鋼結構超高層項目轉換桁架加工工藝研究

白傳龍

摘要：對于超高層建筑的轉換桁架，提出一種鋼結構超高層項目轉換桁架加工工藝，采用框架-核心筒結構體系，其中最普遍的8節為轉換桁架;柱柱對接采用全焊形式，柱梁及支撐節點采用栓焊連接?？捎行p小大跨度轉換桁架兩端剪力墻的彎矩，改變桁架與鋼板組合剪力墻連接節點形式的方法共同來提高鋼板組合剪力墻的抗彎承載力，配合栓焊連接、全焊形式等焊接工藝，增強構件安全性能。綜合成本低、構造簡單、施工方便，可在傳遞荷載較大的高層建筑結構中廣泛應用。

關鍵詞：超高層;轉換桁架;框架-核心筒

0.引言

鋼結構轉換桁架是一種新型的轉換結構的形式，這種結構的優點在于受力均勻、抗震性能非常好、鋼強度大、重量較輕、施工速度較快、經濟實用、綠色環保等優點，可以滿足較大的空間要求。鋼結構轉換桁架在一些現代化的大型建筑工程中被廣泛應用。轉換桁架是結構轉換層的轉換構件，是橫向構件。就是用桁架代替梁，此時就不叫轉換梁，而叫轉換桁架。用于該層上下的墻或柱的軸線因房屋使用功能需要而錯開（即上下不能對齊）時的構造。目前，桁架轉換結構主要應用在跨度較大、承擔上部豎向構件且傳遞荷載較大的結構中。桁架轉換層不僅需要承受結構上部構件傳遞的豎向荷載作用力，而且還要承擔結構水平方向的荷載作用力。桁架轉換結構內部的受力構件以受軸力為主，桁架結構的整體性能良好，構件受力傳力路線明確。對于超高層、大跨度鋼結構實施轉換桁架，轉換桁架通常采用高空原位安裝，即在桁架下方搭設臨時支撐結構，采用吊裝設備分段吊裝轉換桁架，吊裝焊接完成后再拆除臨時支撐結構。對于超高層建筑的轉換桁架，需要搭設大量的臨時支撐結構，搭設材料成本高、搭設工作量大;并且這種施工方法只適用于桁架下方有足夠的空間和條件搭設臨時支撐結構的情況，對于桁架下方無條件搭設臨時支撐結構時不適用，具有局限性。

1.設計內容

對于超高層、大跨度鋼結構實施轉換桁架創新型采用框架-核心筒結構體系，其中最普遍的8節為轉換桁架;柱柱對接采用全焊形式，柱梁及支撐節點采用栓焊連接（腹板栓、翼板焊）。

施工依據標準：《鋼結構工程施工質量驗收標準》GB50205-2020，《鋼結構焊接規范》GB50661-2011;下料：下料拼接，鋼柱：所有折線十字柱及H形柱，翼緣板及腹板優先整板下料;當需拼接時，需進行二次放樣（折點位置）;翼、腹板拼接位置需相互錯開至少200mm，且避開折點位置200mm以上;焊接H型鋼的翼緣板拼接縫和腹板拼接縫錯開的間距不小于200mm 。翼緣板拼接長度不應小于2 倍翼緣板寬且不小于600mm; 腹板拼接寬度不應小于300mm， 長度不小于600mm;箱形構件的側板拼接長度應≥2倍板寬，且不小于600mm， 相鄰兩側板拼接縫的間距不小于200mm;所有拼接縫須避開節點、橫隔板、加勁肋或開孔邊緣200mm以上，且拼接位置應留在內力較小處，鋼梁避開距中1/3處。

不等厚對接位置：不同厚度的鋼板拼接時當板厚相差超過4mm時將焊縫焊成斜坡狀，最大1：2.5（對接坡口開在厚板側）;不等厚對接位置腹板下料（部分異型節點板未變厚度，保證變厚度位置翼緣板及腹板開豁位置）;腹板采用直條下料，翼緣板變厚位置的腹板開制坡口時，需注意內鎖（位置及厚度詳見下料圖），內鎖位置需考慮腹板長度方向的余量;翼緣板不等厚對接位置坡口開在厚板側，利于焊縫過渡;所有零部件的下料均按照排版圖，需注意變角度十字柱腹板與翼緣板下料余量（端銑余量及焊接收縮余量）的設置;柱頂需預留5mm端銑余量;此外，長度方向上預留≥1.5‰的焊接收縮余量。

組裝：十字柱、焊接H型鋼、箱形斜撐組裝執行通用焊接工藝;制作基準，鋼柱牛腿定位及下端齊頭均以端銑面為基準;當鋼柱主體存在折線角度時，需采用拉線法保證其主體折線角度，且折點距離上下端的尺寸滿足圖紙要求;鋼柱標高調整：牛腿距離柱頂端的尺寸依據圖紙，調整尺寸在下端;栓接孔保證，鋼柱箱型牛腿采用部件拼裝、焊后與主體進行組裝，重點保證端口尺寸及兩腹板栓接孔相對位置;所有的箱型腹桿采用后出孔，可用連接板進行配鉆，保證兩腹板孔群相對位置;十字柱變田字柱制作（雙角度、腹板均需要折彎），內柱有8件含田字柱，田字柱截面為900*900，此范圍內的腹板40、翼緣板50mm，且內部設置兩層或三層加勁板與外部牛腿翼緣對應;此田字段長度約（1.9米、2.4米）

焊接要求：坡口清理：焊接坡口兩側30～50mm 處，在施焊前必須對其表面進行處理，將切割氧化皮徹底打磨干凈至金屬光澤。

當采用氣體保護焊時，應分段對稱進行焊接，多層多道焊接頭應錯開至少50mm;嚴禁擺寬焊道焊接;嚴禁大電流焊接，多層多道焊時，層間清理徹底。

對于接點復雜的構件，如牛腿集中處，采用先將各牛腿分別制作完成、分別矯正變形后再進行總裝焊接整體拼裝和焊接的方法進行制作，以減少和降低焊接變形與焊接應力;可以采用部件裝配-焊接法的構件，通過“化整為零，集零為整”的方式，能夠有效減少制作過程中構件的剛性，有利于部件的翻身焊、對稱焊，并通過對部件變形的矯正，能有效消減整體構件的焊接變形。 可以對稱施焊的焊縫采取對稱同時同向施焊，當焊縫在結構上分布不對稱時，如果焊縫位于構件中性軸兩側，可通過調節焊接熱輸入和交替施焊的順序進行控制變形。對較長的焊縫采取分段退焊法和跳焊法，避免焊縫局部加熱集中。

3. 結語

對于超高層建筑的轉換桁架，需要搭設大量的臨時支撐結構，搭設材料成本高、搭設工作量大;并且這種施工方法只適用于桁架下方有足夠的空間和條件搭設臨時支撐結構的情況，對于桁架下方無條件搭設臨時支撐結構時不適用，具有局限性。提出一種鋼結構超高層項目轉換桁架加工工藝，采用框架-核心筒結構體系，其中最普遍的8節為轉換桁架;柱柱對接采用全焊形式，柱梁及支撐節點采用栓焊連接?？捎行p小大跨度轉換桁架兩端剪力墻的彎矩，改變桁架與鋼板組合剪力墻連接節點形式的方法共同來提高鋼板組合剪力墻的抗彎承載力，配合栓焊連接、全焊形式等焊接工藝，增強構件安全性能，可在傳遞荷載較大的高層建筑結構中廣泛應用。

參考文獻：

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