第一个节点优化
一、项目概况
广州圆楼造型如一尊挺立的巨型玉石，外径146.6m，内径47m，宽28.8m，总高138m。本工程最大悬挑长度为22m。地下2层（地下室层标高-9.0m），地上33层，总建筑面积约106491m2。
结构形式为钢支撑框架+钢筋混凝土核心管混合结构，由核心管、外斜撑框架、转换桁架和支腿臂、内部钢框架和钢梁+混凝土组合楼板组成。前三者构成本工程的主要受力结构。通过将桁架转换为悬挂或支撑楼板结构，悬臂桁架连接核心管和外部斜撑框架，以增加整体横向刚度。
外部斜撑框架各有两个，分别布置在结构的南北两侧。立面投影大致呈圆形且对称；由框架柱、钢斜撑、外环梁、内环梁、水平梁组成。框架柱为方形。混凝土钢管柱，截面尺寸有1400x600x14~1400x800x35、600x35等；钢斜撑采用箱型截面尺寸：1400x500x50、500x500x8~35；水平梁截面尺寸为500x500x8~25；内环梁、外环梁均为□1000x500x12。钢材材质为Q345B，壁厚≥40mm为Q345GJC。
复杂节点由上述组件的交集形成。主要有18种，根据结构相似性分为四类。
原设计方案：
（1）节点内部加劲肋密集，呈斜交错排列，形成内部多空腔和小角度空腔，现场密浇混凝土困难。
(2)节点翼板的X、Y型蝶板结构需要整板下料，材料利用率低。在实施过程中，我们按照“充分理解原设计意图、保证节点承载能力、满足工厂生产和现场施工的工艺要求”的原则，对各类节点进行了相关的节点优化工作。 ，并合理降低工程建设成本，达到一定的经济性”的原则，并利用有限元进行受力比较。以下是比较有代表性的A\B\M类节点的例子，供大家参考。
2. 节点优化
A类节点优化思路：
(1) 该节点的四个斜撑杆受力较小。节点处对角支撑的加劲肋改为水平加劲肋钢结构节点构造详图，主要应力通过钢柱传递；
(2)节点在斜撑杆翼缘板位置设置竖向加劲板。该加劲板与钢柱中间竖向结构加劲板的距离仅为100mm。考虑到钢柱中部竖向板为结构加劲板，节点区域加劲板较多，故取消钢柱中部竖向结构加劲板；
(3)通过简化内部结构，节点内面板满足焊缝可达性，节点可密集灌浆。
B类节点的优化思路：
(1)该节点处的两个大斜撑受力较大，钢柱不能直接承受斜撑上的受力。为了使上斜撑上的力能够直接有效地传递到下斜撑上，在斜撑和竖向钢柱上增设了两根50mm厚的竖向加劲肋。斜撑上的力从垂直加强板有效地传递到下部构件；
(2)取消钢柱内斜撑的加劲板，仅保留节点内水平拉杆的水平加劲板，保证水平钢梁能有效传递水平方向的力，满足-现场灌浆施工；
(3)取消X型蝶形整板，减少工厂下料损失；
(4)在保证结构安全的前提下，通过改变和简化内部结构，使节点内的加强板能够满足焊接要求，并且节点能够灌浆密实。
M类节点优化思路：
(1)该节点受力较小，以压缩为主。为保证主斜支撑杆的有效传力，X型十字节点采用竖板传递斜支撑力；
(2) X形节点与钢柱连接的箱形连杆加劲板作为主要传力板，斜撑腹板与其相交，并在其处增设水平加劲板。传递水平力的交点位置；
（3）竖向加强板将节点的X型蝶形整板分隔成两块K型整板，减少了工厂下料的损耗；
(4)在保证合理有效的力传递的前提下，简化结构形式，保证板材焊接的可达性并减少焊缝搭接，从而减少应力集中。
3. 启示
(1)在结构设计过程中，通常优先考虑结构力传递的直接性。因此，在很多项目中，经常会遇到非标准图集的焊接节点。内部结构复杂，现场施工不方便，工厂加工难度大。即使无法处理。在这种情况下，工程招投标过程和施工过程需要施工方和设计方进行多次沟通和解决。有时由于优先级不同而难以达成合理的解决方案，这将不利于项目进度和成本控制。
（2）如果采用目前流行的EPC模式，施工方+设计方以联合体的形式介入项目，将有利于整个项目的统筹规划和协同运营，可以有效解决项目之间的衔接问题。设计、施工，减少采购、施工的中间环节。 ，顺利解决施工方案中实用性、技术性和安全性的矛盾，有利于业主投资和工期的控制。
第二章 施工与安装
上一篇文章给大家介绍了广州圆形复杂节点的优化过程，但小Z认为广州圆形钢结构的安装更具挑战性和创新性。下面我就给大家介绍一下安装方案的思考过程。
1. 项目结构概述
钢结构安装与混凝土结构最大的区别是需要对结构的受力特性有更深入的了解。当我第一次见到大戒指时，我就会想到中间的玉石。抛开复杂的结构体系设计，结构立面分为三个部分。共有4个区域钢结构节点构造详图，2区（两侧悬臂）和4区（大洞上方）是设计和施工阶段需要考虑的重点区域。
在确定安装方案之前，我们先来了解一下结构工程师是如何解决2、4区竖向荷载传递以及整个结构的侧向力抗力问题的。
垂直构件由两个外部斜撑框架和两个芯管组成。通过转换桁架与支腿桁架的连接，形成抗侧力系统。结构工程师非常巧妙地将立面幕墙和结构构件统一起来。
普通楼板荷载通过楼板钢梁向外传递至外部斜撑框架和核心筒。两侧外部悬挑楼板荷载通过斜拉钢梁传递至外部斜撑桁架。总之，该结构有两层，即外斜撑框架层和内钢框架层，与普通高层结构有很大不同。
外斜撑桁架断面以BOX断面为主，楼板梁以H形断面为主。
上一篇文章介绍的节点优化思路，从轴力图可以看出，B节点最为重要。这也是节点设计需要参考受力图的原因。
2. 安装概述
根据上述2、4划分，分别命名为大孔上方结构和外挂结构。外部斜撑框架采用无支撑安装方式，吊装框架结构（内框架）采用悬挂结构形式安装方式。
安装转换桁架时，需要搭设临时桁架，下部悬挂结构遵循此方法。结构合拢后，临时桁架将被卸载并拆除。先卸24层临时桁架，再卸22层临时桁架。卸荷前，各跨中跨用钢丝绳绑在转换桁架梁上。各点拉力控制在50KN左右，使桁架下弦基本处于无应力状态进行卸载。桁架拆除后，各点拉索张力缓慢同步释放，形成悬挂结构。
在上述四个部分的安装过程中，利用MIDAS软件对施工过程进行分析，计算结构的变形和应力值，保证施工过程中结构的稳定性。对于变形较大的区域，还需要计算预压值，使完成的安装位置与图纸一致。
3、施工过程照片
4. 启示
(1)复杂钢结构工程的安装过程需要强有力的力学分析作为支撑。
(2)时变结构的应力分析比一次性成型设计更多地考虑工艺因素的干扰。
（3）钢结构工程是一门集设计、生产、施工于一体的技术，其乐趣无穷。
致谢：
施工图设计单位：华南理工大学建筑设计研究院
钢结构施工单位：浙江精工钢结构集团有限公司
