超高层吊挂结构体系施工技术交流

超高层吊挂结构体系施工技术交流汇报人：孙良科2015年5月·武汉汇报目录第一部分项目简介第二部分施工技术分析第三部分施工过程监测第四部分施工成果总结及推广第一部分项目简介项目简介—地理位置SN1项目位于上海市浦东新区浦东南路与商城路交叉口，东临南泉北路，西靠浦东南路，南帖商城路，北近世纪大道，是上海陆家嘴地区着力打造的又一具有巨大影响力的商办群体建筑。整体效果图项目结构概况T3塔楼为核心筒框架结构体系，外框由20根钢柱和钢梁组成，核心筒内分布钢骨梁。结构平面尺寸41.4×56.4米，地下室4层、地上21层，高度99.8m。钢柱最大截面BOX660*520*28*55，材质为Q460C，用钢量4200吨。塔冠吊挂结构标准层钢梁钢柱T3塔楼概况吊挂结构概况16层开始楼面结构内缩，吊柱由16层楼面起，但与16层钢梁无固定连接，结构体系转换为吊挂形式，通过钢拉杆与核心筒顶部连接，核心筒内设置通长钢骨梁。吊挂结构概况吊挂结构钢拉杆与核心筒铸钢件节点钢拉杆与柱顶铸钢件节点外框柱与16层钢梁连接节点设计均采用直径为150mm的合金钢拉杆，钢拉杆强度级别为650级，钢拉杆理论屈服荷载不小于11481kN，理论破断荷载不小于15013kN。钢拉杆第二部分施工技术分析施工思路结构体系受力传递至核心筒，16层钢柱不承受竖向荷载。施工工艺如何选择？设置临时支撑？由上至下安装？施工思路熟悉图纸，挖掘结构自身特性。16层钢梁截面明显大于下部各层钢梁截面，经沟通，设计“考虑顶部钢拉杆失效的极端情况下，该处钢梁仍能承受以上各层荷载”。施工思路主体结构顺装法逐层向上施工，利用软件模拟计算各施工步骤，在外框混凝土不浇筑的前提下，16层钢梁应力及变形符合要求。确认方案可行。逐层向上施工，21层施工完成后安装钢拉杆，调整16层钢柱下部节点连接方式，由刚接改为竖向自由，再进行钢拉杆张拉，确定楼面标高控制达到预期后，张拉即完成，浇筑楼面混凝土。上述施工过程中实时监测楼面沉降变形。节点设计变更节点：将原设计节点改为刚接节点。原设计节点变更后节点主体结构施工完成后，节点连接形式调整为原设计节点形式。安装流程步骤一：安装16F吊柱，吊柱与16F钢梁焊接固定。安装流程步骤二：安装17层钢梁，吊装第二节吊柱。安装流程步骤三：安装楼层钢梁与吊柱连接。安装流程步骤四：吊装第三节吊柱，控制钢柱顶部铸钢件的空间坐标。安装流程步骤五：安装楼层钢梁安装流程步骤六：安装钢拉杆，并张拉。施工过程模拟分析计算条件假定：吊挂结构施工验算共建模9层，从13层至21层。13层柱底部设置为刚接支座（DX/DY/DZ约束，RX/RY/RZ约束）。钢梁与核心筒连接为铰支座（DX/DY/DZ约束，RX/RY/RZ释放）。钢梁连接按施工图纸释放梁端约束。16至21层铺设压型钢板时考虑施工面荷载（活荷载）2KN/m2，卸载全部完成施加2KN/m2活荷载作为混凝土浇筑时荷载。混凝土浇筑13至15层为120mm厚C40混凝土，活载1.0KN/m2。钢拉杆视为索模型，铸钢件视为集中荷载30KN,分别加载在各吊柱柱顶端。整个结构模型均考虑自重。第一三步：三楼层三梁施三工至18层，13三-1三5层混三凝土三已浇三筑完三成，16三-1三8层压三型钢三板及三钢筋三完成三，此三时吊三柱受三力较三大，16层主三梁受三吊柱三集中三力较三大。力学三条件三：三框架三考虑三自重三，16至18层施三加活三载2K三N/三m2，13至15层为12三0m三m厚C4三0混凝三土，三活载1.三0K三N/三m2。下图三为12至15层柱三和16层受三吊柱三集中三力的三主梁三位移三图。三从图三上可三知，三主梁三跨中三最大三位移三为11三.5三mm，钢三柱最三大位三移2.三3m三m。施工过程模拟分析第二三步：楼层三施工三至21层，三整体三框架三形成三。钢三拉杆三未拉三设，三此时三吊柱三受力三最大三，16层主三梁受三吊柱三传递三的竖三向集三中力三最大三。根据三计算三结果三，16三F钢梁三跨中三最大三位移14三.9三5m三m，最三大应三力76三.5三N/三mm三2。施工过程模拟分析施工过程模拟分析第三三步：三安装三并张三拉钢三拉杆三，割三除吊三柱与三钢梁三连接三段，三使吊三柱悬三空力学三条件三：荷三载不三变此时三拉杆三最大三轴力三为52三4K三N。整个三吊挂三体系三最大三位移三为21三.8三mm。施工过程模拟分析第四三步：16三-2三1层吊三挂体三系浇三筑混三凝土力学三条件三：增三加16至21层面三活荷三载荷三载2K三N/三m2此时三拉杆三最大三轴力三为10三12三KN。整个三吊挂三体系三最大三位移24三.1三mm施工过程模拟分析结论三：根据三施工三过程三模拟三分析三结果三，16三F钢梁三跨中三最大三变形三约17三mm，17三-2三1层楼三面最三大位三移24三mm。由三于本三结构三体系三最终三为位三形控三制，三需提三前对三结构三采取三预变三形措三施，三将16三F钢梁三在工三厂内三进行三预起三拱，三起拱三值控三制在25三mm，16三F以上三吊柱三均按三原设三计长三度进三行制三作，三即各三楼层三外侧三标高三比设三计值三高25三mm。待三混凝三土浇三筑全三部形三成后三，各三楼层三即降三至设三计值三。施工方案完善根据三现场三施工三实际三情况三，18三F钢梁三施工三完成三后，16三F大梁三下挠三较快三，超三出预三期，三达到15三mm（原三计算三分析三为11三.5三mm）。三项目三部决三定在三吊柱三对应三位置三增设13三/1三4两个三楼层三的支三撑结三构，三防止三钢梁三挠度三突变三产生三屈服三。对施三工步三骤进三行重三新模三拟分三析，三增设H3三00三*2三00三*8三*1三2的钢三柱作三为支三撑，三可按三原方三案施三工顺三序继三续上三部结三构施三工，三直至三钢拉三杆张三拉完三成。施工方案完善钢支三撑布三置在13三-1三4层和14三-1三5层，三通过三层层三传递三，分三散16层吊三柱传三递的三竖向三荷载三。钢支三撑上三端与三钢梁三顶紧三，并三焊接三连接三，下三部与三楼面三顶紧三。实际三施工三过程三中，三钢支三撑起三到了三良好三的作三用，三并与三方案三预期三相符三。钢拉杆张拉分析总体三张拉三思路三：本吊三挂体三系最三终为三位形三控制三，即三各楼三层标三高满三足设三计要三求即三可。三拟定三由两三端向三中间三张拉三，对三称逐三根张三拉。三张拉三时，三监测三楼面三变形三情况三以及16三F钢柱三与钢三梁连三接变三化。三待钢三柱与三钢梁三全部三脱离三且到三达预三定标三高时三张拉三即完三成，三吊挂三体系三完全三形成三。钢拉杆张拉分析施工三步定三义：1）施三工步三骤①三：张三拉编三号1、10拉杆2）施三工步三骤②三：张三拉编三号2、9拉杆3）施三工步三骤③三：张三拉编三号3、8拉杆4）施三工步三骤④三：张三拉编三号4、7拉杆5）施三工步三骤⑤三：张三拉编三号5、6拉杆按以三上5个施三工步三骤进三行张三拉计三算，三得到三每个三施工三步骤三各拉三杆需三要的三位移三、内三力。钢拉杆张拉分析施工三步①张拉杆编号轴力（KN)11400101320施工三步②张拉杆编号轴力（KN)15432965992810539施工三步③张拉杆编号轴力（KN)1477255335118510952710476施工三步④张拉杆编号轴力（KN)150422923299450474918302927810501施工三步⑤张拉杆编号轴力（KN)15032276327843155230624273008275926710499各施三工步三骤钢三拉杆三张拉三力：钢拉杆张拉分析17层柱三底竖三向位三移（Uz三/m三m）施工步轴线22轴23轴24轴25轴26轴27轴初始p轴线-105.173-121.231-123.738-116.705-103.325-88.623①p轴线-11.903-31.984-46.400-48.053-35.849-14.464②p轴线-0.639-4.080-14.205-14.201-4.019-0.671③p轴线0.174-2.120-12.132-12.131-2.0840.113④p轴线0.096-0.205-0.990-0.938-0.1880.014⑤p轴线-0.074-0.013-0.017-0.009-0.0020.017各施三工步三位移三值：钢拉杆张拉分析20层柱三底竖三向位三移（Uz三/m三m）施工步轴线22轴23轴24轴25轴26轴27轴初始p轴线0.0150.2320.3620.5190.7570.677①p轴线-9.3160.895-0.750-0.5940.497-10.555②p轴线-3.939-0.5220.4730.627-0.210-3.380③p轴线-3.433-0.5860.5080.645-0.385-3.009④p轴线-3.606-0.096-0.0120.0090.112-3.247⑤p轴线-3.635-0.092-0.072-0.0620.114-3.224各施三工步三位移三值：第三三部分三施三工过三程监三测主体结构变形监测施工三过程三中，三重点三做好三以下三监测三内容三：序号监测部位监测内容1铸钢件与核心筒连接核心筒顶部的铸钢件节点，混凝土裂缝、核心筒水平位移221层吊柱柱顶铸钢件铸钢件无损检测、铸钢件与钢柱连接焊缝316层主梁钢梁跨中变形值、钢梁与外框钢柱及核心筒预埋件的连接焊缝414/15层临时支撑临时支撑受力及变形情况沉降变形监测钢拉三杆施三工完三成后三，土三建单三位分三四次三浇筑三混凝三土：21层下三层楼三板，21层上三层楼三板，19、20层楼三板，17、18层楼三板。三项目三对吊三柱区三域进三行沉三降监三测。三测量三监测三点选三取17层楼三面，三数据三如下三：测量监测点编号21层浇筑砼20层浇筑砼19层浇筑砼18/17层浇筑砼18/17层浇筑砼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监测三点理三论标三高值三为75三.4三00三m，楼三面沉三降最三大为12三mm，最三小为7m三m，从三两边三向中三间递三减。三满足三设计三要求三。张拉顺序调整本次三钢拉三杆施三工，三由于三模拟三验算三时发三现中三间吊三柱节三点荷三载最三大，三出于三卸载三考虑三，故三初次三方案三为从三中间三向两三边张三拉，三希望三从16层大三梁荷三载最三大处三着手三，提三高施三工安三全性三。但是三在现三场施三工实三际中三却出三现了三钢拉三杆只三能张三紧，三无法三做到三张拉三位移三达到三预定三值的三情况三。随三后，三及时三调整三了张三拉施三工方三案，三由两三侧向三中间三张拉三。原因三分析三：模型三中辐三射梁三与核三心筒三相连三部位三是按三铰接三节点三考虑三，在三实际三上是三半刚三节点三，且三相邻三钢构三件之三间受三力的三总体三性，