中央电视台新台址钢结构工程制作工艺与深化设计

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会中央电视台新台址钢结构工程制作工艺与深化设计蔺军谢艳花甘国军高继领(沪宁钢机股份有限公司，汀苏宜兴，214231)摘要：中央电视台新台址(ccTV)塔楼钢结构工程是当今世界上超高层钢结构建筑领域极具特色的宏伟建筑，其所用钢材厚度之大、强度等级之高、构件加工制作及现场安装的难度之大、精度要求之高均创当今我国高层建筑钢结构工程之是；由于结构造型奇特、构件连接关系复杂、节点构造形式多样，给深化设计工作带来了相当的难度。本文简要介绍了央视新台址主塔楼钢结构工程的深化设计、构件加工制作与节点连接的设计情况，重点阐述了超重、超厚钢构件制作的特殊工艺

2、技术及结构深化设计的难点、节点连接的设计原则与计算方法，供同类建筑钢结构工程的设计与旆工参考。关键词：中央电视台新台址钢结构工程，加工制作，深化设计，节点设计一、工程概况中央电视台新台址工程位于北京市朝阳路和东三环路交界处的CBD中央商务区内．总占地面积约18．7万平方米，总建筑面积约55万平方米。作为整个建设工程的主体部分，ccrv主楼位于场地的西南部，采用双向倾斜、“L”形大体量悬臂(结构最大外伸长度75m．高度55m)空中对接的独特结构形式，分成塔楼1、塔楼2、裙楼、悬臂部分及屋盖五个部分，钢结构总重量约13万吨。两塔楼结构形式均由核心筒、内部结构、外框筒三部分

3、组成，塔楼内部核心筒及内柱竖直，外框筒则双向倾斜。塔楼l地下3层，地上52层，高234米，整体向东、南各倾斜6度：塔楼2地下3层，地上49层，高194米，整体向西、北各倾斜6度。该建筑设计新颖、造型奇特、构件连接关系复杂、节点构造形式多样；所用钢材厚度之大、强度等级之高、构件加工制作及现场安装的难度之大、精度要求之高等均创我国钢结构工程历史之最；构件制作与安装的焊接熔敷金属之多，焊缝操作工艺之复杂实属罕见。同时，

4、作为一幢处于8度抗震设防区的倾斜、大悬臂建筑，结构构件的连接设计也需考虑各种不利因素，如罕遇地震抗震要求，特殊工况下节点的安全性等，也给本工程钢结构的深化设

5、计工作带来了相当的难度。作为当今世界上单体用钢量最大、超高层与异形钢结构领域中极具特色的宏伟建筑，建成后结构整体效果如图1所示。图1ccTv新台址主楼钢结构建筑效果图工业建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会二、结构构件制作特点与加工工艺(一)钢结构加工制作的特点与难点由于本工程特有的“双向倾斜”、“大体量长悬臂”、“空中对接”等严重不规则的结构形式，加之抗震设防要求高，使得结构构造复杂，异形构件、连接形式多样，构件的加工制作具有相当的难度，主要体现在以下几方面：(1)大量目字与日字形柱、巨型桁架、蝶形节点构件规格超大、钢板超厚且大量采用Q390D乃至相当部

6、分的Q420D、Q460E高强度等级钢材。加上该工程焊接量庞大、焊缝质量要求高，导致结构在焊接过程中容易产生严重的角变形、扭曲变形、局部或整体变形；特别对超厚板焊接结构而言，若焊接变形得不到有效控制，将会直接导致构件的外形尺寸精度严重超差。不仅构件质量达不到设计与规范要求，还会给安装带来难以想象的施工难度。如何控制厚板的焊接变形，满足构件外形尺寸精度．是本工程结构构件加工制作的一大难点。(2)本工程节点构造复杂，厚板焊接时拘束度大，焊接残余应力大，焊缝单面施焊熔敷金属量大，施焊作业时问长，在焊接及冷却过程中容易产生热裂纹与冷裂纹。另一方面，牌板焊接连接部位的母材也容易

7、产生层状撕裂，可能会直接导致构件报废。焊接的理论与实践证明，层状撕裂缺陷最易产生在钢板厚度方向的“十字和T形角接”接头上，而此类接头在本工程中比比皆是。同时，本工程中出现大量厚板“T”形焊于薄板的情况．对于两者厚度相差较大，如60厚Q390厚板焊于30厚q345薄板的情形，由于焊缝质量难以保证，必须采取相应的特殊工艺措施进行处理。如何采取有效的工艺措施，预防控制焊缝裂纹与母材层状撕裂的发生并确保不利连接形式的焊缝质量，是本工程构件制作与安装的另一大难点。(3)本工程主体结构中，大部分构件均属刚性大、板材厚的构件(如封闭的箱形结构)，焊接填充量大，焊接应力相当集中。若构

8、件内积蓄的大量焊接残余应力无处释放，将会极大降低构件的承载能力和抗疲劳强度，造成结构脆性断裂。同时，在未产生裂纹的情况下，残余应力在结构受载时内力均匀化的过程中往往导致构件失稳、变形甚至破坏。对本工程结构构件的制作与安装而言，如何采取经济合理的工艺措施，对焊接应力进行控制与消除，不仅十分重要，同时又是一大难点。(4)本工程结构设计新颖，节点构造异常复杂，一些复杂节点的处理难度很大。由于塔楼倾斜的建筑特点，而且顶部悬臂结构悬挑长度达75米，结构的竖向挠度和水平变形非常大，施工中如要达到既定的建筑位形设计要求，靠一般措施是难以解决的，需在深化设计过程中按