摘要：根据办公楼塔冠结构形式和特点，其主要内容包括：加工厂异型构造加工工艺；现场部分预拼装技术；高空塔冠施工测量技术；现场高空拼接吊装流程搭接；高空焊接处理及焊接变形控制。
一、结构特点及施工难点
1、本工程的钢结构造型奇特，与外立面幕墙体系密切结合，并且钢结构施工部位位于+300m以上的高空，临边均无防护，安装环境恶劣，与其他施工单位存在交叉施工。
2、设计在结构设计过程中均采用了截面小钢构件，侧向刚度弱，但幕墙体系的施工进度要求高，对控制幕墙柱安装的侧向旁弯、横梁的焊接变形的控制也是关键点之一。
3、由于建筑造型外观为曲线弧形，而本体结构采用了箱型构件作为主体构件，导致了单根构件在构造上形成了双曲的效果，形成整体后方能体现出弧形曲面的效果，给图纸深化及加工带来不小的挑战。
二、主要研究内容
2.1 设计图纸的优化与深化的减量化研究
原设计图纸以及深化设计是钢结构加工与安装前的重要环节，直接影响工程能否顺利实施。体现以下方面：
1、设计图纸优化的必要性
施工前全过程参与设计图纸，提出合理有利的方案设想，同时在后期的图纸深化过程中，优化节点处理方式，避免出现大重量节点的形式。
深化设计优化也为加工及安装单元的正确履约提供依据。深化设计得到的材料及重量可作为合同的计量依据或参考。
2、对原设计的理解和细化。
通过深化设计，将概念模型变成实际模型和图纸，将通用性节点变成个性化节点模型和图纸。
3、对原设计的检查、补充和优化。
通过对杆件和节点的加工、运输及安装等分析和计算，确定杆件与节点中具体的焊缝、螺栓、分段、吊装耳板等，并可对其优化，得到实际可行的模型与图纸。
4、为加工制作及检查提供依据。
深化设计的零件图可以用于下料、成型、加工定位等；构件图可用于零件的组立、连接和涂装；材料表可用于材料采购；构件各点的加工坐标可以为加工组装的测量、校正、对接等提供依据；为加工方案提供支持。
5、为现场安装及检查提供依据。
深化设计的布置图可用于现场安装单元的组装、定位，安装单元的各点坐标也为安装过程中的测量、校正、对接等提供依据，深化设计得到的构件重量及重心为吊装提供参考。深化设计与安装过程计算分析、施工方案等内容相互支持和补充，为实际的安装过程提供技术支持。
6、设计及深化软件的选用及使用；
国内设计软件主要有Xsteel和AutoCAD两种软件，两种软件均能够完成由原设计图向深化设计图纸的转换工作，其中，Xsteel能够较好地完成建模、出图及部分检查的任务，模型和图纸相互关联，使用方便，特别是对是高层等比较规则的结构，其出图速度快，错误率低，是比较理想的出图软件。AutoCAD属于绘图通用软件，它也能够完成建模和出图的任务，但由于模型与图纸不关联，出图时需要较多的人工操作，但AutoCAD支持二次开发，采用的工具包括AutoCAD自带的AutoLisp、Visul Basic、Visual C++等，同样可以达到建模、展开和出图的目的。
应用 Xsteel 进行钢结构深化设计的细化流程如下：结构分析及节点计算→创建模型文件→建立轴线→创建主次构件→安装节点→模型完成→模型审核→设置模板并出图→图纸标注→图纸审核（自审、互审）→打印成dwg图纸→专业审图→出图、打印晒图。
2.2前期方案中的优化
（1）施工总技术路线合理与否，将直接关系到施工质量和施工效率。需考虑、研究施工方法的选用、各阶段各种工况下合理的资源分配等因素。
（2）为提高施工效率，缩短施工周期，对部分小重量的构件进行整体拼装后的一次性安装到位。
（3）针对施工机械的合理利用效率以及节约成本，优化原先采用汽车吊或履带吊进行拼装的工况，考虑采用塔吊吊机进行现场拼装。
（4）根据塔吊起重性能，减少高空拼装措施，达到提高施工效率的目的，在堆场范围内设置了拼装胎架，胎架的布置必须保证现场运输道路的畅通，而且必须合理最大限度的利用场地，同时尽量做到不要二次搬运。
2.3 部分构件现场整体拼装技术研究
2.3.1总体安装流程
1、办公楼塔冠平面吊装整体流程为从四个面的中间向两端依次进行结构吊装；竖向吊装流程为从下往上吊装7道花瓣钢结构。吊装下面2道花瓣时，利用已安装完毕的桁架结构作为依靠搭设操作脚手进行吊装。吊上面5个花瓣时，须等土建66F混凝土楼面浇筑完毕之后方可搭设操作脚手进行施工。
2、整体区域划分：塔冠吊装时将整个结构划分为8个区域，再从每个区域的中间开始往两边进行安装。
划分区域示意图
办公楼塔冠结构首先吊装第一、二道花瓣，此部分结构位于桁架层。施工流程为先安装第一、二道花瓣柱，再安装花瓣。吊装顺序为从中间往两端施工。在66F桁架柱安装完成后，第一、二道花瓣柱安装于桁架结构上，待柱安装完成后再安装其余花瓣结构。花瓣结构由中间向两侧安装。
塔冠竖向吊装流程图
2.3.2 塔冠细部整体安装工艺研究
塔冠结构分为钢柱、钢梁和外挑结构三部分组成：（按1/8模型分解）
局部吊装流程：第一节钢柱和4道花瓣（含桁架层两道花瓣）
1.吊装第1榀第1节钢柱（含外挑牛腿），钢柱分为内侧柱和外侧柱，分别进行安装。先安装内侧柱，再安装外侧钢柱，安装内侧钢柱，利用缆风临时固定（钢柱重量1t）。
2.根据同样方法吊装第2榀第1节钢柱。（可根据实际现场条件将散件拼装后整体安装）
3.连接两榀钢柱间主钢梁。
4.完成主体结构1/8模型。
5.安装外挑和内挑花瓣
a.安装第一榀和第二榀钢柱之间花瓣组合件（桁架层第1、2道花瓣视桁架安装时间可先行安装）
b.安装第一榀和第二榀钢柱之间花瓣组合件嵌补段
c.然后安装第二榀和第三榀钢柱之间花瓣
d.最后按前面方法完成内挑花瓣分块安装（可根据实际现场条件将散件拼装后整体安装）
6.安装上部花瓣结构（第二、三节钢柱和5、6、7道花瓣）
上部结构基本流程和下面相似，不同点如下：
a.钢柱吊装时，除了下部根部定位外，一台塔吊吊装钢柱、另一台塔吊吊装钢柱与核心筒连接钢梁，提供侧向稳定。（可根据实际现场条件将散件拼装后整体安装）
b.钢柱之间钢梁进行散件吊装。（可根据实际现场条件将散件拼装后整体安装）
c.原本组合吊装的花瓣，拆分小件吊装。（可根据实际现场条件将散件拼装后整体安装）
2.4 高空皇冠结构施工测量控制技术研究
由于塔冠结构呈弧形状，所以单榀钢柱测量时，需对端部结构的主要控制点进行测量，确保主构件测量精度，再对辅助点进行测量，在安装辅助点钢构件时尽量消除部分偏差。整体结构的偏差处理考虑从四个面的中央向弧形端部进行，将累计偏差在圆弧端进行部分调整。测量基准点考虑从±0.0转移至66F楼面。
为保证塔冠结构的安装精度，需在构件特定位置设立精度控制点，在安装完构件后对构件上的各控制点进行测量，以保证塔冠安装的精准度。
在钢柱特定位置贴上反射片，吊装钢柱时，通过全站仪读取钢柱位置。根据三点确定一个平面的原理，一个构件上设立三个控制点。
三、单独构件（钢梁）测量控制
单独构件的吊装，类似单根钢梁吊装，测量按照常规方法，设在两个端点。
四、组合构件测量控制
组合构件将5~6根钢构件在加工厂进行组合以后，形成一个整体、运至现场后进行整体吊装。
组合构件也设立三个控制点，确保三点形成一个面。与钢柱不同的是，组合构件新增一个辅助测量点，其测得的数据用以记录，难以调整（否则将影响三个主要控制点形成的一个控制面）。
组合构件控制点布置图
五、工程实施中的技术创新
5.1 高空异型结构的整体拼装技术
根据现代建筑屋顶皇冠结构造型奇特的特点，将构件合理有序的按部分整体结构进行安装，不管是在整体施工功效上，还是在施工质量控制方面，均带来了很大的优势，给此类结构的施工带来了创新的思路。
5.2 倾斜结构临时支撑抱箍技术
本工程办公楼顶部皇冠结构钢柱均为倾斜结构，需设立临时支撑，而支撑底部的钢梁尺寸规格并不相同，所以需设立一个根据钢梁不同尺寸进行调节的抱箍装置，以方便支撑。
整理分析办公楼顶部皇冠结构下部原结构钢梁的尺寸，设计可以根据钢梁尺寸来调节大小的抱箍装置，根据不同翼缘板宽度的钢梁，设计出与其对应的抱箍装置。
论文作者:刘盾
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/11
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