钢结构重难点分析：技术方案奇特，分节分段成关键

1、钢结构重难点分析（一）

1.1 技术方案

建筑形态与众不同，层数分布很不均匀，横截面构造错综复杂；构件类型丰富，钢结构的细致规划需要分段处理，节点的划分是关键环节。

1.2 分析

这项工程的结构设计非常新颖，构造环节诸多，在划分阶段时必须全面权衡众多要素。科学且恰当的划分阶段，是此项目深化设计的重要环节。

分析节点受力复杂情况，确保结构自身稳固及施工过程安全，同时避免焊缝相互干扰或堆叠，以降低应力集中现象并减少现场焊接作业量，还要保证焊接操作空间充足，便于进行制作和安装，同时需兼顾土建、机电等不同专业工艺上的需求，确保构件尺寸符合运输时的长宽高限制，防止在运输途中发生形变，并且要依据塔吊作业能力，保证能够满足起吊重量标准。

1.3 针对性措施

依照分段施工的规范，借助Tekla Structures软件开展三维实体构造，为技术工作人员提供分段和分节的参考依据。实施有限元检测时，分段位置要远离应力集中且数值较高的区域，确保结构具备足够的安全性和可靠性。召集各个专业的技术人员参与深化协调会议，全面权衡各专业对于分段和分节工艺的需求。按照运输要求及尺寸条件，明确构件需要分割的部位，对于体积大而厚度薄的构件，需设置辅助装置以避免在运输过程中发生形变。依据电脑生成的构件重量清单，参照塔式起重机的安装位置及承载能力，实施分段和分节的双重验证，保证每一根构件的重量都在塔吊的起吊范围内。结构安全是分段分节的主要考量，首先实施分段操作，接着开展施工过程的模拟运算，对结构安全性进行核查，分段分节的设计方案必须获得相关机构的许可，才能付诸实施。

2、钢结构重难点分析（二）

2.1技术方案

体型非常宽大，存在多种截面形态，内部构造十分错综，涉及“空间双曲管多管组合巨柱”的制作与安装环节。

2.2分析

这种特殊的“空间双曲管巨柱”可以简称为巨柱，主塔楼一共设有16根巨柱，它们的截面尺寸非常可观，并且是主楼承担主要竖向力量的关键部件，在施工现场如何进行拆解和分段吊装，是这项工程需要着重解决的一个环节

巨柱空腔内部有众多横向和纵向的隔断相互交织，空间显得十分局促，使得吊装、测量、焊接等操作活动范围受到限制，测量仪器、焊机等装置的安放存在一定阻碍，施工过程的安全管理以及工程质量控制面临较大挑战。

柱状连接部位焊缝密集，容器侧面的板件厚度可观，焊接前的固定强度不足，焊接时形变显著，焊接后留下的内应力调节复杂。

钢结构建造同土建钢筋捆扎、机电管线打孔等各项不同环节的配合十分困难。

2.3针对性措施

借助立体设计工具进行虚拟组合，着重关键部分在制造场所完成组装，达成精确度提前管理。

改进吊点部署，并核实连接耳板，运用便捷调整装置，同时实施立体分段检测。

选用上升式焊接作业台，能大幅降低重型焊接作业台移动和拆卸时对塔式起重机的依赖程度，同时也能有效节省所需时间。

实施受限空间焊接作业时，钢柱的外侧需安排焊接工序，通过预留的接缝间隙确保柱体内部空间的通风顺畅，对于大型柱体结构，要预留专门的焊接操作通道，在进入焊接区域的入口处，应配置安全绳索和强制通风设备等保障措施。

要规划周密的焊接流程，实施专门的技术说明；要选用技艺精湛的焊接人员，勇于探索自动化焊接、机器人焊接等前沿工艺。

（6）设置焊接约束板、焊接约束支撑。

通过专题研讨的方式，清晰界定钢结构工程同建筑工程以及不同学科领域的施工衔接，确保工艺环节协调一致。

3、钢结构重难点分析（三）

3.1技术方案

超长超大钢板剪力墙施工，焊接控制是钢板剪力墙控制重点。

3.2 分析

钢板最长可以分成15.83米的一块，这一块的重量将近17吨，在吊装期间，必须严格管理大而薄的钢板墙，防止其发生形变。

钢板墙最厚可达到30毫米，焊接厚板时必须控制变形和残余应力，这是非常关键的。

（3）冬季施工焊接质量控制难。

核心筒地下室到F24层以及F45至F54层都设有钢板剪力墙，每块墙板体积庞大，必须依据顶模施工情况与土建钢筋绑扎情况，科学安排剪力墙分片吊装，这是整个工程作业的关键环节。

3.3 针对性措施

（1）针对大而薄的钢板墙设计专用钢“扁担”，采用多点吊装。

焊接时需科学规划顺序和方向，先从核心区域向边缘区域进行，立焊步骤要早于横焊步骤，同步对称焊接技术，分段分层逐步退焊技术，以及分段间隔焊接技术要联合使用，以此完成超长焊缝的作业。

安装固定的夹具和支撑结构，固定端放置拉索和支撑设备。

钢板连接时运用电脑精确调控温度，并借助电加热手段，确保焊接时温度数值精准稳定。

运用总体布局的统筹安排和定型装置的恰当构思，科学地将钢质板式剪力结构划分成若干区段与单元，确保施工场地具备足够的起吊和焊接作业条件。

4、钢结构重难点分析（二）

复杂、变截面大型钢结构转换桁架的制作、安装。

4.1技术方案

本工程塔楼总共布置了四个环形桁架结构，它们分别设置在F47至F51层、F71至F73层、F88至F89层以及F98至F99层的位置上。转换桁架主要由上弦构件、下弦构件以及斜腹构件这三个部分构成，其中斜腹构件的最大截面规格为1200×1200×60×60毫米，弦构件的最大截面规格同样为1200×1200×60×60毫米。整个结构中最大的板材厚度为60毫米，采用的材质标准是Q390GJC。桁架的节点普遍汇集着众多异常快速且重量超常的节点，尤其是在桁架层的巨型柱区域，横竖隔板密集交错，导致空间极为狭窄，如何科学合理地进行分段作业是本工程的核心难点，而桁架的建造品质则关乎整个项目的成败。

4.2分析

本工程塔楼共设四道环带桁架，分别位于F47～F51、F71～F73、F88～F89、F98～F99，转换桁架由上弦杆、下弦杆及斜腹杆组成，斜腹杆最大截面为1200×1200×60×60mm，弦杆最大截面为1200×1200×60×60mm。最大板厚为60mm,材质为Q390GJC。桁架多数节点存在大量超快超重节点，特别是桁架层巨柱部纵横隔板交错，空间狭小，如何进行合理化分段是本工程的重点，桁架的施工质量是整个工程的关键。

4.3针对性措施

鉴于此项工程所处地点的特殊状况，对其邻近的环境状况进行了周密详尽的调研，据此制定了若干应对措施，旨在保障工程能够顺利开展

桁架的分割方式要科学合理，需要全面考虑结构的承力特性、安装的便捷程度、运输的实际情况等，以此最充分地发挥塔吊和场地的作用。我们针对桁架制定了恰当的分割计划，单次吊装的最大重量大约是65吨。

在整体场地进行合理规划，运用楼板加强等手段，科学地安排大型构件的存放区域，确保这些大型构件在施工场地能够顺利存放和吊装。

安装环带桁架的各个部分时，需要另外放置硬性过渡支架，目的是为了确保各个分段桁架在对接位置时的组装准确度。

（4）桁架尽量在地面拼装成形，以减少高空作业量。

本工程针对超厚板桁架的焊接，运用电加热手段，能够防止因乙炔火焰受风力干扰导致加热效果不佳的情况出现；此外，焊接完成后采用电加热，能够起到保温作用，有助于减少焊接后产生的残余应力。

5、钢结构重难点分析（二）

5.1技术方案

复杂环境下钢结构厚板的焊接施工是本工程施工的重点

5.2分析

这个项目的柱脚连接件、桁架连接体、斜撑连接件以及钢板剪力墙构件数量非常多，板料厚度也相当可观（最厚达到80毫米），使用的钢材类型主要是Q345C和Q390GJ这两种，柱脚和连接件尺寸异常庞大，柱体、钢板剪力墙和连接件部分需要科学合理地分解，必须在设计细化环节就周全考虑构件在施工中的组装方式、焊接技术、连接件安装流程以及焊接步骤安排。

本工程钢柱对接焊缝长度可观，多数板厚超40毫米，厚板焊接及高空焊接任务繁重，焊缝质量须达一级、二级标准，必须实施无损探伤，鉴于施工期间将遭遇三次冬季施工，必须强化焊前预热、过程温度管理、焊后保温等操作。

外框柱和加强桁架这类主要承力构件的横截面非常宽大，焊接时需要填充的金属量很多，这些构件很容易因为温度分布不均匀而出现扭曲变形，整个建造过程要持续到寒冷的冬季，因此，对于钢结构焊接环节的质量把控，成为了整个工程中特别需要关注的关键环节。

焊接接头种类繁多，包括水平接头和垂直接头等，高空施工易受风力干扰，场地焊接环境欠佳，导致焊缝成型后一次通过率不高。

现场厚板焊接时，残余应力很难完全消除，这是由于钢结构材质包括Q345B、Q345C、Q390B、Q390C等，这些钢材对Z向性能的要求很高，从而导致现场焊接施工的难度增大。

5.3针对性措施

利用积累的低温厚板焊接实践经验及完善工艺方案，结合实际条件制定冬季焊接操作手册，依据构造特征与板材厚度精确审核焊接流程，认真完成焊接作业前的各项准备。

运用恰当周全的预热手段，严格控制层间温度，实施合适的焊后热处理温度和保温缓冷措施，能够确保焊接接头的焊缝及其热影响区的质量达标，有效消除焊接过程中产生的应力，进而提升焊接接点的整体性能。

对于大型钢结构构件，比如巨型钢柱和钢板剪力墙，它们的超宽对接焊缝施工时，会动用四名专业焊工，他们同步、均衡、持续地展开作业；在焊接区域设置遮蔽设施，保证理想的焊接条件，防止风力干扰焊接效果。

实施有效的防止变形方法，需要确定恰当的焊接流程和焊接步骤，同时，在焊接开始前必须完成焊接流程的评估工作。

焊接准备阶段、进行期间以及完成后的预热工作，层间温度和保温措施，都需要严格把控；冬季实施焊接作业时，应当适度提升预热、后热以及层间温度，利用石棉布和保温岩棉进行多层覆盖保温，从而延长焊接结束后的冷却周期。

焊工必须通过岗前考核才能开始工作；每条焊接缝都要加盖钢印，严格实施问责机制，以防止工作人员失误导致合格率下降。

焊接量大单个焊缝，采用多人多台交替连续对称作业，全天候不停歇，并强化焊接层间检验和交接班互相核查。箱形工字形等柱梁焊接，由俩名操作手法相似的焊接师傅，同步对称等速施焊

在焊接位置设置遮蔽棚，以维持良好的焊接条件，防止风力干扰焊接效果，选用CO2气体保护焊或自保护药芯焊丝半自动焊接工艺，认真执行焊接工艺审核，精心开展焊接检测。

在组装场地运用特定焊接装置来连接各个部件，针对焊接时产生的形变，能够借助震荡式应力释放装置进行应力释放，或者通过局部加强固定变形的方式来加以控制。