于存海
（山东莱钢建设有限公司山东青岛266071）
【摘要】随着钢结构工程的广泛应用，传统的二维图纸表达模式难以满足设计、加工和施工技术发展的需要。利用三维技术对钢结构进行实体建模以及后期的详图深化设计，本质上就是实际施工过程的预演。钢结构BIM模型包含了整个工程的节点、构件、材料等信息，可以自动生成包括构件图、节点图等所有施工详图，同时可以直接导出用钢量、节点用螺栓数等材料清单，使工程造价一目了然。
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关键词 工程概况；施工分区；安装过程
1. 工程概况
（1）某工程建筑整体为地下5层，地上裙房5层，地上主塔楼56层，建筑高度254米，建成后将是某地地标建筑。总建筑面积16万平方米，地下建筑面积52368平方米，地上建筑面积为107690平方米（见图1）。
（2）主塔楼采用核心筒——钢框架结构体系，钢结构部分主要集中在核心筒剪力墙劲性钢柱和外框钢柱、楼层钢梁，钢结构总用量约为9218t，其中钢柱3618t，钢梁5600t。
（3）主塔楼外框钢柱截面形式为圆型钢柱，圆型钢柱从地下五层开始，止于屋顶结构。柱底标高为-23.6m，随着楼层的上升，截面不断变小。圆型钢柱最大截面为1400×35mm，最小截面为1000×18mm。
（4）核心筒内劲性钢柱截面形式为H型钢柱，劲性钢柱从地下五层开始，止于地上十一层。核心筒劲性钢柱的主要截面为H 400×600×20×30mm。
圆管柱制作流程（见图2）。
2. 施工分区
（1）钢结构施工分区主要分为A区，核心筒施工区；B区，外框筒施工区；裙楼网架施工区和裙房劲性钢柱施工区（施工分区见图3）。
（2）流程一：安装一个角部的外框钢管柱2根；流程二：安装这两根外框钢管柱与核心筒之间连接的主梁和柱间钢梁。流程三：安装柱间钢梁与核心筒之间的次梁，形成局部稳定框架；流程四：继续向两边扩展安装，先安装外框钢管柱，再安装外框钢管柱之间的主梁和次梁；流程五：依照以上顺序继续扩展安装相邻两边的钢柱和钢梁；流程六：重复上述步骤，继续围绕核心筒，同时从两边向最后一边施工。流程七：安装到核心筒最后一边的标准层，进行最后一边的合拢施工；流程八：安装最后两根钢柱和剩余钢梁，楼层钢梁安装完毕（流程图见图4）。
（3）结构变形协调复杂：混凝土与钢结构应结构差异存在变形不一致的情况 。
（4）解决措施：施工前采用计算机结构仿真技术，模拟实际施工工况进行验算，并依据计算结果，采取预调措施（结果分析图见图5）。
3. 安装过程分析
3.1结构的施工安装过程与结构的最终状态有很大区别，且高层结构具有施工工期长的特点，因此，需要对施工过程进行验算以确保施工过程的安全性与可靠性，并确保施工过程不会对安装完成后的结构产生不利影响。
3.2根据施工安装过程，结构施工过程中需要进行计算分析的主要内容包括：安装过程中自重变形分析及控制；安装过程中风荷载变形分析及控制；安装过程中温度变形分析及控制。
3.3本工程总体施工监测方案为从地上5层开始每隔5层设立一监测楼层，在监测楼层集中布设位移、内力、振动、风力及温度传感器，并同时在该楼层设立监测工作站，进行数据收集、处理与分析。
3.4拴钉与箍筋冲突时处理。
（1）栓钉的竖向位置根据土建的箍筋方案进行调整。
（2）栓钉与柱在车间焊接完成后，在预制成型箍筋套箍过程中与栓钉相碰，造成无法套入的情况。
3.5分节点区域和非节点区域两种情况进行分析。
节点区域若拴钉与箍筋存在冲突，则采用“7”字型箍筋对焊的形式进行解决，具体步骤如下（安装步骤见图6）：
当穿筋孔出现位置偏差和缺失时处理。
十字柱:翼缘角部增焊连接板，在连接板
上焊接钢筋套筒。
3.6现场实施具体步骤为（见图7）：
（1）首段钢柱与柱脚进行对接，钢柱吊升前，焊接好爬梯、操作栏，用红墨水绘制对齐中心线。钢柱吊升过程缓慢进行。钢柱初步对接后，通过双夹板和螺栓临时固定。先观测上段柱四周中心线是否与下段柱对齐，而后通过另外基点采用经纬仪对钢柱进行垂直度及标高的复核，首段钢柱可以设置临时揽风，并通过临时揽风进行垂直度调整（细部详图见图8）。
（2）根据以往的施工成功经验，本工程第二节以上钢柱拟采用无缆风校正的施工技术。钢柱吊升前，焊接好爬梯、操作栏，用红墨水绘制对齐中心线。钢柱吊升过程缓慢进行。钢柱初步对接后，通过双夹板和螺栓临时固定。先观测上段柱四周中心线是否与下段柱对齐，而后通过另外基点采用经纬仪对钢柱进行垂直度及标高的复核，调整过程中利用钢契块或千斤顶等设备。
（3）楼层梁的安装采用常规方法，在安装时首先用螺栓临时固定与外筒构件对应的一侧，然后安装与核心筒墙体的一侧，两侧固定后塔吊松钩，穿上全部螺栓并初拧，吊挂架焊接连接板，焊接后终拧。
（4）塔楼每个吊装层的所有钢管柱安装并校正后可进行钢柱的焊接。每层的钢柱整体焊接顺序为钢柱间隔对称施焊，但必须和下一个安装单元的焊接顺序交替出现，即“隔层错位”焊接。
4. 小结
运用三维设计仿真软件在计算机上实现各种钢构件、深化设计、加工装配、吊装的多种模拟试验和优化工作，通过大量的可视化虚拟装配及吊装试验和优化，将钢结构制作和施工安装过程可能出现的各种问题充分暴露出来，及时将问题信息反馈给设计院，并通过优化设计，改进钢结构制作和安装施工方案加以解决，从而为后续钢构件的制作和安装工作铺平了道路，减少了因设计盲点及其它因素导致工程返工而引发的不必要的经济损失，保证了施工质量。
［文章编号］1006-7619（2014）12-21-889