的结构形式。
此外,上海中心大厦还采用了现代化的机械化施工技术。
在内外层结构工程中,通过越来越多的自动化设备和机器人,加速了构建气氛的施工,使施工速度得到了极大的提高。
值得一提的是,上海中心大厦面临的最大挑战是抵抗风力和地震的力量。
为解决这些问题,结构工程师采用了震减防护技术。
这种技术通过将钢筋拉力减少到一个预定的水平,可以大幅减少地震波对建筑物的振荡。
而为了抵抗风力,工程师使用隔墙抗风技术,将隔墙安装在钢柱与钢梁之间,增强了建筑物的整体抗风能力。
总之,上海中心大厦的建成标志着在中国高层建筑领域取得了新的高度。
通过采用创新的钢结构工程施工技术,我们成功地解决了许多建筑方面的难题。
这给我们留下了一个极为宝贵的经验,即通过不断创新和尝试,使用科技和技术,我们可以让更多的世界领先的建筑物诞生在中国,这是我们大家一起的成功上海中心大厦的建成代表了中国在高层建筑领域的重要里程碑。
其采用的创新工程施工技术和结构设计,成功地解决了许多难题,显示了技术创新的潜力和应用的可行性。
这证明了中国拥有发展高层建筑的实力和经验,并为我们提供了宝贵的经验和启示。
未来,我们应该努力加强技术研发,继续推进科技创新,不断提高施工质量和效率,并为其他高层建筑项目提供借鉴和指导上海中心大厦钢结构工程施工创新技术2上海中心大厦钢结构工程施工创新技术随着城市化进程的加速,高层建筑已经成为现代城市发展的一个标志性符号,同时城市规划和环保要求也越来越严格。
钢结构施工技术创新

钢结构施工技术创新钢结构施工技术在建筑领域有着广泛的应用,其具有高强度、耐久性强、施工周期短等优点,被认为是未来建筑发展的趋势。
然而,在不断追求更高效、更可持续的建筑方式的背景下,钢结构施工技术也在不断进行创新与改进。
本文将探讨钢结构施工技术的创新与发展。
一、3D打印技术在钢结构施工中的应用近年来,3D打印技术在建筑领域引起了广泛的关注。
借助于3D打印技术,钢结构施工的自动化程度得以大幅提升,并且可以实现个性化需求的定制化施工。
采用3D打印技术的钢结构件可以直接在工地上打印,无需再进行现场组装,大大节省了施工时间和人力成本。
二、模块化施工在钢结构工程中的推广传统的钢结构施工方式需要大量的现场焊接和拼装工作,施工周期较长。
但随着模块化施工概念的提出,钢结构施工体系也发生了变革。
模块化施工将整个钢结构工程按照模块化的原则进行设计和制造,实现了钢结构的标准化和工业化生产。
这种方式不仅大大缩短了施工周期,还提高了施工质量和安全性。
三、智能化监控系统在钢结构施工中的应用随着物联网和人工智能技术的不断发展,智能化监控系统在钢结构施工中起到了关键作用。
通过传感器和监控设备,可以实时监测钢结构施工过程中的各项参数,如温度、湿度、变形等,确保施工的准确性和安全性。
同时,智能化监控系统还能够进行数据分析和预警,为钢结构施工提供科学依据和决策支持。
四、可持续施工理念在钢结构工程中的引入在当前全球关于气候变化和环境保护的呼吁下,可持续施工理念也在钢结构工程中得到了广泛应用。
通过采用环保材料和节能技术,减少资源的消耗和废弃物的产生,实现钢结构施工的可持续发展。
同时,在施工过程中注重环境保护和社会责任,确保施工与周边环境的协调发展。
总结:钢结构施工技术的创新与发展在不断推动着建筑行业的进步。
3D打印技术、模块化施工、智能化监控系统和可持续施工理念的引入,为钢结构工程带来了更高效、更安全、更环保的施工方式。
未来,钢结构施工技术将继续与科技创新紧密联系,为建筑行业的可持续发展贡献更多的力量。
钢结构施工方法的创新应用

钢结构施工方法的创新应用钢结构是一种重要的建筑结构形式,具有高强度、轻质、抗震等优点。
随着科技的不断发展,钢结构施工方法也在不断创新和应用,以提高施工效率和质量。
本文将介绍几种钢结构施工方法的创新应用。
1. 前装式施工方法前装式施工方法是一种将元件和构件在工地加工制作完成后,再进行现场安装组装的方法。
这种方法能够减少现场施工时间和人工成本,提高施工效率。
在钢结构施工中,可以预制好钢柱、钢梁、钢板等构件,然后在现场进行组装。
前装式施工方法不仅能够提高施工速度,还有利于质量的控制。
通过在工厂环境下进行制作,可以减少施工误差,提高构件的精度和一致性。
2. 组装施工方法组装施工方法是将钢结构构件进行组装,形成整体结构的方法。
这种方法可以最大程度地减少现场焊接和切割工作,减少施工噪音和粉尘产生。
同时,组装施工方法也可以提高施工速度,因为构件的制作可以与现场施工同时进行。
在钢结构施工中,可以使用各种组装方式,如螺栓连接、槽口连接等。
组装施工方法适用于各种类型的钢结构,可以有效地提高施工效率和质量。
3. 钢结构悬挂施工方法钢结构悬挂施工是一种将结构构件悬挂在建筑物外部进行安装的方法。
这种方法可以提高施工的安全性和效率,特别适用于高层建筑和狭小施工环境。
在钢结构悬挂施工中,可以使用吊车等设备将构件悬挂在建筑物外部,然后进行定位和固定。
钢结构悬挂施工方法可以减少对建筑物内部空间的占用,避免对原有建筑物造成损坏。
4. 钢结构预应力施工方法钢结构预应力施工是一种通过预应力技术增加钢结构构件强度和稳定性的方法。
这种方法可以有效地提高钢结构的承载能力和抗震能力。
在钢结构预应力施工中,可以使用钢束、拉索等材料进行预应力作用。
钢结构预应力施工方法在大跨度和超高层钢结构中应用较为广泛,能够提高结构的整体性能和安全性。
5. 数字化施工技术的应用随着信息技术的发展,数字化施工技术在钢结构施工中的应用也越来越广泛。
通过使用三维建模、激光扫描、BIM技术等,可以实现施工过程的模拟和优化,提高施工效率和质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
钢结构工程施工创新技术上海中心大厦总高632m,建筑形态呈旋转收缩上升态势,由主体结构、内幕墙和外幕墙等组成(见图1);采用“巨型柱-核心筒-伸臂桁架”抗侧结构体系,以增强桁架层(8道,其中第1道和第3道不设有伸臂桁架)为界,共分为8个结构分区;每个结构分区之中,内外幕墙之间自然形成3个垂直中庭大堂。
钢结构主要应用于主塔楼核心筒和外围框架、塔冠结构、外幕墙柔性悬挂钢支撑结构,如图2所示,总用钢量达12万t,板材最厚达140mm。
结构体量巨大、体系复杂,且具有复杂的功能性需求,采用常规的建造技术已经无法满足工程施工需要。
本文将以各个建造阶段不同的需求为主线,以钢结构工程施工建造技术(施工模拟、施工控制、施工工艺、施工装置等)为辅线实行施工创新技术的梳理和介绍,希望能够为今后超高层建筑施工技术的发展提供借鉴。
1钢结构幕墙一体化深化技术上海中心大厦钢结构工程与其他相关专业界面众多,涉及土建结构、钢结构、幕墙等专业。
各专业系统的空间关系极为复杂,传统的CAD技术无法清晰地表明各专业之间的相互关系,施工图纸上不可避免地存有着“结构碰撞”和“工艺空间不足”等问题。
按照传统的按图深化、按图施工,将影响工程推动的效率。
借助BIM模型和模拟技术,以及信息化、数据化、参数化的特点,实现设计图纸和深化图纸间的有机衔接。
在施工图设计阶段,建立基于施工图的各专业设计BIM模型,通过合模发现和解决各专业施工图纸,尤其是结构与幕墙、结构与机电相互之间存有的“硬碰撞”和“软碰撞”问题,并形成准确的设计BIM模型;在深化图设计阶段,以设计BIM模型为基础,实行土建、钢结构、幕墙等专业一体化深化设计工作,同时协调结构、机电管线及装饰之间的空间定位及界面关系。
并通过BIM深化设计的建模和合模,再次校核上述问题,形成准确的深化设计模型,指导或自动生成深化设计图纸,补充设计图纸深度不足、提升深化设计效率。
图3为典型结构分区钢结构幕墙合模实行碰撞检查的案例。
2主楼钢结构施工模拟分析及控制技术2.1竖向变形分析及控制技术超高层建筑竖向变形分析及施工控制一直是超高层结构施工的关键技术,通过吻合施工流程和工况的全过程施工模拟计算分析确定各施工分段的竖向变形补偿值(见表1)以及伸臂桁架的终固方案(见表2),有限元模型如图4所示。
主要计算假定如下:①收缩徐变计算模型考虑巨型柱配筋率和劲性结构的影响;②核心筒剪力墙和巨型柱中使用水泥为快硬高强水泥;③环境湿度取为70%;④巨型柱和核心筒剪力墙的加载龄期均取为5d,施工速度为5d/层;⑤核心筒领先楼面钢结构12层施工,楼板浇筑落后楼面钢结构8层;⑥待楼层施工到第2层伸臂桁架时再把第1层伸臂桁架终固。
实际监测结果表明各结构分区相对变形的实测值与理论值差值基本控制在10mm之内,主楼绝对标高的实测值与理论值基本控制在50mm之内,达到设计要求。
伸臂桁架终固方案分析和实施:①方案1施工各伸臂桁架时直接固死;②方案2首次施工到伸臂桁架时先临时固定,待施工到第2层桁架层时再把第1层伸臂桁架终固。
比较结果如表2所示。
方案1竖向变形差异产生的伸臂桁架内力最大,轴力应力比最大值为12.2%;方案2竖向变形差异产生的伸臂桁架内力次之,轴力应力比最大值达到 5.5%,其余均控制在5%之下。
应力监测结果也验证了理论分析结果的合理性和可靠性。
通过比较能够看出,采用方案2对伸臂桁架施工较为合理,基本不会影响其在抵抗风荷载或者地震荷载时发挥作用,且根据工程总进度计划,外幕墙钢支撑施工必须实行流水搭接施工,如若不对伸臂桁架实行终固,整个幕墙系统的变形控制将变得更为复杂和难以控制。
2.2塔冠钢结构施工模拟分析及控制技术从8区增强钢桁架层以上直至632m属于塔冠钢结构的范围,由核心筒、转换层(斜柱+楼面钢梁+混凝土楼板)、八角钢框架、鳍状钢桁架4部分结构组成(见图5)。
因为转换层结构的存有,其施工流程及方案确定变得极为重要,否则将造成转换层钢结构的应力和平面扭转变形的增大,从而造成施工完成状态无法满足设计的要求。
通过多个施工方案的施工全过程模拟分析,最终确定了如下施工流程:①126F~128F八角框架结构施工;②129F~132F八角框架结构施工,同时穿插119F~121F南北两侧转换层钢结构施工;③119F~121F东西侧转换层钢结构施工;④按照从121F~119F的顺序实行楼面混凝土浇筑;⑤分节段实行鳍状桁架钢结构施工。
施工模拟分析结果表明,在塔冠钢结构持续施工的过程中,转换层的扭转变形从最初的2.8mm发展到最终的10mm左右;应力的分布和大小均满足设计要求。
3外幕墙钢支撑结构施工技术外幕墙钢支撑结构具有其独特的结构特性,整个系统由柔性拉棒、水平钢支撑、悬挑主结构、变形协调群支座等部分组成。
柔性拉棒主要提供竖向刚度,水平钢支撑提供水平刚度,群支座协调因为风或地震产生的主楼侧向摆动引起的主体结构与钢支撑系统不均匀变形,整个系统吊挂于增强桁架层的悬挑结构上。
外幕墙钢支撑结构作为外幕墙板块的支撑系统,其施工的精度和进度将直接影响后道工序(内外幕墙系统)的施工,所以结构变形分析和施工控制,以及解决在悬挑加悬空的位置实行结构安装难题是创新研究的重点。
3.1变形分析及控制技术外幕墙钢支撑与主体结构相互关系如图6所示,施工阶段产生的变形主要由3部分组成:悬挂结构所依附的主体结构竖向变形、悬挂结构产生的竖向变形、钢支撑结构的竖向变形。
其中,悬挂结构所依附的主体结构竖向变形已在主体结构竖向变形中实行分析和控制,限于篇幅,本文将以2区为例重点对其余2个变形实行分析和研究。
1)悬挂结构产生的竖向变形分析及设计优化外幕墙钢支撑结构及幕墙板块依靠25组挂点吊挂在顶部增强桁架层悬挑楼面下方,其吊挂点位的变形对外幕墙系统的竖向变形影响较大,尤其是相连挂点之间不均匀变形将会对外幕墙系统存有较大危害。
2区幕墙支撑体系悬挂点位布置及悬挂点楼面梁体系如图7所示。
经过计算比较和设计调整优化,最终通过对悬挂吊点楼面体系的刚度实行调整的方法(悬挂点区域主结构钢梁截面增加,以及增加吊点梁杠杆效应),将吊挂点的绝对和相对变形均控制到幕墙板块允许的范围之内。
在吊点区域楼面刚度调整前后,25组吊挂点的竖向变形对比如图8所示,刚度调整得到极大改善。
同时,刚度调整后,钢支撑逆作施工和幕墙板块顺作施工引起的不均匀变形控制在20mm之内,如图9所示,达到幕墙设计的安全性和功能性要求。
2)钢支撑结构施工变形分析及控制2区外幕墙钢支撑结构施工时,变形主要由2部分构成:幕墙支撑的钢拉棒顶部悬挂点位竖向变形、钢拉棒伸长变形,施工过程也将根据2部分的数值分别实行预变形控制,2区钢支撑楼层及吊点编号如图10所示。
钢支撑结构顶部吊挂点位标高预调整控制:根据变形分析计算结果,对增强桁架层对应钢支撑结构吊点位置的标高实行施工预调整,确保钢支撑及幕墙板块施工完成后标高控制在设计允许的误差范围之内(±10mm)。
钢支撑结构施工标高预调整控制:每层钢支撑结构的环梁安装时,需要综合考虑顶部吊挂点位的变形、钢支撑施工引起钢拉棒的变形、幕墙板块施工引起钢拉棒的变形,最后汇总得到“外幕墙钢支撑结构施工各阶段变形控制图”。
并以此为依据对钢支撑的安装标高实行标高预调整,确保幕墙板块施工完成时,25个吊点水平度能够满足设计要求。
在实际施工过程中,即时跟踪实测了25个悬挂点位变形情况,并与理论计算实行比对,图12为2区的对比结果,两者趋势基本一致,且数值较为吻合,误差基本控制在10mm之内,考虑到温差影响及测量误差的影响,施工精度和变形控制的效果达到预期效果。
3.2施工技术钢支撑结构属于独立施工线路,且亦属于关键线路,主体结构施工塔式起重机除服务好主体钢结构施工外已无法满足此分项工程的施工进度要求,所以创新使用了3台弯轨行走式塔式起重机以满足施工需求。
行走式塔式起重机设置在各结构分区顶部悬挑楼面上,塔式起重机型号为QD10B。
另外,为满足钢支撑结构在悬挑及悬空区域施工操作需要,创新设计了超大型整体悬挂式升降式平台。
平台设计时充分考虑上海中心大厦8个结构分区外幕墙钢支撑结构旋转内收的特点,采取模块化的思路,在保证施工平台安全的同时,尽量做到通用以适用于8个分区钢支撑的施工要求,节约施工成本和提升施工效率,并具有可推广和应用的价值。
钢支撑结构施工工艺如图13所示。
4巨型动臂式塔式起重机外挂施工技术上海中心大厦主楼选用4台2450tm的巨型塔式起重机,十字对称外挂于核心筒墙体外侧。
需要设计安全可靠的爬升支架系统确保大型塔式起重机的使用、爬升和平移,以配合完成主体钢结构工程的施工任务。
借助广州电视塔等工程实践经验对传统爬升支架实行改进创新,将塔式起重机的荷载直接传递至核心筒结构墙体节点区域,避免了核心筒外墙的加固,从而减小对核心筒内部施工的干扰,并节约了施工成本。
同时,随着爬升支架外挂核心筒外墙体厚度的减小,外挂塔式起重机的中心与核心筒外墙壁的距离将增大,创新实践了塔式起重机高空平移的新工艺,突破了爬升支架加长改造的传统工艺。
爬升支架荷载传力情况如图14所示,三维模型如图15所示。
5外幕墙钢支撑结构滑移支座国产化研发技术为了协调上海中心大厦外幕墙体系与主体结构之间因为风荷载或地震作用产生的竖向差异变形,在外幕墙钢支撑结构上设置了众多(近千套)机械滑移支座。
原本根据设计要求,滑移支座需要采用全进口支座,但经过多方讨论研究和试验,全进口成品支座不但存有自锁以及与结构系统不匹配等技术问题,而且采购周期长、成本高,无法满足工程实际需求。
于是,经过长达2年的研究,立足于结构体系的高度,通过传力路径优化、减磨材料选型、滑移构造优化、增加滑动主动力等一系列措施,创新研发了满足工程需求的国产化机械滑移支座:短于2m径向支撑滑移支座、底部水平滑移支座、底部垂直滑移支座、凸台滑移支座、关节轴承支座。
6电涡流阻尼器国产化研发及施工装配技术在超高层建筑的顶部往往设置调谐质量阻尼器来实行风振和地震响应控制,一般采用液体阻尼杆调谐质量阻尼器,如台北101大厦。
电涡流调谐质量阻尼器作为一种新型的阻尼器已逐渐推广和应用至超高层建筑,具有高效、环保及免维护等优点,当超高层建筑发生摆动时,吊挂在超高层建筑顶部的质量箱系统将带动电涡流系统的磁钢组件在电涡流系统的铜板上发生相对移动,从而将结构振动的能量转化为热能。
上海中心大厦阻尼器设置在125层上方中庭之中,通过4组12根钢索悬挂在131层楼面系统上,结构质量约1000t,由电涡流系统、质量箱、吊索和锚固、调谐框架等部件组成,是第1个国产化电耦流阻尼器,如图16所示。
电涡流阻尼器的施工较为复杂,且没有成功的经验可借鉴,根据电涡流系统和质量箱系统施工精度要求高及施工周期长的特点,创新提出一种并行施工装配技术,包括隔离胎架施工技术、同步顶升和下降施工技术、电涡流系统组装技术、质量箱系统组装技术和质量箱与电涡流系统对接施工技术等。