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广州某超高层(第二高楼)建筑钢结构工程施工组织设计（斜撑框架 混凝土核心筒结构）-典尚设计-三维动画效果图广州**广场位于**广场附近，总占地面积约1万平方米，建筑面积约16.1万平方米，地上高度达302.7米，建成后将成为珠江新城内仅次于西塔的广州第二高楼。建筑上另一个显特点是**首层的大堂高度将达到37.8米，浩大空间给室内设计和人们的视觉感受将带来巨大的冲击，这样大堂的尺度概念在目前全球超高层建筑中尚属首创。
本工程为斜撑框架+混凝土核心筒结构体系。
GB51120-2015 通信局(站)防雷与接地工程验收规范总用钢量8000多吨。
主体结构采用混合钢结构系统，外筒四周设置了9层一跨的对角支撑，与外筒钢管柱形成了支撑筒体，不仅提供了竖向承载体系，同时也增加结构抗侧刚度，取代核心筒体，提供建筑的抗侧体系。
1．内筒采用混凝土剪力墙楼层部分钢梁结构体系。
从立面上看，在15层、30层、45层处有加强层，层高为8.2m。核心筒剪力墙内设有箱型劲性钢梁，以提高核心筒楼层平面的刚度。截面尺寸为口152x127x6.4x6.4。核心筒内箱型钢梁平面布置如图2所示
图2：核心筒钢梁平面布置图
2．结构的四个角柱和跨越9层结构斜撑，作为最主要的受力结构。
作为最主要受力结构的四根角柱和结构斜撑分别采用圆钢管和箱型钢管形式，斜撑构件与圆钢管柱通过相贯连接，并在钢管内增设加劲板，连接节点如下图3所示。
圆钢管柱的截面形式由地下室的Ф1800x30到结构屋顶的Ф1000x12，构件截面几乎是以9层为一段过度变化；斜撑箱型截面首层为口1200×600×70×70，顶层为口800×600×40×40，单段斜撑最重的有37.6t。
图3：斜撑与钢管柱连接节点
3．楼层梁作为连接内外筒的次结构，增加结构的平面刚度。
本工程中，楼层钢梁有两种规格，角柱与混凝土核心筒连接的钢梁为上下两根H型通过中间连接板组成的组合钢梁，中间连接板是间断分布，形式如图4所示。
图4：组合钢梁截面形式
其他楼层钢梁采用常规的热扎H型钢梁。
4．主要受力钢柱采用钢管柱。
本工程所有钢柱截面都是圆形截面，钢管柱都是由地下室层一直贯穿至顶层屋面钢架，钢管内浇注混凝土，钢管截面从地下负五层的Ф1800x30变化到顶层的Ф800x12，两钢管截面变化连接沿钢管长度直径范围内设置了剪力钉，以增加混凝土与钢管的粘结力。
支撑结构 次支撑结构 所有支撑结构
1.3施工重难点分析及解决方案
1.3.1钢结构深化设计方面
本工程结构形式独特，节点构造复杂，尤其是钢管柱斜撑节点内部加劲板的纵横布置，同时本工程外框筒钢管采用钢管混凝土结构，钢管内部需浇注高强度混凝土。深化设计过程中必须充分考虑工厂加工及现场混凝土施工。
1.3.2加工制作方面
本工程构件的加工制作方面存在以下难重点项：
1．钢材的采购——加工制作重点
2．钢管柱斜撑节点的加工制作——具体构件制作难重点
钢管柱斜撑节点构造复杂，钢管从下至上φ1800～φ800mm不等，节点内部加劲板的纵横布置及加劲板在节点内部的大纵深（最大1370mm）、截面上小间距（最小约150mm），使节点在加工制作中存在着焊接可达性的制作难重点。同时，厚壁箱型牛腿（40～60mm）和节点劲板（40～60mm）与钢管（最薄壁厚12mm）的全熔透焊接不但焊接变形大，影响节点的制作精度，同时全熔透的焊接，较大的热输入量还容易产生薄壁钢管烧穿现象。因此牛腿、劲板与钢管的焊接也是钢管柱斜撑节点加工制作上的一个工艺难重点。
3．超宽构件的运输——工艺及管理重点
公路运输的限制条件为3*4.5*16m，通过初步统计，本工程节点宽度最宽约3900mm，数量16个；宽度3400mm节点数量8个，宽度3200mm节点数量8个，超宽节点如何运输，是本工程工艺及管理的重点。
1.3.3现场施工及管理协调
1．节点重量大，其它构件重量相对较小，如何选用合理的施工方案，配置合适的施工机械，保证本工程施工的经济性是施工中的一个重点。
2．在斜撑未连接前，钢框架结构的抗侧、抗扭刚度小，结构的稳定、构件精准定位和施工精度控制难。
4．结构采用外钢框筒，内混凝土核心筒的体系方案，施工过程土建与钢结构交叉作业面多，且由于高层施工中钢结构与土建施工使用同一垂直运输机械，施工过程中垂直运输机械的分配使用是协调的关键，尤其是在工期紧张的情况下。
从现有的钢结构图纸上看，该工程地处珠江新城城市中线轴上，交通较便利，但施工用地较紧张，尤其是可供钢结构施工用地有限，在地下室施工阶段，要着重考虑构件的进场后临时堆放问题。
在进行地下室施工时，基坑全部开挖，东侧基坑边线到用地边线距离不足2m，南侧基坑边线到用地边线近10m，在如此小的闲置用地中，可供钢结构构件堆放场地的几乎没有，考虑到在用地范围内找一块钢结构构件堆放场地几乎不可能，而地面以下的构件数量不是很多，我们想在离工地较近的地方租赁一块地，面积为15mX20m，供构件临时堆放，在施工时，利用平板车倒运至施工现场，构件堆放场地处放一台30t的汽车吊，现场内设置一台50t履带吊。在地下室内放另一台平板车，做构件在基坑内的水平运输。
当结构施工至±0.000标高后，为解决现场构件堆放问题，保证工期进度计划，减少构件的二次搬运，而由于土建结构设计时没有考虑堆放构件时偶然荷载，故需对本区域内进行临时加固，待主体工程完工后拆除。
对钢结构构件临时堆场的地下室顶板进行计算分析，其承载能力不足时对其进行加固，加固方式为对地下室框架梁采用工具式钢管加固支撑进行加固和在地下室顶板上铺设路基箱。
地下室顶板的加固、铺设路基箱示意图
第二章钢结构加工制作方案
2.1.1钢结构构件分析
1．钢结构加工构件分析
本工程钢结构主要包括钢管混凝土柱、斜撑、环梁组成的塔楼斜撑框架，楼层梁，屋顶钢架及雨棚、检修道等。钢结构工程总量约8400吨，构件具体分类分析如下：
上述构件中，主要的制作构件类别为钢管柱、斜撑、环梁、楼盖体系及屋顶钢架等，其占总加工量的比较饼图如下：
其他构件（雨棚、检修道、预埋件等）
主要构件加工量比较分析
从构件制作类别上分主要有管结构，H型钢结构和箱型结构形态为主的构件，具体分类分析见下表：
φ800*12～φ1800*12
φ1800*25、φ1800*30
H型钢结构形态为主的构件
HN248*124*5*8～HN800*300*14*26、
H346*174*6*9～
H912*302*18*34
HM582*300*12*17～HM594*302*14*23
HW200*200*8*12等
T400*75*10*10
箱型结构形态为主的构件
□600*800*40*40～
□600*1200*70*70
□600*800*20*20～
□600*1000*50*50
□150*100*13*13～
□250*100*16*16
□300*600*12*12
□180*460*10*10
□100*50*4*4
从构件制作类别分析中，本工程钢材规格较多，钢材的规格、品种、用量统计如下：
Q345GJC+Z25
Q345GJC+Z25
Q345GJC+Z25
HN248*124*5*8
HN298*149*5.5*8
HN496*199*9*14
HN600*200*11*17
HN606*201*12*20
HN692*300*13*20
HN700*300*13*24
HN792*300*14*22
HN800*300*14*26
HM582*300*12*17
HM588*300*12*20
HM594*302*14*23
HW200*200*8*12
□100*50*4*4
□152*127*6.4*6.4
原材料对比分析比较饼图分别如下：
钢板材质对比分析饼图厚板比例分析饼图
本工程的塔楼斜撑框架由四个侧面构成，同一个面上箱型斜撑、环梁与钢管柱的相贯和相邻两个面的斜撑、环梁在角部钢管柱的交汇，分别形成相对复杂的钢管柱斜撑节点，节点形式如下：
600x800x20、40
除了上述的复杂的钢管柱斜撑节点外，本工程中有梁柱节点、钢管柱对接节点、梁与斜撑节点及梁梁节点等多种类型节点，节点构造、类型均较常规。如下所示：
等径钢管对接变径钢管对接
3．通过对构件及节点的分析，本工程钢构件加工制作特点可以归纳为“薄、厚、难、高、大、多”等加工制作特点。薄壁钢管、厚壁箱型构件、复杂的钢管柱斜撑节点的制作难度大、厚壁箱型牛腿与薄壁钢管焊接、高强钢的应用、节点超大的外形尺寸、构件截面规格形式多等诸多特点。对加工制作厂家的工艺技术、管理能力、制作设备等要求均较高。
2.1.2加工制作难重点
通过对本工程钢结构构件分析和加工制作特点的归纳，本工程钢构件加工制作的难重点主要集中在以下几方面。
1．钢管柱斜撑节点的加工制作——具体构件制作难重点
钢管柱斜撑节点构造复杂，钢管从下至上φ1800～φ800mm不等，节点内部加劲板的纵横布置及加劲板在节点内部的大纵深（最大1370mm）、截面上小间距（最小约150mm），使节点在加工制作中存在着焊接可达性的制作难重点。同时，厚壁箱型牛腿（40～60mm）和节点劲板（40～60mm）与钢管（最薄壁厚12mm）的全熔透焊接不但焊接变形大，影响节点的制作精度，同时全熔透的焊接，较大的热输入量还容易产生薄壁钢管烧穿现象。因此牛腿、劲板与钢管的焊接也是钢管柱斜撑节点加工制作上的一个工艺难重点。
钢管柱斜撑节点（类型2）加工制作难重点示意
钢管柱斜撑节点（类型1）加工制作难重点示意
解决措施：（1）针对施焊空间的不足，通过对节点构造的优化、工艺分段、采取合理的组焊顺序、先进可靠的焊接机器人技术以及在与设计部门沟通后开设人孔等工艺技术、设备及措施，解决节点的焊接可达性问题。具体解决措施示意如下：（组焊顺序详节点加工制作工艺）
同时，对厚壁牛腿和加劲板与薄壁钢管的全熔透焊接接头，采用我司多年积累并应用成熟的窄间隙小坡口焊接技术，降低焊接填充量，进一步降低热输入量，既防止管壁烧穿和减少焊接变形，又使焊缝组织晶粒得到细化，提高焊缝质量。
节点的焊接均采用CO2气体保护焊，CO2气体保护焊具有电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且CO2气流对焊件起到一定冷却作用，可防止管壁烧穿和减少焊接变形。
2．超宽构件的运输——工艺及管理重点
本工程部分节点形位尺寸超大，通过对本工程斜撑框架的钢管柱斜撑节点外形尺寸的初步统计（节点牛腿的长度按规范许可和施工条件取最小值时）见下表。
钢管柱斜撑节点外形尺寸的初步统计
约2850x2850mm
约3900x1800mm
□600x1200mm
约2500x2500mm
约3400x1600mm
□600x1000mm
约2300x2300mm
约3200x1400mm
□600x1000mm
体育公园施工方案约2100x2100mm
约3000x1200mm
□600x1000mm
约1960x1960mm
2018版工程量清单计量规则（20180227最终版）.pdf约2720x1200mm
约1755x1755mm
约2510x1000mm