第一章综合报告§1研究背景§1.1超高层的发展与挑战
超高层建筑是社会生产力发展的产物，是社会进步的象征。 它们也是科技力量的体现和运用。
现代超高层建筑起源于xx年，已有110年的历史，经历了三次发展高潮。 第一次发展高潮的代表建筑是建于1931年的XX大厦（高381m，102层）； 第二次发展高潮的代表建筑是1972年建成的XX中心（417m和415m，110层）和1974年建成的XX大厦（442m，108层）。 第三次开发高潮的代表建筑是1998年建成的xx大楼（452m，88层）和xx大楼（420.5m，88层）。
超高层建筑的建设不仅具有显着的经济效益和社会效益，而且可以展示一个时代、一个国家的科技发展成果，可以极大地促进相关领域科技的发展。 高500多米的xx即将开工，高632米的上海中心也已开工建设。 阿拉伯联合酋长国正在建造 XX 塔，高度超过 700 米。 由此可见世界上超高层建筑的建设有多么激烈。 世界各国的企业家和科学家都希望占据这一领域竞争的制高点。
超高层建筑施工技术是xx年研究最系统、最深入的。 xx雄谷集团承建了xx层世界金融中心。 xx大林集团有限公司在高性能混凝土和超高层建筑施工技术方面取得了丰硕成果。 通过最新计算机技术、自动控制技术和施工技术的交叉融合，在国际上率先开发出超高层建筑用钢筋。 混凝土结构施工自动化施工系统、超高层建筑钢结构施工自动化施工系统。
我国超高层建筑的研究和工程应用起步较晚，但发展很快。 目前，世界已建超高层建筑前十名中，我国占了7个，表明我国是世界超高层建筑建设大国。 随着社会生产力的发展和进步，电视塔也从原来的单体电视发射塔转变为具有娱乐、休闲、餐饮和电视传输功能的高层建筑。 因此，新兴的电视塔不仅是高层建筑，而且还是超高层建筑。中国最高的468m xx电视塔和世界最高的xx 553m CN塔具有电视传输、餐饮、观光等功能。 现在，
世界各地越来越多具有休闲、娱乐、商业、居住功能的电视台不断涌现，这些功能和造型的变化使得建设难度越来越大。 目前正在建设的610m xx将多种功能与独特的造型融为一体，使施工技术面临前所未有的挑战。
正是由于上述原因，具有多种功能的电视观测塔结构，以复杂的对角网状高层结构为代表，代表了未来建筑的趋势。 复杂斜交网格是指结构的外框架筒通常由网格状钢结构组成，空间构成复杂。 此外，它还具有超高核心筒结构，通常由钢筋混凝土结构组成。 这种结构组合必须具有高、挠、扭等复杂的结构特点。 这些复杂的结构特征几乎涵盖了未来可能采用的结构形式的特点。 因此，其技术方案必将推动高层建筑技术的巨大进步。
我国已进入全面建设小康社会的发展阶段，超高层建筑建设必将进入新一轮发展高潮。 上海环球金融中心、南京紫峰大厦、广州珠江新城西塔、xx的建设就是很好的佐证。
与此同时，世界范围内超高层建筑建设的竞争也将日益激烈。 中国、台湾、韩国等发达国家都想占领超高层建筑的制高点，正在规划或开工建设500米以上的超高层建筑。 因此，我国面临着严峻的挑战。
对于积极迎接挑战，提高我国超高层建筑施工技术水平，占领世界超高层建筑施工技术制高点，具有非常重要的现实意义。
§1.2 复杂斜网架高层结构的特点和难点
复杂的斜交网架高层结构具有扭曲、偏转、空鼓等典型特征。 xx作为复杂斜网架高层结构的典型代表，具有以下结构特点： 1）高度：塔高454m，天线桅杆顶部610m。 超高带来较高的施工风险。
2）扭曲：钢制外筒从下到上扭曲45°，使结构在三个维度上倾斜，数以万计的部件没有一个是相同的。 施工变形控制困难。
3）偏差：钢结构底座与核心筒偏心9.3m，顶部钢结构与底座偏心9m，导致结构在自重作用下产生侧移。
4）重量：钢结构总重量近5万吨，立柱最大直径2m，单柱最大重量48t，单桁架最大重量80t以上。
5）软：结构细长，内外架管连接薄弱，核心管断面仅14X17m。
6）缺失：楼层分段分布。 核心筒有80层，但内外框架之间只有37层，有近一半缺失。
7）外侧：外框管位于功能层外侧，施工时不能将地板作为操作面，大大增加了施工难度。
正是由于复杂斜网架高层结构的上述特点，在施工中也存在不少困难，主要体现在以下几个方面：
（1）复杂网架结构体系钢结构吊装如何完成？ 全三维的空间体系、笨重的构件、恶劣的环境，都需要吊装技术和施工措施的全面创新。
（2）超高、弯、窄核心管施工如何完成？ 这就需要在模板系统、操作系统等各个环节和方面进行研究和创新。
（3）倾斜且难以布置硬管施工的钢管柱施工如何完成？ 这是一个新遇到的问题。 在保证质量的前提下，便捷施工是一个新课题。
(4)如何控制变形和内力？ 对于如此复杂的系统，在施工过程中由于自重、温度、风等的影响，会产生不可忽略的变形。 应采用什么样的控制方法是首先要解决的问题。
§2 项目研究内容
针对xx等典型复杂斜网架高层结构，主要进行了以下研究： §2.1钢结构施工技术研究
(1)主要钢结构吊装技术
Ø 整体吊装技术路线
Ø 芯管刚性柱安装技术
Ø 钢外框管安装技术
Ø 钢楼板结构安装技术
(2)钢结构其他特种施工技术研究
Ø施工测量技术
Ø 高空焊接技术
Ø 大型塔机外爬技术
Ø 完善的安全防护技术和措施
Ø 施工设施对结构的作用及处理
§2.2 天线杆安装技术
Ø 天线格子段安装技术
Ø天线实腹段微机控制整体改进技术
2、钢结构施工控制技术研究
Ø 施工控制路线及总体流程
Ø 施工过程模拟分析方法
Ø 结构变形控制方法
Ø温度效应及温度监测
§3 项目创新成果
分为三个部分：（1）复杂对角网架高层钢结构施工技术； （2）复杂斜交网格高层土木结构施工技术； (3)复杂对角网架高层结构施工控制技术。
§3.1 复杂斜网架高层钢结构施工技术
§3.1.1 大型塔机外悬挂技术
xx外框管钢结构柱直径为2m~1.2m，壁厚为50mm~30mm。 根据外框架管的组成和重量分布，结构柱应按环分段（约8~12m/节）。 梁根据柱间长度分段，斜撑根据间断点分段。 单立柱起重量约为20～40t。 根据这一情况和核心筒的特点，选择两台1200t.m级M900D塔机作为主要起重设备，对钢结构进行吊装和定位。 塔机南北两侧分别安装两台M900D，采用外挂方式。 M900D塔机的安装、爬升和拆卸技术要求非常高。 斜拉挂墙系统的创新设计，保证了塔机的安全施工。
M900D塔式起重机及壁挂系统
§3.1.2 全三维空间测量技术
xx 由于其形状特殊、结构超高、测量精度要求高，结构测量难度很大。 针对这种情况，我们利用GPS定位系统进行测量并设计了测量基线网，并采用高精度全站仪作为对构件在空中三维坐标进行定位的重要手段。
为了满足钢结构的安装定位需求，利用周围能见度条件良好的稳定高层建筑构建空间测量参考网。 空间测量参考网络由5个空间点和1个地面点组成。
由于现场施工条件限制，平面测量参考网分阶段铺设。 由于电视塔结构远高于周边其他建筑，为了满足结构施工的测量定位要求，位于地面的平面测量控制网络沿核心墙垂直传输。 在C区楼板核心筒外周设置投影基准点，每隔4～6层向上设置相应的高空施工控制点。 设置投影参考点和高空施工控制点时，考虑到在测量柱子各截面时需要使这两个控制点可见，以便必要时进行验证。 此外，施工过程中，核心筒外的6个施工控制点和场外空间测量基准网清晰可见，便于移交后验证和观察，作为后视图。
§3.1.3 焊接变形控制技术
钢结构外筒采用钢管构件，高空节点均采用等强度焊接连接。 焊接量大、质量要求高，但高海拔作业条件恶劣，气候影响明显。
考虑到保证焊接质量、提高焊接效率、减少焊接变形等因素，结合以往的焊接经验，采用二氧化碳气体保护半自动焊为主，手工焊为辅的焊接工艺，用于高空全自动化焊接。钢结构节点的定位焊接。 焊接时节点对称分布，控制焊接顺序。 焊接单元按照立柱-斜撑-圈梁的顺序进行控制。 同一环内的节点采用对称分布、交错焊接，最大限度地控制了焊接变形的不利影响。
§3.1.4 全面的安全防护和隔离技术
xx钢结构安装超高空作业，楼层不连续，导致暂停作业。 坠落物体造成伤害的风险也会随着高度的增加而增加。 同时，由于外框架管裸露在结构外部，大大增加了钢结构施工设置安全设施的难度。 根据结构和施工特点，合理规划和协调安全运行设施极为重要。
由垂直梯子、水平通道、边缘围栏、操作平台、防坠落隔离设施构成安全操作系统。 其中，钢结构施工安全措施操作平台进行了创新设计，适应外框架管柱密集、空间狭小的特点。 具有安全可靠、装拆方便等优点。
§3.1.5 整体天线桅杆升降技术
xx156米高的天线桅杆重约1300吨，分为格子段和实心腹段。 海拔454～610m中国钢结构工程网，施工难度大。 下格构段施工时，可采用放置在454m楼面的M900D塔机进行吊装。 但顶部约75m、220吨的实心腹段，是M900D难以达到的举升高度。 因此，制定了技术方案，采用计算机控制和液压整体提升技术来完成超高空桅杆的安装。 实心腹板段在格构段内拼装后，利用设置在格构段顶部的升降平台（设置8组导向轮和8根导轨作为导向和抗风校正装置）通过八套（20 件）。 中心液压千斤顶和钢绞线为起吊设备中国钢结构工程网，由计算机自动控制（多参数），实现吊装段天线超高空连续吊装并快速安装就位。 该导轨装置巧妙利用永久性结构，安全有效。
§3.2 复杂斜网架高层土木结构施工技术
§3.2.1 异型整体升降钢平台技术
根据核心筒超高、椭圆、狭窄等特点，设计了定制化的整体升降钢平台模板系统。 系统中的升降系统、平台系统、模板系统、脚手架系统等都经过优化和改进，具有以下优点和特点：
(1)充分利用核心筒内的刚性柱作为承重系统，具有良好的经济效益。
(2)核心筒内部采用异型小钢模板系统，实现核心筒内水平结构和竖向结构的同步施工，使施工过程中的安全得到更好的控制，也使得核心管刚度大大提高，保证了50至70米超高高度核心管施工时核心管结构的安全。
（3）整体升降钢平台作业环境封闭，避免了高空坠落的危险，保证了施工安全。
（4）钢模板系统整体性好，刚度高，保证了混凝土施工质量。
(5)钢平台系统可带载升降，提高施工效率。
§3.2.2 倾斜钢管混凝土结构施工及检测技术
xx钢管混凝土的施工与普通钢管混凝土结构不同。 首先，空间倾斜，很容易造成隔断底部出现孔洞。 其次，由于钢管位于楼板外侧，敷管困难，混凝土运输困难。 通过对泵顶进法、高位滴注法、垂直浇注法进行比较，最终决定采用高位滴注法进行施工。 为此，我们进行了足尺模型实验，证明该技术满足混凝土的施工和质量要求。
为克服管道铺设困难，在核心管东西两侧设置臂长38m的外爬式布料器进行钢管混凝土浇筑，大大提高了钢管混凝土浇筑效率。 对于两台浇筑机无法完全覆盖的区域，采用M900D塔式起重机通过铲斗提升混凝土，完成混凝土浇筑。
§3.3 复杂对角网格高层建筑施工控制技术
§3.3.1异型钢结构预变形技术
由于xx具有挠、扭的结构特点，在施工过程中，结构不仅会产生压缩变形和不均匀沉降，而且会产生较大的水平变形。 因此，必须进行预变形控制，否则，即使初始安装位置准确，但在后续荷载的作用下，会产生较大的累积变形，导致节点偏离原设计位置。
通过严格的分析计算，制定了分阶段调整、逐环复位的预变形方案，补偿钢结构在恒载运行下的变形。 由于风荷载和温度荷载是影响可恢复的变随机荷载，因此分析它们的影响范围，以确保安全而不对其进行补偿。
§3.3.2 温度场监测与控制技术
由于XX结构体细长，施工时间跨度长，结构施工过程受温度影响较大。 当日温差、日照温差、季节温差等变化始终贯穿结构施工的全过程。 因此，有必要研究其对结构变形的影响，监测主体结构温度分布，并辅助计算机模拟计算，提前分析和预测结构温度变形，减少温度变形对结构施工的影响。
基于上述情况，开发了一种采用无线传输、实时检测的结构温度检测系统，用于监测环境温差条件下的结构温度。 具体实施方案是在核心管的8个均匀分布的立柱、3个环梁和6个测量轴上布置温度传感器。 温度传感器布置在同一列的内外。 采用无线传输技术进行采集，然后由温度传感器进行采集。 对其数据进行分析和处理以指导施工。
同时，还部署少量应力传感器，监测结构内力变化，确保施工目标的实现。
§4.1 专用设备和措施
1、可拆卸式高空作业平台
当钢柱置于楼板结构之外时，钢结构施工作业面临许多技术难题。 最重要的是，楼板缺失部位很难设置临时设施来满足外管钢结构的结构安装、焊接和节点涂装。 为此设计了特殊的承重工作平台。 工作平台安装在各钢管柱适当位置，并设有垫片，供周转使用。 承重平台上架设环柱脚手架，以适应结构尺寸的变化。 承重平台设计时应考虑脚手架、焊接设备、涂装设备（2t）及操作人员的载荷。 由于脚手架架设在平台环柱上，并与钢结构可靠连接，设计中不考虑风荷载。 工作平台同时兼作移动隔离设施，兼顾装拆方便。
该可拆卸式平台因其拆装方便、操作性能良好、提供了宽敞的操作平台，在XX项目中取得了巨大成功，可为类似项目提供有益的参考。
2.链箍装置
如今，国内外建筑行业越来越多地采用超高层、高耸结构，且往往具有非常规的结构形状。 由于形状怪异、楼层缺失等现实条件，导致结构安装时无法使用高空操作面。 因此，必须设计一种专门用于高空作业的施工平台。 施工平台结构根据结构特点和用途的不同而有所不同，但核心技术是平台与主体结构的连接结构。 因此，有必要发明一种满足使用要求、标准化、通用化的平台与主体结构之间的实用连接方式。
链箍可以解决超高层、高层结构施工中专用施工操作平台与主体结构连接不便的问题。
为了实现上述目的，采用了一种链条抱箍装置，其特征在于：所述抱箍装置包括至少两个抱箍组件，每个抱箍组件由多个标准段组成，相邻两个标准段之间间隔有：连接引脚已连接。 每个箍组件在两端均设有端部。 相邻两个箍件的端部通过紧固销连接。 箍组件配有平台连接器。 标准节两端设有销孔，标准节一端设有平台连接件，平台连接件上设有吊眼孔。
自紧箍筋由多个标准节组成，利用箍筋张紧时产生的摩擦力将施工平台与主体机构连接起来。 抱箍由多个标准节组成，可根据主要结构构件尺寸进行调整，施工方便，节省成本； 抱箍与施工平台可采用柔性或刚性连接，根据需要约束施工平台的多个自由度； 抱箍可由铸钢件制成，制造工艺简单，能满足不同工程对外观的特殊需要。
3、内部攀爬塔挂墙支撑系统
内爬式塔机的附壁系统是关系到塔机正常使用和安全的关键要素。 特别适用于大吨位塔式起重机。 在xx的实践中，创新设计制造了斜拉挂墙系统。
如上图所示，贴墙系统由爬梁、斜拉杆、水平拉杆组成。 爬升梁是由两个翼缘和两个腹板组成的箱形结构。 斜拉杆是由几块钢板连接而成，横拉杆是钢管结构。 爬升梁通过双向铰链结构与核心管连接。 这种结构可以释放梁结构的部分弯矩，改善爬梁及核心筒预埋件的应力。 塔机本身配备的爬升架通过高强螺栓与爬升梁连接，承受塔机载荷V的下架爬升梁由斜拉杆拉动。 每个框架均通过水平杆拉紧，实现水平面上的固定。 斜杆和横杆的两端分别用销钉与芯管和爬梁连接。
该系统在xx项目中取得了巨大的成功。 并已被引进西塔等重点工程。
4、分体式整体升降平台系统
整体升降钢平台结构作为建筑垂直结构，特别是混凝土核心筒结构的施工措施，以其整体性好、承载力高、密封性好的特点，得到越来越广泛的应用。 然而，当遇到从核心筒伸出的刚性结构的长牛腿以及预先安装好的其他横向钢结构构件和钢板剪力墙时，顶部的整体钢平台不可避免地会与这些构件重叠而无法通过。通过。 针对此类问题，开发了分体式整体钢平台系统，可以有效解决此类问题。
为xx岩心筒设计的分体式整体升降平台系统如下图所示。 其他情况可参照该方法进行设计。 其主要原理是利用第三方支撑系统将内外平台分开，避免钢板剪力墙结构，方便刚性柱和牛腿的施工。
