CN113718955A - 一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，包括：核心筒、底部支撑结构、临时桁架层、下悬翼和上悬翼；核心筒安装至第八层时，底部支撑结构同步施工；下悬翼施工完成后，在下悬翼的上部安装临时桁架层；并以临时桁架层作为竖直受力单元支撑上悬翼的施工；上悬翼施工过程中，下悬翼和上悬翼下部的核心筒能够进行土建和机电施工；上悬翼施工完成后，拆除临时桁架层。根据本发明的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，能够在满足施工安全度要求的前提下，加快施工工期。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法。
背景技术
悬挂结构传力明确，合理的选用悬挂结构，可以充分发挥高强材料的力学性能，使建筑显得轻盈，往往还可以与建筑形态实现巧妙的结合。但相比于其他结构类型，悬挂结构的冗余度不高，特别是顶层处的悬挂桁架，在设计时建议留一定的富裕度。其次，在悬挂结构中，竖向荷载往往是控制工况，而竖向荷载又是一直存在的，因此，对竖向荷载的分析是悬挂结构设计的重点。合理的施工方案又是悬挂结构能够顺利施工的关键，不合理的施工顺序可能会造成严重的后果。
采用“带悬挂层的支撑框架结构体系”的建筑结构，是通过框架支撑筒体作为主要的抗侧体系，在每个悬挂体顶部，结合立面支撑布置，设置多层斜拉悬挑桁架，下部楼层通过吊柱悬挂在悬挑桁架上。对于每个塔楼存在6个在立面、平面非对称的悬翼，悬翼对楼面结构的最大楼层水平位移影响非常大。最常见的施工方式是采用“一撑到顶”的施工方案，即在下悬翼底部加设刚性支撑，直至悬翼整体施工完成后再进行支撑拆除；但是由于上下两个悬翼的整体重量过大，导致悬翼沉降变形过大，则在施工阶段进行的预抬将使得原本悬翼的栓接节点螺栓无法穿入；此外，下悬翼桁架层构件在正常使用阶段仅承受下悬翼外框重量，按“一撑到顶”的施工方式，下悬翼桁架层需承受上、下两个外框的重量，安全冗余不足。因此，选用一个合理的施工方案至关重要。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，能够在满足施工安全度要求的前提下，加快施工工期。
根据本发明实施例的巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，安装步骤如下：
S1：核心筒施工；所述核心筒安装至第八层时，所述底部支撑结构同步施工，所述底部支撑结构设置于所述核心筒的周侧；
S2：所述底部支撑结构施工完成后，在所述底部支撑结构顶部安装下悬翼；所述下悬翼和所述核心筒同步施工；所述核心筒的施工作业层始终领先所述下悬翼；
S3：所述下悬翼施工完成后，在所述下悬翼的上部安装临时桁架层；所述下悬翼顶部设置中部支撑圆柱以支撑所述临时桁架层的安装；
S4：所述临时桁架层安装完成后，拆除所述中部支撑圆柱和所述底部支撑结构，并以所述临时桁架层作为竖直受力单元支撑上悬翼的施工；所述上悬翼施工过程中，所述下悬翼和所述上悬翼下部的核心筒能够进行土建和机电施工；
S5：所述上悬翼施工完成后，拆除所述临时桁架层。
根据本发明实施例的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，至少具有如下技术效果：采用了分段移交的施工方案，通过建立临时桁架层来支撑上悬翼，使得单个支撑***承担的荷载重量大大减小，增强了构件的安全储备，提升了施工过程的安全性，同时减少了悬翼的变形；此外，上悬翼的施工过程中，可以提前将下悬翼移交土建和机电单位施工，大大加快了安装工期，有利于缩短项目整体竣工工期。
根据本发明的一些实施例，所述底部支撑结构包括底部分配桁架和底部支撑胎架，所述底部分配桁架安装于地面或地下室顶板，所述底部支撑胎架安装于所述底部分配桁架上，所述下悬翼安装于所述底部支撑胎架上方。
根据本发明的一些实施例，所述底部支撑胎架顶部设有转换梁，所述转换梁上设置有小立柱；所述下悬翼荷载由所述小立柱传递至所述转换梁。
根据本发明的一些实施例，所述转换梁截面尺寸为1m*0.4m。
根据本发明的一些实施例，所述底部支撑胎架为格构式结构。
根据本发明的一些实施例，计算所述下悬翼和所述上悬翼施工过程对所述核心筒结构的变形影响，得出理论计算值，根据理论变形值，结合现场实际施工步骤，在所述核心筒结构安装过程中提前进行反向预偏。
根据本发明的一些实施例，所述核心筒设有向外延伸的外接连接板和夹板，所述外接连接板和所述夹板用于与所述下悬翼和所述上悬翼的钢梁通过螺栓连接。
根据本发明的一些实施例，所述上悬翼钢梁主体的螺栓孔直径为D28，所述外接连接板的螺栓孔直径为D24，穿设于所述外接连接板螺栓孔的螺栓规格为M22。
根据本发明的一些实施例，所述核心筒外周面悬挂有三个不对称的下悬翼，所述上悬翼同样设有三个，三个所述上悬翼分别对应设置于三个所述下悬翼上方。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例施工完成的结构示意图；
图2是本发明实施例的平面图；
图3是本发明实施例第一步骤的结构示意图；
图4是本发明实施例第二步骤的结构示意图；
图5是本发明实施例第三步骤的结构示意图；
图6是本发明实施例第四步骤的结构示意图；
图7是本发明实施例悬翼的结构示意图。
附图标记：
核心筒100；
底部支撑结构200、底部分配桁架210、底部支撑胎架220；
临时桁架层300、中部支撑圆柱310；
下悬翼400、上悬翼410、桁架层420、吊挂层430。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图7，本发明实施例的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，包括：核心筒100、底部支撑结构200、临时桁架层300、下悬翼400和上悬翼410；下悬翼400、上悬翼410和临时桁架层300均安装于核心筒100。如图2所示，核心筒100的包括六个竖直悬挂面，下悬翼400和上悬翼410均设有三个，三个下悬翼400错位安装于三个悬挂面上，以降低对核心筒100结构的变形影响。三个上悬翼410和三个下悬翼400设置于同样的悬挂面上，且三个上悬翼410分别对应设置于三个下悬翼400上方。如图7所示，上悬翼410和下悬翼400均包括桁架层420和悬挂层，桁架层420一般四层楼高，吊挂层430一般九至十四层楼高。对照图2，通过调节桁架层420在B、C、D点的竖向变形值，以保证上、下弦杆成线性，防止错口。
安装步骤如下：
S1：核心筒100施工；核心筒100安装至第八层时，底部支撑结构200同步施工；底部支撑结构200安装于地下室混凝土结构柱，底部支撑结构200设置于核心筒100的周侧；图3所示是完成第一步骤后的示意图，此时核心筒100已经施工到了第十二层，核心筒100外周的三组底部支撑结构200也已经安装完毕；可以看出，在修建底部支撑结构200的时候，核心筒100在同步安装。
在本发明的一些实施例中，底部支撑结构200包括底部分配桁架210和底部支撑胎架220，底部分配桁架210安装于地面或地下室顶板上，底部支撑胎架220安装于底部分配桁架210上，下悬翼400安装于底部支撑胎架220上方。底部支撑胎架220为格构式结构。格构式是由型钢、钢管或组合截面杆件连接而成的杆系结构，多作成桁架和格构柱。一般由两个实腹式的柱肢组成，中间用缀条连接。
在本发明的一些实施例中，底部支撑胎架220顶部设有转换梁，转换梁上设置有小立柱；下悬翼400荷载由小立柱传递至转换梁。转换梁截面为矩形，小立柱截面为矩形或圆形，且小立柱一般设置于转换梁的中心位置；将力从小立柱传递至转换梁，增大了受力面积，减小了底部支撑胎架220顶部的压强。
在本发明的一些实施例中，转换梁截面尺寸为1m*0.4m。
S2：下悬翼400和核心筒100同步施工；核心筒100的施工作业层始终领先下悬翼400五层至六层；图4是第二步骤施工完成后的示意图，三个下悬翼400同步建设，并且核心筒100也与下悬翼400同步建设。
S3：下悬翼400施工完成后，在下悬翼400的上部安装临时桁架层300；下悬翼400顶部设置中部支撑圆柱310以支撑临时桁架层300的安装；如图5所示，图5是中部支撑圆柱310和临时桁架层300施工完成后的结构示意图，临时桁架层300有二至三层楼高，由于临时桁架层300的高度不高，因此不会对下悬翼400增加太大的重量，保证了下悬翼400的安全；同时通过设置斜拉悬挑桁架，使临时桁架层300的重量主要由核心筒100承受。
S4：临时桁架层300安装完成后，拆除中部支撑圆柱310和底部支撑结构200，并以临时桁架层300作为竖直受力单元支撑上悬翼410的施工；上悬翼410施工过程中，下悬翼400和上悬翼410下部的核心筒100能够进行土建和机电施工；图6为上悬翼410施工完成后的示意图；此时中部支撑圆柱310和底部支撑结构200已经拆除；上部核心筒100和上悬翼410的建设不再需要借助下悬翼400或底部支撑结构200来对其进行支撑。通过建立临时桁架层300来支撑上悬翼410，使得单个支撑***承担的荷载重量大大减小，增强了构件的安全储备，提升了施工过程的安全性，同时减少了下悬翼400的变形。
进一步的，在上悬翼410的施工过程中，可以提前将下悬翼400移交土建和机电单位施工，大大加快了安装工期，有利于缩短项目整体竣工工期。
需要了解的是，由于三个上悬翼410和三个下悬翼400不对称安装于核心筒100，且悬翼的重量不一；同时由于上悬翼410和下悬翼400的立面错层布置，因此随着安装的进行，核心筒100的重心与刚心分布不均，对核心筒100有扭转效应；因此需要在施工过程中需要对核心筒100进行反向预偏。具体的，通过计算下悬翼400和上悬翼410施工过程对核心筒100结构的变形影响，得出理论计算值，根据理论变形值，结合现场实际施工步骤，在核心筒100结构安装过程中进行多次实地测量，以实现提前进行反向预偏。
在本发明的一些实施例中，核心筒100设有向外延伸的外接连接板，外接连接板用于与下悬翼400和上悬翼410的钢梁通过螺栓连接。
在本发明的一些实施例中，上悬翼410的钢梁主体的螺栓孔直径为D28，外接连接板的螺栓孔直径为D24，穿设于外接连接板螺栓孔的螺栓规格为M22。由于需要进行反向预偏，因此会出现部分螺栓无法穿过螺栓孔的情况；为了保证预偏后螺栓仍然能够正常***螺栓孔，因此对螺栓孔的直径和螺栓的大小进行了调整，将原“一撑到底”施工方法中的M24螺栓和D26螺栓孔修改为了M22的螺栓，将钢梁主体的螺栓孔改为了D28，外接连接板的螺栓孔改为了D24。上悬翼410和下悬翼400均进行了改动。
S5：上悬翼410施工完成后，拆除临时桁架层300。如图1所示，临时桁架层300在施工完成后进行了拆除。在临时桁架层300拆除之前，整个建筑的钢结构应已完成搭建，同时下悬翼400和下部的核心筒100也完成了机电和土建安装，极大地提升了安装工期。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于，
S1：核心筒(100)施工；所述核心筒(100)安装至第八层时，底部支撑结构(200)同步施工，所述底部支撑结构(200)设置于所述核心筒(100)的周侧；
S2：所述底部支撑结构(200)施工完成后，在所述底部支撑结构(200)顶部安装下悬翼(400)；所述下悬翼(400)和所述核心筒(100)同步施工，所述核心筒(100)的施工作业层始终领先所述下悬翼(400)；
S3：所述下悬翼(400)施工完成后，在所述下悬翼(400)的上部安装临时桁架层(300)，所述下悬翼(400)顶部设置中部支撑圆柱(310)以支撑所述临时桁架层(300)的安装；
S4：所述临时桁架层(300)安装完成后，拆除所述中部支撑圆柱(310)和所述底部支撑结构(200)，并以所述临时桁架层(300)作为竖直受力单元支撑上悬翼(410)的施工；所述上悬翼(410)施工过程中，所述下悬翼(400)和所述上悬翼(410)下部的核心筒(100)进行土建和机电施工；
S5：所述上悬翼(410)施工完成后，拆除所述临时桁架层(300)。
2.根据权利要求1所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述底部支撑结构(200)包括底部分配桁架(210)和底部支撑胎架(220)，所述底部分配桁架(210)安装于地面或地下室顶板上，所述底部支撑胎架(220)安装于所述底部分配桁架(210)上，所述下悬翼(400)安装于所述底部支撑胎架(220)上方。
3.根据权利要求2所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述底部支撑胎架(220)顶部设有转换梁，所述转换梁上设置有小立柱；所述下悬翼(400)荷载由所述小立柱传递至所述转换梁。
4.根据权利要求3所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述转换梁截面尺寸为1m*0.4m。
5.根据权利要求4所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述底部支撑胎架(220)为格构式结构。
6.根据权利要求1所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述核心筒(100)设有向外延伸的外接连接板，所述外接连接板用于与所述下悬翼(400)和所述上悬翼(410)的钢梁通过螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述上悬翼(410)钢梁主体的螺栓孔直径为D28，所述外接连接板的螺栓孔直径为D24，穿设于所述外接连接板螺栓孔的螺栓规格为M22。
8.根据权利要求7所述的一种巨型非对称悬挂纯钢结构塔楼的施工方法，其特征在于：所述核心筒(100)外周面悬挂有三个不对称的下悬翼(400)，所述上悬翼(410)同样设有三个，三个所述上悬翼(410)分别对应设置于三个所述下悬翼(400)上方。
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