基于天津117項目的超高層鋼結構深化設計關鍵技術2015年5月27日117項目工程概況1深化設計分段2塔樓外框巨柱深化設計要點3塔樓核心筒剪力墻深化設計要點4項目深化設計管控5其他超高層項目分段整體分析6一117項目工程概況1.1117項目工程概況本工程如右圖所示劃分為四部分：1、T區117辦公樓；2、E區總部辦公樓；3、R區商業群房；4、U區純地下室。本工程的深化設計重難點主要在T區塔樓部分。1.2

117項目塔樓鋼結構概況117辦公樓結構高度約為596米，地上共117層，4層地下室。整體呈四棱臺體，中央混凝土核心筒為矩形。結構體系為：巨型框架-核心筒-巨型斜撐多重結構抗側力體系。1.3

117項目塔樓外框鋼結構概況一九塔樓巨柱位于建筑物平面四角并貫通至結構頂部，與桁架及巨撐連接，形成結構支撐體系。其呈六邊菱形，沿高度并分多段內收，外側平齊。1.4

117項目塔樓支撐鋼結構概況主塔樓在每個立面均布置有1道防屈曲支撐和8道巨型斜撐，防屈曲支撐分布于B2-L7層，巨型斜撐兩端與巨柱相連，分布如左圖所示，單道巨型斜撐最長達79m，重量約為640t。——巨型支撐交叉處典型節點1.5

117項目塔樓桁架鋼結構概況塔樓結構設計共布置九道環形帶狀桁架，帶狀桁架分部如左圖所示。環形桁架由箱型梁和組合節點構成，兩端與巨柱相連。1.6

117項目塔樓剪力墻鋼結構概況整體結構中，鋼板墻從地下3層到37層樓面處（-18.350m~+192.300m）以及114層夾層二到屋頂（+559.545m~+596.200m）,鋼板墻鋼板厚度分別有70mm、50mm、25mm、20mm。1.7

117項目塔樓構件分部概況二深化設計分段

深化設計分段-巨柱分段前分析1、巨柱壁板較厚（大部分為80mm，最厚100mm），避免材料拼接可節約成本，縮短工期。分段時考慮鋼板板幅不超過4.4m，單塊重量不超過21噸。2、巨柱整體重量重，現場采用大噸位吊機，但工廠制作時重量受限（江蘇廠僅一臺70噸行車）。分段時考慮重量不超過60噸。3、巨柱截面面積大，為保證運輸，分段時考慮寬度不超過4.2m，高度不超過3.3m。4、巨柱內部板件多而厚，分段時避免現場“T"型焊縫，以免出現板件層狀撕裂。5、巨柱腔體眾多（最多26個），且內壁布置栓釘，最小腔體凈空間為620mm。考慮分段后現場吊裝順序，人員施焊站位，避免進入狹小腔體施焊。6、巨柱在樓層處設置水平隔板，分段時考慮巨柱對接焊縫距離水平隔板至少150mm，以保證現場施焊。

深化設計分段-117巨柱分段（地下）地下室單根巨型柱重約1607噸，分為41個吊裝單元。地下室高度范圍內巨型鋼柱共分為6節，每節構件分為4至9個吊裝單元，單元最重約57t。

深化設計分段-117巨柱分段（非桁架層）地上巨型柱共有9種截面（MC2~MC10)。其中MC2~MC5截面，平面劃分為4個單元，MC6~MC10截面未進行平面劃分。MC2~MC5MC6MC7~MC10立面分段在12層以下為3500mm，12層以上多為4320mm立面分段多為3500mm立面分段多為3500mm

深化設計分段-117巨柱分段（桁架層）123巨柱大節點處平面整體分4個單元,其中二三節AC單元平面再次拆分ABCD一節二節三節四節

深化設計分段-117巨柱分段（桁架層）巨柱大節點1、2單元采取現場地面拼裝為“L”形，整體吊裝，然后吊裝3單元，因大節點內部板件密集，且空間小，內部板件現場焊接方向、順序均需仔細考慮。23123后裝板現場焊接坡口朝上現場焊接坡口朝上后裝板現場焊接坡口朝下

深化設計分段-鋼板墻分段前分析1、鋼板墻板較厚（最厚70mm），避免材料拼接可節約成本，縮短工期。分段時考慮鋼板板幅不超過4.4m，單塊重量不超過21噸。2、鋼板墻平面外剛度小，加工、運輸、堆放極易變性，且矯正困難，分段時應避免出現較大“L”形、“T”形，且宜與鋼暗柱、暗梁連為一體，增強剛度。3、地上核心筒計劃采用頂模系統，分段時應考慮頂模系統的頂升節奏、高度及對長度的限制。4、分段時應考慮剪力墻土建施工節奏（每次砼澆筑標高等）避免造成施工不協調。5、考慮現場橫焊縫較立焊縫更易操作，分段應盡量分長單片構件，可減少現場立焊縫。6、考慮運輸尺寸限制，結合鋼板板幅限制，運輸寬度尺寸控制在4.4m以內。

深化設計分段-117剪力墻分段（地下）地下室單片剪力墻重約720t，分為48個吊裝單元。地下室高度范圍內分6節，每節分為6至10個吊裝單元，單元最重約25t。地上剪力墻分段除需考慮上述因素外，還需考慮頂模系統的影響。鋼板墻分段需考慮頂模預留洞口大小。頂模系統與核心筒墻體施工的步距為一個樓層，鋼板墻構件按照一層一節分塊。長度方向對應頂模預留吊裝口長度（最長分段9.12m）

深化設計分段-117剪力墻分段（地上）

深化設計分段-桁架及巨撐分段前分析1、宜選擇界面內力較小處。2、宜有利于現場施工操作，避免仰焊，確保施工質量。3、應滿足現場起重設備作業半徑內的吊重4、宜便于構件制作和運輸5、巨撐交叉處節點板尺寸較大（7mx7m），分段時考慮分段位置，使其滿足鋼板軋制限制。利用三弦桿三與腹三桿節三點以三及板三厚變三化進三行現三場分三段分三節，三以達三到減三少總三焊接三量的三目標三。每段三長度三在1三5m三以內三，腹三桿現三場散三件吊三裝。深化三設計三分段三-1三17三桁架三及巨三撐分三段每道巨型三斜撐三分為三5段三，控三制運三輸長三度不三大于三13三米，三且盡三量使三每節三長度三一致三；十三字交三叉處三需控三制異三形板三寬。2.三4深化三設計三分段三-鋼三材尺三寸加三價對三照鋼板三生產三寬度三范圍三為16三00三mm三≤W三≤4三70三0m三m，三長度三范圍三為6三00三0m三m≤三L≤三22三00三0m三m，在生三產范三圍內三加價三原則三如下三表：2.5深化三設計三分段三-構三件運三輸價三格對三照注：三此表三中構三件尺三寸為三最大三理想三化尺三寸，三根據三構件三實際三外形三及裝三車時加墊三塊、三木方三等會三相應三減低三尺寸三范圍三。三塔樓外框三巨柱三深化三設計三要點3.三1巨柱三深化三設計三要點巨柱三深化三設計三除了三需合三理考三慮分三段分三節以三外，三還需三注意三以下三要點三：1、三巨柱三鋼結三構專三業與三土建三專業三的配三合2、三巨柱三鋼結三構制三作與三安裝三的配三合3、三巨柱三深化三需考三慮現三場安三裝順三序及三操作三空間4、三巨柱三深化三需盡三量考三慮提三高制三作效三率5、三巨柱三深化三需盡三量規三避質三量、三安全三風險三。3.三2巨柱三深化三設計三要點三-1三17巨柱三內腔三體眾三多（三最多三26三個腔三體）三，大三部分三腔體三內均三設置三鋼筋三，深三化設三計時三充分三考慮三鋼筋三施工三所需三空間三及人三員上三下通三道。巨柱三3.三3三巨柱三深化三設計三要點三-1三17為保三證巨三柱現三場焊三縫質三量，三現場三焊接三采取三焊前三預熱三和焊三后保三溫措三施（三電加三熱）三，深三化設三計時三需考三慮電三加熱三設備三的操三作空三間。巨柱三深化三設計三時配三合現三場考三慮操三作平三臺搭三設3.三4巨柱三深化三設計三要點三-1三17根據三現場三安裝三順序三及巨三柱截三面多三腔體三特點三，巨三柱現三場焊三接坡三口均三為單三面坡三口，三坡口三深化三方向三需考三慮現三場焊三接站三位。3.三5巨柱三深化三設計三要點三-1三17深藍三色板三件與三下節三對接三時需三人員三進入三腔體三施焊三，其三余均三可在三外部三施焊三，深三化設三計時三注意三現場三坡口三朝向三。3.三6三巨柱三深化三設計三要點三-1三17構件三加工三時工三廠通三常采三用構三件“三翻身三”達三到較三好的三焊接三工況三，以三保證三焊接三質量三。巨三柱截三面大三，鋼三板厚三，分三段后三單個三單元三重量三依然三較重三，合三理減三少“三翻身三”次三數，三將提三高工三廠制三作效三率。深化三設計三時與三原結三構單三位溝通三調整三鋼板三貫通三方式三，達到構三件工三廠制三作翻三身次數減三少3.三7三巨柱三深化三設計三要點三-1三17巨柱三壁板三厚度三在節三點處三最厚三達1三00三mm三，且三存在三異形三板件三，工三廠數三控下三料時三，轉三角處三易出三現缺三陷，三深化三時需三考慮三在此三類板三件轉三角處三進行三圓弧三過渡三。巨柱三內部三腔體三多，三分段三時容三易出三現“三T”三型現三場立三焊接三頭，三對焊三接溫三度控三制及三工藝三要求三極高三，如三控制三不好三易導三致板三材撕三裂。三深化三設計三時應三盡量三規避三此類三接頭三，并三轉換三為對三接接三頭。現場三對接四塔樓核心三筒鋼三板墻三深化三設計三要點4鋼板三墻深三化設計三要點鋼板三墻深三化設三計除三了需三合理三考慮三分段三分節三以外三，還三需注三意以三下要三點：1、三鋼板三墻與三土建三專業三的配三合2、三鋼板三墻與三機電三專業三的配三合3、三鋼板三墻現三場安三裝的三考慮4、三鋼板三墻工三廠制三作的三考慮5、三鋼板三墻深三化圖三的表三達4.三1鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17剪力三墻由三約束三邊緣三翼墻三柱和三墻體三、暗三梁、三暗柱三組成三。約束三邊緣三構件墻體暗梁暗柱4.三2鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17剪力三墻典三型構三件4.三3鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17為保三證剪三力墻三現場三焊縫三質量三，現三場焊三接采三取焊三前預三熱和三焊后三保溫三措施三（電三加熱三），三深化三設計三時需三考慮三電加三熱設三備的三操作三空間三。鋼板三墻深三化設三計時三配合三現場三考慮三操作三平臺三搭設4.三4鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17鋼板三剪力三墻暗三柱與三墻板三主次三關系三對構三件后三期制三作變三形控三制有三一定三關系三，向三有利三于鋼三板變三形控三制的三方向三調整三墻板三與暗三柱主三次關三系。4.三5鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17鋼板三剪力三墻暗三柱、三暗梁三與墻三板焊三縫原三本均三為一三級全三熔透三焊接三，根三據暗三柱、三暗梁三所處三部位三及優三化后三的墻三柱主三次關三系向三設計三提出三優化三建議三。4.三6鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17剪力三墻內三與鋼三板相三連的三鋼筋三：約三束邊三緣構三件箍三筋、三墻體三水平三筋、三墻體三拉筋三、暗三梁縱三筋、三暗梁三箍筋三。約束三邊緣三構件三箍筋及墻三體水三平筋三連接暗梁三箍筋三連接墻體三拉筋三連接暗梁三縱筋三連接4.三7鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17鋼板三墻單三個構三件板三幅大三，平三面外三剛度三小，三在構三件加三工吊三裝、三運輸三以及三構件三堆放三過程三中主三要是三平面三外受三力，三極易三發生三平面三外變三形。三變形三矯正三困難三，對三現場三施工三質量三影響三大，三加設三防變三形板三。深化三設計三時需三注意三連梁三鋼筋三搭接三板的三焊接三順序三。4.三8鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17深化三設計三時，三充分三考慮三現場三鋼筋三施工三要求三，鋼三筋兩三端避三免同三時出三現套三筒連三接。墻板三設備三開洞三補強三套管三深化三時，三注意三套管三長度三采用三負公三差，三避免三土建三合模三質量三不高三。4.三9鋼板三墻深三化設計三要點三-1三17鋼板三墻零三件多三，信三息量三大，三如何三清晰三體現三在深三化圖三中也三是關三鍵要三點之三一。了解三構件三制作三流程三，圖三紙表三達遵三循此三流程按類三型將三信息三分別三體現鋼筋三連接三孔、三連接三器定三位栓釘三、其三他零三件定三位五三項目三深化三設計三管控5.三1項目三深化三設計三管控三-人三員組三織設計三分院三院長項目三負責三人靠山三樓塔樓三鋼板三墻勁三性柱塔樓三巨柱三巨撐三桁架塔樓三鋼梁三鋼板三樓梯R區三裙房建模三2人三，出三圖3三人建模三2人三，出三圖4三人建模三1人三，出三圖2三人建模三2人三，出三圖2三人建模三2人三，出三圖1三人項目三中前三期按三照項三目特三點分三為5三個分三項工三程進三行，三共計三21三人。5.三2項目三深化三設計三管控三-進三度控三制循環三計劃項目三深化三計劃三分為三四級三：總三進度三計劃三、階三段性三進度三計劃三、周三計劃三、日三計劃三，層三層分三解，三如有三偏差三及時三調整三。5.三2項目三深化三設計三管控三-進三度控三制項目三深化三計劃三分為三四級三：總三進度三計劃三、階三段性三進度三計劃三、周三計劃三、日三計劃三，層三層分三解，三如有三偏差三及時三調整三。總計三劃階段三計劃周計三劃日計三劃5.三3項目三深化三設計三管控三-質三量控三制深化三設計三質量三管控三措施三：深化三大面三積開三展前三組織三現場三、工三廠進三行設三計評三審模型三完成三，出三圖前三進行三模型三校審大面三積出三圖前三開展三樣圖三評審出圖三完成三后，三送審三或發三生產三前進三行圖三紙校三審5.三4項目三深化三設計三管控三-材三料控三制項目三鋼結三構體三量大三，施三工時三間跨三度大三，設三計變三更多三，易三導致三材料三多提三或漏三提，三從而三帶來三經濟三和工三期延三誤損三失。材料三變更三及時三統計三處理階段三性復三核，三多退三少補摘料三規劃批次三劃分三清楚六三其他三超高三層項三目鋼三板墻三分段三整體三分析分段三整體三分析三：1、本三項目三鋼板三墻6層以三下分三段主三控平三面長三度、三合理三考慮三鋼板三采購三尺寸三、運三輸尺三寸，三大量三減少三現場三立焊三縫，三規避三了工三廠材三料拼三接，三降低三了運三輸費三用。三此方三案使三得構三件制三作周三期縮三短，三現場三焊接三質量三能更三好受三控（三橫焊三縫質三量較三立焊三縫容三易保三證）三，且三較為三經濟三。2、鋼三板墻6層以三上核三心筒三采用三頂模三施工三，鋼三板墻三分段三主要三考慮三現場三鋼結三構及三土建三各工三序間三的流三水作三業，三并考三慮頂三模的三頂升三節奏三。高三度方三向分三段為三一層三一節三（大三部分三為4.三32三m），三長度三方向三對應三頂模三預留三吊裝三口長三度（三最長三分段9.三12三m），三工廠三無法三采購三對應三鋼板三板幅三，存三在工三廠橫三向拼三接，三且運三輸寬三度大三，導三致構三件制三作、三運輸三成本三增加三。但三現場三安裝三吊次三減少三，起三重設三備占三用時三間相三對較三短，三進度三易保三證；三能夠三保證三現場三流水三作業三順暢三進行三。此三分段三方案三在考三慮整三體進三度、三質量三的情三況下三增加三工廠三成本三保證三現場三安裝三進度三、質三量及三與其三他專三業的三順暢三配合三，在三項目三全局三角度三合理三利用三了工三廠、三現場三資源三。鋼板三墻現三場安三裝圖三（1/三4平面三）一節三鋼板三墻三三維示三意圖三（典三型）6.三1鋼板三墻分三段整三體分三析-三11三7分段三適用三情況三：項目三施工三工期三緊、三各工三序流三水作三業配三合緊三密時三較為三適用三。本項三目分三段需三注意三事項三：1、本三項目6~三37層鋼三板墻三分段三方案三導致三工廠三存在三材料三拼接三，分三段前三應充三分考三慮因三此而三導致三工廠三制作三周期三的延三長、三成本三的增三加。2、因三流水三作業三需要三，分三段前三應確三保分三段位三置處三于土三建預三留鋼三筋位三置上三部，三以便三鋼結三構施三焊。3、分三段應三確保三分段三滿足三結構三要求三。6.三1鋼板三墻分三段整三體分三析-三11三7剪力三墻結三構特三征：本項三目塔三樓核三心筒三鋼結三構在12層以三下采三用勁三性鋼三骨暗三梁、三暗柱三、鋼三板組三合鋼三板剪三力墻三，鋼三板剪三力墻三均為三單層三無加三勁形三式。三鋼板三墻鋼三板厚三度為60、40、30、20三mm。材三質均三為Q3三90三C。剪力三墻分三段特三征：12層以三下鋼三骨暗三柱、三鋼骨三暗梁三與鋼三板墻三在工三廠焊三接為三整體三，分三片吊三裝。三鋼板三墻分三段以三高度三控制三為主三（2層一三節）三，寬三度方三向合三理考三慮運三輸寬三度及三鋼板三板幅三寬度三。鋼三板立三面現三場對三接采三用雙三夾板三高強三螺栓三連接三；鋼三板水三平現三場對三接采三用焊三接連三接。鋼板三墻立三面分三段圖三（典三型）鋼板三墻構三件三三維示三意圖三（典三型）鋼板三墻三三維示三意圖6.三2鋼板三墻分三段整三體分三析-三武漢三中心分段三整體三分析三：1、本三項目三分段三采用三節高三為主三控點三，增三加了三鋼板三墻立三面連三接材三料用三量及三工作三量（三螺栓三施工三），三但此三方案三使鋼三板墻三分節三節次三相對三較少,橫向三對接三焊縫三大量三減少三（一三級全三熔透三），三相對三節高三較小三的分三段方三案，三現場三安裝三進度三、質三量更三容易三保證三。2、分三段方三案較三好的三考慮三了運三輸尺三寸及三鋼板三軋制三尺寸三，避三免了三構件三運輸三寬度三過大三，鋼三板軋三制寬三度過三寬的三情況三。此分三段適三用情三況：1、增三加墻三板立三面對三接連三接板三及螺三栓量三，單三價合三同、三螺栓三單獨三計價三時較三為適三用。2、現三場鋼三結構三施工三與土三建施三工節三奏配三套（如三土建三一層三澆筑三一次三墻體三混凝三土時三，按三此分三段將三出現三一節三鋼板三墻安三裝完三后，三土建三多次三澆筑三混凝三土的三情況三為不三配套三）時較三為適三用。此分三段方三案需三注意三事項三：1、本三項目三鋼板三墻分三段方三案主三控節三高，三增加三大量三的立三面連三接，三需充三分考三慮現三場人三員配三備（三焊鉚三工數三量、三質量三）、三土建三專業三施工三介入三時機三等因三素。2、高三度較三高，三需考三慮鋼三板墻三的現三場防三傾覆三措施三加設三。整體三三維三示意三圖6.三2鋼板三墻分三段整三體分三析-三武漢三中心剪力三墻結三構特三征：本項三目塔三樓核三心筒三鋼結三構在32層以三下及10三7~三11三1層采三用勁三性鋼三骨暗三柱、三鋼板三組合三鋼板三剪力三墻，三其中17層以三下為三雙層三鋼板三剪力三墻形三式；17三~3三2層及10三7~三11三1層為三單層三鋼板三剪力三墻形三式。三雙層三鋼板三墻內三部設三置橫三向及三豎向三加勁三板，三單層三鋼板三墻設三置通三長雙三面橫三向、三豎向三加勁三板。三鋼板三墻板三厚為20、25、40、45、50三mm。剪力三墻分三段特三征：32層以三下及10三7~三11三1層鋼三骨暗三柱、三鋼骨三暗梁三與鋼三板墻三在工三廠焊三接為三整體三，分三片吊三裝。三鋼板三墻立三面分三段為三一層三一節三（多三為4.三5m），三橫向三分段三除角三部受三頂模三影響三分為2個吊三裝單三元外三，其三余均三按照三墻體三布置三分塊三。其三立面三尺寸三作為三運輸三寬度三尺寸三。鋼三板現三場對三接采三用全三焊連三接；單層三鋼板三墻示三意圖雙層三鋼板三墻示三意圖鋼板三墻平三面分三段示三意圖鋼板三墻墻三三維三示意三圖6.三3鋼板三墻分三段整三體分三析-三廣州三東塔分段三整體三分析：1、32層以三下鋼三板墻三分段三考慮三頂模三影響三，節三高一三層一三節（三多為4.三5m），三使工三廠無三法采三購對三應鋼三板板三幅，三存在三工廠三橫向三拼接三，且三運輸三寬度三大，三導致三構件三制作三、運三輸成三本增三加。三但現三場安三裝吊三次減三少，三起重三設備三占用三時間三相對三較短三，進三度易三保證三；能三夠保三證現三場流三水作三業順三暢進三行。2、此三分段三每節三剪力三墻立三焊縫三較少三（4處）三，現三場焊三縫質三量相三對易三保證三。分段三適用三情況三：項目三施工三工期三緊、三各工三序流三水作三業配三合緊三密時三較為三適用三。本分三段方三案需三注意三事項三：1、本三項目三鋼板三墻分三段方三案使三工廠三存在三大量三拼接三縫，三且運三輸尺三寸超三寬，三分段三前應三與工三廠積三極溝三通，三充分三考慮三因此三而導三致工三廠制三作周三期的三延長三、成三本的三增加三。2、因三流水三作業三需要三，分三段前三應與三土建三充分三溝通三，確三保分三段位三置處三于土三建預三留鋼三筋位三置上三部，三以便三鋼結三構施三焊。3、分三段前三應與三結構三設計三溝通三，確三保分三段滿三足結三構要三求。6.三3鋼板三墻分三段整三體分三析-三廣州三東塔剪力三墻結三構特三征：本項三目塔三樓核三心筒三鋼結三構在10層以三下采三用勁三性鋼三骨暗三柱、三暗梁三、鋼三板組三合鋼三板剪三力墻三，均三采用三單層三鋼板三剪力三墻無三加勁三形式三，鋼三板墻三板厚三為45、40、35三mm。剪力三墻分三段特三征：1、本三項目10層以三下鋼三骨暗三柱、三鋼骨三暗梁三與鋼三板墻三在工三廠焊三接為三整體三，分三片吊三裝。三地三下室三鋼板三墻立三面分三段因三棧橋三支撐三及吊三重影三響，