武漢綠地國際金融城主塔樓鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)特點(diǎn)及方法

祁石峰

摘? 要：武漢綠地國際金融城主塔樓是武漢市超高層地標(biāo)性建筑，主塔樓的建筑高度為606m。鋼結(jié)構(gòu)由外框12個(gè)巨型勁性柱、18個(gè)外框重力柱、帶剪力墻鋼骨的鋼筋混凝土核心筒、環(huán)帶桁架、樓層鋼梁等結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同于一般建筑鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)制作安裝難度大，因此對(duì)深化設(shè)計(jì)技術(shù)要比較高，采用美國天寶公司Tekla Structures軟件建模出。該文主要介紹武漢綠地國際金融城主塔樓第三標(biāo)段（40～70層）鋼結(jié)構(gòu)施工深化設(shè)計(jì)技術(shù)。其主要技術(shù)特點(diǎn)是“細(xì)節(jié)決定成敗”。

關(guān)鍵詞：武漢綠地國際金融城主塔樓? 超高層鋼結(jié)構(gòu)? 詳圖設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU758 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（a）-0060-02

1? 工程概況

武漢綠地國際金融城主塔樓第Ⅲ標(biāo)段（40～70層）鋼結(jié)構(gòu)制造工程，此標(biāo)段在塔樓的腰部，業(yè)主對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量和外觀成型要求高。主塔樓的建筑高度為606m。鋼結(jié)構(gòu)由外框12個(gè)巨型勁性柱、18個(gè)外框重力柱、帶剪力墻鋼骨的鋼筋混凝土核心筒、環(huán)帶桁架、樓層鋼梁等結(jié)構(gòu)。

2? 詳圖設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）匯集甲方、監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員、各專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審，解決圖紙疑問，了解設(shè)計(jì)意圖。

（2）審查施工圖紙，檢查圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的深度是否滿足施工要求，對(duì)圖紙進(jìn)行工藝審核。檢查構(gòu)件的幾何尺寸是否齊全、節(jié)點(diǎn)是否清楚。

（3）根據(jù)施工圖紙、鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量、工期要求，公司總工程師及相關(guān)人員審核通過的總體加工工藝方案及重要工裝方案等施工技術(shù)文件，確定詳圖設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)件的構(gòu)件劃分尺寸、重量、安裝節(jié)點(diǎn)、表達(dá)方式等工藝。

（4）對(duì)詳圖設(shè)計(jì)人員進(jìn)行技術(shù)交底，貫徹設(shè)計(jì)意圖，落實(shí)工藝措施。

（5）根據(jù)華東建筑設(shè)計(jì)研究總院要求對(duì)節(jié)點(diǎn)二次設(shè)計(jì)并通審核。

（6）根據(jù)該工程設(shè)計(jì)、制造、安裝等環(huán)節(jié)實(shí)際情況，綜合考慮建模前擬定如下編號(hào)原則。構(gòu)件號(hào)：（樓層號(hào)）（設(shè)計(jì)構(gòu)件編號(hào)）-（流水號(hào)）例如：43SC1-2可直接看出是43層設(shè)計(jì)編號(hào)SC1（巨柱）分隔符-詳圖流水號(hào)為2。

（7）統(tǒng)一建模要求、詳圖設(shè)計(jì)審核流程、出圖格式。

2.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

此次節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017-2003，工程設(shè)計(jì)截面多，節(jié)點(diǎn)形式各異。現(xiàn)僅以66層巨柱與H500×200×10×16框架梁牛腿栓焊節(jié)點(diǎn)介紹。

根據(jù)選定的參數(shù)和形式，按彎剪等強(qiáng)考慮，進(jìn)行如下驗(yàn)算。

（1）腹板螺栓抗剪驗(yàn)算。

l1=（ny-1）×ey=300≤15d0? βs=1.00? P=290kN

73.95kN

110.83kN

36.94kN

156.78kN

Nbv=0.9×βs×nf×μ×P=234.9kN

0.67，螺栓承載力滿足要求。

（2）節(jié)點(diǎn)板驗(yàn)算。

111960000mm4

433200mm4

95.377N/mm2? fv=180N/mm2

=0.53，抗剪滿足要求。

=166.3N/mm2? f=310N/mm2

=0.536，抗彎滿足要求。

2.3 工程建模特點(diǎn)及方法

Tekla Structures是一個(gè)三維智能鋼結(jié)構(gòu)模擬、詳圖的軟件，可以在一個(gè)虛擬的空間中搭建一個(gè)完整的鋼結(jié)構(gòu)模型。詳圖正確性高。

按施工順序搭建，核心筒鋼骨柱—巨柱、重力柱、環(huán)帶桁架—樓層平臺(tái)鋼梁、埋件等—鋼梯、支撐等，如圖1所示。

巨柱為組合截面，本身沒有特別復(fù)雜之處。但是在細(xì)節(jié)方面要特別注意，可以用“細(xì)節(jié)決定成敗”這句話來概括，主要體現(xiàn)在柱本體方位、埋件、鋼筋接駁器、連接節(jié)點(diǎn)等。

模型特點(diǎn)是從塔樓整體造型立面可以看出是個(gè)流線型，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)鋼柱隨外立面一起變化，鋼柱整體呈現(xiàn)的是從低到高先擴(kuò)后收狀態(tài)。而且每層鋼柱偏轉(zhuǎn)角度都不相同。所有每層鋼柱的埋件、鋼筋接駁器、連接節(jié)點(diǎn)都不相同，其精度高低直接影響工程質(zhì)量。

解決建模方法是，鋼柱是逐層搭建，每層鋼柱采用柱底、柱頂坐標(biāo)控制。柱間支撐等與鋼柱連接構(gòu)件則以鋼柱中心線控制。基本順序?yàn)橛芍搅骸⒅巫詈蟮綐翘荨⒋瘟旱绕渌我獦?gòu)件。

其中比較復(fù)雜的部分是環(huán)帶桁架，這也是建模的重點(diǎn)、難點(diǎn)，環(huán)帶桁架涉及到三層鋼柱、鋼梁，桁架本身截面大，剛性節(jié)點(diǎn)重量大桿件分段多，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)少，零件需要人工一件一件地搭建，整體結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。

根據(jù)現(xiàn)場起重能力安裝部要求本標(biāo)段構(gòu)件重量不超過30t，按層分段不超過兩層，構(gòu)件本體考慮安裝用吊耳。為滿足起吊、運(yùn)輸采用非常規(guī)方法，把環(huán)帶桁架與巨柱剛接節(jié)點(diǎn)單獨(dú)分段，現(xiàn)場焊接。在重力柱位置為了保證桁架整體受力，將重力柱分段等。

2.4 制作輸出工程圖模特點(diǎn)及方法

深化設(shè)計(jì)圖紙包括設(shè)計(jì)說明、布置圖、構(gòu)件圖、零件圖及各類清單等構(gòu)件圖表，要能清楚地反映出鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝、制造各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)要求。

一般平面布置圖要求是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置方案的一種簡明圖解形式，表示構(gòu)件的相對(duì)平面位置。要求能滿足安裝需要的構(gòu)件定位、方向、高程等信息，還要有必要的說明、圖例、剖面等輔助方法。

但是該工程按樓層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如按一般傳統(tǒng)布置圖用一張圖表示所含構(gòu)件，必將導(dǎo)致圖面擁擠、構(gòu)件號(hào)零亂、構(gòu)件指示不清及讀識(shí)困難。為解決此類問題，采用的方法是每層樓面結(jié)構(gòu)按構(gòu)件類型分系統(tǒng)分別繪制布置圖，這樣做可以使圖紙繁簡得當(dāng)，圖面美觀、便于識(shí)別、構(gòu)件號(hào)有序指示準(zhǔn)確。

構(gòu)件圖根據(jù)制圖規(guī)范和工廠實(shí)際情況，建好模型審核后調(diào)制構(gòu)件圖，圖中要明確構(gòu)件形狀，零件的組成及裝配關(guān)系、定位，加工工藝要求如焊縫、坡口、制孔、螺栓等。

在繪制構(gòu)件圖時(shí)除上面一般規(guī)定外。為了方便加工過程中構(gòu)件間裝配工藝需要，把構(gòu)件鏈接部位的相鄰構(gòu)件也顯示出來。極大地方便了施工，節(jié)省了施工時(shí)來回查閱圖紙時(shí)間、提高準(zhǔn)確度，如圖2所示。

零件圖是在構(gòu)件圖不能完全滿足涉及所有零件的加工的要求，這就要求把每塊零件的詳細(xì)加工信息標(biāo)識(shí)出來。如零件的詳細(xì)尺寸、加工要求、空洞位置大小，坡口的形式位置、材質(zhì)、規(guī)格、件數(shù)等要求。

針對(duì)該工程重要性，特別設(shè)置零件圖比例1∶1，減少工廠后續(xù)排版等工作的人為出錯(cuò)概率。

3? 結(jié)語

今世界高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)安裝工程方興未艾，一般都具備結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，技術(shù)要求高，因此詳圖設(shè)計(jì)、加工制作技術(shù)要求也高。該文對(duì)武漢綠地金融城塔樓為超高層鋼結(jié)構(gòu)工程詳圖與深化設(shè)計(jì)控制中的重點(diǎn)、難點(diǎn)及相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行了分析與總結(jié)，可以為以后超高層鋼結(jié)構(gòu)工程詳圖與深化設(shè)計(jì)提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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