武漢綠地國際金融城主塔樓鋼結構深化設計特點及方法

祁石峰

摘? 要：武漢綠地國際金融城主塔樓是武漢市超高層地標性建筑，主塔樓的建筑高度為606m。鋼結構由外框12個巨型勁性柱、18個外框重力柱、帶剪力墻鋼骨的鋼筋混凝土核心筒、環帶桁架、樓層鋼梁等結構。鋼結構設計不同于一般建筑鋼結構，鋼結構制作安裝難度大，因此對深化設計技術要比較高，采用美國天寶公司Tekla Structures軟件建模出。該文主要介紹武漢綠地國際金融城主塔樓第三標段（40～70層）鋼結構施工深化設計技術。其主要技術特點是“細節決定成敗”。

關鍵詞：武漢綠地國際金融城主塔樓? 超高層鋼結構? 詳圖設計

中圖分類號：TU758 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0060-02

1? 工程概況

武漢綠地國際金融城主塔樓第Ⅲ標段（40～70層）鋼結構制造工程，此標段在塔樓的腰部，業主對構件的質量和外觀成型要求高。主塔樓的建筑高度為606m。鋼結構由外框12個巨型勁性柱、18個外框重力柱、帶剪力墻鋼骨的鋼筋混凝土核心筒、環帶桁架、樓層鋼梁等結構。

2? 詳圖設計

2.1 技術準備

（1）匯集甲方、監理、設計人員、各專業的技術人員進行圖紙會審，解決圖紙疑問，了解設計意圖。

（2）審查施工圖紙，檢查圖紙設計的深度是否滿足施工要求，對圖紙進行工藝審核。檢查構件的幾何尺寸是否齊全、節點是否清楚。

（3）根據施工圖紙、鋼結構質量、工期要求，公司總工程師及相關人員審核通過的總體加工工藝方案及重要工裝方案等施工技術文件，確定詳圖設計時構件的構件劃分尺寸、重量、安裝節點、表達方式等工藝。

（4）對詳圖設計人員進行技術交底，貫徹設計意圖，落實工藝措施。

（5）根據華東建筑設計研究總院要求對節點二次設計并通審核。

（6）根據該工程設計、制造、安裝等環節實際情況，綜合考慮建模前擬定如下編號原則。構件號：（樓層號）（設計構件編號）-（流水號）例如：43SC1-2可直接看出是43層設計編號SC1（巨柱）分隔符-詳圖流水號為2。

（7）統一建模要求、詳圖設計審核流程、出圖格式。

2.2 節點設計

此次節點設計主要依據《鋼結構設計規范》GB 50017-2003，工程設計截面多，節點形式各異?，F僅以66層巨柱與H500×200×10×16框架梁牛腿栓焊節點介紹。

根據選定的參數和形式，按彎剪等強考慮，進行如下驗算。

（1）腹板螺栓抗剪驗算。

l1=（ny-1）×ey=300≤15d0? βs=1.00? P=290kN

73.95kN

110.83kN

36.94kN

156.78kN

Nbv=0.9×βs×nf×μ×P=234.9kN

0.67，螺栓承載力滿足要求。

（2）節點板驗算。

111960000mm4

433200mm4

95.377N/mm2? fv=180N/mm2

=0.53，抗剪滿足要求。

=166.3N/mm2? f=310N/mm2

=0.536，抗彎滿足要求。

2.3 工程建模特點及方法

Tekla Structures是一個三維智能鋼結構模擬、詳圖的軟件，可以在一個虛擬的空間中搭建一個完整的鋼結構模型。詳圖正確性高。

按施工順序搭建，核心筒鋼骨柱—巨柱、重力柱、環帶桁架—樓層平臺鋼梁、埋件等—鋼梯、支撐等，如圖1所示。

巨柱為組合截面，本身沒有特別復雜之處。但是在細節方面要特別注意，可以用“細節決定成敗”這句話來概括，主要體現在柱本體方位、埋件、鋼筋接駁器、連接節點等。

模型特點是從塔樓整體造型立面可以看出是個流線型，設計結構鋼柱隨外立面一起變化，鋼柱整體呈現的是從低到高先擴后收狀態。而且每層鋼柱偏轉角度都不相同。所有每層鋼柱的埋件、鋼筋接駁器、連接節點都不相同，其精度高低直接影響工程質量。

解決建模方法是，鋼柱是逐層搭建，每層鋼柱采用柱底、柱頂坐標控制。柱間支撐等與鋼柱連接構件則以鋼柱中心線控制?；卷樞驗橛芍搅骸⒅巫詈蟮綐翘?、次梁等其他次要構件。

其中比較復雜的部分是環帶桁架，這也是建模的重點、難點，環帶桁架涉及到三層鋼柱、鋼梁，桁架本身截面大，剛性節點重量大桿件分段多，系統標準節點少，零件需要人工一件一件地搭建，整體結構形式復雜。

根據現場起重能力安裝部要求本標段構件重量不超過30t，按層分段不超過兩層，構件本體考慮安裝用吊耳。為滿足起吊、運輸采用非常規方法，把環帶桁架與巨柱剛接節點單獨分段，現場焊接。在重力柱位置為了保證桁架整體受力，將重力柱分段等。

2.4 制作輸出工程圖模特點及方法

深化設計圖紙包括設計說明、布置圖、構件圖、零件圖及各類清單等構件圖表，要能清楚地反映出鋼結構工程的安裝、制造各個環節的技術要求。

一般平面布置圖要求是鋼結構構件布置方案的一種簡明圖解形式，表示構件的相對平面位置。要求能滿足安裝需要的構件定位、方向、高程等信息，還要有必要的說明、圖例、剖面等輔助方法。

但是該工程按樓層結構復雜。如按一般傳統布置圖用一張圖表示所含構件，必將導致圖面擁擠、構件號零亂、構件指示不清及讀識困難。為解決此類問題，采用的方法是每層樓面結構按構件類型分系統分別繪制布置圖，這樣做可以使圖紙繁簡得當，圖面美觀、便于識別、構件號有序指示準確。

構件圖根據制圖規范和工廠實際情況，建好模型審核后調制構件圖，圖中要明確構件形狀，零件的組成及裝配關系、定位，加工工藝要求如焊縫、坡口、制孔、螺栓等。

在繪制構件圖時除上面一般規定外。為了方便加工過程中構件間裝配工藝需要，把構件鏈接部位的相鄰構件也顯示出來。極大地方便了施工，節省了施工時來回查閱圖紙時間、提高準確度，如圖2所示。

零件圖是在構件圖不能完全滿足涉及所有零件的加工的要求，這就要求把每塊零件的詳細加工信息標識出來。如零件的詳細尺寸、加工要求、空洞位置大小，坡口的形式位置、材質、規格、件數等要求。

針對該工程重要性，特別設置零件圖比例1∶1，減少工廠后續排版等工作的人為出錯概率。

3? 結語

今世界高層與超高層鋼結構安裝工程方興未艾，一般都具備結構新穎獨特，技術要求高，因此詳圖設計、加工制作技術要求也高。該文對武漢綠地金融城塔樓為超高層鋼結構工程詳圖與深化設計控制中的重點、難點及相應的對策進行了分析與總結，可以為以后超高層鋼結構工程詳圖與深化設計提供借鑒。

參考文獻

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