超高层钢结构工程深化设计方案分析

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1、超高层钢结构工程深化设计方案分析近年来，中国的钢结构发展迅速，结构形体的日益复杂求新，迫切要求进行钢结构深化设计来全方位辅助钢结构建筑的顺利完成，这需要从建筑结构出发，结合钢结构型材的市场供应情况，立足完善的钢结构深化手段，通过三维建模，模拟现场安装环境，通过高质量图纸表达与对现场的密切联系协助整个项目的安全顺利完成。关键词：钢结构；深化设计；材料；模型；图纸；生产制作；吊装；服务；安全1.深化设计的目的　　近年来，中国的钢结构发展迅速，钢结构深化设计作为一个新兴行业也得到了发展壮大。深化设计水平正在逐年提高，随着设计手段的不断完善，计算机辅助设计的推广，超大规模、超大跨度钢结构

2、工程经验的积累，中国的钢结构深化设计能力已基本接近国际先进水平。同时，随着中国钢结构的不断发展，结构形体的日益复杂求新，工程质量要求的不断提高，加工安装手段的不断提高和完善，各环节对钢结构深化设计的要求和依赖也在不断提高，其在整个钢结构链中的作用也日益显现。深化设计已由传统的构件拆图延伸到节点及构造计算及设计、材料准备及优化、施工详图产生、各类报表统计、预拼装及吊装方案设计及计算、工程量统计及索赔资料的整理等钢结构的方方面面。钢结构深化设计不是简单的细部设计，而是在一次设计图基础上的再创作。2.本工程的特点及深化设计的重难点(1)本工程主塔楼地下室共4层，塔楼地上112层，高度5

3、88m。项目用地面积18900平米，总建筑面积460700平米，其中塔楼建筑面积328460平米。塔楼为带加强层的型钢混凝土巨型框架-筒体　　结构，本工程主要采用Q345B,Q345GJC等级的结构钢材。(2)本工程属于重大复杂超高层钢结构，钢结构体量巨大、结构复杂新颖、超大型构件（如巨型外框柱、钢板墙等）及超厚板（如150mm厚板）占有较大比例、高材质（如Q345GJC）附加高Z向　　性能（如Z25、Z35）的钢板运用较多，这些都决定了本工程的高要求和高难度。(3)在满足结构受力、构件制作安装工艺、构件运输尺寸限制（公路运输构件的运输极限尺寸为长20mX宽4.5mX高3.5m）

4、及起吊重量限定的总体原则下，本工程中大型构件的分段方案确定、超　　重构件的处理、预起拱及变形预调整显得尤为重要，这也是本项目深化设计的重点和难点。(4)在本工程钢结构深化设计与施工过程中，土建、钢结构、机电等各专业有较多穿插和关联，因此钢结构深化设计与上述各专业的配合协调也是深化设计过程中的重点和难点。　　根据本工程的特点，紧紧围绕上述重点和难点，密切联系结构设计、制作及安装工艺，来开展本项目的深化设计。3.深化设计流程本项目深化设计工作流程如下：4.深化设计的质量保证措施　　深化设计的质量是保证工程顺利进展的重要一环，直接影响着钢结构的制作、安装及整个工程的质量。深化设计全过程

5、的质量控制是保证详图质量的关键,我司的质量保证体系最终体现在各级岗位责任制和三级审核上,在深化设计全过程中,绐终贯彻“预防为主，防检结合”的全面质量管理。具体措施如下：a.确保整个工程全部采用计算机三维实体模拟建模方法产生深化设计图纸和数据；b.加强与各相关单位特别是设计院和加工厂的协调沟通，将设计、加工、安装等问题发现和解决在初期阶段，充分了解和掌握加工厂和安装单位的需求，使设计成果尽早与具体需求吻合，少　　走弯路；c.做好各方面的应急预案，妥善解决各种突发情况；d.对本工程的深化设计图纸采用自审、互审、专业审核的三级审核制度；项目设计人负责自审，项目设计人之间要进行互审，专业

6、审核人员负责专业审核，同时，由专家顾问组对钢结构的重大问题进行讨论把关；审核内容包括：原设计图及变更资料、计算模型及计算书、深化设计三维模型、深化施工图纸等。对深化设计图的主要审核项目有：a)轴线及标高尺寸；b)型材及板材规格尺寸；c)材质；d)连接节点的正确性及合理性；e)螺栓规格尺寸及孔位；f)焊缝的正确性及合理性；g)视图对应关系及表达的完整性；h)与原设计的一一对应关系；i)设计变更资料的处理；j)图面；k)整套图纸的完整性。5.应用的深化设计软件　　本工程属于复杂超高层钢结构，钢结构体量大、结构复杂新颖、工期紧张，钢板剪力墙、巨型柱等的节点连接及工艺处理复杂是本项目的最

7、大特点。可采用国内较流行的通用有限元程序SATSAP以及MIDAS作为验算程序来进行较核，对结构形式、结构布置、材料种类、节点类型向设计单位提出详细的建议。节点验算可采用通用有限元程序Ansys进行分析，对焊接连接、螺栓连接、支座、节点板和加劲肋进行计算和完善，给出详尽合理的预拼装及吊装计算方案。针对本项目钢结构的空间关系复杂的情况，采取计算机虚拟技术进行该项目的钢结构深化设计。首先，利用Xsteel三维软件将整个结构在计算机中按现实中的实际情况进行虚拟三维建模，建模过程可以将施