武汉绿地国际金融城主塔楼钢结构深化设计特点及方法

祁石峰

摘  要：武汉绿地国际金融城主塔楼是武汉市超高层地标性建筑，主塔楼的建筑高度为606m。钢结构由外框12个巨型劲性柱、18个外框重力柱、带剪力墙钢骨的钢筋混凝土核心筒、环带桁架、楼层钢梁等结构。钢结构设计不同于一般建筑钢结构，钢结构制作安装难度大，因此对深化设计技术要比较高，采用美国天宝公司Tekla Structures软件建模出。该文主要介绍武汉绿地国际金融城主塔楼第三标段（40～70层）钢结构施工深化设计技术。其主要技术特点是“细节决定成败”。

关键词：武汉绿地国际金融城主塔楼  超高层钢结构  详图设计

中图分类号：TU758    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0060-02

1  工程概况

武汉绿地国际金融城主塔楼第Ⅲ标段（40～70层）钢结构制造工程，此标段在塔楼的腰部，业主对构件的质量和外观成型要求高。主塔楼的建筑高度为606m。钢结构由外框12个巨型劲性柱、18个外框重力柱、带剪力墙钢骨的钢筋混凝土核心筒、环带桁架、楼层钢梁等结构。

2  详图设计

2.1 技术准备

（1）汇集甲方、监理、设计人员、各专业的技术人员进行图纸会审，解决图纸疑问，了解设计意图。

（2）审查施工图纸，检查图纸设计的深度是否满足施工要求，对图纸进行工艺审核。检查构件的几何尺寸是否齐全、节点是否清楚。

（3）根据施工图纸、钢结构质量、工期要求，公司总工程师及相关人员审核通过的总体加工工艺方案及重要工装方案等施工技术文件，确定详图设计时构件的构件划分尺寸、重量、安装节点、表达方式等工艺。

（4）对详图设计人员进行技术交底，贯彻设计意图，落实工艺措施。

（5）根据华东建筑设计研究总院要求对节点二次设计并通审核。

（6）根据该工程设计、制造、安装等环节实际情况，综合考虑建模前拟定如下编号原则。构件号：（楼层号）（设计构件编号）-（流水号）例如：43SC1-2可直接看出是43层设计编号SC1（巨柱）分隔符-详图流水号为2。

（7）统一建模要求、详图设计审核流程、出图格式。

2.2 节点设计

此次节点设计主要依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003，工程设计截面多，节点形式各异。现仅以66层巨柱与H500×200×10×16框架梁牛腿栓焊节点介绍。

根据选定的参数和形式，按弯剪等强考虑，进行如下验算。

（1）腹板螺栓抗剪验算。

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，螺栓承载力满足要求。

（2）节点板验算。

111960000mm4

433200mm4

95.377N/mm2  fv=180N/mm2

=0.53，抗剪满足要求。

=166.3N/mm2  f=310N/mm2

=0.536，抗弯满足要求。

2.3 工程建模特点及方法

Tekla Structures是一个三维智能钢结构模拟、详图的软件，可以在一个虚拟的空间中搭建一个完整的钢结构模型。详图正确性高。

按施工顺序搭建，核心筒钢骨柱—巨柱、重力柱、环带桁架—楼层平台钢梁、埋件等—钢梯、支撑等，如图1所示。

巨柱为组合截面，本身没有特别复杂之处。但是在细节方面要特别注意，可以用“细节决定成败”这句话来概括，主要体现在柱本体方位、埋件、钢筋接驳器、连接节点等。

模型特点是从塔楼整体造型立面可以看出是個流线型，设计结构钢柱随外立面一起变化，钢柱整体呈现的是从低到高先扩后收状态。而且每层钢柱偏转角度都不相同。所有每层钢柱的埋件、钢筋接驳器、连接节点都不相同，其精度高低直接影响工程质量。

解决建模方法是，钢柱是逐层搭建，每层钢柱采用柱底、柱顶坐标控制。柱间支撑等与钢柱连接构件则以钢柱中心线控制。基本顺序为由柱到梁、支撑最后到楼梯、次梁等其他次要构件。

其中比较复杂的部分是环带桁架，这也是建模的重点、难点，环带桁架涉及到三层钢柱、钢梁，桁架本身截面大，刚性节点重量大杆件分段多，系统标准节点少，零件需要人工一件一件地搭建，整体结构形式复杂。

根据现场起重能力安装部要求本标段构件重量不超过30t，按层分段不超过两层，构件本体考虑安装用吊耳。为满足起吊、运输采用非常规方法，把环带桁架与巨柱刚接节点单独分段，现场焊接。在重力柱位置为了保证桁架整体受力，将重力柱分段等。

2.4 制作输出工程图模特点及方法

深化设计图纸包括设计说明、布置图、构件图、零件图及各类清单等构件图表，要能清楚地反映出钢结构工程的安装、制造各个环节的技术要求。

一般平面布置图要求是钢结构构件布置方案的一种简明图解形式，表示构件的相对平面位置。要求能满足安装需要的构件定位、方向、高程等信息，还要有必要的说明、图例、剖面等辅助方法。

但是该工程按楼层结构复杂。如按一般传统布置图用一张图表示所含构件，必将导致图面拥挤、构件号零乱、构件指示不清及读识困难。为解决此类问题，采用的方法是每层楼面结构按构件类型分系统分别绘制布置图，这样做可以使图纸繁简得当，图面美观、便于识别、构件号有序指示准确。

构件图根据制图规范和工厂实际情况，建好模型审核后调制构件图，图中要明确构件形状，零件的组成及装配关系、定位，加工工艺要求如焊缝、坡口、制孔、螺栓等。

在绘制构件图时除上面一般规定外。为了方便加工过程中构件间装配工艺需要，把构件链接部位的相邻构件也显示出来。极大地方便了施工，节省了施工时来回查阅图纸时间、提高准确度，如图2所示。

零件图是在构件图不能完全满足涉及所有零件的加工的要求，这就要求把每块零件的详细加工信息标识出来。如零件的详细尺寸、加工要求、空洞位置大小，坡口的形式位置、材质、规格、件数等要求。

针对该工程重要性，特别设置零件图比例1∶1，减少工厂后续排版等工作的人为出错概率。

3  结语

今世界高层与超高层钢结构安装工程方兴未艾，一般都具备结构新颖独特，技术要求高，因此详图设计、加工制作技术要求也高。该文对武汉绿地金融城塔楼为超高层钢结构工程详图与深化设计控制中的重点、难点及相应的对策进行了分析与总结，可以为以后超高层钢结构工程详图与深化设计提供借鉴。

参考文献

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[2] 游翔.建筑钢结构典型零部件加工要点探析[J].武汉船舶职业技术学院学报，2012，11（1）：64-67.

[3] 刘会玲，丁刚，黄俊，等.施工图深化设计及测量放线技术措施[J].施工技术，2011，40（S2）：166-167.