技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体地说是一种超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法。
背景技术：
近几年来，在超高层建筑设计中，较多地使用了刚臂来提高框架核心筒体系的抗推能力，但一般刚臂结构重量大、工艺复杂，具有较大的施工难度。
技术实现要素：
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法。
利用软件辅助制图技术进行伸臂桁架的节点放样，将整个钢桁架分割成下弦杆、上弦杆、腹杆等现场起重机械可以直接吊装的单元；现场搭设脚手架平台支撑下弦杆等单元板块，按照先安装下弦杆、再安装上弦杆与两端钢骨柱形成稳定体系，后进行中间腹杆的就位与临时焊接，部分腹杆待主体施工完成沉降稳定后再进行最终焊接，从而完成整个伸臂桁架的安装。对于桁架杆件切断的钢骨柱内竖向钢筋，用钢筋直螺纹连接套筒直接与桁架进行连接。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，该超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法包括：施工准备→伸臂桁架加工及预拼装→伸臂桁架下弦杆安装→楼面混凝土浇筑→伸臂桁架上弦杆安装→腹杆安装→墙柱钢筋绑扎→墙柱模板支设→梁板模板支设、钢筋绑扎→梁板柱混凝土浇筑→应力监测与分析→腹杆后焊接→涂刷面漆及防火漆。
A、伸臂桁架加工及预拼装
a1、钢构件加工，钢构件对长、宽、厚度、平整度及其表观质量进行检验；
a2、加工前按设计图纸制定出详细的加工图纸，加工图纸审核后，进行放样；
a3、箱形截面构件的制作
伸臂桁架层箱形截面的焊接采用自动埋弧焊机、内隔板采用自动电渣压力焊机进行焊机，所有焊缝经探伤合格并达到一级焊缝标准；
a4、预拼装
伸臂桁架及箱形柱各杆件加工完成后，在车间内进行桁架的预拼装，预拼装时各杆件采用点焊连接，以检验各杆件放样准确性及加工精度；预拼装经检查验收通过后，运输至现场安装；
B、下弦杆安装
b1、测量放线；
b2、搭支撑架；
b3、吊装下弦杆；
b4、焊接固定；
C、上弦杆安装
楼层混凝土浇筑完成后，在核心筒及外框架柱钢骨上分别弹出上弦杆安装位置及标高线；上弦杆采用塔吊吊装就位后先点焊固定，经校正后正式焊接；
D、腹杆安装
腹杆采用塔吊进行吊装，用手拉葫芦挂在上弦杆进行辅助就位；腹杆吊装时，先吊装与外边柱相连的杆件，使之与上下弦杆形成稳定的钢框架体系，直接承力于两端的箱形柱上；然后对其余的腹杆进行就位与临时固定，经全面校正后进行焊接固定；
对腹杆与上弦杆相连的焊缝暂缓焊接，待主体结构施工完成并经现场应力及沉降监测，应力及沉降差异稳定后再进行焊缝的最终焊接；
E、土建配合施工
e1、伸臂桁架由于施工时间较长，在伸臂桁架层时，桁架周边的土建结构暂停施工；
e2、钢筋施工
(1)梁柱主筋与桁架上下弦杆的连接采用直螺纹连接套筒进行连接，套筒一端焊在钢骨柱上；
(2)柱竖向钢筋与桁架腹杆的连接采用加长套筒进行连接，加长套筒一端切割成斜面与腹杆焊接，一端连接钢筋；
(3)箍筋安装
柱内箍筋加工按设计图纸在现场进行，加工前先放样定出需要尺寸，然后逐节点进行精确加工；对箍筋与斜杆交叉部位箍筋无法贯通时，采用箍筋与相应的钢构件进行T形焊的处理方式；
e3、模板施工
梁板及柱模板均采用18mm厚覆膜多层板作面板，钢管脚手架作支撑体系；对核心筒暗柱及外框架柱等不规则处采用模板及木枋进行现场拼装；
e4、混凝土施工
箱形柱内混凝土浇筑采用石子粒径大小在20mm以内的细石混凝土，塌落度控制在20-22cm左右；
e5、应力监测与分析
检测在桁架层施工完成后立即进行，以后每施工一层检测一次，至结构封顶后一星期检测一次，至两个月后停止。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
该超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法利用伸臂桁架各杆件之间的连接关系，对整体桁架分解为现场起重设备可以吊装的散件，变整体吊装为高空散装，克服了伸臂桁架需采用大型起重机具的困难，使施工更具有灵活性及可操作性。
桁架上下弦杆两端分别与核心筒及外框架柱内钢骨进行焊接，形成相对稳定的支撑体系，桁架部分腹杆吊装就位后采用点焊临时焊接固定，待上部结构施工完成，荷载及沉降稳定后再进行腹杆的最后焊接；克服了一般桁架上下弦杆两端与钢骨柱进行铰接施工下部不好支撑的困难，解决了节点铰太大采购不易的难题。
柱及核心筒四角竖向钢筋与桁架之间采用焊接加长套筒进行连接；
将数据处理与信息反馈技术应用于施工，利于监控量测手段，监控由于核心筒与外框架柱轴向压缩变形差异及结构竖向温度变形引起的桁架附加内力，动态修正施工方法，确保施工质量。
超高层建筑物加强层钢结构伸臂桁架的施工、钢混结构建筑物内梁柱内钢骨与钢筋之间的连接处理。尤其适用于加强层先安装好上下弦杆再焊腹杆这种沉降差异小的刚臂结构体系。
该方法对超高层建筑伸臂桁架采用了高空散装的方式，同时对桁架上下弦杆采用与两端先行焊接、最后焊接腹杆的方式，克服了桁架两端与钢骨柱铰接及支撑的困难，对竖向钢筋与伸臂桁架的连接采取了应用加长直螺纹连接套筒的应用措施，具有一定的经济效益，对类似条件下刚性加强层结构的施工具有较大的借鉴意义。
该超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。
具体实施方式
下面对本发明的超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法作以下详细说明。
本发明的超高层建筑加强层钢结构伸臂桁架施工方法施工工艺流程是：施工准备→伸臂桁架加工及预拼装→伸臂桁架下弦杆安装→楼面混凝土浇筑→伸臂桁架上弦杆安装→腹杆安装→墙柱钢筋绑扎→墙柱模板支设→梁板模板支设、钢筋绑扎→梁板柱混凝土浇筑→应力监测与分析→腹杆后焊接→涂刷面漆及防火漆。
A、伸臂桁架加工及预拼装
1、钢构件的加工在工厂进行，钢构件所用原材料必须是符合设计要求的合格产品，进场后对材料的长、宽、厚度、平整度及其表观质量进行检验，必要时对材料进行复检。
2、加工前按设计图纸制定出详细的加工图纸，加工图纸审核后，进行放样，放样时注意腹杆相贯线尺寸切割准确。
3、箱形截面构件的制作
伸臂桁架层箱形截面的焊接采用自动埋弧焊机、内隔板采用自动电渣压力焊机进行焊机，所有焊缝必须经探伤合格并达到一级焊缝标准。
4、预拼装
伸臂桁架及箱形柱各杆件加工完成后，在车间内进行桁架的预拼装，预拼装时各杆件采用点焊连接，以检验各杆件放样准确性及加工精度，对发现的问题在工厂及时进行改正。预拼装经检查验收通过后，用汽车运至现场安装。
B、下弦杆安装
1、测量放线
用全站仪在已浇混凝土结构楼面上弹出伸臂桁架的安装轴线及位置边线。
2、搭支撑架
按桁架位置边线搭设搁置支撑架体，支撑架采用加密钢管脚手架搭设，钢管架体的搭设应经过计算，至少能够承受桁架下弦杆的临时支撑需要。支撑架在验收后在其上铺设多层板形成工作平台，在平台上弹出下弦杆位置线。
3、吊装下弦杆
采用现场塔吊进行下弦杆的吊装就位，并进行标高及轴线复核。
4、焊接固定
下弦杆轴线及标高复核无误后，与外钢骨柱一端进行焊接，焊接采用一级焊接。探伤合格后，进行楼面钢筋绑扎及混凝土浇筑。
C、上弦杆安装
楼层混凝土浇筑完成后，在核心筒及外框架柱钢骨上分别弹出上弦杆安装位置及标高线。上弦杆采用塔吊吊装就位后先点焊固定，经校正后正式焊接。焊接采用一级焊缝，焊接应两端同时对称进行，防止焊接变形。
D、腹杆安装
腹杆采用塔吊进行吊装，用10t手拉葫芦挂在上弦杆进行辅助就位。腹杆吊装时，先吊装与外边柱相连的杆件，使之与上下弦杆形成稳定的钢框架体系，直接承力于两端的箱形柱上；然后对其余的腹杆进行就位与临时固定，经全面校正后进行焊接固定。对腹杆与上弦杆相连的焊缝暂缓焊接，待主体结构施工完成并经现场应力及沉降监测，应力及沉降差异稳定后再进行焊缝的最终焊接。
E、土建配合施工
1、伸臂桁架由于施工时间较长，在伸臂桁架层时，桁架周边的土建结构暂停施工。
2、钢筋施工
1)梁柱主筋与桁架上下弦杆的连接采用一般直螺纹连接套筒进行连接，套筒一端焊在钢骨柱上。
2)柱竖向钢筋与桁架腹杆的连接采用加长套筒进行连接，加长套筒一端切割成斜面与腹杆焊接，一端连接钢筋。
3)箍筋安装
柱内箍筋加工按设计图纸在现场进行，加工前先放样定出需要尺寸，然后逐节点进行精确加工；对箍筋与斜杆交叉部位箍筋无法贯通时，采用箍筋与相应的钢构件进行T形焊的处理方式。
3、模板施工
梁板及柱模板均采用18mm厚覆膜多层板作面板，钢管脚手架作支撑体系；对核心筒暗柱及外框架柱等不规则处采用模板及木枋进行现场拼装。为受力需要，伸臂层以下3层结构梁板的支撑在桁架顶板施工完成之前不准拆除。
4、混凝土施工
箱形柱内混凝土浇筑采用石子粒径大小在20mm以内的细石混凝土，塌落度控制在20-22cm左右，确保其良好的和易性。
应力监测与分析：
由于伸臂桁架一端焊接在核心筒箱形角柱上，另一端焊接固定在框架柱上，可能会因核心筒与外框架柱轴向压缩变形差异及结构竖向温度变形引起的桁架附加内力不同，导致已焊接的伸臂桁架产生焊缝拉裂等现象。施工中已采取了腹杆后焊接的措施，为验证桁架上下弦杆与两端钢骨刚性连接后的应力及压缩变形情况，可以采取以下检测验证措施：
通过对桁架的上弦杆和下弦杆靠近核心筒及柱处采用动态电阻应变仪进行应变检测，通过所测数据进行分析计算，最终得出应力，并可理论上推算出焊缝的应力、桁架两端框架柱及核心筒暗柱处的压缩变形量。
检测在桁架层施工完成后立即进行，以后每施工一层检测一次，至结构封顶后一周检测一次，至2个月后停止。
伸臂桁架设计一般采用Q345C或更高等级的钢板，钢筋与斜腹杆之间的连接应采用加长直螺纹连接套筒，套筒在现场一端切割成斜面。
工程质量控制标准：
伸臂桁架各构件在工厂加工执行《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)、《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)，钢构件外形尺寸、焊缝外观质量标准及尺寸允许偏差等均必须符合规范规定。
伸臂桁架的现场组装同样执行《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001) 、《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)，其外形尺寸的允许偏差、现场焊缝质量及伸臂桁架外露部分防火涂层厚度必须符合规范规定，并经检测合格。
钢筋焊接及套筒连接质量执行《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107-2003)、《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)，钢结构两端外框架及内核心筒处的压缩变形差异执行《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)。
钢构件的深化设计依据图集《型钢混凝土组合结构构造》(04SG523)，与伸臂桁架相关的钢筋混凝土工程施工执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)，混凝土施工过程中的钢筋绑扎、焊接，模板支设以及混凝土浇筑的质量控制严格按规范的相关质量控制标准进行。
质量保证措施：
操作人员应具有较高的技术水平及较强的质量责任意识；
伸臂桁架焊接前，对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、焊后热处理等必须进行焊接工艺评定试验，其试验标准、内容及其结果均应得到有关监督部门认可。
加强对焊接各阶段的检验。
伸臂桁架施工过程中应采取对称焊、同时焊、跳焊等措施，防止出现焊接变形。
伸臂桁架施工过程中，要及时进行钢筋与伸臂桁架钢构件的焊接，钢筋直螺纹连接套筒的切割角度要准确，焊缝要饱满，钢筋绑扎间距等要符合规范要求。
加强模板工程的检查与验收，模板拼缝要严密、支撑牢固。混凝土浇筑时加强对节点处的振捣，加强对混凝土塌落度的控制，保证混凝土成形质量。
伸臂桁架在混凝土内的部位及节点处理须按隐蔽工程要求做好施工记录。
确保施工安全措施和环保措施。