CN103352567B - 超高层门型建筑的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超高层门型建筑的施工方法，依次包括如下步骤：S11：对两幢塔楼的钢结构同步进行施工，然后在已经施工完成的钢结构上进行混凝土施工；S12：当塔楼的钢结构施工至合拢的高度后，对两幢塔楼的合拢段的钢结构进行施工，施工过程中将两幢塔楼的合拢段的钢结构通过两幢塔楼的合拢段桁架的铰接实现临时连接；S13：当两幢塔楼的核心筒结构的混凝土与钢结构都施工完成，而且两幢塔楼的钢结构外框均至少施工至高于合拢段的钢结构后，根据施工中实际测得的应力数据选择将两个合拢段桁架实施焊接实现固结的时机，固结的同时继续施工合拢段的钢结构，固结完成后合拢段钢结构与外框混凝土可同时进行施工。本发明极大地缩短了工期。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种超高层门型建筑的施工方法。
背景技术
超高层门型建筑作为超高层建筑的一种特殊的结构形式在当今建筑形式中相对来说是比较少见的。其通常包括两幢塔楼，两幢塔楼的顶部被合拢段结构连接起来，相关的超高层双塔的高空合拢施工研究也比较少，尤其是围绕保障超高层双塔合拢施工安全、可靠性，提高施工效率，加快施工进度，构建具有预测、实施、监测、评价和控制功能的施工控制闭环系统不多。现有技术中缺乏能高效、快速、标准化的施工方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效、快速、标准化的超高层门型建筑的施工方法。
为了解决这一技术问题，一种超高层门型建筑的施工方法，依次包括如下步骤：
S11：对两幢塔楼的钢结构同步进行施工，然后在已经施工完成的钢结构上进行混凝土施工；
S12：当塔楼的钢结构施工至合拢的高度后，开始对两幢塔楼的合拢段的钢结构进行施工，施工过程中将两幢塔楼的合拢段的钢结构通过两幢塔楼的合拢段桁架的铰接实现临时连接；
S13：当两幢塔楼的核心筒结构的混凝土与钢结构都施工完成，而且两幢塔楼的钢结构外框均至少施工至高于合拢段的钢结构后，根据施工中实际测得的应力数据选择将两个合拢段桁架实施焊接实现固结的时机，固结的同时继续施工合拢段的钢结构，固结完成后合拢段钢结构与外框混凝土同时进行施工。
在所述步骤S11之前还包括步骤S10：根据施工对象与设计要求得到施工中结构部件的预变形量，从而得到施工过程中结构部件变形的预调整数值。
在所述步骤S10中，通过依次实施如下步骤得到施工过程中结构变形的预调整数值：
S101：根据结构安装的精度尺寸要求，确定钢结构部件加工制作和安装的精度尺寸；
S102：确定施工的分阶段及顺序；
S103：根据施工对象、设计要求、步骤S101中得到的精度尺寸数据以及步骤S102确定的施工的分段及顺序进行有限元模型的建模和模拟施工分析；
S104：根据步骤S103中的建模和模拟施工得到的结构部件的形变量确定结构部件加工制作和安装的预调整数值；
在步骤S11与S12的进行过程中不断对结构部件的精度尺寸进行复测，并根据复测所测得的数据对对预调整值进行相应调整。
在所述步骤S11中，还包括在施工过程中对两幢塔楼的沉降进行观测，并依据观测到的沉降数据调整两幢塔楼的标高，使得两幢塔楼的标高统一；两幢塔楼的钢结构施工完成后对两幢塔楼的标高进行复测，并依据复测得到的两幢塔楼的标高偏差值进行钢结构长度的调整，使得两幢塔楼的标高统一。
在所述步骤S11中，两幢塔楼互相检测、复核、校正，对于每一节钢结构的柱子采用坐标投点的方法进行定位，确保两幢塔楼进行同步施工。
两幢塔楼通过全站仪和经纬仪相结合的测量方法实现互相检测、复核、校正。
在所述步骤S12中，还包括将两幢塔楼的钢结构的合拢段桁架、各避难层桁架通过伸臂桁架与核心筒结构的腹杆固结。
在步骤S11前，对超高层门型建筑进行有限元模型的建模，对施工过程进行模拟施工分析。
在施工过程中，在钢结构上选取若干点位，不间断地检测所述若干点位的应力数据，并将测得的应力数据应用到有限元模型和模拟施工中。
在所述步骤S12后，将模拟施工分析得到的理论应力数据与后续施工中实际测得的应力进行比较分析，进而根据比较分析的结果和设计要求确定步骤S13中将两个合拢段桁架实施焊接实现固结的时机。
本发明先对两幢塔楼分别进行同步施工，再进行合拢段钢结构的施工，在进行合拢段钢结构施工时，本发明选择的合拢段钢结构的固结时机至少满足两幢塔楼的钢结构均至少施工至高于合拢段的钢结构后，和两幢塔楼的核心筒结构的混凝土与钢结构都施工完成两个要求，而不需要等到两幢塔楼的混凝土都施工完在进行合拢段钢结构的固结施工，极大地缩短了工期，同时也给出了一个标准化的、高效的、快速的超高层门型建筑的施工方法。
附图说明
图1是采用本发明一实施例提供的超高层门型建筑的施工方法施工时合拢段桁架固结前的结构示意图；
图2是采用本发明一实施例提供的超高层门型建筑的施工方法施工时合拢段桁架固结后的结构示意图；
图中，1-合拢段桁架；2-第三避难层2；3-第二避难层；4-第一避难层；5-混凝土结构外框；6-钢结构外框；7-核心筒结构。
具体实施方式
以下将结合图1和图2对本发明提供的超高层门型建筑的施工方法进行详细的描述，其为本发明一可选的实施例，可以认为本领域的技术人员能够根据公知的常识在不修改本发明的精神和内容的范围内对其进行修改和润色。
本发明提供了一种超高层门型建筑的施工方法，依次包括如下步骤：
S11：对两幢塔楼的钢结构同步进行施工，然后在已经施工完成的钢结构上进行混凝土施工；
S12：当塔楼的钢结构施工至合拢的高度后，开始对两幢塔楼的合拢段的钢结构进行施工，施工过程中将两幢塔楼的合拢段的钢结构通过两幢塔楼的合拢段桁架1的铰接实现临时连接，本实施例中将两幢塔楼的五榀合拢段桁架1均实现铰接；
S13：当两幢塔楼的核心筒结构7的混凝土与钢结构都施工完成，而且两幢塔楼的钢结构外框6均至少施工至高于合拢段的钢结构后，根据施工中实际测得的应力数据选择将两个合拢段桁架1实施焊接实现固结的时机，在本实施例中，两幢塔楼的钢结构外框6均施工至比合拢段的钢结构高出7层之后再实施固结，固结的同时继续施工合拢段的钢结构，固结完成后合拢段钢结构与外框混凝土同时进行施工。
本实施例先对两幢塔楼分别进行同步施工，再进行合拢段钢结构的施工，在进行合拢段钢结构施工时，本发明选择的合拢段钢结构的固结时机至少满足两幢塔楼的钢结构均至少施工至高于合拢段的钢结构后，和两幢塔楼的核心筒结构7的混凝土与钢结构都施工完成两个要求，而不需要等到两幢塔楼的混凝土都施工完在进行合拢段钢结构的固结施工，极大地缩短了工期，同时也给出了一个标准化的、高效的、快速的超高层门型建筑的施工方法。
在所述步骤S11之前还包括步骤S10：根据施工对象与设计要求得到施工中结构部件的预变形量，从而得到施工过程中结构部件变形的预调整数值。
在所述步骤S10中，通过依次实施如下步骤得到施工过程中结构变形的预调整数值：
S101：根据结构安装的精度尺寸要求，确定钢结构部件加工制作和安装的精度尺寸；
S102：确定施工的分阶段及顺序；
S103：根据施工对象、设计要求、步骤S101中得到的精度尺寸数据以及步骤S102：确定的施工的分段及顺序进行有限元模型的建模和模拟施工分析；
S104：根据步骤S103中的建模和模拟施工得到的结构部件的形变量确定结构部件加工制作和安装的预调整数值；
在步骤S11与S12的进行过程中不断对结构部件的精度尺寸进行复测，并根据复测所测得的数据对对预调整值进行相应调整。具体来说，就是将测得的数据应用到有限元模型和模拟施工分析中，再重复步骤S104，得到新的预调整数值，将其应用到正在工厂加工制作的其他结构部件中。在本实施例中，所述结构部件为由工厂进行切割、割纹、钻孔等加工制作，再在工地现场进行焊接、装配使用，以形成建筑结构的部件，主要包括钢结构部件。
本实施例为确保超高层塔楼结构部件的安装及使用状态的安全，对主结构及合拢段结构整体建模，通过全过程施工模拟技术分析，综合考虑合拢过度部分的倾斜钢结构、合拢段桁架结构、楼层主结构之间的相互作用，计算出施工各个阶段的变形量，从而得到结构部件的预调整数值。
本实施例中提及变形的预调整，既包括在工厂中加工处理的预调整，也包括施工时安装的预调整。所以，在步骤S11与S12的进行过程中不断对结构部件的精度尺寸进行复测，并根据复测所测得的数据分别对正在工厂加工制作的其他结构部件的数据尺寸以及未安装的结构部件的安装的位置、角度等数据进行相应调整。
在所述步骤S11中，还包括在施工过程中对两幢塔楼的沉降进行观测，并依据观测到的沉降数据调整两幢塔楼的标高，使得两幢塔楼的标高统一；两幢塔楼的钢结构施工完成后对两幢塔楼的标高进行复测，并依据复测得到的两幢塔楼的标高偏差值进行钢结构长度的调整，使得两幢塔楼的标高统一。
在所述步骤S11中，两幢塔楼互相检测、复核、校正，对于每一节钢结构的柱子采用坐标投点的方法进行定位，确保两幢塔楼进行同步施工。
两幢塔楼通过全站仪和经纬仪相结合的测量方法实现互相检测、复核、校正。
由于两幢塔楼需要在高空进行合拢，所以双塔在吊装时不仅要确保自身精度满足要求而且还要考虑到两幢塔楼的同步与协调，同时需不断的对塔楼的沉降进行观测，即双塔的轴线定位采用统一的轴线控制网进行布置，采用全站仪与经纬仪相结合的测量方法，通过两幢塔楼相互监测、复核、校正，对于每一节柱子采用坐标投点的方法进行定位，确保两塔施工时的同步与协调，并通过不断的对南北塔楼的沉降观测数据的收集，以此作为结构标高调整的重要依据之一，最后通过对安装完毕之后的钢柱进行标高及偏差的复测，并依据测得的标高数据，通过加工厂进行钢柱长度的调整，确保合拢段的标高与精度统一。
在所述步骤S12中，还包括将两幢塔楼的钢结构的合拢段桁架1、各避难层桁架通过伸臂桁架与核心筒结构7的腹杆固结。在本实施例中，请参考图1，第一避难层4桁架、合拢段桁架1、第三避难层2桁架、第二避难层3桁架依次分别通过伸臂桁架与核心筒结构7的腹杆固结。
在步骤S11前，对超高层门型建筑进行有限元模型的建模，对施工过程进行模拟施工分析。
在施工过程中，在钢结构上选取若干点位，不间断地检测所述若干点位的应力数据，并将测得的应力数据应用到有限元模型和模拟施工中。
在实际施工过程中，为了确定合拢段桁架1的最终终固条件，加快施工进度，保证结构的安全性和可靠性，在实际操作中将选取了几个比较有代表性的点位进行各个施工工况下的应力数据收集，以此作为分析依据来确定最终终固的条件。即根据施工过程中每个阶段的结构应力、变形数据与理论数据进行分析，通过分析结果与设计要求进行比较，来确定各个施工阶段的结构应力是否满足设计要求，并以此作为合拢施工的依据。实施步骤如下：a）选取合拢段桁架1中典型构件作为应力及变形监测点位；b）实施监测每个施工阶段控制点位的应力和变形；c）将实测结果与理论数值进行分析；d）将分析结果与设计要求进行比较，并以此作为最终合拢段桁架1固结施工的分析依据。
因为双塔合拢结构钢桁架的焊接顺序和闭合时间节点对结构构件的初始应力产生较大的影响，将严重影响到今后结构的安全，考虑到现场实际施工工况与理论工况存在着较大差别，为确保现场钢结构施工的顺利进行，并保证结构安全的基础上，寻求一条既能满足设计要求，又能不影响钢结构施工进度的桁架合拢终固方案。在此基础上首先进行了施工工况的模拟分析：施工模拟过程中除考虑伸臂斜杆后装外，同时模拟合拢段上、下弦杆及斜腹杆先铰接后刚接的情况。按现场实际施工阶段进行模拟计算并与现场实测数据进行比较，从而提前找到一种施工工况，进行桁架固结，既能加快现场施工进度，又能满足设计对于构件初始应力的要求，确保结构安全。
在所述步骤S12后，将模拟施工分析得到的理论应力数据与后续施工中实际测得的应力进行比较分析，进而根据比较分析的结果和设计要求确定步骤S13中将两个合拢段桁架1实施焊接实现固结的时机。
请参考图1和图2，在本实施例中，两幢楼的层数分布方式不同，即并非同一高度的楼层为同一层楼，在合拢段桁架1固结前，两幢楼的钢结构外框6分别已经施工至57层与62层，为同一高度，即两幢楼的钢结构外框6施工至同一高度，且均施工至至高于合拢段的钢结构后，两幢楼的混凝土结构外框5均施工至47层，但两幢楼的混凝土结构外框并非为同一高度。此时，将合拢段桁架1、第三避难层2桁架和第二避难层3桁架依次分别通过伸臂桁架与核心筒结构7的腹杆固结，合拢段桁架1之间为铰接的状态，即为临时连接状态。
实施固结后两幢楼的混凝土结构外框5均施工至如图2所示的48层，同时，合拢段桁架1上的钢结构也继续进行施工，同时进行混凝土结构的施工。所以，本发明在混凝土结构外框继续施工的过程中实现了合拢段桁架1的固结，只需满足核心筒结构7施工完成，两幢楼的钢结构外框6均至少施工至高于合拢段的钢结构后，在结合理论应力数据与后续施工中实际测得的应力的比较分析结果，就能得到固结的具体时机，而不用等到两幢楼的混凝土外框结构都施工完成，所以本发明极大地节约了施工时间，缩短了工期，考虑到施工设备的租金昂贵，缩短工期将带来极大的经济利益。
Claims (10)
1.一种超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
S11：对两幢塔楼的钢结构同步进行施工，然后在已经施工完成的钢结构上进行混凝土施工；
S12：当两幢塔楼的钢结构施工至合拢的高度后，开始对两幢塔楼的合拢段的钢结构进行施工，施工过程中将两幢塔楼的合拢段的钢结构通过两幢塔楼的合拢段桁架的铰接实现临时连接；
S13：当两幢塔楼的核心筒结构的混凝土与钢结构都施工完成，而且两幢塔楼的钢结构外框均至少施工至高于合拢段的钢结构后，根据施工中实际测得的应力数据选择将两个合拢段桁架实施焊接实现固结的时机，固结的同时继续施工合拢段的钢结构，固结完成后合拢段钢结构与外框混凝土同时进行施工。
2.如权利要求1所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在所述步骤S11之前还包括步骤S10：根据施工对象与设计要求得到施工各阶段的结构部件的预变形量，从而得到施工过程中结构部件变形的预调整数值。
3.如权利要求2所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在所述步骤S10中，通过依次实施如下步骤得到施工过程中结构变形的预调整数值：
S101：根据结构安装的精度尺寸要求，确定钢结构部件加工制作和安装的精度尺寸；
S102：确定施工的分阶段及顺序；
S103：根据施工对象、设计要求、步骤S101中得到的精度尺寸数据以及步骤
S102确定的施工的分段及顺序进行有限元模型的建模和模拟施工分析；
S104：根据步骤S103中的建模和模拟施工得到的结构部件的形变量确定结构部件加工制作和安装的预调整数值；
在步骤S11与S12的进行过程中不断对结构部件的精度尺寸进行复测，并根据复测所测得的数据对预调整值进行相应调整。
4.如权利要求1所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在所述步骤S11中，还包括在施工过程中对两幢塔楼的沉降进行观测，并依据观测到的沉降数据调整两幢塔楼的标高，使得两幢塔楼的标高统一；两幢塔楼的钢结构施工完成后对两幢塔楼的标高进行复测，并依据复测得到的两幢塔楼的标高偏差值进行钢结构长度的调整，使得两幢塔楼的标高统一。
5.如权利要求4所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在所述步骤S11中，两幢塔楼互相检测、复核、校正，对于每一节钢结构的柱子采用坐标投点的方法进行定位，确保两幢塔楼进行同步施工。
6.如权利要求5所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：两幢塔楼通过全站仪和经纬仪相结合的测量方法实现互相检测、复核、校正。
7.如权利要求1所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在所述步骤S12中，还包括将两幢塔楼的钢结构的合拢段桁架、各避难层桁架通过伸臂桁架与核心筒结构的腹杆固结。
8.如权利要求1所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在步骤S11前，对超高层门型建筑进行有限元模型的建模，对施工过程进行模拟施工分析。
9.如权利要求8所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在施工过程中，在钢结构上选取若干点位，不间断地检测所述若干点位的应力数据，并将测得的应力数据应用到有限元模型和模拟施工中。
10.如权利要求9所述的超高层门型建筑的施工方法，其特征在于：在所述步骤S12后，将模拟施工分析得到的理论应力数据与后续施工中实际测得的应力进行比较分析，进而根据比较分析的结果和设计要求确定步骤S13中将两个合拢段桁架实施焊接实现固结的时机。
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