某超高层建筑钢结构制作方案

1主塔楼钢结构制作方案第一节钢结构加工制作综述xx.**金融中心共有五座建筑组成，其中A座金融大厦结构为钢框架－核心筒剪力墙结构，其它B、C、D、E座无典型钢结构体系结构，同时，工程钢结构施工主要分为工厂加工和现场拼装或安装两大阶段，按照本施工组织设计方案安排，分别由相应章节编写，本节钢结构加工制作内容针对A座金融中心钢结构工厂加工制作而编制。考虑到本施工组织设计以工程真正实施为目的，故尽可能结合本工程实际情况及以往类似工程，如广州珠江新城西塔、上海环球金融中心等超高层建筑实施施工经验编制。1.钢结构工厂加工范畴概述与主要流程钢结构加工厂工作范畴与分项施工内容，主要有以下几个方面：施工类别具体工作工厂实施单位技术方面实体建模、计算分析、结构优化、一次详图深化、二次零件图深化技术研发部/深化部加工制作分项方案、分段制作方案、焊接工艺评定、作业指导书等各项技术资料编制与实施技术工艺部构件加工方面钢材对接、下料、开坡口、钻孔、成形等准备/配送车间H型钢或箱型柱/梁组立、SAW焊接、端铣等流水线车间异型件等拼焊牛腿、筋板、耳板等装焊车间/分厂构件抛丸、喷漆、入库等涂装车间质量方面原材料检验、构件检验、NDT、资料提交质检部/品质部进度方面项目总体计划协调；原材料采购计划、资金需求计划、加工制作计划、发货计划等编制；发货等；现场安装协调等计划部材供方面钢材、辅材等及时采购供应部管理方面人员组织、场地、设备、产能协调生产部资金方面工程资金需求协调财务部工厂钢结构生产加工的主要流程如下：相关重要节点和构件的制作流程及内容见本章节以下相关部分。2.钢结构加工概述与构件分类说明2.1加工制作概况A座金融大厦外围立面主要由16根组合钢柱钢框架，内部竖向核心筒22根H型钢柱，横向由五组以H型钢截面为主的腰桁架和各层楼层梁组成，在东西两面腰桁架间以巨型斜支撑构成稳定的钢结构体系。本工程主要的制作构件类别为矩型钢管柱、H型钢柱、H型钢梁、箱型钢柱、腰桁架和斜支撑等，具体形式如下：16根外框架柱东西两侧布置6道巨型斜撑。钢梁均为H型钢，截面尺寸：H400x200x8x13至H800x550x400x50杆件类型杆件类型杆件类型伸臂桁架：在37~39层、55~57层、73~75层分别设置了3道，每道包含8榀伸臂桁架，伸臂桁架与核心筒柱连接节点为铸钢件。杆件类型截面类型截面类型截面类型xx金融中心整体模型沿标高方向共布置了5道腰桁架，每道腰桁架把整个外框架柱联系成整体，每榀腰桁架跨越两个楼层。腰桁架构件均为H型钢，截面尺寸：H400x400x25x40至H900x900x50x70不等。22根核心筒H型钢劲性钢柱。32.2构件分类说明本工程中所采用的构件主要有：热轧H型钢、焊接H型钢、焊接箱型钢、钢管、铸钢件等，各自使用部位如下：截面形式名称使用部位组合型钢截面最大高度3.95米，宽度2.7米巨型斜支撑、外框柱、酒店框架梁柱和斜撑、雨棚网格热轧方钢管大堂入口雨棚网格焊接H型钢外框架梁、楼层梁、腰桁架、剪力墙内钢柱热轧H型钢一般楼层钢梁钢管顶部结构及部分立柱焊接截面伸臂桁架通过对工程图纸分析，对于本工程而言，钢结构件总体可以概括为“六大构件、七大节点”。六大构件：矩型钢管混凝土外框柱；巨型斜支撑；腰桁架；伸臂桁架；核心筒H型钢柱；楼层H钢梁等。相关数据如下表示：编号型号构件名称材质备注矩型钢管混凝土外框柱□Z1900x1200~2650x3200矩形组合柱Q345Z1是建筑南北侧外框中柱，共有8榀；Z3是建筑东西侧外框中柱，共有2榀；Z2为建筑外框角柱，共4榀。Z21500x2500~2700x3950Z31500x800~2350x2350巨型斜支撑MB1□1600x1400x100x100斜支撑Q345只在建筑的东西两侧布置了巨型斜支撑，共分6段，同标高东西两侧斜撑截面一样，板厚一样（除MB4、MB5板厚均为70mm外）。MB2□1200x1400x80x80MB3□1300x1100x80x80MB4□1200x1100x80x80MB5□1100x1100x80x80MB6□600x600x35x35腰桁架ME1H900x900x50x70弦杆Q345GJ本结构沿标高方向共布置了5道腰桁架，每道腰桁架把整个外框架柱联系成整体，每榀腰桁架跨越两个楼层。H900x900x50x70腹杆ME2H900x900x50x70弦杆Q345GJH900x900x50x70腹杆ME3H900x900x50x70弦杆Q345GJH900x900x50x70腹杆每个侧面都有立板，立板间通过钢筋电焊连接。ME4H900x900x50x70弦杆Q345GJH750x750x40x40腹杆ME5H750x750x40x50H600x600x40x40弦杆Q345GJH550x550x40x40H400x400x25x40腹杆伸臂桁架ME2伸臂桁架Q345GJ结构在37~39层、55~57层、73~75层分别设置了8榀伸臂桁架，伸臂桁架把外框柱和核心筒劲性柱联系在一起。ME3伸臂桁架Q345GJME4伸臂桁架Q345GJ核心筒H型钢柱1H850x500x45x45、H750x750x40x40、H500x500x30x40等核心筒钢柱Q345楼层H钢梁1H400x200x8x13、H450x300x11x18H700x300x20x20、H700x300x20x30H700x350x25x30、H700x450x25x40、H700x450x30x40等H钢梁Q345七大节点：外框柱与伸臂桁架节点；外框角柱与斜支撑节点；外框中柱与斜支撑节点；外框柱与腰桁架节点；伸臂桁架柱节点；腰桁架节点；铸钢件节点等。5中柱与斜撑节点中柱与腰桁架节点角柱与斜撑节点腰桁架节点节点整体与局部分布和形式示意图伸臂桁架与外框柱节点伸臂桁架与劲性柱节点2.3制作分段腰桁架分段Z2Z3Z1楼层钢梁分段按照结构自然分段腰桁架分段：腰桁架被外框架柱截断，分成节点和散件制作和安装钢柱分段原则：综合考虑吊装分段及运输限制吊装分段：柱Z1分53段，柱Z2分79段，柱Z3分41段。加工制作分段：除了柱Z1第53段需要分成两端制作外，其余各段均满足加工制作及运输的条件，钢柱分段斜撑分段方案第3段36.46第4段36.46第5段36.46第6段36.46第7段36.46第8段36.46第9段36.46第10段36.46第11段38.19第6段38.47第7段38.47第8段38.47第9段37.56第10段27.48第11段27.48第12段38.47第13段38.47第14段38.47第15段38.47第16段38.47第17段38.47第18段38.47第19段38.47第20段38.47第21段38.47第22段38.47第23段38.47第24段38.47第24段38.47第23段38.47第22段38.47第21段38.47第20段38.47第19段38.47第18段38.47第17段38.47第16段38.47第15段38.47第14段38.47第13段38.47第12段38.47第11段27.48第10段27.48第9段37.56第8段38.47第7段38.47第6段38.47第11段38.19第10段36.46第9段36.46第8段36.46第7段36.46第6段36.46第5段36.46第4段36.46第3段36.46西立面巨型斜支撑布置图(东立面类同)斜撑分段示意图钢柱分段示意图73.钢结构加工重难点通过分析和归纳，本工程钢构件加工制作的难重点主要集中在以下几个方面：（1）重难点之一-----------------构件加工制作分段与现场安装的协调首先是各种节点的分段问题，鉴于现场起重能力的要求，构件初步拟定最大重量为39t，但由于柱板较厚（最厚100mm），同时应考虑节点内隔板、加筋板和栓钉等总体重量，导致Z2一般为4.2m（基本一层）为一吊装段。另外一方面原因，由于矩型柱截面尺寸较大，宽度最大为3590mm，导致在工厂无法加装牛腿，对于部分边柱牛腿径向空间相临给分段点带来影响，部分分段点则落在牛腿部位，如下图：`（2）重难点之二-----------------厚板焊接和残余应力消减节点部位板厚集中在40~100mm，且焊缝大多为全熔透的焊接，不但焊接变形大，影响节点的制作精度，同时全熔透的焊接，较大的热输入量对变形控制带来一定难度。节点箱管柱与牛腿定位精度和技术要求高，也是节点制作装配工艺上的一个要点。解决措施：对焊接接头进行优化，采取窄间隙小坡口焊接技术以及CO2气体保护焊施焊，减少焊接变形，保证焊缝质量；并通过设置临时刚性支撑、火工矫正等措施保证节点的制作精度。另外，各种节点厚板全熔透焊接且焊缝较密集，焊接残余应力大，必须综合采取措施，对构件的振动时效（VSR）以及冲砂等工艺对构件进行残余应力的消减。在焊接可达性方面，伸臂桁架与伸臂框架柱节点170mm和140mm板如何与铸钢件焊接？100mm与70mm,100mm与40mm板拼接与焊接的问题，如何有效解决焊接可达性？有没有更好的优化方案？是工程制作与安装要解决的一个问题。（3）重难点之三-----------------超大超重构件的运输本工程钢柱斜撑节点形位尺寸较大，尤其是边柱节点尺寸宽高达4200*3550mm，单节重量均按现场最大起重量39t制作，超出公路运输条件限制，超大节点如何运输，是本工程管理的重点。解决措施：对于此类超大节点，采取构件分段方式，将节点在工厂进行截面上的分段，一侧牛腿单独制作，在现场与钢柱整体拼焊，控制节点的运输高度不超过公路和市内运输的限制条件。并采用特别通行证的方式，夜间进入市区，利用超宽车辆运输至施工现场。牛腿径向空间相临，分段点落在牛腿上由于构件截面较大，牛腿不能采用垂直切口形式采取4.2米最大运输宽度，牛腿也只能斜切建议在起重范围内，牛腿在现场卧拼，或高空拼接，采用垂直切口两拉板之间间距只有350mm，100mm与70mm,100mm与40mm板拼接与焊接，只有通过先后装配顺序才能实现焊接可达性材料供应深化设计构件制作工艺编制钢柱制作1．深化详图设计2．总体制作技术工艺方案设；3．生产与制作工艺的结合4．检验与检测方案1．下料：钢板矫平、数控切割机下料2．拼装：拼装胎架设计，精度控制，拼焊顺序；3．焊接：焊接工艺制定，变形的控制、焊接可达性的保证，焊缝强度的保证4．表面处理：焊缝、构件抛丸、涂装质量5．发货：配套性、及时性，成品保护1．合理的材料采购计划2．钢材及时供应保证与进厂验收3．铸钢件/顶拱钢管的采购与验收现场配合方面1．安装用吊耳、连接耳板等临时构件的配合2．不同标高，尺寸补偿和监测预案3．及时反应机制4．现场配合方案和与总包协调质量要点焊接质量装配质量外观质量过程主控点和工作重点，PDCA质量控制节点制作施工过程四个重要方面图纸深化工作/构件分段材料供应（厚板和宽板）焊接与尺寸控制“三超”运输、配套供货技术要点详图设计、加工分段、工艺编制加工要点六类主构件、七节点制作工艺要点定位、厚板焊接及变形控制管理要点进度保证、“三超”构件运输质量要点三个方面重点94.主要构件加工思路第二节深化设计说明作为加工制作技术方面重点之一的详图设计工作，是在设计院施工图的基础上，二次设计出图用于工厂加工的零件图、组立图和装配图，指导工厂生产。详图图纸质量决定了构件加工的各方面质量。下面针对上面的相关内容对加工详图设计方案作系统介绍。1.详图设计概述1.1深化设计遵循的原则加工厂技术深化部将以设计院施工设计图纸和技术要求为依据，负责完成钢结构的深化设计，并完成钢结构加工详图的编制。深化部将根据设计文件、钢结构加工详图、吊装施工要求，并结合本公司制作厂的条件，编制制作工艺书包括：制作工艺流程图、每个零部件的加工工艺及涂装方案。加工详图及制作工艺书在开工前将由我公司委派的项目部报钢结构施工主承包单位审批，图纸由原设计单位确认和批准后才开始正式实施。1.2深化设计流程主要阶段构件分类主要工序、设备、工艺