CN209323691U - 一种超长超高巨型斜撑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超长超高巨型斜撑，斜撑呈X形设置在相邻巨柱之间，X形斜撑的4个端点分别与巨柱之间相互焊接成整体结构，在相邻巨柱之间设有若干个首尾相连的X形斜撑巨柱呈Y型结构，既巨柱的底部为单根巨柱，上部为双根巨柱，双根巨柱之间呈20°～30°夹角，双根巨柱的一端与单根巨柱相贯，双根巨柱的长度是单根巨柱长度的N倍，其中若干个首尾相连的X形斜撑的最下面的X形斜撑的两个底端分别与单根巨柱之间相互焊接成整体结构，最下面的X形斜撑的两个上端及其余的X形斜撑的4个端点分别与双根巨柱之间相互焊接成整体结构。

Description

一种超长超高巨型斜撑

技术领域

本实用新型涉及超高层钢结构外框倾斜结构无支撑安装技术领域，具体涉及一种超长超高巨型斜撑。

背景技术

近年来随着设计水平和施工技术的不断提高，超高层钢结构得到了飞速的发展。外框巨柱间加设巨型斜撑来增加结构的整体性，此类钢结构的巨型斜撑构件截面非常大。在设计阶段，为充分增加首层大堂内净空高度，外框***与核心筒***到若干层后才开始有楼层梁连接，造成巨型斜撑悬臂长度过长，而且巨型斜撑倾斜角度大，给安装带来了巨大的困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、建造成本低、结构安全可靠、便于施工操作的超长超高巨型斜撑。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种超长超高巨型斜撑，所述斜撑呈X形设置在相邻巨柱之间，X形斜撑的4个端点分别与巨柱之间相互焊接成整体结构，在相邻巨柱之间设有若干个首尾相连的X形斜撑，X形斜撑为空心钢管，在X形斜撑之间可以设有横向连杆。

优选的技术方案是，所述巨柱呈Y型结构，既巨柱的底部为单根巨柱，上部为双根巨柱，双根巨柱之间呈20°～30°夹角，双根巨柱的一端与单根巨柱相贯，双根巨柱的长度是单根巨柱长度的N倍，其中若干个首尾相连的X形斜撑的最下面的X形斜撑的两个底端分别与单根巨柱之间相互焊接成整体结构，最下面的X形斜撑的两个上端及其余的X形斜撑的4个端点分别与双根巨柱之间相互焊接成整体结构。

优选的技术方案还有，所述单根巨柱、双根巨柱及X形斜撑均由若干段管体相互焊接成整体结构，其中的每一段分别为斜撑构件或为巨柱构件。

进一步优选的技术方案是，在每段所述斜撑构件上均设有安装吊耳和卸车吊耳，每段斜撑构件上安装吊耳至少设有4个，安装吊耳设置的位置应满足确保斜撑构件吊装时的倾角比理论值大3～5°。这样由于构件起吊后的角度基本和理论值相同，因此可以最大限度的减少高空调整的难度和工作量。

进一步优选的技术方案还有，在所述单根巨柱与双根巨柱支间设有核心筒，在单根巨柱、双根巨柱、核心筒及斜撑构件之间设有用于施工操作的钢拉杆、钢撑杆，在斜撑构件下设有用于施工操作的操作架及操作平台。

一种超长超高巨型斜撑的攀附式施工方法，所述攀附式施工方法包括如下工艺步骤：

第一步，对斜撑构件进行合理分段分节，根据运输路况、现场施工和塔吊工况，确定第一节斜撑构件长度为8m、第二～四节斜撑构件长度均为9m、第五节斜撑构件长度为4.5m、第六节斜构件长度为5.1m、中间封闭节点为兴字形节点；

第二步，根据分段情况和斜撑与巨柱之间，以及斜撑之间的空间位置关系，采用无支撑施工方法完成斜撑构件的安装，极大程度上节约了工装材料的使用量和工作量，提高了施工效率。为此利用迈达斯整体计算，确定斜撑各节的施工工艺，第一节斜撑利用斜撑和巨柱之间的焊缝受力完成悬挑施工；第二～四节斜撑利用钢拉杆拉结到巨柱侧面，第五、六节斜撑根据其对称的特点，在两个对称的斜撑之间利用钢撑杆使其自平衡从而完成安装。钢拉杆和钢撑杆运用Abaqus有限元软件建模计算，确定材料种类及细部节点；

第三步，依据迈达斯整体计算结果、Abaqus有限元软件分析模拟，运用Tekla建立施工模型及钢拉杆配套模型进行分析，从而分析出在现场安装斜撑构件会遇到的各种问题，提前预知并及时采取应对措施；

第四步，利用Tekla模型将钢拉杆、钢撑杆、操作架工装进行设计，按照详图现场进行加工、制作。

优选的技术方案是，其中第一节斜撑构件的安装，将采用提前在巨柱上焊接定位板，根据X形斜撑的倾斜构件重心找出合适吊点位置，原则为第一节斜撑构件吊起后要比其安装倾斜角度大。之后利用斜撑和巨柱之间的焊缝受力完成悬挑施工；

优选的技术方案还有，其中第二～四节斜撑构件的安装，将采用待第一节斜撑构件的与巨柱相贯口焊接完毕并探伤合格后，再将巨柱安装至设置钢拉杆的巨柱高度，吊点原则为吊起后要比其安装倾斜角度大3～5°；

在第二～四节斜撑构件的安装中时，由于倾角比理论值大，上部首先接触，在落钩过程中，上节斜撑构件的运动趋势始终是以接触点为轴旋转直至倾角达到设计值，整个对接口吻合，上下节连接板连接牢固，之后安装钢拉杆，钢拉杆两端焊缝均为全熔透焊缝，待钢拉杆两端焊缝焊接完成后，方可摘钩。

进一步优选的技术方案是，其中第五、六节巨型斜撑安装时，同时用两台动臂塔各自对称吊装一个斜撑构件，之后在两斜撑构件之间设置钢撑杆，钢撑杆要提前放置就位。位置达到理论坐标后，将上下节连接板连接牢固，再将钢撑杆两端和斜撑焊接牢固，此时方可摘钩。

进一步优选的技术方案还有，其中第五～六节斜撑构件安装时，将巨柱安装至超过要安装斜撑构件的高度，第五、六节斜撑构件分别与F7、F8层楼层梁连接，为了保证能够实现兴字形节点结构，需将兴字形节点的相对坐标测量出来，第五、六节斜撑构件在安装过程中根据其理论设计坐标和兴字形节点的相对坐标，确定其合适坐标；兴字形节点安装就位后，调节两支腿与下节巨撑的对口，调整到达规范要求后，安装所连接楼层并进行加固焊接。

本实用新型的优点和有益效果在于：该超长超高巨型斜撑具有结构简单、建造成本低、结构安全可靠、便于施工操作等特点。通过采用多节多层无支撑攀附式施工方法，减少了大量的支撑材料和制作、安装、拆除支撑所需的人员、机械，节约了成本，缩短了前期准备工作和后期收尾时间，大大地提高了施工效率，取得了极佳的效果，也为类似工程的施工提供了借鉴、指导。

附图说明

图1是本实用新型超长超高巨型斜撑的结构示意图；

图2是图1中的斜撑构件结构示意图；

图3是本实用新型超长超高巨型斜撑中的施工结构示意图。

图中：1、斜撑；1.1、斜撑构件；1.11、第一节斜撑构件；1.12、第二节斜撑构件；1.13、第三节斜撑构件；1.14、第四节斜撑构件； 1.15、第五节斜撑构件；1.16、第六节斜撑构件；1.17、兴字形节点； 2、巨柱；2.1、单根巨柱；2.2、双根巨柱；3、安装吊耳；4、卸车吊耳；5、核心筒；6、钢拉杆；7、钢撑杆；8、操作架；9、操作平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1～3所示，本实用新型是一种超长超高巨型斜撑，所述斜撑1 呈X形设置在相邻巨柱1之间，X形斜撑1的4个端点分别与巨柱2之间相互焊接成整体结构，在相邻巨柱2之间设有若干个首尾相连的X形斜撑 1，X形斜撑为空心钢管，在X形斜撑之间可以设有横向连杆。

本实用新型优选的实施方案是，所述巨柱2呈Y型结构，既巨柱2 的底部为单根巨柱2.1，上部为双根巨柱2.2，双根巨柱2.2呈25°夹角，双根巨柱2.2的一端与单根巨柱2.1相贯，双根巨2.2的长度是单根巨柱2.1长度的N倍，其中若干个首尾相连的X形斜撑1的最下面的X 形斜撑1的两个底端分别与单根巨柱2.1相互焊接成整体结构，最下面的X形斜撑1的两个上端及其余的X形斜撑1的4个端点分别与双根巨柱 2.2之间相互焊接成整体结构。

本实用新型优选的实施方案还有，所述单根巨柱2.1、双根巨柱 2.2及X形斜撑1均由若干段管体相互焊接成整体结构，其中的每一段分别为斜撑构件1.1或为巨柱构件。

本实用新型进一步优选的实施方案是，在每段所述斜撑构件1.1 上均设有安装吊耳3和卸车吊耳4，每段斜撑构件1.1上安装吊耳3至少设有4个，安装吊耳3设置的位置应满足确保斜撑构件1.1吊装时的倾角比理论值大3～5°。这样由于构件起吊后的角度基本和理论值相同，因此可以最大限度的减少高空调整的难度和工作量。

本实用新型进一步优选的实施方案还有，在所述单根巨柱2.1与双根巨柱2.2支间设有核心筒5，在单根巨柱2.1、双根巨柱2.2、核心筒5及斜撑构件1.1之间设有用于施工操作的钢拉杆6、钢撑杆7，在斜撑构件1.1下设有用于施工操作的操作架8及操作平台9。

一种超长超高巨型斜撑的攀附式施工方法，所述攀附式施工方法包括如下工艺步骤：

第一步，对斜撑构件1.1进行合理分段分节，根据运输路况、现场施工和塔吊工况，确定第一节斜撑构件1.11长度为8m、第二～四节斜撑构件1.12～1.14长度均为9m、第五节斜撑构件1.15长度为4.5m、第六节斜构件1.16长度为5.1m、中间封闭节点为兴字形节点1.17；

第二步，根据分段情况和斜撑与巨柱之间，以及斜撑之间的空间位置关系，采用无支撑施工方法完成斜撑构件的安装，极大程度上节约了工装材料的使用量和工作量，提高了施工效率。为此利用迈达斯整体计算，确定斜撑各节的施工工艺，第一节斜撑利用斜撑和巨柱之间的焊缝受力完成悬挑施工；第二～四节斜撑利用钢拉杆拉结到巨柱侧面，第五、六节斜撑根据其对称的特点，在两个对称的斜撑之间利用钢撑杆使其自平衡从而完成安装。钢拉杆和钢撑杆运用Abaqus有限元软件建模计算，确定材料种类细部节点；

第三步，依据迈达斯整体计算结果、Abaqus有限元软件分析模拟，运用Tekla建立施工模型及钢拉杆6配套模型进行分析，从而分析出在现场安装斜撑构件1.1会遇到的各种问题，提前预知并及时采取应对措施；

第四步，利用Tekla模型将钢拉杆6、钢撑杆7、操作架8工装进行设计，按照详图现场进行加工、制作。

本实用新型优选的实施方案是，其中第一节斜撑构件1.11的安装，将采用提前在巨柱2上焊接定位板，根据X形斜撑的倾斜构件重心找出合适吊点位置，原则为第一节斜撑构件1.11吊起后要比其安装倾斜角度大，之后利用斜撑和巨柱之间的焊缝受力完成悬挑施工。

本实用新型优选的实施方案还有，其中第二～四节斜撑构件 1.12～1.14的安装，将采用待第一节斜撑构件1.11的与巨柱2相贯口焊接完毕并探伤合格后，再将巨柱2安装至设置钢拉杆6的巨柱2高度，吊点原则为吊起后要比其安装倾斜角度大3～5°；

在第二～四节斜撑构件1.12～1.14的安装中时，由于倾角比理论值大，上部首先接触，在落钩过程中，上节斜撑构件1.1的运动趋势始终是以接触点为轴旋转直至倾角达到设计值，整个对接口吻合，上下节连接板连接牢固，之后安装钢拉杆6，钢拉杆6两端焊缝均为全熔透焊缝，待钢拉杆6两端焊缝焊接完成后，方可摘钩。

本实用新型进一步优选的实施方案是，其中第五、六节斜撑安装时，同时用两台动臂塔各自对称吊装一个斜撑构件，之后在两斜撑构件1.1之间设置钢撑杆7，钢撑杆7要提前放置就位。位置达到理论坐标后，将上下节连接板连接牢固，再将钢撑件7两端和斜撑焊接牢固，此时方可摘钩。

本实用新型进一步优选的实施方案还有，其中第五、六节斜撑构件1.15～1.16安装时，将巨柱2安装至超过要安装斜撑构件1.1的高度，第五、六节斜撑构件1.15、1.16分别与F7、F8层楼层梁连接，为了保证能够实现兴字形节点1.17结构，需将兴字形节点1.17的相对坐标测量出来，第五、六节斜撑构件1.15、1.16在安装过程中根据其理论设计坐标兴字形节点的相对坐标，确定其合适坐标；兴字形节点1.17 安装就位后，调节两支腿与下节巨撑的对口，调整到达规范要求后，安装所连接楼层并进行加固焊接。

实施例1

如图1所示，为一栋超高层钢结构工程塔楼地上94层，地下4层，建筑高度428m。塔楼平面四角分别布置有巨型框架柱，巨型框架柱截面Φ4200*80。塔楼为了提高结构整体抗侧向力，在巨柱2间的四个立面中布置了巨型X形斜撑1，每个立面各有7道巨型X形斜1，其中最下面一层的巨型X形斜撑1(-7.95m～35.33m)构件截面最大Φ2800*80，外框***与核心筒5在F7层(26.85m)处设置第一道楼层梁。

施工难点

由巨型框架柱Φ4200*80与巨型X形斜撑1由Φ2800*80构成的双倾斜巨柱2是全球超高层建筑中最大的相贯对接，两倾斜巨柱夹角为25°。此相贯线焊缝焊接难度极高。

由于巨型斜撑相贯在巨型框架柱上，两倾斜巨柱2在俯视投影上，中心线不重合。在安装定位时无规律可循，故给测量精确定位带来了巨大的挑战。

从与巨柱2相贯到F9层闭合，X形斜撑1长度达50m，重量约 268.3t。需合理策划分段分节，对技术准备要求高。

采用何种安装方法是此巨型斜撑安装方案的重中之重。既安全可靠，又节约成本。

需要选择合适的吊点，确保起吊后角度和理论值相符。

巨型斜撑安装工况分析。

巨型斜撑分节及吊点分析。

如图2所示，整个巨型斜撑1长度达50m，根据现场塔吊布置及性能，每节斜撑重量不宜超过60t。采用多节多层安装的方法，斜撑构件1.1采用四点吊装，通过提前设计吊点位置和钢丝绳长度，可以保证斜撑构件1.1吊装时的倾角比理论值大3～5°，这样当上节斜撑构件 1.1与下节斜撑构件1.1对接时，上节斜撑构件1.1只需落钩即可完成就位，提高了施工效率。

巨型斜撑安装方案分析。

斜撑构件1.1采用无支撑施工工艺安装，即在巨柱2上拉设钢拉杆6件。通过技术分析后X形斜撑共分为6段，斜撑构件1.1采用从下向上逐节的安装方法施工。

无支撑安装与传统措施对比

如图3所示，由于本工程斜撑构件1.1重量大，根据现场实际情况以及混凝土楼板的承载力，故采用无支撑方法安装。具体为：将第二、三节巨型斜撑构件1.12、1.13与外框巨柱2拉结，以减少竖向的荷载；第三、四节斜撑构件1.13、1.14需要与核心筒体5拉结，即保证平面稳定性；第四节斜撑构件之间设置钢撑杆7，互相抵消水平力；第五、六节斜撑构件与楼层梁(F7层、F8层)连接。所有钢拉杆6、钢撑杆7 在未焊接牢固前，塔吊不可摘钩。斜撑构件1.1下设操作架8，操作架 8不承受巨撑荷载，仅为人员上下通道。

巨型斜撑攀附式施工方法

技术准备工作

对斜撑构件1.1进行合理分段分节。根据运输路况、现场施工和塔吊工况等，确定第一节斜撑构件1.11长度为8m、第二～四节斜撑构件1.12～1.14长度均为9m、第五节斜撑构件1.15长度为4.5m、第六节斜撑构件1.16长度为5.1m、中间封闭节点为兴字形节点1.17。

根据分段实际情况，斜撑构件采用无支撑施工工艺方法，对技术要求比较高。利用迈达斯整体计算，确定整体工装布置即钢拉杆6布置。运用Abaqus有限元软件建模分析，确定钢拉杆6细部节点。

根据迈达斯、Abaqus有限元软件等分析模拟。运用Tekla建立施工模型及钢拉杆6配套模型进行分析，从而分析出在现场安装巨型斜撑会遇到的各种问题，提前预知并及时采取应对措施。

利用Tekla模型将钢拉杆6、操作架8等工装进行深化设计，按照深化详图现场进行加工、制作。

吊装工艺

第一节斜撑构件1.11安装；

由于斜撑构件相贯在巨型框架柱上，两倾斜巨柱2在俯视投影上，中心线不重合。第一节斜撑构件1.11的安装定位关乎到整个巨型X形斜撑1走向问题。需提前在巨柱2上焊接定位板，根据倾斜构件重心找出合适吊点位置，原则为第一节斜撑构件1.11吊起后要比其安装倾斜角度小。

第二～三节斜撑构件1.12、1.13的安装；

待第一节斜撑构件1.11与巨柱2相贯口焊接完毕并探伤合格后，再将巨柱2安装至设置钢拉杆6的巨柱2高度。吊点原则为吊起后要比其安装倾斜角度大3～5°。

当安装斜撑构件1.1时，由于倾角比理论值大，上部首先接触，在落钩过程中，上节斜撑构件1.1的运动趋势始终是以接触点为轴旋转直至倾角达到设计值，整个对接口吻合。上下节连接板连接牢固，之后安装钢拉杆6，钢拉杆6两端焊缝均为全熔透焊缝，待钢拉杆两端焊缝焊接完成后，方可摘钩。

第四节斜撑构件1.14的安装；

将巨柱2安装至设置钢拉杆6巨柱2高度，第四节斜撑构件1.14安装时，考虑到中间间距较小，故两巨撑间设置钢撑杆7。提前将钢拉杆6、钢撑杆7放置就位，同时用两台动臂塔各自吊装一个斜撑构件1.1。位置达到理论坐标后，上下节连接板连接牢固，再将钢拉杆6焊接牢固，此时方可摘钩。

第五～六节斜撑构件1.15、1.16的安装；

将巨柱2安装至超过要安装斜撑构件1.1的高度。第五、六节斜撑构件分别与F7、F8层楼层梁连接，为了保证能够实现兴字形节点 1.17完美闭合。需将兴字形节点6的“裤腿”的相对坐标测量出来。第五、六节斜撑构件1.15、1.16在安装过程中根据其理论设计坐标、“裤腿”的相对坐标，确定其合适坐标。其他方法原理同上述。

兴字形节点1.17的安装；

兴字形节点1.17能够完美闭合是整个斜撑构件1.1的重中之重。将兴字形节点1.17安装就位后，调节两“裤腿”与下节巨撑的对口。调整到达规范要求后，安装所连接楼层并进行加固焊接。

巨型斜撑监控措施

测量控制

在BIM模型中找出相贯口处三维坐标，利用全站仪放样，在巨柱 2上放出临时固定板的位置，并焊接。其中下方5块临时固定板为相贯口的外侧轮廓。

吊装第一节斜撑构件1.11，下方5块临时固定板将斜撑构件底部固定，此时第一节斜撑构件1.11临时就位。

通过BIM模型找出斜撑构件上口所需要的4个控制点的三维坐标 (选择上口最高点、最低点及其左右两点)。

用全站仪配合棱镜对***各个控制点进行坐标测量及校正，焊前验收通过后开始焊接。

焊接完成后引测控制点，再次测量柱顶三维坐标，为上节斜撑构件1.1安装提供测量校正的依据，如此循环。按照上述步骤将斜撑构件安装至第四节。

安装第五、六节斜撑构件安装之前需做以下准备工作：1、第四节斜撑构件完成完毕。2、测量现场兴字形节点1.17的相对三维坐标。 3、通过BIM模拟出兴字形节点1.17对接口的实际位置。4、复测第四节斜撑构件上口三维坐标，通过BIM模拟出大节点与目前第四节巨撑的吻合度，并找到最有利的对接位置及其三维坐标。

安装第五、六节斜撑构件上口的测控点以最有利三维坐标为准。完成兴字形节点的安装测量。

通过采用多节多层无支撑安装工艺，减少了大量的支撑材料和制作、安装、拆除支撑所需的人员、机械，节约了成本，缩短了前期准备工作和后期收尾时间，大大地提高了施工效率，取得了极佳的效果，也为类似工程的施工提供了借鉴、指导。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种超长超高巨型斜撑，其特征在于，所述斜撑呈X形设置在相邻巨柱之间，X形斜撑的4个端点分别与巨柱之间相互焊接成整体结构，在相邻巨柱之间设有若干个首尾相连的X形斜撑，X形斜撑为空心钢管，X形斜撑之间设有横向连杆。

2.根据权利要求1所述的超长超高巨型斜撑，其特征在于，所述巨柱呈Y型结构，既巨柱的底部为单根巨柱，上部为双根巨柱，双根巨柱之间呈20°～30°夹角，双根巨柱的一端与单根巨柱相贯，双根巨柱的长度是单根巨柱长度的N倍，其中若干个首尾相连的X形斜撑的最下面的X形斜撑的两个底端分别与单根巨柱之间相互焊接成整体结构，最下面的X形斜撑的两个上端及其余的X形斜撑的4个端点分别与双根巨柱之间相互焊接成整体结构。

3.根据权利要求2所述的超长超高巨型斜撑，其特征在于，所述单根巨柱、双根巨柱及X形斜撑均由若干段管体相互焊接成整体结构，其中的每一段分别为斜撑构件或为巨柱构件。

4.根据权利要求3所述的超长超高巨型斜撑，其特征在于，在每段所述斜撑构件上均设有安装吊耳和卸车吊耳，每段斜撑构件上安装吊耳至少设有4个，安装吊耳设置的位置应满足确保斜撑构件吊装时的倾角比理论值大3～5°。

5.根据权利要求4所述的超长超高巨型斜撑，其特征在于，在所述单根巨柱、双根巨柱、核心筒及斜撑构件之间设有用于施工操作的钢拉杆、钢撑杆，在斜撑构件下设有用于施工操作的操作架及操作平台。