超高層轉(zhuǎn)換桁架的特點(diǎn)與施工注意事項(xiàng)

天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院專科畢業(yè)論文題目：超高層轉(zhuǎn)換桁架的特點(diǎn)與施工注意事項(xiàng)完成期限：2016年7月5日至2016年11月5日學(xué)習(xí)中心：紹興專業(yè)名稱：建筑工程技術(shù)學(xué)生姓名：XXX學(xué)生學(xué)號(hào)：XXX指導(dǎo)教師：XXX超高層轉(zhuǎn)換桁架的特點(diǎn)與施工注意事項(xiàng)一、前言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和財(cái)富積累，高層或超高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn)在全國(guó)各地，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)將擁有1318幢摩天大樓，超過美國(guó)成為摩天大樓數(shù)量最多的國(guó)家。然而，高層或超高層建筑的多功能化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，均會(huì)考慮到設(shè)置轉(zhuǎn)換桁架結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)巨大垂直荷載，又處于內(nèi)力狀態(tài)與邊界條件都很復(fù)雜的建筑物中間，平衡主塔樓核心筒與外框結(jié)構(gòu)受力，是整個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵受力部位，也是鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)之一，因此“轉(zhuǎn)換層”這個(gè)課題已成為超高層建筑結(jié)構(gòu)研究工作的重點(diǎn)之一。二、桁架轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式和受力特征桁架轉(zhuǎn)換層分為單層桁架型式和疊層桁架型式。它們又各自包含若干種型式見圖1、圖2）。律帶節(jié)間供睨桁聲汕長(zhǎng)足沆悝聒屬厲）不尊卅廊空履桁址陽L單辰怖見圖1、圖2）。律帶節(jié)間供睨桁聲汕長(zhǎng)足沆悝聒屬厲）不尊卅廊空履桁址陽L單辰怖裝郵朮燦劭:覘巒汕引嶷國(guó)2疊丄桁栗型比1、單層桁架型式綜合考慮彎矩剪力軸力對(duì)桁架各桿件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的不利影響，主要是出現(xiàn)在空腹桁架的第一節(jié)間的各桿件上，它們是偏心受力構(gòu)件，主要是彎矩和剪力起控制作用，如果按截面內(nèi)力大小來選擇各桿件的尺寸的話，將是靠近端頭截面最大，而中間節(jié)間相對(duì)小。而采用圖1（b）所示的不等節(jié)間空腹桁架或圖1（C）所示的混合空腹桁架可以很好的解決這一問題；通過調(diào)整弦桿節(jié)間尺寸，弦桿節(jié)間最大彎矩的最大值與最小值之比僅為2倍多，可以通過增大中間節(jié)間的跨度和減小端部節(jié)間的內(nèi)力，使弦桿內(nèi)力的分布比較均勻；對(duì)于空腹桁架端部設(shè)置斜桿，使豎向荷載的傳力方向和位置發(fā)生了變化，部分豎向荷載直接傳給支座或靠近支座處，使端部上下弦桿剪力和彎矩均較大幅度的減小，且有利于控制水平構(gòu)件的豎向位移。因此，混合空腹桁架的受力性能較優(yōu)，但斜腹桿及上下弦桿中軸力較大，截面主要由軸力控制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。2、疊層桁架型式疊層空腹桁架各弦桿的內(nèi)力（彎矩、剪力）的大小與各弦桿之間的相對(duì)剛度密切相關(guān)，豎向荷載的分擔(dān)與各弦桿的剛度大小有關(guān)。欲使疊層桁架各弦桿有顯著的共同工作特性，應(yīng)保證豎腹桿處有適當(dāng)?shù)呢Q向位移。因此，設(shè)計(jì)疊層空腹桁架的關(guān)鍵是合理選擇各弦桿的剛度。疊層混合空腹桁架由于存在一定數(shù)量的斜腹桿，改變了上部荷載的傳力途徑，將部分豎向荷載卸給靠近支座的豎向腹桿，直接傳給支座，大幅度的降低了各層弦桿的彎矩和剪力，但增加了斜桿和弦桿的軸向力。由此可知：?jiǎn)螌踊虔B層桁架的工作機(jī)制可視為由多根截面較大的弦桿（梁）共同承擔(dān)上部豎向荷載的工作機(jī)制，斜腹桿改變了豎向荷載的傳力方向和位置，起卸載作用，類似于拱傳力。因此，用單層或疊層桁架代替轉(zhuǎn)換梁作為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)將是一種可行的方案。但當(dāng)轉(zhuǎn)換桁架的跨度或的豎向荷載較大時(shí)，勢(shì)必會(huì)造成下弦桿的軸向拉力進(jìn)一步增大，采用普通鋼筋混凝土不能滿足轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗裂要求時(shí)，一般可以考慮在桁架下弦桿施加預(yù)應(yīng)力，形成部分預(yù)應(yīng)力混凝土桁架。采用桁架結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換層，不但能很好地滿足建筑上對(duì)建筑及穿越管道設(shè)備的要求，還能降低梁上柱的縱向位移，降低截面彎矩，同時(shí)它相當(dāng)于在框架中設(shè)置一個(gè)水平加強(qiáng)層，可降低水平荷載作用下結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移；避免大梁造成的“強(qiáng)梁弱柱”的結(jié)果，提高抗震性；在凈空要求滿足的情況下，增大上弦桿截面高度，總體上保持從上弦到下弦截面高度依次減小，可降低桁架的最大彎矩值，取得良好結(jié)構(gòu)和建筑效果；在有些情況下，采用桁架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層會(huì)比采用梁式轉(zhuǎn)換層更經(jīng)濟(jì)。三、超高層轉(zhuǎn)換桁架的施工注意事項(xiàng)桁架層結(jié)構(gòu)施工是主塔樓結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵階段，同時(shí)，桁架層構(gòu)件重量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜及現(xiàn)場(chǎng)施工條件復(fù)雜等因素，造成桁架層結(jié)構(gòu)施工成為整個(gè)主塔樓施工的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和技術(shù)難題，因此，桁架層施工前需要做一個(gè)全面技術(shù)質(zhì)量安全交底，讓現(xiàn)場(chǎng)施工每位員工都明確桁架層施工技術(shù)特點(diǎn)、安全施工要點(diǎn)及桁架層重要性以確保良好的施工質(zhì)量。桁架層構(gòu)件重量較大，位置在外框伸臂桁架斜腹桿，吊裝時(shí)通過合理安排使用塔吊來完成，在施工條件比較有限的時(shí)候也需要考慮雙機(jī)抬吊方式施工。核心筒桁架構(gòu)件分段還需要考慮爬模措施，因?yàn)楹诵耐茶旒軐訖M跨三層樓板，鋼結(jié)構(gòu)與土建需要多次交換施工平臺(tái)配合施工，這就要求構(gòu)件的分段應(yīng)該在樓板混泥土澆筑平面之上，以便鋼結(jié)構(gòu)下步工序順利施工，也能提高施工效率。因此，在桁架層圖紙確認(rèn)前，確保核心筒桁架斜腹桿分段位置調(diào)整到土建施工澆筑混凝土層以上一米，避免因土建鋼筋妨礙鋼結(jié)構(gòu)焊接導(dǎo)致的工期延誤。桁架層結(jié)構(gòu)延伸到主塔樓內(nèi)外筒三層樓板，因此，確定合理施工順序極其重要。核心筒伸臂桁架先施工，再施工外框環(huán)形桁架，外框伸臂桁架后施工。外框周邊桁架層施工順序?yàn)橄劝惭b下弦桿，再安裝上弦桿，最后安裝斜腹桿，該安裝方案減少臨時(shí)支撐，增加了校正時(shí)間，拉長(zhǎng)了焊接的時(shí)間段，若構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)不及時(shí)，則會(huì)影響施工工期，因此應(yīng)保證構(gòu)件及時(shí)進(jìn)場(chǎng)。其實(shí)焊接順序?qū)附淤|(zhì)量的影響也很大，正確焊接順序應(yīng)該是先焊變形大板（厚板），再焊變形小板（薄板），對(duì)稱施焊，倘若焊接順序不合理，就會(huì)焊接收縮導(dǎo)致構(gòu)件錯(cuò)位。因此，在桁架施工時(shí)，確保構(gòu)件及時(shí)進(jìn)場(chǎng)，完成一榀桁架上下桿及腹桿校正后按照對(duì)稱原則進(jìn)行焊接，并做好焊接前的準(zhǔn)備工作及焊接技術(shù)交底工作。鋼結(jié)構(gòu)安裝誤差包括構(gòu)件制作誤差和安裝測(cè)量誤差。制作誤差為初級(jí)誤差，誤差較大便無法進(jìn)行構(gòu)件安裝，需要返廠修正或?qū)ｉT工具校正，誤差較小時(shí)也會(huì)導(dǎo)致安裝精度不高，安裝效率低。因此，在桁架層施工時(shí)，要加強(qiáng)構(gòu)件驗(yàn)收把關(guān)，同時(shí)，制造廠也要提高構(gòu)件制作精度，桁架構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)安裝前進(jìn)行預(yù)拼裝。安裝測(cè)量誤差影響因素較多，從構(gòu)件吊裝到測(cè)量校正，從施工設(shè)備精度到員工技術(shù)熟練程度，均影響著鋼結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量誤差。如何避免或減少測(cè)量施工誤差，既要編制更為科學(xué)合理測(cè)量施工方案，使用精度更高的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行構(gòu)件定位測(cè)量，同時(shí)也需要不斷加強(qiáng)對(duì)測(cè)量人員進(jìn)行測(cè)量技能培訓(xùn)與技術(shù)交底，避免因人為因素造成較大施工誤差。同時(shí)，桁架層每一階段施工后均要進(jìn)行復(fù)測(cè)，提高測(cè)量精度，以免導(dǎo)致后續(xù)施工的桁架無法準(zhǔn)確就位。鋼柱牛腿節(jié)點(diǎn)一般是多個(gè)交匯點(diǎn)的集合，其定位精度要求比較高，同時(shí)其焊接施工條件較為復(fù)雜，難度也較大，因此，一般的現(xiàn)場(chǎng)施工條件難于滿足其施工要求，通常需要在制作廠制作鋼柱牛腿節(jié)點(diǎn)，而在牛腿外側(cè)增加其與鋼梁連接節(jié)點(diǎn)，提高現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件安裝效率。其中，周邊桁架與H型鋼柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)置在H型鋼柱的腹板上，鋼柱腹板上狹小的空間是無法滿足現(xiàn)場(chǎng)單破口全熔透焊接條件的，因此，在節(jié)點(diǎn)位置增加措施板造成焊接量的增加、安裝難度增大。然而，在下一道桁架圖紙確認(rèn)前一定要確定將節(jié)點(diǎn)分割位置外移，與鋼柱連接的部分在工廠焊接，保證焊接質(zhì)量的同時(shí)減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝的難度，提高施工效率。桁架層構(gòu)件焊接難度加大，做好防風(fēng)防雨措施的同時(shí)，需搭設(shè)焊接操作平臺(tái)多，如不及時(shí)焊接、測(cè)量提供作業(yè)面將增加降低施工效率，調(diào)整勞動(dòng)力計(jì)劃，增加構(gòu)件安裝、焊接措施人員，為測(cè)量、焊接工作提供作業(yè)面、減少因?yàn)榇胧┎坏轿欢鴮?dǎo)致的施工工序不合理造成