广州新电视塔钢结构安装施工组织总设计1钢结构施工概述1.1工程概况1.1.1建筑概述广州新电视塔位于广州新城市中轴线和珠江景观轴的交汇处，与广州新城市中心、海心沙岛隔江相望。新电视塔高610米，由一座高达454米的主塔体和一个高156米的天线桅杆构成。总用地面积约17.6万m2，总建筑面积99946m2，钢结构总量5万t。广州新电视塔是亚洲，乃至世界第一高塔，她好似一个由钢结构编织的花篮，又似一尊“少女回眸”的钢结构雕塑，高耸于珠江之滨，见图1.1.1。新电视塔是一座以宣扬广州文化、提供广播电视发射功能为主，兼具观光旅游服务的综合性建（构）筑物。从塔顶可远眺区域内的大型建筑物，塔内设置有广州历史民俗文化展览馆、高科技4动感电影院、旋转餐厅、风味食街等设施，另外还有高空观光缆车、惊险速降吊篮和空中漫步廊等娱乐设施，为市民提供了一个观光娱乐理想场所。图1.1.1 广州新电视塔鸟瞰1.1.2结构概况本工程主体结构分为地下和地上两大部分：地下部分由A、B1、B2、C四个区域组成，均为钢筋混凝土框架结构。其中A、C区为地下两层，B1、B2区为地下一层；地上塔体结构由砼核心筒、钢外筒以及钢楼层组成。钢楼层沿高度错落分布，构成A、B、C、D、E五个功能区。标准楼层高5.2m，塔体总高454m。塔顶有一高156m的钢天线桅杆。图1.1.2 主体结构平面图、立面图本工程的主体钢结构包括：混凝土核心筒内的钢骨劲性柱、外筒结构、楼层结构（包括空中漫步道）和天线桅杆等。钢骨劲性柱共设置14根，沿混凝土核心筒周边布置。+428m以下为H型截面型式；+428m标高以上的核心筒钢骨劲性柱采用6001000mm钢管，并有工字钢梁连接，在+438.4m以上劲性柱间增加剪力钢板。钢结构外筒是电视塔主要的垂直承重及抗侧力结构，包括三种类型的构件：立柱，环梁和斜撑。外筒共有24根立柱，由地下二层柱定位点沿倾斜直线至塔体顶部相应点，与垂直线夹角为5.337.85不等。采用钢管混凝土组合柱，钢管截面尺寸由底部的200050mm渐变至顶部的120030mm，柱内填充C60低收缩混凝土；斜撑与钢柱斜交，其材料亦为钢管，直径85040mm70030mm。斜撑与钢管柱的连接采用相贯节点刚接形式；环梁共有46组，环梁材料同样为钢管，直径800，壁厚为2520mm不等，采用弧线形式，环梁平面与水平面成15.5夹角。环梁与钢管柱通过外伸的圆柱节点相贯连接。所有现场节点均为全熔透焊接连接。内外筒之间共设置37层楼层。楼层钢结构为主次梁结构，主梁一端与混凝土核心筒劲性柱外挑钢牛腿以高强螺栓连接；另一端与钢外筒连接，绝大部分采用由关节轴承构成的双向铰，以适应结构在使用阶段内外筒存在的相对位移。部分楼层采用重型桁架和悬挂结构。在+178.400+334.4米标高，围绕核心筒外侧旋转而上设有空中漫步道，对应核心筒楼层处设置休息平台。漫步道宽度约1.4米，由H型钢悬挑横梁、型钢组合平台和楼梯板组成。桅杆天线高度达156米，位于塔体顶部。其下部采用由不同直径钢管组成的变截面格构式钢结构，底部正八边形，对边尺寸为10.0m ；上部采用钢板焊接箱形结构，为阶梯变截面正方形断面，其边长分别为2.50m、1.50m、1.20m和0.75m。本工程选用的钢材根据不同部位而异。H型劲性柱和楼层钢梁为Q345c低合金结构钢；外钢筒立柱、斜撑及环梁以Q345GJc高性能建筑结构用钢为主，部分立柱采用Q390GJc；而钢管劲性柱和天线钢桅杆的格构部分则选用Q460GJc的高强钢材。本工程钢结构总量逾5万吨。图1.1.3 新电视塔结构外框轴测图1.1.3施工环境a）地理环境广州新电视塔面北雄踞珠江之畔，距江岸仅百步之遥。塔体四周均为两层地下室，西侧紧邻地铁车站施工区域，而东侧和南侧均为同期施工的一层地下结构；+7.200m观光平台几乎覆盖所有建筑规划用地。施工场地极为狭小。b）气象条件广州属于亚热带季风气候，根据广州市近几年气象资料分析，常年平均气温22.0，最热7月平均气温28.5，最冷一月平均气温13.6；极端最高气温39.1，极端最低气温0.0，年平均相对湿度78。广州市区电视塔拟建区域秋冬季的平均风速较春夏季要大，年平均风速1.8m/s，虽近二十五年来未出现十级以上大风，但在多风季节，仍将给结构吊装带来相当的风险。正常年景，36月份湿度大且雨量充沛，亦将对施工特别是高空焊接带来重大影响。而广州年平均雷暴日为77.1天，新电视塔又处于雷电灾害多发区。施工阶段的防雷和避雷问题必须引起重视。1.1.4工期要求及质量目标钢结构的安装工期虽逾两年，但随着施工高度的升高，吊装作业工效逐渐降低，施焊相对困难，测量及变形控制的难度增大。天线桅杆施工时，“华山天险一条路”，作业面也更为狭窄。加上气候影响，各工序交叉搭接等因素，施工进度十分紧张。钢结构安装的具体工期目标为：2007年底，完成23环以下钢结构安装；2008年底，完成塔体钢结构安装；2009年6月，完成天线桅杆的结构安装。质量目标：总体工程达到国家建筑工程质量最高奖鲁班奖的要求。1.2钢结构施工特点及要求1）结构形式特殊本工程的主体结构由砼核心筒和钢结构外筒组成。其砼核心筒为一内净尺寸17m14m的椭圆柱体，自下而上筒壁厚度由1000mm渐变至400mm,并设有大量建筑孔洞；其钢结构外筒为由24根圆锥形立柱、46组环梁及分布其间的斜撑组成的变截面椭圆筒体。由于钢结构外筒自下而上作45扭转，因此使外筒所有构件均为三维倾斜，这种独特的结构形式为目前国内外所仅见。外钢筒中心不仅自身倾斜，而且与核心筒中心偏置达9m，使结构整体在恒载作用下即发生较明显的侧移。内外筒之间分区域间隔地设置了37层楼层，使得整个结构既似塔桅，又兼具超高层的特点。楼层的大量缺失，使结构安装时临时稳定的问题凸现，而且使高空操作失去依托，不得不凌空作业。2）体量大，高度高整个工程钢结构总量逾5万吨。钢结构外筒基础平面为一长轴80m，短轴60m的椭圆。由于其中心与混凝土核心筒的中心不重合，使安装作业半径倍增。塔体高达454m，其上部天线桅杆长达156m，使得塔吊有“鞭长莫及”之虞。整个结构高610米，雄踞世界之最。3）吊装单元重，高空焊接难钢结构主要构件立柱钢管的截面直径为2000mm1200mm，壁厚为50mm30mm，最大分段重量逾40t；部分楼层桁架重80余t；构件重，安装作业半径大，对起重机械的选择要求高。钢结构外筒均采用钢管构件，高空节点均为焊接等强连接。焊接量大，质量要求高，但高空作业条件差，气候影响明显。4）安装精度高，变形因素多本工程结构形式特殊，非常用规范和标准所能涵盖。根据本工程验收标准（试行），钢立柱的安装精度又高于一般超高层建筑和塔桅结构的安装要求。这对结构安装的质量控制带来很大难度。除了测量、焊接等影响安装精度的因素外，由于结构的倾斜扭转和超高度，在恒载作用下变形显著且关系复杂；随着结构高度的升高，在季节温差、昼夜温差及因日照引起的结构温差作用下使结构在施工阶段的变形控制难度大增。5）施工场地小，气候影响大本工程一面临江，三面与土建或其他工程交叉施工，作业场地受到严重限制，因此施工总平面布置必须分阶段频繁调整，以充分利用空间，增加作业面。 广州地区气候湿热，季风频仍，雷暴时现，对施工安全和质量带来严重挑战，应有针对性的施工预案和措施。1.3编制依据及适用规范1、广州新电视塔钢结构工程施工图2、广州新电视塔钢结构工程验收标准（试行）3、建筑结构载荷规范（GB50009-2001）4、钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）5、钢结构高强螺栓连接的设计施工及验收规程（JGJ82-91）6、建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）7、建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）8、建设工程安全生产管理条例（ 国务院令第393号）9、施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）10、其他有关标准和规范2钢结构安装总体技术路线及总体施工流程2.1安装总体技术路线2.1.1塔楼安装以外挂爬升式塔吊和重型履带起重机为主要施工机械，以每一环作为施工区段，根据起重能力和楼层（支撑）布置状况划分吊装单元，以楼层梁或临时支撑作为施工阶段外筒结构径向稳定构件，自下而上，柱、斜撑和环梁同步施吊，综合安装区段钢结构。2.1.2测量在底板面及周边可通视区域建立平面和空间测量基准网，采用高精度全站仪及垂准仪沿混凝土核心筒外壁垂直传递，建立测量中继站；在分段柱端中点及环梁与柱交点处设测点。用全站仪进行每一节柱的精确定位，必要时通过两个测站互相测校；以千斤顶组进行构件校正纠偏，以临时装配板和高强螺栓作临时固定；适时采用GPS定位系统进行定位复核。2.1.3焊接以二氧化碳气体和药芯焊丝双重保护半自动焊为主，手工焊为辅，进行节点焊接施工。根据焊接规程和焊接工艺评定要求，采用电加热和火焰加热进行焊接部位的预热处理；摸索焊接变形规律，优化焊接顺序，对称施焊，严格控制焊接质量和焊接变形；必要时采取后热和保温措施，并及时进行焊缝无损检测。对超限的缺陷，按规定的修复工艺进行返工处理。2.1.4天线桅杆安装改外挂爬升塔吊为外附自升塔吊，进行天线桅杆格构结构和临时辅助钢结构的安装，在格构结构内适当的部位分段组装实腹式天线段；设置可调导轮导轨系统作导向及抗风纠偏装置；以液压千斤顶为提升设备，由计算机多参数自动控制，实现实腹段天线的超高空连续提升、就位安装。天线桅杆安装相关施工工艺详见天线桅杆安装专项方案。2.1.5施工阶段结构验算和变形控制根据不同的荷载条件及施工工况，选用两种以上结构计算软件，进行结构内力和变形计算；根据计算结果，寻找变形规律，确定预变形策略；对结构关键点进行温度、变形的过程监测，指导安装施工过程；通过施工控制及信息化手段，确保结构施工受控。2.2总体施工流程1）钢结构安装作业流程图+7.050米平台梁安装施工准备a. 测量基准网测设；b. 150t、300t履带吊起重机组装；c. C区核心筒、柱脚、底板施工；d. 300T履带吊行走区域加固；e. 工厂制作构件验收和现场接收；f. 1200tm塔吊组装。塔顶钢结构安装第2节钢外筒及相应楼层安装第1节钢外筒安装1200tm塔吊转换施工临时钢结构的拆除实腹式天线杆组装及提升固定第i+1节钢外筒及相应楼层安装（i2，3，4，45）塔吊的拆除格构式天线桅杆安装图2.2.1主要作业流程图区段中间验收焊接及无损检测塔吊爬升栓钉、压型板施工安全操作设施准备测站设置钢柱、支撑（楼层主梁）、斜撑、环梁安装及初校楼层次梁安装精确测量钢管内混凝土施工图2.2.2 区段安装作业流程图3. 施工起重机械的选择和布置根据施工总体技术路线的要求，本工程大型施工起重机械的选择和布置分为以下四个阶段。3.1第一阶段第一阶段是指-10.000m柱脚，+7.050m以下钢外筒，相应楼层和+35.000m以下核心筒钢骨的安装阶段。在此阶段1台150t履带吊停于-11.500（-10.000m）环岛上吊装作业。2台300t履带吊停于基坑外进行150t履带吊组装、构件就位和吊装作业。1台25t汽车吊停于场地内进行机动作业。机械选用