CN115162520B - 一种荷花塔钢结构施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荷花塔钢结构施工方法，首先利用TEKLA软件对异型外悬挑荷花塔钢结构进行深化设计，然后提出地面预拼+片体吊装高空对接施工思路，将荷花塔在钢结构竖向分为10米一段，在y方向两根柱子拼装成一个片体，在拼装场地进行小单元预拼装，通过在地面预拼装，严格控制对口拼装精度，减少高空安装作业量的同时降低高空作业风险，并且，对于荷花钢结构的形式进行合理的分段和吊装，与目前常规的单件吊装相比，大大提高了施工效率，减少了施工的工期，并且工人操作方便，拼装和安装质量更容易得到保证，提高工程一次合格率，控制好拼装精度，然后整体用塔吊吊装到安装位置就位对接，加快拼装效率，提高塔吊吊装效率。
Description
技术领域
本发明属于钢结构建筑施工领域，特别涉及一种荷花塔钢结构施工方法。
背景技术
钢结构建筑是一种新型的建筑体系，打通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线，集合成为一个新的产业体系，这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而大大减少工期。由于钢材的可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保，因而被世界各国广泛采用，应用在工业建筑和民用建筑中。
相比于传统的方形钢结构，异型钢结构越来越符合建筑的造型装饰要求，一些外观磅礴大气的建筑更是成为一座城市的标杆，例如垃圾综合处理设施烟囱部分。目前的异型钢结构施工存在施工定位困难、高空作业量大、施工效率和精度低的困难，且吊篮的施工受钢结构的影响，布置无法按常规方法进行布置。
发明内容
本发明提供了一种荷花塔钢结构施工方法，用以解决针对荷花造型的钢结构的施工定位困难、高空作业量大、施工效率和精度低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种荷花塔钢结构施工方法，包括以下步骤，
步骤一、深化设计荷花钢结构的结构形式，利用TEKLA软件对异型外悬挑荷花塔钢结构进行深化设计，荷花钢结构包括核心筒、荷花框架结构，荷花框架结构安装在核心筒的外周面上，核心筒包括中部的圆筒和均布在圆筒周向的三处突出的结构体，结构体之间形成结构槽，荷花框架结构包括围绕在核心筒外侧的若干沿竖向的钢柱、连接在钢柱与核心筒之间的横梁以及连接在钢柱之间的环梁，钢柱的连线为曲线形成荷花状，荷花框架结构的下段为沿竖向的垂直框架结构，荷花框架上段为逐渐向外悬挑的弧形框架结构；
步骤二、深化结构分段形式，钢柱在高度方向上分段对接，具体为将两根钢柱、钢柱与核心筒之间的横梁以及两根钢柱之间的环梁在地面拼装，设计该拼装胎架，吊装时在两根钢柱上分别设置吊点，顶端的两个横梁上设置吊点；
步骤三、对整个施工全过程，使用有限元分析软件Midas进行仿真模拟分析，确保施工安全可实施性；
步骤四、对步骤一和步骤二中的构件加工制作；
步骤五、核心筒常规施工并与横梁连接的位置设置预埋件，悬挑结构受力复杂，埋件安装精度要求高，包括柱底地脚螺栓和核心筒墙面埋件，在预埋锚栓区域测量放出锚栓组十字中心线，确定定位板的水平位置，安装定位板，使定位板十字线与测量放出的十字线对应重合，初步固定，复核无误后，将定位板点焊固定牢固，安装锚栓并进行成品保护：每根锚栓上先拧入限位螺母，螺母位置根据定位板的标高确定，将锚栓插入定位板孔内，利用水准仪确定地脚锚栓标高后，用螺母进行初步固定，校核单组锚栓的相互尺寸，校验合格后再焊接固定，在锚栓上涂上黄油，包油纸保护，混凝土浇筑过程中进行观测，锚栓尺寸发生偏移，在混凝土凝结硬化前及时调整，混凝土浇筑完毕后进行复测；
步骤六、将荷花框架的下段的钢柱运输到现场，每层设置爬梯平台，单根吊装钢柱，调正后通过横梁固定在核心筒上，钢柱之间通过环梁固定，首节柱吊装时，首节柱作为钢结构的起点，精度控制至关重要，决定了莲花塔的线型变化，吊装之前需要反复测量放线确认，并记录位置偏差，提前做出调整决策，采用塔吊将首节柱吊装至安装位置，柱底板落在提前调平的垫块上，然后安装固定螺母，暂不拧紧固定，使用全站仪对钢柱标高、轴线和垂直度进行测量并调整至符合规范，首节柱安装前调平安装螺母，钢柱就位后进行标高的微调，校正完成后拧紧地脚螺母并对柱脚进行微膨胀混凝土灌浆；
步骤七、提前寻找拼装场地，将荷花框架的上段的钢柱、横梁和环梁运送到拼装场地，在胎架上进行拼装，以弯曲弧面为胎架面,将荷花塔整体导出三维DWG模型，导入CAD中，利用MSTEEL插件，将所有圆管对接口位置坐标提取出反馈至施工现场,施工现场通过全站仪在施工全周期内持续监测，保证胎架精度，钢柱上连接两层横梁；
步骤八、将拼装后的片体吊装，高空对接连接，下层的横梁在上层横梁固定后进行安装，以此类推安装到顶。
优选的，步骤二中，钢柱每10m分为一段。
优选的，步骤一中，荷花塔钢结构底部标高9.49米，顶部标高115米，为混凝土核心筒多层框架柱梁结构形式，60米以下为垂直框架结构，60米以上逐渐向外悬挑，最大悬挑9米。
优选的，施工过程中，当土建施工至9.5米标高顶时，安装柱脚螺栓，做好安全防护平台，地面进行预拼装，使用塔吊吊装至安装位置，施工电梯区域进行预留后装，核心筒外侧施工电梯及其他影响物拆除后,开始进行嵌补作业。
优选的，横梁之间固定有加固支撑梁。
优选的，步骤六和步骤八中，吊装过程中采用“BIM+智能型全站仪”测量技术控制安装精度。
本发明的有益效果体现在：通过在地面预拼装，严格控制对口拼装精度，减少高空安装作业量的同时降低高空作业风险，并且，对于荷花钢结构的形式进行合理的分段和吊装，将荷花塔在钢结构竖向分为10米一段，在y方向两根柱子拼装成一个片体，在拼装场地进行小单元预拼装，与目前常规的单件吊装相比，大大提高了施工效率，减少了施工的工期，并且工人操作方便，拼装和安装质量更容易得到保证，提高工程一次合格率，提升整个工程的质量水平；大幅减少塔吊吊装负荷，节约大量工期，降低工程施工成本，创造出良好的经济及社会效益。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构侧视示意图；
图2是本发明实施例的横向截面示意图；
图3是本发明实施例的分段结构的吊装示意图。
附图标记：1、核心筒；2、荷花框架结构；3、结构体；4、钢柱；5、横梁；6、环梁；7、加固支撑梁。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
一种荷花塔钢结构施工方法，包括以下步骤，
步骤一、深化设计荷花钢结构的结构形式，利用TEKLA软件对异型外悬挑荷花塔钢结构进行深化设计，荷花钢结构包括核心筒1、荷花框架结构2，荷花框架结构2安装在核心筒1的外周面上，核心筒1包括中部的圆筒和均布在圆筒周向的三处突出的结构体3，结构体3之间形成结构槽，荷花框架结构2包括围绕在核心筒1外侧的若干沿竖向的钢柱4、连接在钢柱4与核心筒1之间的横梁5以及连接在钢柱4之间的环梁6，钢柱4的连线为曲线形成荷花状，荷花框架结构2的下段为沿竖向的垂直框架结构，荷花框架上段为逐渐向外悬挑的弧形框架结构；
步骤二、深化结构分段形式，钢柱4在高度方向上分段对接，具体为将两根钢柱4、钢柱4与核心筒1之间的横梁5以及两根钢柱4之间的环梁6在地面拼装，设计该拼装胎架，吊装时在两根钢柱4上分别设置吊点，顶端的两个横梁5上设置吊点；
步骤三、对整个施工全过程，使用有限元分析软件Midas进行仿真模拟分析，确保施工安全可实施性；
步骤四、对步骤一和步骤二中的构件加工制作；
步骤五、核心筒1常规施工并与横梁5连接的位置设置预埋件，悬挑结构受力复杂，埋件安装精度要求高，包括柱底地脚螺栓和核心筒1墙面埋件，在预埋锚栓区域测量放出锚栓组十字中心线，确定定位板的水平位置，安装定位板，使定位板十字线与测量放出的十字线对应重合，初步固定，复核无误后，将定位板点焊固定牢固，安装锚栓并进行成品保护：每根锚栓上先拧入限位螺母，螺母位置根据定位板的标高确定，将锚栓插入定位板孔内，利用水准仪确定地脚锚栓标高后，用螺母进行初步固定，校核单组锚栓的相互尺寸，校验合格后再焊接固定，在锚栓上涂上黄油，包油纸保护，混凝土浇筑过程中进行观测，锚栓尺寸发生偏移，在混凝土凝结硬化前及时调整，混凝土浇筑完毕后进行复测；
步骤六、将荷花框架的下段的钢柱4运输到现场，每层设置爬梯平台，单根吊装钢柱4，调正后通过横梁5固定在核心筒1上，钢柱4之间通过环梁6固定，首节柱吊装时，首节柱作为钢结构的起点，精度控制至关重要，决定了莲花塔的线型变化，吊装之前需要反复测量放线确认，并记录位置偏差，提前做出调整决策，采用塔吊将首节柱吊装至安装位置，柱底板落在提前调平的垫块上，然后安装固定螺母，暂不拧紧固定，使用全站仪对钢柱4标高、轴线和垂直度进行测量并调整至符合规范，首节柱安装前调平安装螺母，钢柱4就位后进行标高的微调，校正完成后拧紧地脚螺母并对柱脚进行微膨胀混凝土灌浆；
步骤七、提前寻找拼装场地，将荷花框架的上段的钢柱4、横梁5和环梁6运送到拼装场地，在胎架上进行拼装，以弯曲弧面为胎架面,将荷花塔整体导出三维DWG模型，导入CAD中，利用MSTEEL插件，将所有圆管对接口位置坐标提取出反馈至施工现场,施工现场通过全站仪在施工全周期内持续监测，保证胎架精度，钢柱4上连接两层横梁5；
步骤八、将拼装后的片体吊装，高空对接连接，下层的横梁5在上层横梁5固定后进行安装，以此类推安装到顶。
需要说明的是，上述步骤中，构件之间的连接方式等施工均为常规技术，为本领域技术人员的常规操作，如钢柱4、横梁5、环梁6之间的连接，钢柱4之间的对接，在此不再赘述。
步骤二中，钢柱4每10m分为一段。
步骤一中，荷花塔钢结构底部标高9.49米，顶部标高115米，为混凝土核心筒1多层框架柱梁结构形式，60米以下为垂直框架结构，60米以上逐渐向外悬挑，最大悬挑9米。
钢柱4为Φ299x16圆管，横梁5和环梁6为H型钢。
施工过程中，当土建施工至9.5米标高顶时，安装柱脚螺栓，做好安全防护平台，地面进行预拼装，使用塔吊吊装至安装位置，施工电梯区域进行预留后装，核心筒1外侧施工电梯及其他影响物拆除后,开始进行嵌补作业。
横梁5之间固定有加固支撑梁7。
在钢柱4外侧布置吊篮辅助钢结构施工，烟囱顶部吊篮安装在117m标高的悬挑钢梁支架上，支架与核心筒1外预埋件焊接固定，埋件尺寸为-20*700*通长的墙面埋件；吊篮支架设置两个吊耳，吊篮宽度700mm；首先将吊篮安装于外侧吊耳用于75米以下，吊点中心距外圈钢结构710mm，吊篮外轮廓距离外圈钢结构最近距离360mm，待钢结构安装至75米以上时，烟囱顶部的吊篮转换为内侧吊耳安装，内侧吊耳用于75米以上结构安装，吊点中心距离混凝土墙面800mm，吊篮外轮廓距离外圈钢结构最近距离450mm。
步骤六和步骤八中，吊装过程中采用“BIM+智能型全站仪”测量技术控制安装精度。
通过在地面预拼装，严格控制对口拼装精度，减少高空安装作业量的同时降低高空作业风险，并且，对于荷花钢结构的形式进行合理的分段和吊装，将荷花塔在钢结构竖向分为10米一段，在y方向两根柱子拼装成一个片体，在拼装场地进行小单元预拼装，与目前常规的单件吊装相比，大大提高了施工效率，减少了施工的工期，并且工人操作方便，拼装和安装质量更容易得到保证，提高工程一次合格率，提升整个工程的质量水平；大幅减少塔吊吊装负荷，节约大量工期，降低工程施工成本，创造出良好的经济及社会效益。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种荷花塔钢结构施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一、深化设计荷花钢结构的结构形式，利用TEKLA软件对异型外悬挑荷花塔钢结构进行深化设计，荷花钢结构包括核心筒(1)、荷花框架结构(2)，荷花框架结构(2)安装在核心筒(1)的外周面上，核心筒(1)包括中部的圆筒和均布在圆筒周向的三处突出的结构体(3)，结构体(3)之间形成结构槽，荷花框架结构(2)包括围绕在核心筒(1)外侧的若干沿竖向的钢柱(4)、连接在钢柱(4)与核心筒(1)之间的横梁(5)以及连接在钢柱(4)之间的环梁(6)，钢柱(4)的连线为曲线形成荷花状，荷花框架结构(2)的下段为沿竖向的垂直框架结构，荷花框架上段为逐渐向外悬挑的弧形框架结构；
步骤二、深化结构分段形式，钢柱(4)在高度方向上分段对接，具体为将两根钢柱(4)、钢柱(4)与核心筒(1)之间的横梁(5)以及两根钢柱(4)之间的环梁(6)在地面拼装，设计该拼装胎架，吊装时在两根钢柱(4)上分别设置吊点，顶端的两个横梁(5)上设置吊点；
步骤三、对整个施工全过程，使用有限元分析软件Midas进行仿真模拟分析，确保施工安全可实施性；
步骤四、对步骤一和步骤二中的构件加工制作；
步骤五、核心筒(1)常规施工并与横梁(5)连接的位置设置预埋件，悬挑结构受力复杂，埋件安装精度要求高，包括柱底地脚螺栓和核心筒(1)墙面埋件，在预埋锚栓区域测量放出锚栓组十字中心线，确定定位板的水平位置，安装定位板，使定位板十字线与测量放出的十字线对应重合，初步固定，复核无误后，将定位板点焊固定牢固，安装锚栓并进行成品保护：每根锚栓上先拧入限位螺母，螺母位置根据定位板的标高确定，将锚栓插入定位板孔内，利用水准仪确定地脚锚栓标高后，用螺母进行初步固定，校核单组锚栓的相互尺寸，校验合格后再焊接固定，在锚栓上涂上黄油，包油纸保护，混凝土浇筑过程中进行观测，锚栓尺寸发生偏移，在混凝土凝结硬化前及时调整，混凝土浇筑完毕后进行复测；
步骤六、将荷花框架的下段的钢柱(4)运输到现场，每层设置爬梯平台，单根吊装钢柱(4)，调正后通过横梁(5)固定在核心筒(1)上，钢柱(4)之间通过环梁(6)固定，首节柱吊装时，首节柱作为钢结构的起点，精度控制至关重要，决定了莲花塔的线型变化，吊装之前需要反复测量放线确认，并记录位置偏差，提前做出调整决策，采用塔吊将首节柱吊装至安装位置，柱底板落在提前调平的垫块上，然后安装固定螺母，暂不拧紧固定，使用全站仪对钢柱(4)标高、轴线和垂直度进行测量并调整至符合规范，首节柱安装前调平安装螺母，钢柱(4)就位后进行标高的微调，校正完成后拧紧地脚螺母并对柱脚进行微膨胀混凝土灌浆；
步骤七、提前寻找拼装场地，将荷花框架的上段的钢柱(4)、横梁(5)和环梁(6)运送到拼装场地，在胎架上进行拼装，以弯曲弧面为胎架面,将荷花塔整体导出三维DWG模型，导入CAD中，利用MSTEEL插件，将所有圆管对接口位置坐标提取出反馈至施工现场,施工现场通过全站仪在施工全周期内持续监测，保证胎架精度，钢柱(4)上连接两层横梁(5)；
步骤八、将拼装后的片体吊装，高空对接连接，下层的横梁(5)在上层横梁(5)固定后进行安装，以此类推安装到顶。
2.根据权利要求1所述的一种荷花塔钢结构施工方法，其特征在于：步骤二中，钢柱(4)每10m分为一段。
3.根据权利要求2所述的一种荷花塔钢结构施工方法，其特征在于：步骤一中，荷花塔钢结构底部标高9.49米，顶部标高115米，为混凝土核心筒(1)多层框架柱梁结构形式，60米以下为垂直框架结构，60米以上逐渐向外悬挑，最大悬挑9米。
4.根据权利要求3所述的一种荷花塔钢结构施工方法，其特征在于：施工过程中，当土建施工至9.5米标高顶时，安装柱脚螺栓，做好安全防护平台，地面进行预拼装，使用塔吊吊装至安装位置，施工电梯区域进行预留后装，核心筒(1)外侧施工电梯及其他影响物拆除后,开始进行嵌补作业。
5.根据权利要求4所述的一种荷花塔钢结构施工方法，其特征在于：横梁(5)之间固定有加固支撑梁(7)。
6.根据权利要求5所述的一种荷花塔钢结构施工方法，其特征在于：步骤六和步骤八中，吊装过程中采用“BIM+智能型全站仪”测量技术控制安装精度。
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