关键词：超高层建筑；桁架结构；加强层吊装
超高层建筑是社会发展步入现代化的明显标志之一，为促进其安全性与抗震性能提升，需要应用有效施工技术以提高其抗水平位移能力与抗震能力，桁架式加强层结构的应用能够有效提升建筑稳定性。超高层建筑中通常包括基础结构、加强层、外框架、筒体以及顶部结构等，由于随着建筑高度增加，建筑本身会出现水平位移现象，影响建筑结构稳定，因此在建筑设计施工中，每当建筑层数增多，则需要在其顶部设置一道加强层，或者沿墙体竖向设置多道，从而实现对建筑自身水平位移的有效控制。桁架式加强层结构是目前常用抗水平位移的结构形式，且能够缓解因地震影响而出现的结构刚度突变问题，因此具有较好抗震能力。
1桁架式加强层结构应用现状
在超高层建筑施工中，为消除因水平位移给建筑自身带来的影响，通常使用外伸臂、核心筒以及外框架组合的抗侧立体系进行施工，桁架式加强层结构中一般包括外伸臂以及环向桁架、外框架钢柱、核心筒体等部分，能够为超高层建筑提供良好的抗震性能，因此在超高层建筑中得到了广泛应用。
随着桁架式加强层结构在超高层建筑中实践应用的普及，其施工中的结构特点与难点日益凸显，给桁架结构的施工带来一定阻碍，阻碍了结构施工的顺利开展。在桁架结构加强层建设中，主要存在以下几点问题：（1）节点处存在过多劲板，结构操作繁琐，有较多细部构造，钢结构中有钢筋穿过；（2）桁架结构以及巨柱有较大自重，体积过大，给其吊装带来较大困难，不利于进行精度控制，是超高建筑施工中的难点问题；（3）对建筑变形程度控制较严，要求提高变形控制能力，其控制方式的研究分析过程过于复杂；（4）构件预拼装要求在现场一次到位，安装难度较高；（5）螺栓群安装较密集，具有较高强度，其与厚板焊接的质量控制较难。
2桁架结构的预拼装
由于超高层结构桁架构件体积庞大、节点构造复杂，在加工厂内已经难以实现整体预拼装。即使是分段局部预拼，其所占用的胎架场地、时间、安全风险也不是一般加工单位能够承受的。目前较为先进的预拼装方式为数字模拟预拼装，可以替代传统预拼装。数字模拟预拼装工艺流程为：检查单元构件符合加工偏差要求→设立基准点、数据采集点，测量构件尺寸数据→导入数据，建立实物模型→实物模型与预拼装单元设计模型拟合，显示各连接接口偏差和间隙→构件矫形→复核验收→出厂。数字模拟拼装通过对每根构件外形数据采集和分析，能够真实有效地在电脑中拟合，反映出加工偏差。不仅如此，亦可将现场定位数据导入模型中，在构件矫形时消化安装产生的偏差，真正实现加工安装一体化的工程管理模式。
3桁架结构的吊装工艺
3.1环带桁架
环带桁架在外围连接巨柱，通常其2层高、跨度长、截面大、板件厚，适宜采取分段吊装方式。分段形式可分为竖向划分和单元件划分2种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆竖向划分将桁架上下弦杆切断，将整榀2层高的桁架分成几小榀吊装；单元件划分是根据环带桁架结构组成，将其分成上弦、下弦、腹杆等完整的单元构件。吊装时根据机械的起重性能可以分为单机吊装或双机抬吊，双机抬吊高差控制是保证吊装安全的关键。环带桁架分段安装后，须考虑采取安装累积误差最小的方式寻找合龙点，一般可以利用弦杆两端或中间的螺栓节点为合龙点。如是焊接节点，则可考虑在弦杆与钢柱连接处设置两处或多处合龙点。
3.2外伸臂桁架
外伸臂桁架的结构作用决定了其由上弦、斜腹、下弦的形式组成，相应采用散件分段吊装方式，吊装顺序：下弦→斜腹杆件→上弦。外伸臂桁架由于受到竖向变形差异的影响，在细节上通常根据模拟分析结果，采取斜腹杆与巨型柱连接一端以后封闭，但为保证结构稳定，常将该节点做成销轴或长圆孔连接板临时固定的形式。
3.3楼面桁架和悬挑桁架
这2种桁架为典型的平面桁架，吊装时需要有起板、回直和调平等施工工序，采取整榀吊装的方法较符合此类结构的安装工况。
4焊接节点施工质量控制要点
超高层加强层的桁架焊接节点通常存在焊缝长、钢板厚、焊缝集中、操作空间狭小的特点，是质量控制的要点，如某工程加强层桁架主要焊接节点板材厚达120mm,单条焊缝长达3700mm。为控制好焊接质量，在管理和工艺上应采取控制措施：焊接专业工程师负责工艺设计和质量监控；深化设计时以X型焊接剖口为主，减少焊接量和焊接应力；焊材采用高质量超低氢药芯焊丝；施工前针对各类剖口形式进行工艺评定和焊工考试；控制构件验收，对出厂构件厚板节点处进行母材表面裂纹检查；施工中，严格选择焊接电流大小，采取焊接人员实名制，实施预热、多层多道焊、保温缓冷、连续焊接等工艺措施，做好防风防雨焊接环境保护措施。
5密集高强螺栓群施工质量控制要点
加强层的桁架除焊接节点外，大型螺栓群节点也是施工的关键所在，如某超高层建筑的单个大型螺栓群节点就应用了逾800个螺栓，螺杆长达340mm。为避免焊接收缩对高强螺栓节点产生附加应力，主要节点应采取先焊接后螺栓连接的施工顺序。高强螺栓施工在管理和工艺上采取如下控制措施：保证按规定进行摩擦面抗滑移系数试验；对进场的高强螺栓实施入库管理，在干燥环境下分规格存放；构件进场前对连接点摩擦面贴膜保护；施工时，24h内完成螺栓初拧、复拧和终拧，并执行检查；施工工艺上由中间向四周扩散。部分复杂关键连接点实行跟踪测量、数据反馈。按实测数据制孔的方式保证连接板100%穿孔率。
6结语
超高层建筑施工过程中，桁架结构施工质量控制是其难点，同时也是施工中的关键环节，对整体建筑结构施工质量都有较大影响。由于桁架层结构与标准规格楼层建设相比其梁、柱的截面更大，且其节点构造以及受力体系较复杂，因此对其进行规划设计时，需要重点关注建筑结构的变形问题，提高重视程度，根据不同施工需求选择不同桁架结构形式，依据其特性对桁架固定措施以及吊装方法进行选择，以确保施工过程的安全与稳定。现代化建筑施工的发展要求实现结构设计、制作以及施工的一体化管理，应用信息技术，从而促进整体施工效率提升，为施工安全提供保障，实现施工思路、设备与技术的创新与发展。
参考文献：
[1]包联进,钱鹏,童骏,安东亚,周建龙.深湾汇云中心T1塔楼结构设计[J].建筑结构.2017(12)
[2]梁国章.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].门窗.2017(06)
[3]资琼昆.某超高层建筑悬挑钢结构施工模拟分析及现场监测[J].江西建材.2017(21)
论文作者:赵锐
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/17
标签：桁架论文; 结构论文; 节点论文; 高层建筑论文; 螺栓论文; 构件论文; 位移论文; 《防护工程》2017年第15期论文;