1、超高层带伸臂结构巨型环桁架超高层带伸臂结构巨型环桁架施工技术研究与应用施工技术研究与应用 广州周大福金融中心（亦广州东塔）超高层带伸臂结构巨型环桁架施工技术研究与应用超高层带伸臂结构巨型环桁架施工技术研究与应用1、社会背景目前，超高层建筑向功能多样化、结构复杂化逐步发展，越来越多高层建筑需以巨型框架+核心筒+加强桁架等的抗侧力结构体系来满足结构设计要求，其转换桁架结构亦趋向节点复杂化、形式多样化、构件大型化的发展。对超高层建筑施工而言，加强桁架层施工是最为复杂和重要的环节，其构件安装精度及焊接质量要求高，但往往由于施工环境复杂、桁架结构形式多样、体积大、多节点等，为保证其施工质量及进度效率成为
2、一项极具挑战的工程难题。施工技术背景Copyright,2012,CHINA CONSTRUCTION STEEL STRUCTURE CORP.LTD,EAST TOWER PROJECT施工技术背景2、结构体系 广州东塔结构体系：塔楼广州东塔结构体系：塔楼为为带加强层的钢管混凝土巨型带加强层的钢管混凝土巨型框架框架-筒体结构筒体结构；塔楼地上；塔楼地上112层，计入出屋面后的高度为层，计入出屋面后的高度为530m；核心筒内部采用现浇混；核心筒内部采用现浇混凝土楼盖体系；核心筒之外区凝土楼盖体系；核心筒之外区域采用钢梁域采用钢梁+混凝土楼盖体系混凝土楼盖体系；核心筒外墙通过伸臂桁架及；核心筒
3、外墙通过伸臂桁架及钢梁与外框巨型钢管柱连接共钢梁与外框巨型钢管柱连接共同构成抗侧结构体系；巨柱下同构成抗侧结构体系；巨柱下采用独立基础，核心筒下采用采用独立基础，核心筒下采用箱形基础。箱形基础。Copyright,2012,CHINA CONSTRUCTION STEEL STRUCTURE CORP.LTD,EAST TOWER PROJECT塔楼共6道巨型环桁架层，其中L23L24、L40L41、L67L68及L92L94为带伸臂桁架的双层环带伸臂桁架的双层环桁架层桁架层，L56L57、L79L80为不不带伸臂桁架的双层环桁架层。带伸臂桁架的双层环桁架层。施工技术背景3、桁架层设置塔楼环桁
4、架层结构竖向分布塔楼环桁架层结构竖向分布Copyright,2012,CHINA CONSTRUCTION STEEL STRUCTURE CORP.LTD,EAST TOWER PROJECT本工程单道环桁架层高度环桁架层高度、环桁架结构用钢量用钢量均为目前国内外应用之最国内外应用之最。水平最大跨度27m，竖向跨度高达14.5m，单道环桁架层结构用钢量高达6627t。桁架层钢结构主要包括巨型钢柱、边柱、双层双排内外环形桁架、核心筒内剪力墙板及8道上下弦伸臂桁架。施工技术背景4、桁架层结构分布形式桁架层钢结构桁架层钢结构分布形式分布形式l 单道双层桁架结构（最重6627t）l 典型复杂桁架层节
5、点施工技术背景5、结构及节点形式分析铸钢节点：最厚425mm，组合最重112t。外框环桁架核心筒内桁架伸臂桁架蝶式节点铸钢节点伸臂桁架贯入式巨柱节点：最重159t，最大板厚130mm。桁架蝶式节点：尺寸为4m3m，重达21t。杆件最大截面为10005005050mm，最多6个节点接头。施工技术背景5、结构及节点形式分析内筒伸臂桁架平面布置图内筒伸臂桁架空间效果图425mm厚板大型铸钢节点425mm厚板大型铸钢节点超高层带伸臂结构巨型环桁架施工技术研究与应用研发思路1、施工重难点分析本工程桁架层结构体量大、构件多，具有工期紧、构件制作、安装精度难控制、现场施工组织难度大等施工特点。构件难加工（1
6、）桁架层构件体量大、数量多、焊接量巨大；（2）桁架层结构复杂、尺寸大，不利于加工运输；（3）桁架节点较多且复杂、加工精度难控制、需解决拼装；（4）采用大型铸钢节点、加工及焊接质量难保证。安装精度难（1）桁架结构节点复杂、具有多向支腿，含典型节点、口形、K形、X形、L形、T形等等多种形式，安装精度要求高；（2）塔楼竖向结构体量大，内外筒会出现不均匀沉降、影响整体稳定；（3）焊接量大、需700吨焊材、49000瓶CO2、33500瓶O2、17500瓶乙炔；单节点焊缝填充量达1.5吨；（4）超长超厚板焊接多，含130mm、90mm、70mm、50mm、40mm；（5）6100mm长、425mm厚铸钢
7、与Q345C异种焊，空间受限、应力集中与 质量难保证。现场施工组织难度大（1）桁架层构件数量多、工期紧，业主要求高效、高质、安全完工，施工组织难度大；（2）单桁架层构件多达656件，高空散件吊装效率低；（3）现场焊接量大、施工环境恶劣、高空安装防护要求高。Copyright,2012,CHINA CONSTRUCTION STEEL STRUCTURE CORP.LTD,EAST TOWER PROJECT研发思路 针对本工程双层“蝶式”环桁架的施工难点，以下关键技术的攻克对本工程能否顺利完成起决定作用：2、应对关键技术点1优化桁架构件分段设计2典型复杂桁架结构加工3桁架工厂预拼装技术4桁架现
8、场安装管控技术5内外筒不均匀沉降控制技术超高层带伸臂结构巨型环桁架施工技术研究与应用为便于批量加工，考虑运输、安装效率、焊接等，遵循以下原则。（1）构件宽度不超4.5m，高度不超3.5m。（2）每榀桁架整体对称分段，采用以点带线、对称划分方式进行。（3）综合考虑巨柱尺寸、重量大小，合理划分牛腿等结构，保证安装与运输。（4）钢柱取离节点板边500mm处分段，其他结构均取离节点板及牛腿边300mm处分段，避免现场焊缝集中。1、复杂桁架构件分段设计关键技术与创新与伸臂桁架连接的外框巨柱贯入式节点，多层多向大型超厚复杂。主要由钢梁牛腿、纵向柱腔内伸臂桁架双连接板（板厚130mm）、桁架牛腿等组成，单节
9、点重达300t。从加工、运输、吊装、焊接等考虑分为三至四段。1、复杂桁架构件分段设计分1至2节分1节分1节桁架牛腿伸臂桁架伸臂桁架伸臂桁架连接板桁架牛腿关键技术与创新核心筒角部共设8个铸钢节点与伸臂桁架连接，为桁架结构中核心部位。该节点采 用 G 2 0 M n 5 QT 铸 钢 与 Q 3 4 5 C 钢 组 合，铸 钢 长 6 1 0 0 m m、横 截 面 为425mm425mm、伸臂桁架牛腿臂厚220mm、单件重达21吨。1、复杂桁架构件分段设计425mm厚板大型铸钢节点关键技术与创新 铸钢件采用在制作厂与相连接钢板焊接成整体的工艺，现场整体吊装。相连钢板厚度分别为110、60、35m
10、m。关键技术与创新1、复杂桁架构件分段设计将核心筒角部桁架结构分成四个制作单元，并将铸钢件与局部Q345C钢组焊成一榀制作单元，并将且铸钢与Q345C钢对接焊缝错开设计，尽量减少现场异种钢对接焊工作量，但安装现场与多向构件连接焊、且对接接头位置较集中，易造成多向焊接热应力拘束，焊后结构出现较大变形偏差。1、复杂桁架构件分段设计G20Mn5铸钢与钢板墙连接制作单元Q345C伸臂桁架2Q345C伸臂桁架1核心筒钢板墙Q345CG20Mn5(t=425mm)+Q345C(t=110mm)Q345C+Q345C（t=110mm）G20Mn5+Q345C(t=220mm)G20Mn5+Q345C(t=2
11、20mm)焊缝接头两焊缝错开300mm铸钢件(425*425mm)关键技术与创新典型边部环桁架分段1、复杂桁架构件分段设计边部单面分为2022个构件。关键技术与创新典型角部环桁架分段1、复杂桁架构件分段设计角部单面分为13个构件。关键技术与创新2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 1）巨柱贯入式节点加工）巨柱贯入式节点加工主要由巨柱箱体巨柱箱体、巨柱腔内伸臂桁架连接板巨柱腔内伸臂桁架连接板、桁架牛腿桁架牛腿等组成。巨柱为大截面多腔箱型结构，腔体内厚板多层多向交汇对接，焊缝数量多、集中，组焊过程易产生变形。伸臂桁架牛腿伸臂桁架连接板 最大截面达最大截面达5300mm3600mm 伸臂桁架连接板
12、厚伸臂桁架连接板厚达达130mm 单节点体大、最重单节点体大、最重达达159t2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 1）巨柱贯入式节点加工）巨柱贯入式节点加工遵循化繁为简、加防余量、反变形焊接原则，分单元加工、后整体组装分单元加工、后整体组装。典型介绍第二单元的巨柱贯入式节点加工。典型介绍第二单元的巨柱贯入式节点加工。（1）分解为巨柱箱体巨柱箱体、伸臂桁伸臂桁架连接板架连接板两部分独立加工，最后将连接板斜向插入巨柱箱体内连接板斜向插入巨柱箱体内完成组装。（2）巨柱箱体又可分成上下腹上下腹板（）板（）、加劲板（）加劲板（）及隔板隔板（）（）、两侧翼板（）两侧翼板（）等多个单元加工。2、典型复杂
13、桁架结构加工关键技术与创新 1）巨柱贯入式节点加工）巨柱贯入式节点加工（1）定位划线示意（2）装配十字加劲板（3）装配内隔板及竖向加劲板（4）装配横向十字加劲板先组装底板与中间隔板，再装两侧立板，最后组装盖板。主控好各中间隔板定位，基准底板在水平面上的中心线，各板单元组装间隙、分段位置线、垂直度和四角水平度。2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 1）巨柱贯入式节点加工）巨柱贯入式节点加工（7）装配左侧翼板（8）装配上腹板（9）伸臂桁架连接板与巨柱整体组装（5）装配横向加劲板（6）装配右侧翼板2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 1）巨柱贯入式节点加工）巨柱贯入式节点加工巨柱箱体翼板、腹板及
14、内部十字加劲板等主材加工余量加放原则。巨柱箱体翼板、腹板及内部十字加劲板等主材加工余量加放原则。L+2-5焊接收缩余量及矫正余量端铣余量巨柱主材余量加放示意（1）长度方向加设）长度方向加设10mm余量余量（+5端铣余量、+3焊接收缩及+2矫正余量）。（2）宽度方向不加设余量）宽度方向不加设余量（仅主焊缝+3mm横向收缩余量）（3）数控切割下料）数控切割下料采用数控下料切割大截面钢板，保证切割精度。2、典型复杂桁架结构加工构件项目精度巨柱高度-30截面长度3截面宽度3中间截面2对角线3对角线之差3柱顶平面度2外形尺寸精度控制要求外形尺寸精度控制要求关键技术与创新 1）巨柱贯入式节点加工）巨柱贯入
15、式节点加工2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 2）环桁架节点）环桁架节点加工加工环环桁架拼装余量及焊接收缩余量加放桁架拼装余量及焊接收缩余量加放 环桁架构件下料余量加放原则序号序号内容内容余量加放余量加放值值/mm备注备注1桁架上弦、中弦、下弦三根水平弦杆两端与钢柱牛腿连接处加放拼装余量。+20此余量预拼装时切割2桁架高度方向，即上弦杆与中弦杆间，中弦杆与下弦杆间高度加放焊接收缩余量。+3mm焊接收缩余量3所有腹杆一端正作，一端加放拼装余量。+5mm此余量预拼装时切割4如桁架设计有起拱要求，则放样时在实际拱高基础上再加放一反变形量，并在下料时直接按放大后的拱度值进行下料。/反变形量根据桁架
16、自重、荷载进行位移计算确定2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 2）环桁架节点）环桁架节点加工加工环桁架节点复杂，包括米字形、K形、X形、L形、T形等多向支腿，以蝶式节点（米字形）最为典型。具有6个杆件对接点，构件的形位尺寸、杆件对接点定位精度是其加工控制的关键。主要遵循“预估偏差、余量分类加放、焊接反变形控制”原则。2、典型复杂桁架结构加工蝶式节点制作工艺流程：蝶式节点制作工艺流程：（1）通过设置连接板与底板六点对接，并在底板上定位划线，确保节点与杆件对接精度。（2）采取先装水平向及单侧加劲肋，最后补装另侧肋板，以灵活调整对接形位。（3）保证底板与盖板的中心定位准确，及其平整度与连接端口处
17、四边形开裆尺寸。连接板及定位划线组装加劲肋组装节点上盖板组装后装加劲肋整体划线、打洋标记关键技术与创新 2）环桁架节点）环桁架节点加工加工2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 2）环桁架节点）环桁架节点加工加工箱型巨柱分段与桁架牛腿组装工艺箱型巨柱分段与桁架牛腿组装工艺采用立式组装，在平台上投影出钢柱十字中心线、牛腿中心线、端面企口线等XY向定位线，在箱体壁上划出Z向位置线，其后依定位线组装。2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 3）铸钢节点）铸钢节点加工加工 核心筒桁架与伸臂桁架连接关键部位，共设核心筒桁架与伸臂桁架连接关键部位，共设8个铸钢节点个铸钢节点 铸钢节点采用铸钢节点采用425
18、mm425mm截面超厚实心铸钢件截面超厚实心铸钢件 多部位铸钢与多部位铸钢与Q345C钢异种对接焊钢异种对接焊 现场焊接头集中，易造成多向热应力拘束，结构变形现场焊接头集中，易造成多向热应力拘束，结构变形425337.5110205110110205110425337.53737371000100010001000372、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 3）铸钢节点）铸钢节点加工加工节点分单元制作，采取铸钢局部与Q345C钢组焊成一整体安装单元，并将对接焊缝错开设计，尽量减少现场异种对接焊。核心筒角部铸钢节点分段示意核心筒角部铸钢节点分段示意G20Mn5铸钢与钢板墙连接制作单元Q345C伸
19、臂桁架2Q345C伸臂桁架1核心筒钢板墙Q345CG20Mn5(t=425mm)+Q345C(t=110mm)Q345C+Q345C（t=110mm）G20Mn5+Q345C(t=220mm)G20Mn5+Q345C(t=220mm)焊缝接头两焊缝错开300mm铸钢件(425*425mm)单元一单元一单元四单元四单元二单元二单元三单元三铸钢节点（一）铸钢节点（一）铸钢节点（二）铸钢节点（二）2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 3）铸钢节点）铸钢节点加工加工 铸钢材质为G20Mn5QT，长6100mm，主体板厚425mm，单重12t。铸造难度大、较罕见。钢 号CSiMnPSNi牌号材料牌号G
20、20Mn51.62200.170.230.601.001.600.0200.0200.80表4 G20Mn5QT 化学成分（%）控制要求铸钢件示意图2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 3）铸钢节点）铸钢节点加工加工 重点质控：重点质控：制模，造型，冶炼（化学成份分析），热处理（力学性能试验）、精整（无损检测、焊补），成品（外观、尺寸）。铸造工艺流程2、典型复杂桁架结构加工关键技术与创新 3）铸钢节点）铸钢节点加工加工 热处理热处理：加热：以80/h升温至65020，保温，其后以最大速率升温至92010。保温：升温至92020时，保温。出炉淬火。回火：以70/h加热升温至62020，保温。随
21、炉冷却至250以下，出炉空冷。具体保温时间依据铸件平均壁厚1小时/25mm 确定。铸钢件淬火+回火工艺图2、典型复杂桁架结构加工铸钢节点加工铸钢节点加工钢 号CSiMnPSNi牌号材料牌号G20Mn51.62200.170.230.601.001.600.0200.0200.80表1G20Mn5QT 化学成分（%）钢 号屈服强度RP0.2(MPa)极限强度Rm(MPa)伸长率A（%）冲击功(J)室温G20Mn5QT300500-6502260表2 力学性能铸件成品关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术预拼装目的：预拼装目的：（1）检验构件制作精度，及时修整误差，提高现场安装效率。（2）查出尺寸超
22、标原因，及时调整制作工艺、尺寸验收方案及设计偏差，确保后续结构精度及现场顺利安装。（1）分为实体预拼与电脑模拟预拼，实体预装解决易出错构件加工误差，电脑预拼解决设计偏差。（2）对首批结构采取实体预拼和电脑预拼相结合，对比两者效果。后续批次仅进行电脑模预拼，以确保效率。预拼装原理：预拼装原理：关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术关键技术与创新内、外双层内、外双层，包括上弦、腹杆、下弦杆件（杆件均为箱型）和K型、米字型等多种节点形式连接，且构件外形尺寸过大。先于工厂内对桁架构件预拼装，以保证制作精度，实现定位措施工厂化、安全措施便利化，提高现场安装效率。投影长达60m，宽达 5 8 m，高 达14
23、.5m。在周长方向上分8个预拼单元连续匹配预拼，按顺时针或逆时针进行。3、桁架工厂预拼装技术实体预拼装原理：实体预拼装原理：桁架预拼装采用立面卧式拼装法进行，利用坐标转换实现结构从立面到平面的位置变换，从而使工厂实现对实际构件的拼装。坐标转换时，首先将原结构整体坐标系的坐标原点转换到拼装场地表面位置，以平行于标高线且过节点下端面在拼装场地上的投影直线为X 轴，以垂直于标高线且过节点轮廓线最左侧点的直线为Y 轴，以此定位预拼装单元的坐标系统。在已确立的坐标系统中，结合桁架的立面布置图，绘制预拼装地样线。在绘制地样线时，先进行中心线（或轴线）的绘制，然后通过偏移中心线（或轴线）得到节点的轮廓线或控
24、制点的投影点。根据绘制好的地样线，结合桁架的实际结构情况，进行预拼装胎架的搭设。胎架搭设完毕，按一定顺序在胎架上相应的放置实际构件。桁架构件放置完毕，对应地样线进行整体调整；通过检测各控制点的尺寸偏差以及各对应端口间的错边与间隙情况，从而掌握构件的制作精度，并分析偏差的产生原因，从而达到工厂预拼装的目的。关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术实体预拼装工艺流程实体预拼装工艺流程:（着色者为关键工序）（着色者为关键工序）关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术具体实体预拼装实施过程具体实体预拼装实施过程：关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术具体实体预拼装实施过程具体实体预拼装实施过程：关键技术与创新3
25、、桁架工厂预拼装技术电脑预拼装原理：电脑预拼装原理：针 对 实 体 预 拼 装 位 差，利 用 计 算 机 模 拟 修 正。在TEKLAS工程模型中选定桁架的一个现场连接点作为基点建立整榀桁架安装坐标系，测量出各构件现场安装控制点（设定点）的坐标值，与此同时根据构件的特点和制作工艺，分别建立各自构件的坐标系。直观分析此构件与相邻构件的连接情况。关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术电脑预拼装工艺流程电脑预拼装工艺流程关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术1）建立整体坐标系）建立整体坐标系点坐标值1（0，0，0）2（2404，2404，0）3（283，4525，0）4（-2121，2121，0）5（
26、-124，124，17800）6（2280，2528，17800）7（407，4401，17800）8（-1998，1998，17800）9（18579，124，19000）10（20453，1998，19000）11（18049，4402，19000）12（16175，2528，19000）13（18455，0，0）14（20577，2121，0）15（18173，4526，0）16（16051，2404，0）整体坐标值统计关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术2）建立单个构件坐标系）建立单个构件坐标系设定点设定点坐标值坐标值设定点设定点坐标值坐标值11（10663,1307,15724）1（
27、2469,1307,16700）6（98191,807,15422）12（10265,13.07,15422）2（2469,807,16700）7（8191,1307,15422）13（15687,1307,16700）3（2469,807,17700）8（7793,1307,15724）14（15687,807,16700）4（2469,1307,17700）9（10264,807,15422）15（15687,807,17700）5（7793,807,15724）10（10663,807,15724）16（15687,1307,17700）单构件坐标值统计 依据各构件结构设计及制作工艺。标
28、定单个构件坐标系与整榀桁架坐标系的相对位置关系，以便将单个构件测量的坐标值转入整榀桁架坐标体系，直观地验证该构件与相邻构件的连接情况。关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术3）实测值与理论值对比）实测值与理论值对比测量项目允许偏差(mm)构件长度-10端口中心Z向值0.5两侧面板间距1.5两侧面板Z向值1.0两侧面板斜切口角度0.3面板斜切口至中心线距离-10牛腿端部眼孔至中心线距离1牛腿上下翼缘板间距2上下牛腿翼中心间距1关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术4）构件纠偏整改）构件纠偏整改对于实测坐标值与理论坐标值偏差超差者，采用MetroIn测量软件将实测坐标值转入到桁架的整体坐标系中，与相连
29、的实体计算机模型进行对比。查找出偏差位置，并分别测出各控制点偏差值S，分析原因及时对构件进行纠偏整改。关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术4）构件纠偏整改）构件纠偏整改对于3mm的累计偏差，符合相关规范不处理。对于3mm的正负偏差，采取单件切割打磨；对于3mm的负偏差，调整垫板位置。对于弯扭、错口的处理，3mm采取焊缝平滑过渡；3mm采取火焰矫正。关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术5）预拼装过程质量控制）预拼装过程质量控制序号序号检查项目检查项目控制尺寸控制尺寸检验方法检验方法1预拼装单元总长10mm用全站仪、钢卷尺检查2对角线15 mm用全站仪、钢卷尺检查3标高5 mm用经纬仪、钢卷尺检查
30、4弯曲矢高L/1500,且不大于10 mm用经纬仪、钢卷尺、线垂、粉线检查5轴线错位4.0mm用线垂、钢尺检查6坡口间隙+3.0mm-3.0mm用焊缝量规或塞尺检查7直线度3.0mm用粉线、钢尺检查8对接接头错边不大于3.0mm用焊缝量规检查9拱度设计有要求L/5000用拉线和钢尺检查设计无要求+0+10mm环桁架预拼装单元控制尺寸表关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术6）预拼装质量验收）预拼装质量验收实体拼装检测结果：理论间隙8mm，实际间隙510mm；板边差、错边03mm；构件制作精度及拼装数据均符合规范公差要求。关键技术与创新3、桁架工厂预拼装技术7）工厂预拼装实施）工厂预拼装实施关键技
31、术与创新3、桁架工厂预拼装技术7）工厂预拼装现场实施）工厂预拼装现场实施经过多次关键尺寸检测与调整后，该桁架结构实体拼装验收合格。关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术1）创新管理技术）创新管理技术本工程钢结构整体施工量大、工期紧，发明采用“四三二一”新型的进度管理模式，即提前4个月抓结构设计，3个月抓深化设计，2个月抓材料采购，1个月抓加工制作，较好地实现进度控制。依据“四三二一”管理模式，现场细化分析桁架层外框与内筒钢结构施工量，编排现场施工计划及倒排构件进场计划，确保现场构件储备充足。关键技术与创新加工加工材料材料深化深化设计设计发运发运提前提前4 4月月提前提前3 3月月提前提前2 2
32、月月提前提前1 1月月制作厂制作厂发运发运4、桁架现场安装管控技术2）安装工艺方法流程）安装工艺方法流程采 取 自 下 而上，先安装巨柱与伸臂桁架。同 平 面 内 先角部后四边；角 部 桁 架 先内环后外环，边部桁架先外环后内环；构 件 按 照 先南后北的顺序安装，穿插楼层钢梁及幕墙支撑。关键技术与创新以巨柱及环桁架安装为施工主线，穿插幕墙结构、钢梁、伸臂桁架安装。关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术2）安装工艺方法流程）安装工艺方法流程典型桁架层典型桁架层共分解为8个吊装单元。最大拼装单元为中部带中柱单元，吊重53.0吨，尺寸为13m13m，就位对接口个数:4个。边部外环桁架拼装分解示意5
33、3.0吨4.6吨5.2吨3.0吨4.6吨5.2吨16.8吨16.8吨4、桁架现场安装管控技术3）地面拼装、整体吊装技术）地面拼装、整体吊装技术拼装单元划分拼装单元划分关键技术与创新共分解为4个吊装单元。最大拼装单元为中部单元，吊重52.9吨，尺寸为26.6m11.3m，就位对接口个数:4个。边部内环桁架拼装分解示意52.9吨4.7吨19.2吨4.7吨4、桁架现场安装管控技术3）地面拼装、整体吊装技术）地面拼装、整体吊装技术拼装单元划分拼装单元划分关键技术与创新典型外环桁架单元拼装流程4、桁架现场安装管控技术4）拼装流程）拼装流程关键技术与创新典型内环桁架单元拼装流程4、桁架现场安装管控技术4）
34、拼装流程）拼装流程关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术5）整体吊装实施）整体吊装实施关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术6）整体吊装顺序）整体吊装顺序第44、45节巨柱安装下弦节点及杆件拼装单元安装关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术6）整体吊装顺序）整体吊装顺序中部拼装单元安装第 46、47 节巨柱安装关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术6）整体吊装顺序）整体吊装顺序边部拼装单元安装上弦节点及杆件拼装单元安装，整体安装完毕关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术7）改进整体校正方法，保证整体安装质量）改进整体校正方法，保证整体安装质量高空安装精度控制措施：拼装单元地面完成精校、焊接；在
35、巨柱上测量放线，设置就位卡板；构件就位后进行初步校正；单榀就位完成后，进行整体精校正；桁架完成焊接后，进行复测。关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术9）临时措施制作工厂化）临时措施制作工厂化关键技术与创新幕墙结构等构件需在工厂与幕墙结构等构件需在工厂与主体结构加工在一起。主体结构加工在一起。幕墙结构临时靠板临时支撑临时托板临时支撑为节约工期，角部幕墙构件顺装。需以为节约工期，角部幕墙构件顺装。需以L40层设置支承层设置支承环桁架临时托板及靠板在工厂加设，减少现场工耗。环桁架临时托板及靠板在工厂加设，减少现场工耗。4、桁架现场安装管控技术10）工艺优化）工艺优化关键技术与创新斜立焊箱型对接结构
36、设置R孔保证现场焊接衬垫板按规范加设，不至于形成根部未熔合缺陷。同时焊接接头部位容易形成内部缺陷，把约束板内置，既保证了焊接全过程的约束变形，又避免了约束板对焊接的阻碍。优化优化l 对接接头设置R孔，同时优化焊接约束板的位置优化优化4、桁架现场安装管控技术11）桁架焊接桁架焊接整体焊接顺序整体焊接顺序现场采取24小时轮班、不间断焊。整体顺序与安装顺序相同，先角部后边部；边部先外环后内环；桁架节点按地面拼装分片区焊接，杆件两端先后焊、多接头跳焊，避免相邻接头焊接热应力集中。关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术11）桁架焊接桁架焊接铸钢节点焊接顺序铸钢节点焊接顺序4名焊工两边对称进行焊接、焊缝；
37、待现场所有钢板墙安装焊接完，开始焊接铸钢件接头，最后焊接铸钢件接头。依此能有效避免铸钢节点局部区域产生较大的残余应力，致使结构焊后出现较大变形或形状偏差。焊缝接头焊接先后次序 两边同时对称焊G20Mn5+Q345C 两边同时对称焊G20Mn5+Q345CG20Mn5铸钢与钢板墙连接制作单元Q345C伸臂桁架2(t=220mm)Q345C伸臂桁架1(t=220mm)核心筒钢板墙Q345C G20Mn5+Q345C(t=110mm)Q345C+Q345C（t=110mm）关键技术与创新4、桁架现场安装管控技术11）桁架焊接桁架焊接电加热技术电加热技术超厚钢板采用电加热措施进行焊前预热，以保证焊缝质
38、量。桁架层超厚板分布于核心筒伸臂桁架及巨柱与核心筒连接端伸臂桁架，其中70mm板厚共计65m，130板厚共计194m，焊缝填充量达21792kg。关键技术与创新Copyright,2012,CHINA CONSTRUCTION STEEL STRUCTURE CORP.LTD,EAST TOWER PROJECT 由于巨柱节点内焊接作业空间狭小，采用抽风机保证焊接空气清新。封闭空间焊接通风措施：封闭空间焊接通风措施：伸臂桁架巨柱内焊缝对接，为保证工人焊接操作空间，于巨柱长边每边开设大小为300300mm的工艺孔洞。筒内横向焊缝焊接工艺孔设置：超受限空间焊接安防措施超受限空间焊接安防措施关键技术
39、与创新4、桁架现场安装管控技术11）桁架焊接桁架焊接电加热技术电加热技术塔楼结构高度518m，核心筒与外筒层均截面面积比大。核心筒外筒1.551=5、内外筒不均匀沉降控制技术如何解决内外筒不均匀沉降问题。关键技术与创新六道桁架层：L23L24、L40L41、L67L68及L92L94为带伸臂的双层桁架层，L56L57、L79L80为不带伸臂的单层桁架层。通过延迟连接，适应结构变形差，达到控制变形应力的目的。伸臂后连（桁架销轴-挂耳临时连接）现场实施5、内外筒不均匀沉降控制技术1）伸臂桁架后连接）伸臂桁架后连接关键技术与创新40F夹层TKZ2-DS-44TKZ2-DS-45TKZ2-DS-46T
40、KZ2-DS-47垂直连接装置100mm销轴置长圆孔下水平连接装置垂直连接装置伸臂桁架伸臂桁架后焊焊缝K型伸臂桁架与巨柱巨柱连接端不焊连接端不焊（采取水平板装置水平板装置临时固定），待弦杆弦杆与核心筒连与核心筒连接端接端先焊完后切除水平板装置板水平板装置板。此时在与巨柱上下连接口加设垂直连接垂直连接装置装置，采用 100销轴销轴穿孔约束，销轴置于长圆孔下端，使核心筒与外框结构自由沉降，待上部结构施工完最后施焊此部位。伸臂桁架与巨柱延时连接示意水平连接装置垂直连接装置 100销 轴5、内外筒不均匀沉降控制技术1）伸臂桁架后连接）伸臂桁架后连接关键技术与创新低区桁架低区桁架结构力释放结构力释放系统
41、系统5、内外筒不均匀沉降控制技术2）大型砂箱卸载）大型砂箱卸载L23L24桁架层45F低位桁架斜向支撑低区东西两侧“被倒挂式”受力体系，用以支承首道桁架层施工完成前塔楼标准层的竖向荷载。斜支撑引用大型砂箱卸载装置，实现塔楼外框竖向荷载合理循序释放，可有效控制外框结构竖向沉降变形。关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术2）大型砂箱卸载）大型砂箱卸载支撑为800*800*25*25mm方管、长6.7m，待L23层桁架施工后卸载拆除。支撑杆间设置800*800*30mm大型截面砂箱卸载装置，单点最大支撑重量达1400吨（轴力为1098.9吨）。关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术2）大型砂
42、箱卸载）大型砂箱卸载卸载施工过程，对卸载施工过程，对4F桁架变形连续监测，可见桁架变形连续监测，可见挠度挠度较小且趋于平稳较小且趋于平稳。关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术2）大型砂箱卸载）大型砂箱卸载卸载结束，整体结构应力应变较小、结构施工变形趋于稳定。卸载结束，整体结构应力应变较小、结构施工变形趋于稳定。测点1234567应力-0.7 4.6 1.6-3.3-测点891011121314应力-0.4 0.1 1.30.6-0.4 0.0 测点151617181920/应力3.2-0.52.74.2 3.2 1.3-实况监测数据统计(Mpa)关键技术与创新桁架应力监测照片桁架应力监测
43、照片监测结果：1、在4F桁架卸载过程中，23F桁架应力变化最大4.7Mpa;2、在上部桁架施工过程中，由于采用后焊方式，应力变化1Mpa左右。5、内外筒不均匀沉降控制技术关键技术与创新重要应力、应变监测5、内外筒不均匀沉降控制技术3）首层内外筒整体沉降监测）首层内外筒整体沉降监测在塔楼首层内 外 筒 上 布 置19个沉降观测点，连 续 进 行35期沉降观测、每半个月进行一期观测关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术随着体结构安装，竖向荷载的增加导致内外筒沉降继续发生，基本呈斜线性关系。对比发现，内外筒沉降变化趋势趋于平行，两者加权平均数差基本呈水平线性关系，即内外筒沉降基本保持均匀，实体监
44、测数值差1mm。3）首层内外筒整体沉降监测）首层内外筒整体沉降监测关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术4）L40L41桁架层沉降观测桁架层沉降观测塔楼L41层沉降观测点进行了14次沉降观测。关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术4）L40L41桁架层沉降观测桁架层沉降观测次数（施工进度）次数（施工进度）核心筒核心筒外框外框差值差值1（核心筒（核心筒60层、外框层、外框57层）层）0.000.000.002（核心筒（核心筒60层、外框层、外框58层）层）3.52-0.36-3.883（核心筒（核心筒62层、外框层、外框59层）层）-1.21-3.54-2.334（核心筒（核心筒66层、
45、外框层、外框63层）层）3.48-0.26-3.755（核心筒（核心筒66层、外框层、外框64层）层）3.540.03-3.516（核心筒（核心筒68层、外框层、外框68层）层）3.35-0.69-4.047（核心筒（核心筒68层、外框层、外框68层）层）0.88-3.40-4.278（核心筒（核心筒68层、外框层、外框68层）层）4.461.55-2.929（核心筒（核心筒71层、外框层、外框68层）层）4.26-0.55-4.8110（核心筒（核心筒72层、外框层、外框68层）层）3.601.41-2.1911（核心筒（核心筒74层、外框层、外框69层）层）2.35-0.27-2.6312
46、（核心筒（核心筒78层、外框层、外框72层）层）3.692.32-1.3713（核心筒（核心筒92层、外框层、外框86层）层）3.794.530.7414（核心筒（核心筒93层、外框层、外框89层）层）-2.90-3.04-0.14刨除测量误差刨除测量误差影响，内外筒影响，内外筒沉降差在沉降差在5mm以内。以内。关键技术与创新后焊部位焊接时段备注23F伸臂外框端外框结构施工至87F，核心筒94F结构荷载达到80%，内外筒沉降差8mm40F伸臂外框端外框结构施工至94F，核心筒97F结构荷载达到90%，内外筒沉降差5mm67F伸臂外框端外框结构施工至112F，核心筒107F结构荷载达到95%，内
47、外筒沉降差3mm92-94F伸臂外框端外框结构封顶,，核心筒封顶结构荷载达到100%，内外筒沉降差无5、内外筒不均匀沉降控制技术5）伸臂外框端后焊时间点）伸臂外框端后焊时间点综合首层内外筒、每道桁架层的沉降情况，两值趋于稳定且小于设计要求值时，以此为时间节点，即可开始伸臂与巨柱连接端焊接。关键技术与创新5、内外筒不均匀沉降控制技术6）伸臂桁架焊后沉降观测）伸臂桁架焊后沉降观测焊后再对塔楼首层19个沉降观测点进行三次周期独立闭合环沉降观测。内外筒结构沉降差值基本无变化，可见，内外筒不均匀沉降的实现有效控制。次数次数核心筒核心筒外框外框差值差值115.5250 15.6700 0.1450 215.7550 15.9100 0.1550 316.1750 16.3250 0.1500 关键技术与创新
