第一章鋼結構施工概述
第一節鋼結構工程概況
本工程的主體鋼結構包括：混凝土核心筒內的勁性柱、外筒結構、樓層結構（包括塔頂轉換層和空中漫步道）和天線桅杆等。
勁性柱共設定14根，沿混凝土核心筒周邊布置，為工字型截面型式。
鋼結構外筒是電視塔主要的垂直承重及抗側力結構，包括三種型別的桿件：立柱，環梁和斜撐。外筒共有24根立柱，由地下二層柱定位點沿直線至塔體頂部相應的柱定位點，全部採用鋼管混凝土組合柱。
柱截面尺寸由底部的鋼管直徑2.0公尺逐漸減小到頂部的1.2公尺，柱內填充混凝土的強度等級為c60。
斜撐的材料為鋼管，其直徑大小為φ850～φ700。斜撐與鋼管混凝土柱的連線採用相貫節點剛接形式。外筒的環梁共有46組，環梁材料亦為鋼管，環梁直徑均為φ800。
環梁與鋼管混凝土柱通過外伸的圓柱節點相貫連線。所有現場節點均為焊接連線。
內外筒之間共設定37層樓層。樓層鋼結構為主次梁結構，主梁一端與混凝土核心筒連線，另一端與鋼外筒連線。考慮內外筒存在垂直位移差，連線節點採用鉸接。部分樓層採用重型桁架和懸掛結構。
在+178.400～+272.000公尺和+287.
600～+318.800公尺，圍繞核心筒外側旋轉而上設有空中漫步道，對應核心筒樓層處設定休息平台。漫步道懸挑橫樑長度約1.
4公尺，採用h型鋼。
連線桅杆天線和外筒鋼管混凝土柱的轉換層從+438.40公尺至+448.80公尺，高10.
4公尺。共設定八榀轉換桁架，中間與橢圓鋼環連線，外端與鋼外筒連線。混凝土核心筒頂標高居於轉換層之下約200mm，待結構穩定後中間填充柔性墊層。
轉換桁架上下弦杆採用600x1200的箱形截面，斜桿採用600x1000的箱形截面，豎桿為φ600的鋼管。
桅杆天線高度達156公尺，位於塔體頂部，下部採用格構式鋼結構，上部採用全鋼板焊接成箱形截面。桅杆天線平面形狀為正八邊形和方形兩種形式，底部正八邊形平面輪廓為10.0m x 10.
0m，頂部平面輪廓為0.75m x 0.75m。
工程鋼結構總重逾5萬噸。
圖3.1.1.1 新電視塔結構外框軸測圖
第二節施工特點及難點
2.1 鋼結構特點
2.1.1 結構形式特殊
本工程的主體結構由混凝土核心筒和鋼結構外筒組成。其混凝土核心筒為一等截面（內淨尺寸17m×14m）橢圓柱體，設有大量建築孔洞，細長而柔；其鋼結構外筒為由24根圓錐形立柱、46組環梁及分布其間的斜撐組成的變截面橢圓筒體。由於鋼結構外筒自下而上作45°扭轉，因此使外筒所有構件均為三維傾斜，這種獨特的結構形式為目前國內外所僅見。
內外筒之間分區域疏密不均地設定了37層樓層。由於樓層的大量缺失，整個結構既似塔桅，又兼有超高層的特點，因此使得內外筒之間的相互作用和共同工作值得重視，也使結構施工階段的穩定問題凸現。
在塔體頂部，設定由內環、外筒和桁架等主要構件組成全鋼結構的轉換層，其上尚有格構結構和箱型截面組成的天線鋼桅杆，考驗著施工承包企業的技術應變能力。
2.1.2 體量大，高度高
整個工程鋼結構重量逾5萬噸。鋼結構外筒基礎平面為一長軸80公尺，短軸60公尺的橢圓。由於其中心與混凝土核心筒的中心不重合，偏差達9公尺多，使安裝作業半徑倍增。
塔體高達454公尺，其上天線桅杆長達156公尺，整個結構高610公尺，雄踞世界之最。俗話說：「高一分，險三分」，給結構施工帶來巨大風險。
2.1.3 構件重，高空焊接量大
鋼結構主要構件立柱鋼管的截面直徑為2000mm～1200mm，壁厚為50mm～30mm，單位長度重量達2.4t/m～0.9t/m，最大分段重量達數十噸；部分樓層桁架重50餘噸，轉換桁架每榀最重更是達100餘噸。
構件重量重，安裝作業半徑大，對於合理選用起重機械和構件單元劃分提出了要求。
鋼結構外筒均採用鋼管構件，高空節點為焊接等強連線。焊接量大，且高空作業條件差，如何優化節點構造型式，改善高空作業條件，選擇合理的焊接工藝成為解決問題的關鍵。
2.1.4 安裝精度高，影響因素多
根據投標技術檔案，鋼立柱的安裝精度為1/2000，且不大於5mm，遠遠高於一般超高層建築和塔桅的安裝要求，這就為測量定位和施工過程控制提出了極大的挑戰。
除了測量、焊接等影響安裝精度的因素外，由於結構的扭轉和超高度，在恆載作用下變形顯著且關係複雜；隨著結構高度的公升高，在季度溫差、晝夜溫差及因日照引起的結構溫差作用下使結構的變形控制難度大增。而不同材質的內外筒，因線膨脹係數的微小差別引起的變形差，也顯得不可忽視。
2.2 工程對鋼結構施工的要求
2.2.1 施工環境
新電視塔工程緊鄰珠江，岸邊原有一環衛碼頭，經適當改造後，可供部分鋼結構水運至工地，而獲舟楫之利。由於裙房施工有工期要求，將會對塔樓鋼結構施工總平面布置產生一定影響，因此需要全盤考慮。
廣州屬於**帶季風氣候，根據廣州市近幾年氣象資料分析，常年平均氣溫22.0℃，最熱7月平均氣溫28.5℃，最冷一月平均氣溫13.
6℃；極端最高氣溫39.1℃，極端最低氣溫0.0℃，年平均相對濕度78％。
廣州市區電視塔擬建區域秋冬季的平均風速較春夏季要大，年平均風速1.8m/s，雖近二十五年來未出現十級以上大風，但在多風季節，仍將給結構吊裝帶來相當的風險。正常年景，3～6月份濕度大且雨量充沛，亦將對施工特別是高空焊接帶來重大影響。
而廣州年平均雷暴日為77.1天，新電視塔又處於雷電災害多發區。施工階段的防雷和避雷問題必須引起重視。
2.2.2 鋼結構與其它各工序之間的搭接施工
為了滿足總工期的要求，土建地下室必然與鋼結構安裝搭接施工；為了滿足內外筒結構的整體剛度以及大型塔吊對混凝土核心筒的受力要求，混凝土核心筒、鋼結構外筒以及樓層須同鋼結構的吊裝順序同步施工，並保持適當的步距。這對工程的總體協調管理和鋼結構吊裝過程中的施工控制都將產生影響。鋼管柱內混凝土的澆築，以及混凝土樓層的施工與鋼結構多道工序的施工交叉搭接，緊密相關。
2.2.3 工期要求
鋼結構的安裝工期雖逾兩年，但隨著施工高度的公升高，吊裝作業工效逐漸降低，施焊相對困難，測量及變形控制的難度增大。天線桅杆施工時，「華山天險一條路」，作業面也更為狹窄，加上氣候影響，各工序交叉搭接，施工進度仍十分緊張。
2.3 鋼結構安裝的難點和關鍵
綜合廣州新電視塔的結構特點和工程要求，可見本工程的鋼結構的施工面臨巨大的挑戰，其技術風險應予重視。鋼結構安裝的難點和關鍵歸納如下：
2.3.1 起重裝置的選擇、布置和吊裝單元的劃分
根據鋼結構施工的周邊環境條件和混凝土核心筒先於鋼結構施工的特定條件，選擇合理的起重機機型、數量和布置位置，滿足大半徑、超高度的結構安裝和施工進度要求，是鋼結構安裝的基礎條件之一。超高空塔式起重機的轉換和拆除也是乙個難題。因結構構件的體量較大，形式多樣，單件重量重，如何合理劃分吊裝單元，充分利用起重裝置的效能，並減少高空散裝和高空焊接，提高安裝效率，是應首先考慮的問題。
2.3.2 高精度的測量、校正和定位
鑑於本工程形體複雜，空間節點座標多變，安裝高度高，而結構安裝精度的要求十分嚴格的情況，選擇合理和可靠的高精度測量技術，包括基準控制網的設定，測量儀器的選用，測點布置，資料傳遞和多系統校核等，是本工程結構安裝確保施工質量的關鍵之一；而在超高空進行大型構件的校正和定位也是本工程的難點。
2.3.3 結構（構件）在安裝過程中的穩定問題
由於本工程鋼立柱雙向傾斜，樓層缺失處鋼外筒與混凝土核心筒之間多無永久的可靠連線。因此，在施工荷載、風荷載等作用下，結構在施工階段的任一時刻，如何確保結構穩定亦是關鍵問題之一。合理的吊裝順序和有效的臨時支撐系統則是必不可少的施工措施。
2.3.4 超高空作業的安全操作設施
本工程由於結構形式特殊，絕大部分均為凌空作業，如何設計合理的安全作業系統，包括垂直登高、水平通道、作業平台和防墜隔離措施等是安全生產的基本保證。設計這一安全作業系統，除安全可靠外，尚須兼顧周轉方便，校正、焊接等裝置的放置，超高空作業中改善人員心理狀態視覺屏障的設立以及防風防雨措施等。
2.3.5 施工階段的結構驗算、施工控制和施工監測
針對本工程內外筒因不同材質而存在的變形不協調問題；特殊結構形體引起的扭轉問題；在結構自重荷載、溫度荷載、風荷載作用下的結構變形和安全問題；在施工荷載（如起重機械、混凝土機械等）作用下結構整體或區域性可靠度問題，均必須進行各施工過程的結構驗算和分析，用以指導施工和控制施工。為了確保結構在施工階段全面受控，必須建立貫穿施工全過程的施工控制系統，以資訊化施工為主要控制手段，並根據結構驗算和分析結果，對結構溫度、結構應力和變形的特徵點進行施工監測。施工監測宜與結構的健康監測相結合。
廣州新電視塔鋼結構加工製作工程B標段
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