CN115613697A - 一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢和混凝土的混合结构技术领域，公开了一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，通过在斜交网格钢筒的两个竖向棱上使用刚性角筒进行固定，改善了其抗弯及抗扭刚度，使之能够作为建筑的核心筒使用，从而带来了改善建筑内视野、减轻建筑自重、缩短工期三方面好处；通过以刚度要求最高的刚性角筒为起点，秉承离刚性角筒越远则越滞后修建、刚度要求越低越滞后修建的原则安排施工顺序，避免性质迥异的各部位相互发生干涉；在安装斜交网格钢筒时，通过先安装四角位置的钢管混凝土柱，确保起点准确，然后在斜交网格钢筒的杆件交叉点设置连接器，确保连接器的各对接口的三个坐标控制点位置符合要求，从而能够从起点开始精确完成每一步安装。

Description

一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法

技术领域

本发明涉及钢和混凝土的混合结构技术领域，特别是涉及一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法。

背景技术

对于靠近景观的建筑而言，除了常规建筑所需满足的结构强度要求以及外观要求外，往往还需要有相较于常规的建筑更高的视野要求。因为这种建筑不仅作为人员活动的场地，同时还会作为观景的平台使用。以海景房为例，靠近大海的一侧一般都是需要有大面积的落地窗，甚至整面墙都是幕墙。

对于采用承重墙作为受力构件的建筑而言，承重墙毫无疑问会严重遮挡建筑内向外眺望的视野，因此观景建筑中更多的是钢结构建筑。但大尺度的纯钢结构存在自身的局限性，由于纯钢结构本身的刚度是不如钢筋混凝土的（钢结构在分类上属于柔性结构，而剪力墙属于刚性结构），因此纯钢结构在竖直方向上的楼层数是严重受限的（一般不应超过6层，最大不应超过15层），如果想要建造楼层数较多的钢结构建筑，这个钢结构建筑的中央往往需要设置一个钢筋混凝土剪力墙围合而成的核心筒。但这样带来了两方面的新问题，一是核心筒内完全不具备向外观察的视野，导致这部分区域不具备观景功能；二是受限于钢结构的刚度问题，整个楼层的跨度不能太大，只能围绕核心筒向外扩大相对较窄的一圈，也就是说整个建筑中拥有向外看视野的只有核心筒外一周的区域，而由于在横截面上占比很大的核心筒的遮挡，这一圈区域中也只有靠近景观的部分能够有足够的观景视野，其它部分都会被核心筒或多或少地遮挡。

现有技术中存在斜交网格钢筒，由于它是由杆件围合而成的，因此不会遮挡视野，如果能够把剪力墙核心筒换成斜交网格钢筒，将可以解决建筑观景视野的问题。斜交网格钢筒也是筒状结构，且相较于其他类型的钢结构有着更好的刚度，如果将斜交网格钢筒作为建筑的核心筒，将给建筑带来以下三方面的好处：

一是斜交网格钢筒不会遮挡视野，显著改善了建筑内部向外看的视野；

二是显著减轻了建筑本身的自重，能够顺利应用于各种软弱地基上；

三是能够极大缩短建筑施工的工期（钢构件的装配比钢筋混凝土的浇筑要快很多）。

但斜交网格钢筒依旧属于柔性结构，如果把斜交网格钢筒作为建筑的核心筒使用的话，其抗剪的刚度是足够的，但抗扭以及抗弯的刚度不能满足需求。发明人发现，如果对斜交网格钢筒的至少两个竖向棱进行固定，则斜交网格钢筒抗扭以及抗弯的刚度将大为改善，能够作为建筑的核心筒使用。这一发现成功应用于深圳的海能达全球总部大厦（在填海造陆的土地上，临海）这一大跨度高层建筑，使该建筑获得了极佳的观景视角，且自重大为减少。

但这种结构，给施工带来了很多困难：

一是钢结构与混凝土结构之间的相互干涉问题十分严重；如何安排构件安装顺序是很大的难题；

二是钢构件的安装精度要求更高（以往斜交网格钢筒作为建筑外框架存在，装饰及约束作用为主，不怎么受力，现在要作为核心筒了），且还需要确保与先期浇筑的混凝土构件上的预埋件精确对正。

发明内容

本发明提供一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法。

解决的技术问题是：临景建筑有很高的视野需求，需要借助诸如斜交网格钢筒在内的钢结构满足视野要求，但斜交网格钢筒在一些方向上的刚度不足以满足作为核心筒的刚度需求，且以其为核心筒时施工上存在困难。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，所述核心筒钢结构建筑的横截面为矩形，建筑一个侧立面靠近景观设置并记作临景面，且背离景观的侧立面记作背景面；所述核心筒钢结构建筑为框架-核心筒结构的建筑，并带有三个竖直贯穿整个建筑且在建筑横截面上呈品字形排布的主筒，三个主筒中，有两个为设置在背景面的刚性角筒，另一个为设置在建筑中部并作为主核心筒的斜交网格钢筒；所述斜交网格钢筒靠近背景面的两个阳角分别与两个刚性角筒固定连接；

所述建筑外周还箍设有用于进一步提升钢结构的刚度的约束桁架，所述约束桁架沿竖直方向在建筑上间隔设置，并分别与三个主筒固定连接；

所述施工方法包括以下步骤：

步骤一：在地基施工完成后，自下而上逐段施工两个刚性角筒；

步骤二：待两个刚性角筒底部的混凝土终凝后，自下而上逐段施工斜交网格钢筒并与刚性角筒连接，斜交网格钢筒的施工与刚性角筒的施工一块进行，斜交网格钢筒的施工进度滞后于刚性角筒，以使在刚性角筒与斜交网格钢筒连接时连接位置的刚性角筒中的混凝土已终凝；

步骤三：施工楼面梁以及建筑外框架，楼面梁以及建筑外框架的施工滞后于斜交网格钢筒的施工；且在建筑外框架施工的同时，在有约束桁架的楼层进行约束桁架的施工并使约束桁架分别与三个主筒连接；

步骤四：施工建筑的各层楼板，楼板的施工滞后于建筑外框架的施工。

进一步，所述斜交网格钢筒横截面为矩形，所述斜交网格钢筒由四个分别设置在斜交网格钢筒四个竖向棱的位置的钢管混凝土柱以及设置在四个侧立面位置的斜交网格围合而成。

进一步，所述刚性角筒由多个沿刚性角筒周向间隔设置的刚性柱围合而成，相邻两根刚性柱通过沿竖直方向间隔设置的连梁固定连接；每个刚性角筒内还设置有分别与所在的刚性角筒中的各刚性柱固定连接的钢梁网格。

进一步，所述刚性角筒横截面呈矩形，所述刚性柱包括设置在刚性角筒横截面四角位置的钢管混凝土柱，以及设置在其余位置的剪力墙柱，同一刚性角筒在同一水平面上的各连梁连为一体并形成钢圈梁，所述钢圈梁的四角焊接在钢管混凝土柱上，且被各剪力墙柱的混凝土包裹；所述钢梁网格与钢圈梁均与建筑的各楼板一一对应并与对应的楼板平齐，钢梁网格边沿穿透剪力墙柱的混凝土后与钢圈梁固定连接；两个刚性角筒内的钢梁网格向外延伸并连为一体；两个刚性角筒各有一个竖向棱与斜交网格钢筒的一个竖向棱重叠，且在每个重叠位置，刚性角筒与斜交网格钢筒共用一根钢管混凝土柱。

进一步，所述剪力墙柱中设置有用于连接钢梁网格以及斜交网格钢筒的预埋件；两个刚性角筒之间还设置有至少一个供钢梁网格附着的钢管混凝土柱；

步骤一中，刚性角筒每个分段的施工过程分为以下分步骤：

步骤1.1：安装刚性角筒四角位置的钢管混凝土柱，并在两个刚性角筒之间安装用于作为钢梁网格的附着点的钢管混凝土柱；

步骤1.2：绑扎剪力墙柱中的钢筋笼并把连梁焊在钢管混凝土柱上，连梁穿过各剪力墙柱的钢筋笼设置；两个刚性角筒的连梁相互固定连接为“目”字形的整体结构；

步骤1.3：将预埋件焊到连梁上；预埋件带有用于和刚性角筒内的钢梁网格的端部、以及刚性角筒之间的钢梁网格的端部对接的接口；

步骤1.4：浇筑剪力墙柱的混凝土；

步骤1.5：安装钢梁网格，刚性角筒内的钢梁网格的端部通过预埋件与连梁固定连接，刚性角筒之间的钢梁网格的端部通过预埋件与被混凝土包裹的连梁固定连接、通过焊接、栓接、或栓-焊连接的方式与未被混凝土包裹的连梁以及钢管混凝土柱固定连接。

进一步，所述刚性角筒的施工进度领先斜交网格钢筒4层，斜交网格钢筒的施工进度领先建筑外框架4-6层，建筑外框架的施工进度领先楼板3-4层；所述刚性角筒临景面的剪力墙柱外侧面上设置有附着式塔吊，所述附着式塔吊的塔身与靠近附着式塔吊的两个钢管混凝土柱通过斜向下延伸的斜撑连接，且塔身与剪力墙柱的连接点与远离附着式塔吊的两个钢管混凝土柱通过斜向下延伸的斜撑连接。

进一步，所述斜交网格钢筒中，各杆件交叉点位置分别设置有连接器，所述连接器为以杆件交叉点为中心向外伸出多根分别与交叉点位置的各杆件一一对应的型钢段的结构，伸出的型钢段端部带有用于与对应的杆件相连的对接口；在斜交网格钢筒搭建时，采用以下方法控制连接器的位置及姿态：

利用全站仪建立坐标控制网，连接器的每个对接口设置三个坐标控制点，连接器在吊装时调整其位置和姿态，使各坐标控制点的实际坐标与其设定的坐标一致，连接器安装完成后，利用全站仪再次复核坐标控制点；

步骤二中，斜交网格钢筒每个分段的施工分为以下分步骤：

步骤2.1：安装斜交网格钢筒中不与刚性角筒共用的两根钢管混凝土柱；

步骤2.2：在斜交网格钢筒四个侧立面底部搭建临时支撑架，在临时支撑架上安装一层连接器，并记作起始器，调整起始器的位置和姿态到设计值，然后与地基连接；

步骤2.3：按一层杆件、一层连接器、再一层杆件、再一层连接器的顺序……在起始器上逐层搭建斜交网格钢筒并与刚性角筒固定连接。

进一步，所述斜交网格钢筒平行于临景面的两个侧壁自建筑内部向外拉伸并分别与临景面及背景面平齐，所述斜交网格钢筒与刚性角筒重叠部分中，斜交网格钢筒由刚性角筒的侧壁组成；所述斜交网格钢筒所在的建筑每层楼板外周均设置有钢圈梁，所述斜交网格钢筒与临景面及背景面平齐的两个侧壁中，斜交网格钢筒的杆件与钢圈梁交叉设置并固定连接。

进一步，所述斜交网格钢筒侧壁中的斜交网格为菱形网格，各菱形网格中均设置有杆件连接菱形网格水平方向上的两个对角点的杆件，并记作箍环杆；斜交网格钢筒所在的建筑的楼板设置在菱形网格水平方向的对角线位置，所述箍环杆为楼板中的楼面梁，同一层楼板下的箍环杆连为一体并形成绕斜交网格钢筒一周设置的钢圈梁。

进一步，所述约束桁架为板面竖直设置的平面桁架，所述平面桁架包含至少两层水平设置的弦杆以及交叉设置在弦杆之间的斜腹杆，所述斜腹杆为建筑的楼面梁；所述约束桁架除了建筑外周的部分外，还包括在建筑横截面上纵横交错呈网格状排布的部分，建筑外周及内部的约束桁架连为一体；

所述核心筒钢结构建筑底部还带有钢结构的裙房，所述裙房内带有次核心筒，所述次核心筒由多堵相互平行的钢筋混凝土材质的剪力墙连接而成，次核心筒的剪力墙垂直于临景面设置，并通过纵横交错的钢梁网格相互连接；所述核心筒钢结构建筑位于裙房上方的部分记作塔房，所述塔房与裙房之间留有用于观景的间隙，并将裙房顶部记作开放观景台，刚性角筒设置在塔房的阴角位置；所述约束桁架设置在裙房底部、塔房底部、以及塔房顶部，所述塔房底部的约束桁架为悬挑桁架。

本发明一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明中，通过在斜交网格钢筒的两个竖向棱上使用刚性角筒进行固定，改善了其抗弯及抗扭刚度，使之能够作为建筑的核心筒使用，从而带来了改善建筑内视野、减轻建筑自重、缩短施工工期三方面的好处；

本发明中，通过以刚度要求最高的刚性角筒为起点，秉承离刚性角筒越远则越滞后修建（使刚度最高的刚性角筒作为位置基准）、刚度要求越低越滞后修建（刚度越高则可变形可调整空间就越小，因此先修建以使之少受其它部件干涉）的原则安排施工顺序，整个施工过程类似于按顺序先后起跑的跑步过程，避免性质迥异的各部位相互发生干涉，使施工过程能够顺畅进行；同时塔吊装在最先安装的刚性角筒上，能够为后续的施工提供运力；

本发明中，在安装斜交网格钢筒时，通过先安装四角位置的钢管混凝土柱（刚度很高且安装迅速），以地基以及钢管混凝土柱为基准在钢管混凝土柱之间安装钢构件组成钢结构，确保钢结构安装时起点位置准确；通过在斜交网格钢筒的杆件交叉点位置设置连接器，确保连接器的每个对接口的三个坐标控制点位置符合要求，从而使得整个斜交网格钢筒中出现的公差不会累积（因为每一个杆件交叉点位置都被精确控制，公差无法越过杆件交叉点而积累），能够从起点开始精确完成每一步的安装，确保整个钢结构的安装精度符合要求。

附图说明

图1为本发明中的核心筒钢结构建筑的结构示意图

图2为图1中钢结构的示意图；

图3为图1中裙房的横截面示意图；为方便读图，图3-4中剪力墙柱以深黑色表示；

图4为图1中塔房的横截面示意图；

图5为刚性角筒与斜交网格钢筒的位置关系示意图；注意，图中斜交网格钢筒一直延伸到图的上边沿，与刚性角筒共用很多部分，而非仅仅位于刚性角筒下方；

图6为附着式塔吊安装方式示意图；

图7为连接器的结构示意图，本图为“米”字形的连接器，“Y”字形和“长”字形的与之同理；

图8为钢管混凝土柱的排布示意图，图中黑色块为钢管混凝土柱，为方便读图，图中以虚线框标出了斜交网格钢筒及刚性角筒的轮廓；

其中，1-斜交网格钢筒，2-刚性角筒，3-约束桁架，4-裙房，41-次核心筒，5-塔房，6-开放观景台，7-附着式塔吊，71-斜撑。

具体实施方式

如图1-4所示，一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，核心筒钢结构建筑的横截面为矩形，建筑一个侧立面靠近景观设置并记作临景面，且背离景观的侧立面记作背景面；核心筒钢结构建筑为框架-核心筒结构的建筑，并带有三个竖直贯穿整个建筑且在建筑横截面上呈品字形排布的主筒，如图5所示，三个主筒中，有两个为设置在背景面的刚性角筒2，另一个为设置在建筑中部并作为主核心筒的斜交网格钢筒1；斜交网格钢筒1靠近背景面的两个阳角分别与两个刚性角筒2固定连接。

钢结构在建筑上属于柔性结构，因此斜交网格钢筒1自身不能作为有刚度要求的核心筒使用。但钢筒在很短时有着足够的刚度，只是在长度很长后刚度就严重下降了。斜交网格钢筒1在长度很长时，其抗剪刚度还能够满足要求，但抗弯及抗扭的刚度就不足以满足要求了，因此这里用刚性角筒2对斜交网格钢筒1两个相距较远的竖向棱进行固定。两个竖向棱被固定后，其扭转以及弯曲都被限制，从而有着足够的抗扭及抗弯刚度，能够作为建筑的核心筒使用。刚性角筒2，顾名思义，是刚性结构，建筑中最常见的刚性结构为剪力墙所构成的结构。由于这里只需要对斜角网格钢筒的竖向棱的位置进行限制，这个竖向棱自身发生扭转不会造成斜角网格钢筒整体扭转，因此刚性角筒2自身抗扭刚度没有要求，只要有足够的抗弯刚度即可，因此刚性角筒2不需要是由剪力墙完全包围起来的筒状结构，可以是间断的多堵剪力墙围合起来的结构，从而能够让刚性角筒2内也有向外看的视野。本实施例中，两个刚性角筒2的横截面加一块也仅有斜交网格钢筒1横截面的面积的1/4不到。

建筑外周还箍设有用于进一步提升钢结构的刚度的约束桁架3，约束桁架3沿竖直方向在建筑上间隔设置，并分别与三个主筒固定连接；这里约束桁架3的作用，类似于古代的火炮上的炮箍，或者是压力容器的补强圈，其打断了形变的传递，把一个很长的结构分成竹子那样一段段的结构，在计算刚度时，不再以长结构整体来计算，而是分成多个较短的结构(刚度高)进行计算，从而提升刚度。

施工方法包括以下步骤：

步骤一：在地基施工完成后，自下而上逐段施工两个刚性角筒2；逐段施工也就意味着包括钢管混凝土柱在内的各种部件，都是自下而上一节节拼起来的。

步骤二：待两个刚性角筒2底部的混凝土终凝后，自下而上逐段施工斜交网格钢筒1并与刚性角筒2连接，斜交网格钢筒1的施工与刚性角筒2的施工一块进行，斜交网格钢筒1的施工进度滞后于刚性角筒2，以使在刚性角筒2与斜交网格钢筒1连接时连接位置的刚性角筒2中的混凝土已终凝；

刚性角筒2是用来限制斜交网格钢筒1的两个棱的位置的，其形状必须严格符合要求，否则与其连接的各部件都会受到影响，因此这里刚性角筒2必须在混凝土终凝后才能安装上面的附属构件，否则的话安装过程中会对混凝土造成扰动，从而使之发生形变。

步骤三：施工楼面梁以及建筑外框架，楼面梁以及建筑外框架的施工滞后于斜交网格钢筒1的施工；且在建筑外框架施工的同时，在有约束桁架3的楼层进行约束桁架3的施工并使约束桁架3分别与三个主筒连接；

步骤四：施工建筑的各层楼板，楼板的施工滞后于建筑外框架的施工。这里不能等刚性角筒2以及斜交网格钢筒1都修建完成后才修建楼板，否则的话一则工期会被延长，二则很多物料都需要长距离转运(高层建筑的楼板，通常还具有在施工过程中作为施工平台及物料临时堆场的作用，即使这里楼板的施工是滞后一些的，但也能缩短物料转运距离)，三则刚性角筒2以及斜交网格钢筒1不稳固。

剪力墙柱中设置有用于连接钢梁网格以及斜交网格钢筒1的预埋件，刚性角筒2在进行每个分段的施工时，先安装四角位置的钢管混凝土柱，然后绑扎剪力墙柱中的钢筋笼并把连梁焊在钢管混凝土柱上，然后把预埋件固定到连梁上，再浇筑剪力墙柱的混凝土，最后安装钢梁网格(包括刚性角筒2内部的，以及两个刚性角筒2之间的)。这里由于需要用爬模来浇筑混凝土，而如果钢梁网格先安装的话，就会导致爬模无法使用。因此这里通过先安装预埋件，在剪力墙柱上留下一个接口，混凝土浇筑后再安装钢梁网格等结构。预埋件可以采用焊接等方式固定到连梁上，这样一则可以避免其在浇筑过程中被冲歪，二则可以增加连接强度。

斜交网格钢筒1横截面为矩形，斜交网格钢筒1由四个分别设置在斜交网格钢筒1四个竖向棱的位置的钢管混凝土柱以及设置在四个侧立面位置的斜交网格围合而成。斜交网格钢筒1侧面设置两个刚性角筒2，刚性角筒2设置在斜交网格钢筒1两个相邻的竖向棱的位置，并与斜交网格钢筒1在建筑横截面上呈品字形排布。这种排布方式的优势在于很多情况下，建筑附近的景观只在建筑的一侧有，如果把刚性角筒2设置在远离景观的一侧，便能很大程度上减少刚性角筒2对视野的影响，因为本申请中选用的刚性角筒2虽然实际上是由一圈柱子围起来的，不会造成严重的遮挡效果，但也是有一定影响的。

刚性角筒2由多个沿刚性角筒2周向间隔设置的刚性柱围合而成，相邻两根刚性柱通过沿竖直方向间隔设置的连梁固定连接；每个刚性角筒2内还设置有分别与所在的刚性角筒2中的各刚性柱固定连接的钢梁网格。

刚性角筒2横截面呈矩形，刚性柱包括设置在刚性角筒2横截面四角位置的钢管混凝土柱，以及设置在其余位置的剪力墙柱，同一刚性角筒2在同一水平面上的各连梁连为一体并形成钢圈梁，钢圈梁的四角焊接在钢管混凝土柱上，且被各剪力墙柱的混凝土包裹；钢梁网格与钢圈梁均与建筑的各楼板一一对应并与对应的楼板平齐，钢梁网格边沿穿透剪力墙柱的混凝土后与钢圈梁固定连接；两个刚性角筒2内的钢梁网格向外延伸并连为一体；两个刚性角筒2各有一个竖向棱与斜交网格钢筒1的一个竖向棱重叠，且在每个重叠位置，刚性角筒2与斜交网格钢筒1共用一根钢管混凝土柱。

这里的剪力墙柱，实际上是很窄的钢筋混凝土剪力墙，其宽度通常不超过厚度的五倍，最大也不超过厚度的10倍(在背景面)，且宽度方向沿连梁延伸方向设置，因此这里称之为柱。这里刚性柱也可以全都是是钢管混凝土柱，但这样不好连接，因为焊接毕竟比埋到混凝土里更麻烦。这里选用剪力墙柱来形成刚性角筒2，除了上文提到的容易连接的好处之外，还有一点就是可以用一体式的爬模批量快速浇筑。而共用钢管混凝土柱，使刚性角筒2与斜交网格钢筒1连接更紧密。这里的刚性角筒2虽然不是核心筒，但内部同样有与常规的剪力墙核心筒那样与剪力墙连为一体的钢梁网格(比其余部分的楼面梁在排布密度上要高，同时里面的格子是大小不等的多个正方形格子)。由于刚性角筒2一周的剪力墙柱实际上是类似于钢筋混凝土柱的结构，如此细长的钢筋混凝土柱是不稳定的，这里用钢梁网格把两个刚性角筒2中的剪力墙柱都连在一块，可增强稳定性。注意这里的钢梁网格虽然是每个楼层都有，实际上就是楼面梁的一部分，但其分布密度要高于其余部分的楼面梁，因为刚性角筒2的横截面积较小，如果其分布密度与其余部分的楼面梁相同的话，内部就没有几个格子了。

剪力墙柱中设置有用于连接钢梁网格以及斜交网格钢筒1的预埋件；两个刚性角筒2之间还设置有至少一个供钢梁网格附着的钢管混凝土柱；

步骤一中，刚性角筒2每个分段的施工过程分为以下分步骤：

步骤1.1：如图8所示，安装刚性角筒2四角位置的钢管混凝土柱，并在两个刚性角筒2之间安装用于作为钢梁网格的附着点的钢管混凝土柱；由于钢管混凝土柱也是刚性柱，且安装较快，因此无论是斜交网格钢筒1四角位置的钢管混凝土柱，还是刚性角筒2四角位置的钢管混凝土柱，都需要最先安装，从而为其它构件的安装提供一个精确的安装位点。

步骤1.2：绑扎剪力墙柱中的钢筋笼并把连梁焊在钢管混凝土柱上，连梁穿过各剪力墙柱的钢筋笼设置；两个刚性角筒2的连梁相互固定连接为“目”字形的整体结构；连梁连为一体，对刚性角筒2中细长的柱的稳定效果更佳，且本身还能作为斜交网格钢筒1、楼面梁、外框架使用。

步骤1.3：将预埋件焊到连梁上；预埋件带有用于和刚性角筒2内的钢梁网格的端部、以及刚性角筒2之间的钢梁网格的端部对接的接口；这些接口位置与混凝土外表面平齐，其可以与后续安装的钢梁端部对接连接，同时在混凝土浇筑时不会挡到爬模。当然，如果爬模具备退模板的功能，也可以在爬模的模板上给这些预埋件留避位口，从而允许预埋件凸出到混凝土外。

步骤1.4：浇筑剪力墙柱的混凝土。

步骤1.5：安装钢梁网格，刚性角筒2内的钢梁网格的端部通过预埋件与连梁固定连接，刚性角筒2之间的钢梁网格的端部通过预埋件与被混凝土包裹的连梁固定连接、通过焊接、栓接、或栓-焊连接的方式与未被混凝土包裹的连梁以及钢管混凝土柱固定连接。

本实施例中，采用爬模浇筑剪力墙柱的混凝土，因此步骤1.5在步骤1.4之后进行，以免影响爬模移动，若不采用爬模浇筑混凝土，步骤1.4与1.5可交换，从而免去了预埋件的安装。

刚性角筒2的施工进度领先斜交网格钢筒14层，斜交网格钢筒1的施工进度领先建筑外框架4-6层，建筑外框架的施工进度领先楼板3-4层；如图6所示刚性角筒2临景面的剪力墙柱外侧面上设置有用于作为施工器械的附着式塔吊7，附着式塔吊7的塔身与靠近附着式塔吊7的两个钢管混凝土柱通过斜向下延伸的斜撑71连接，且塔身与剪力墙柱的连接点与远离附着式塔吊7的两个钢管混凝土柱通过斜向下延伸的斜撑71连接。

这里的“层”均指的是楼层，也即每个区域每段的高度均为层高的整数倍，领先修建的区域领先整数倍的楼层高度。对于刚性角筒2而言，其侧面需要像常规的剪力墙核心筒那样设置附着式塔吊7，但由于其并不闭合，无法有效承受附着式塔吊7，因此在刚性角筒2四角位置设置钢管混凝土柱，并用斜撑71连接。

斜交网格钢筒1中，各杆件交叉点位置分别设置有连接器，如图7所示，连接器为以杆件交叉点为中心向外伸出多根分别与交叉点位置的各杆件一一对应的型钢段的结构，伸出的型钢段端部带有用于与对应的杆件相连的对接口；在斜交网格钢筒1搭建时，采用以下方法控制连接器的位置及姿态：

利用全站仪建立坐标控制网，连接器的每个对接口设置三个坐标控制点(三点确定一个平面，也即对接面)，连接器在吊装时调整其位置和姿态，使各坐标控制点的实际坐标与其设定的坐标一致，连接器安装完成后，利用全站仪再次复核坐标控制点；

步骤二中，斜交网格钢筒1每个分段的施工分为以下分步骤：

步骤2.1：安装斜交网格钢筒1中不与刚性角筒2共用的两根钢管混凝土柱；

步骤2.2：在斜交网格钢筒1四个侧立面底部搭建临时支撑架，在临时支撑架上安装一层连接器，并记作起始器，调整起始器的位置和姿态到设计值，然后与地基连接；

步骤2.3：按一层杆件、一层连接器、再一层杆件、再一层连接器的顺序……在起始器上逐层搭建斜交网格钢筒1并与刚性角筒2固定连接。注意本文中的杆件，包括钢梁、钢柱、钢管混凝土柱、斜撑71在内一切长条状钢构件。

这里的连接器相当于绕斜交网格钢筒1的杆件交叉点位置切一圈形成的结构，根据交叉点的不同，这里连接器主要分为三种形状，分别为设置在最底部并与地基上的预留接口连接的“Y”字形(也即起始器)，设置在斜交网格钢筒1四角位置的“长”字形(“长”字那一竖为斜交网格钢筒1四角的钢管混凝土柱)，以及设置在其余位置的“米”字形。

斜交网格钢筒1平行于临景面的两个侧壁自建筑内部向外拉伸并分别与临景面及背景面平齐，斜交网格钢筒1与刚性角筒2重叠部分中，斜交网格钢筒1由刚性角筒2的侧壁组成；斜交网格钢筒1所在的建筑每层楼板外周均设置有钢圈梁，斜交网格钢筒1与临景面及背景面平齐的两个侧壁中，斜交网格钢筒1的杆件与钢圈梁交叉设置并固定连接。

这样对斜交网格钢筒1进行横向的拉长后，有两方面的好处，一是改善了建筑的外观，二是让斜交网格钢筒1与刚性角筒2以及建筑外框架(也就是建筑外周的结构)有了重叠部分，使三者连接更为紧密，改善力的传递以及结构刚度。对于常规的框架-核心筒结构的建筑而言，其核心筒与建筑的外框架之间是隔着楼板的，楼板中的楼面梁与外框架之间的梁柱节点通常还是铰接节点。建筑的刚度几乎全部依靠核心筒，而外框架没有起到什么帮助。这里让三部分直接连为一体，每部分都对提升建筑的刚度起到了作用。

斜交网格钢筒1侧壁中的斜交网格为菱形网格，各菱形网格中均设置有杆件连接菱形网格水平方向上的两个对角点的杆件，并记作箍环杆；斜交网格钢筒1所在的建筑的楼板设置在菱形网格水平方向的对角线位置，箍环杆为楼板中的楼面梁，同一层楼板下的箍环杆连为一体并形成绕斜交网格钢筒1一周设置的钢圈梁。

这里的箍环杆不仅使菱形的格子不能变形，从而提升刚度，而且连一块后起到了类似于化工容器那样的补强圈的作用。

约束桁架3为板面竖直设置的平面桁架，平面桁架包含至少两层水平设置的弦杆以及交叉设置在弦杆之间的斜腹杆，斜腹杆为建筑的楼面梁；约束桁架3除了建筑外周的部分外，还包括在建筑横截面上纵横交错呈网格状排布的部分，建筑外周及内部的约束桁架3连为一体；

这里约束桁架3如果采用类似于化工容器那样的补强圈或者是古代火炮那样的炮箍只有外面一圈的结构，自身需要有很高的刚度，这对于一个大跨度的建筑而言几乎是不可能的，因此这里除了建筑外周的约束桁架3之外，内部也设置了一些约束桁架3，形成了一个带有外框的桁架网，从而确保有足够的刚度，能够起到打断建筑的形变传递的效果。同时，这里的约束桁架3实际上仅相较于原建筑结构增加了一些斜腹杆，多设置的这些约束桁架3也不会带来多少成本上的提升。

核心筒钢结构建筑底部还带有钢结构的裙房4，裙房4内带有次核心筒41，次核心筒41由多堵相互平行的钢筋混凝土材质的剪力墙连接而成，次核心筒41的剪力墙垂直于临景面设置，并通过纵横交错的钢梁网格相互连接；核心筒钢结构建筑位于裙房4上方的部分记作塔房5，塔房5与裙房4之间留有用于观景的间隙，并将裙房4顶部记作开放观景台6，刚性角筒2设置在塔房5的阴角位置。

这里由于裙房4的面积很大且其顶部高于周边的树木、路灯等遮挡物，因此其顶部可以作为一个很好的平台使用，因此这里把裙房4与塔房5之间的楼层取消掉一部分，使塔房5与裙房4只有三个主筒连着，从而留下了一个开放的空间作为观景台。裙房4位于建筑底部，裙房4不具备观景效果，因为裙房4较低，周围有包括路灯树木以及其它建筑的遮挡，所以这里基本不用考虑裙房4的观景，次核心筒41不再像主核心筒那样用钢结构，而是直接用钢筋混凝土剪力墙。当然这里还是一定程度上考虑了一些观景效果的，因此这里次核心筒41，不是一个密闭的方筒，而是由三堵垂直于临景面的墙连接而成，这样其抗扭强度能够满足裙房4这样低层建筑的要求，同时也有足够的观景视野。

本实施例中，约束桁架3设置在裙房4底部、塔房5底部、以及塔房5顶部，塔房5底部的约束桁架3为悬挑桁架。

这些位置属于过渡位置，容易发生应力集中，而且塔房5底部还是悬挑的，因此把约束桁架3设置在这里。当然，如果楼层继续加高，还需要在建筑中更多位置设置约束桁架3。

每个刚性角筒2垂直于背景面的两个侧壁中，刚性柱设置在刚性角筒2的竖向棱位置。这样便在这两个侧壁留了很宽的门，可以与外界方便地交换施工物资，同时两个刚性角筒2内部及之间高密度的钢梁上能够铺跳板，成为一个承载人员及施工物资的临时施工平台，而上述的门位于这个平台端部。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，所述核心筒钢结构建筑的横截面为矩形，建筑一个侧立面靠近景观设置并记作临景面，且背离景观的侧立面记作背景面；其特征在于：所述核心筒钢结构建筑为框架-核心筒结构的建筑，并带有三个竖直贯穿整个建筑且在建筑横截面上呈品字形排布的主筒，三个主筒中，有两个为设置在背景面的刚性角筒（2），另一个为设置在建筑中部并作为主核心筒的斜交网格钢筒（1）；所述斜交网格钢筒（1）靠近背景面的两个阳角分别与两个刚性角筒（2）固定连接；

所述建筑外周还箍设有用于进一步提升钢结构的刚度的约束桁架（3），所述约束桁架（3）沿竖直方向在建筑上间隔设置，并分别与三个主筒固定连接；

所述施工方法包括以下步骤：

步骤一：在地基施工完成后，自下而上逐段施工两个刚性角筒（2）；

步骤二：待两个刚性角筒（2）底部的混凝土终凝后，自下而上逐段施工斜交网格钢筒（1）并与刚性角筒（2）连接，斜交网格钢筒（1）的施工与刚性角筒（2）的施工一块进行，斜交网格钢筒（1）的施工进度滞后于刚性角筒（2），以使在刚性角筒（2）与斜交网格钢筒（1）连接时连接位置的刚性角筒（2）中的混凝土已终凝；

步骤三：施工楼面梁以及建筑外框架，楼面梁以及建筑外框架的施工滞后于斜交网格钢筒（1）的施工；且在建筑外框架施工的同时，在有约束桁架（3）的楼层进行约束桁架（3）的施工并使约束桁架（3）分别与三个主筒连接；

步骤四：施工建筑的各层楼板，楼板的施工滞后于建筑外框架的施工。

2.根据权利要求1所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述斜交网格钢筒（1）横截面为矩形，所述斜交网格钢筒（1）由四个分别设置在斜交网格钢筒（1）四个竖向棱的位置的钢管混凝土柱以及设置在四个侧立面位置的斜交网格围合而成。

3.根据权利要求2所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述刚性角筒（2）由多个沿刚性角筒（2）周向间隔设置的刚性柱围合而成，相邻两根刚性柱通过沿竖直方向间隔设置的连梁固定连接；每个刚性角筒（2）内还设置有分别与所在的刚性角筒（2）中的各刚性柱固定连接的钢梁网格。

4.根据权利要求3所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述刚性角筒（2）横截面呈矩形，所述刚性柱包括设置在刚性角筒（2）横截面四角位置的钢管混凝土柱，以及设置在其余位置的剪力墙柱，同一刚性角筒（2）在同一水平面上的各连梁连为一体并形成钢圈梁，所述钢圈梁的四角焊接在钢管混凝土柱上，且被各剪力墙柱的混凝土包裹；所述钢梁网格与钢圈梁均与建筑的各楼板一一对应并与对应的楼板平齐，钢梁网格边沿穿透剪力墙柱的混凝土后与钢圈梁固定连接；两个刚性角筒（2）内的钢梁网格向外延伸并连为一体；两个刚性角筒（2）各有一个竖向棱与斜交网格钢筒（1）的一个竖向棱重叠，且在每个重叠位置，刚性角筒（2）与斜交网格钢筒（1）共用一根钢管混凝土柱。

5.根据权利要求4所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述剪力墙柱中设置有用于连接钢梁网格以及斜交网格钢筒（1）的预埋件；两个刚性角筒（2）之间还设置有至少一个供钢梁网格附着的钢管混凝土柱；

步骤一中，刚性角筒（2）每个分段的施工过程分为以下分步骤：

步骤1.1：安装刚性角筒（2）四角位置的钢管混凝土柱，并在两个刚性角筒（2）之间安装用于作为钢梁网格的附着点的钢管混凝土柱；

步骤1.2：绑扎剪力墙柱中的钢筋笼并把连梁焊在钢管混凝土柱上，连梁穿过各剪力墙柱的钢筋笼设置；两个刚性角筒（2）的连梁相互固定连接为“目”字形的整体结构；

步骤1.3：将预埋件焊到连梁上；预埋件带有用于和刚性角筒（2）内的钢梁网格的端部、以及刚性角筒（2）之间的钢梁网格的端部对接的接口；

步骤1.4：浇筑剪力墙柱的混凝土；

步骤1.5：安装钢梁网格，刚性角筒（2）内的钢梁网格的端部通过预埋件与连梁固定连接，刚性角筒（2）之间的钢梁网格的端部通过预埋件与被混凝土包裹的连梁固定连接、通过焊接、栓接、或栓-焊连接的方式与未被混凝土包裹的连梁以及钢管混凝土柱固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述刚性角筒（2）的施工进度领先斜交网格钢筒（1）4层，斜交网格钢筒（1）的施工进度领先建筑外框架4-6层，建筑外框架的施工进度领先楼板3-4层；所述刚性角筒（2）临景面的剪力墙柱外侧面上设置有附着式塔吊（7），所述附着式塔吊（7）的塔身与靠近附着式塔吊（7）的两个钢管混凝土柱通过斜向下延伸的斜撑（71）连接，且塔身与剪力墙柱的连接点与远离附着式塔吊（7）的两个钢管混凝土柱通过斜向下延伸的斜撑（71）连接。

7.根据权利要求4所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述斜交网格钢筒（1）中，各杆件交叉点位置分别设置有连接器，所述连接器为以杆件交叉点为中心向外伸出多根分别与交叉点位置的各杆件一一对应的型钢段的结构，伸出的型钢段端部带有用于与对应的杆件相连的对接口；在斜交网格钢筒（1）搭建时，采用以下方法控制连接器的位置及姿态：

利用全站仪建立坐标控制网，连接器的每个对接口设置三个坐标控制点，连接器在吊装时调整其位置和姿态，使各坐标控制点的实际坐标与其设定的坐标一致，连接器安装完成后，利用全站仪再次复核坐标控制点；

步骤二中，斜交网格钢筒（1）每个分段的施工分为以下分步骤：

步骤2.1：安装斜交网格钢筒（1）中不与刚性角筒（2）共用的两根钢管混凝土柱；

步骤2.2：在斜交网格钢筒（1）四个侧立面底部搭建临时支撑架，在临时支撑架上安装一层连接器，并记作起始器，调整起始器的位置和姿态到设计值，然后与地基连接；

步骤2.3：按一层杆件、一层连接器、再一层杆件、再一层连接器的顺序……在起始器上逐层搭建斜交网格钢筒（1）并与刚性角筒（2）固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述斜交网格钢筒（1）平行于临景面的两个侧壁自建筑内部向外拉伸并分别与临景面及背景面平齐，所述斜交网格钢筒（1）与刚性角筒（2）重叠部分中，斜交网格钢筒（1）由刚性角筒（2）的侧壁组成；所述斜交网格钢筒（1）所在的建筑每层楼板外周均设置有钢圈梁，所述斜交网格钢筒（1）与临景面及背景面平齐的两个侧壁中，斜交网格钢筒（1）的杆件与钢圈梁交叉设置并固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述斜交网格钢筒（1）侧壁中的斜交网格为菱形网格，各菱形网格中均设置有杆件连接菱形网格水平方向上的两个对角点的杆件，并记作箍环杆；斜交网格钢筒（1）所在的建筑的楼板设置在菱形网格水平方向的对角线位置，所述箍环杆为楼板中的楼面梁，同一层楼板下的箍环杆连为一体并形成绕斜交网格钢筒（1）一周设置的钢圈梁。

10.根据权利要求1所述的一种用于观景的核心筒钢结构建筑的施工方法，其特征在于：所述约束桁架（3）为板面竖直设置的平面桁架，所述平面桁架包含至少两层水平设置的弦杆以及交叉设置在弦杆之间的斜腹杆，所述斜腹杆为建筑的楼面梁；所述约束桁架（3）除了建筑外周的部分外，还包括在建筑横截面上纵横交错呈网格状排布的部分，建筑外周及内部的约束桁架（3）连为一体；

所述核心筒钢结构建筑底部还带有钢结构的裙房（4），所述裙房（4）内带有次核心筒（41），所述次核心筒（41）由多堵相互平行的钢筋混凝土材质的剪力墙连接而成，次核心筒（41）的剪力墙垂直于临景面设置，并通过纵横交错的钢梁网格相互连接；所述核心筒钢结构建筑位于裙房（4）上方的部分记作塔房（5），所述塔房（5）与裙房（4）之间留有用于观景的间隙，并将裙房（4）顶部记作开放观景台（6），刚性角筒（2）设置在塔房（5）的阴角位置；所述约束桁架（3）设置在裙房（4）底部、塔房（5）底部、以及塔房（5）顶部，所述塔房（5）底部的约束桁架（3）为悬挑桁架。

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