第三节 构件及节点特点分析
本工程钢结构主要由巨柱、角柱、伸臂桁架、环形桁架、核心筒预埋钢柱、核心筒钢板剪力墙、楼层梁等组成，如下图所示：
塔楼主要构件组成图 一. 构件特点分析
本工程构件主要截面形式多样，主要截面形式有巨形双箱体、单箱体角柱、矩形、异形H型以及普通H型，其中巨形双箱体、单箱体角柱主要分布在外框筒，转角型箱形仅在混凝土核心筒内，其余主体结构构件均为各类拼接或轧制H型构件。
塔楼中主要构件的外形尺寸超大，如巨型箱形钢柱其净尺寸达到3500×5600mm，环形桁架均为跨楼层的大型桁架，平面尺度较大，另外核心筒内的转角型箱形剪力墙板外形尺寸也较大，特别是桁架区域，构件构造比较复杂，主要构件体现了超大、超重、超宽的特点，主要构件截面分布和形式见下图示。
构件类型 截面 形式 截面尺寸 分布 钢板剪力墙 -20、-16 107层~屋顶 核心筒角H1100×600/300×20×40～部劲性柱 H250×400/200×20×40等733层～106层 种截面规格 核心筒角部劲性柱 H1100×300×20×40～H250×200×20×40等7种规格 33层～106层 柱共计6榀； 23～24层、40～环形桁架 41层、56～57 500×700×30×30~200×层、67～68层、 200×16×16等 79～80层、92～多种规格 94层 共计4道； 外框柱外框柱伸臂桁架 23～24层、40～核心筒 伸臂桁架41层、67～68伸臂桁架层92～94层 2000×1500×25~800角柱(B5～68层) 角柱 ×1100×30等多种规角柱(68～94层) 格 角柱(94～106层) 角柱(106～顶层) 箱型剪力墙 -50、-40、-25、-20、-16等 （B5～32层） 核心筒内劲 -50、-40、-25、-20、性柱 -16等 （B5～11层） 5600×3500× (B5～68层) 巨形箱型柱 50~2400×1150×20(68～94层) 等多种规格 (94～106层) (106～顶层)
二. 节点特点分析
本工程在23、40、56、67、79、92层设有6道巨型框架式强力结构，这些结构由巨柱、角柱、伸臂桁架、环形桁架、核心筒体系组成，构件大，交汇点多，导致此处节点复杂且尺寸大，形式多样。
对本工程主结构起关键作用的受力复杂、难度较大的节点主要有：巨柱与伸臂桁架相交节点、巨柱与环形桁架相交节点、伸臂桁架与核心筒预埋箱型剪力墙相交节点、角柱与环形桁架相交节点等重要节点。这些节点进行深化时主要考虑的是避免尺寸过大造成重量过重、影响运输。具体分布和形式如下所示：
主要节点分布与形式
巨型柱与环状桁架、伸臂桁架相交节点 核心筒内剪力墙与伸臂桁架连接节点
角柱与环状桁架连接节点 环状桁架中主要连接节点
第四节 深化设计重点、难点分析
本工程结构体系为巨型框架、巨柱、伸臂桁架和核心筒体系结合而成，主要结构为钢骨混凝土结构，钢结构构件断面尺寸大、节点复杂，与伸臂桁架相连的巨柱及预埋钢柱大部分节点尺寸超出极限运输尺寸，造成分段无法直接运至现场，而现场并不具备拼装条件，这给钢结构制作及安装带来了极大的困难；同时，本工程为超大型综合工程，钢结构制作、安装、混凝土施工、幕墙以及设备安装各专业工种均紧密相关，互相影响，存在大量的交
叉施工。这一切都给钢结构深化设计带来了很大的困难，克服这些困难是深化设计的难点也是重点。具体体现在以下几个方面：
一. 节点深化
（1）本工程中巨柱与伸臂桁架、环形桁架等相连的关键节点尺寸大部分均为超宽、超高、超重，造成包含这些节点的柱分段尺寸超限，无法整体运输。如何在深化设计时解决这个问题是本工程最大的难点重点。
典型桁架区节点示意图 （2）上述节点构造较为复杂，内部加劲板较多，尤其大量使用了130mm厚的Q345GJC钢板，节点组装时焊接量大，焊缝处理要求高，特别是130mm厚板有许多十字型焊缝，容
易产生层状撕裂，造成节点破坏。
桁架区复杂节点焊接部位示意图 （3）本工程主结构部分分段重量大，连接节点现场高空焊接工作量大，焊接坡口大小、方向，以及如何设置安装临时辅助连接件，为高空安装创造条件是本工程的难点之一。
辅助连接件安装示意图 二. 与其他工种的配合
本工程为超大型综合工程，结构主体采用钢骨混凝土结构。钢结构构件制作时必须考虑相关工种的需求，为后道工序创造条件。钢结构制作尤其和钢结构安装以及混凝土浇筑关系密切，同时还要考虑压型钢板施工、幕墙工程、管道设备工程等的有关要求，并予以积极沟通、配合。深化设计时充分考虑与各工艺工种间的配合将是本工程的重点之一。
（一） 与现场安装的配合
本工程很多关键节点均须现场高空焊接，由于节点复杂，节点钢板较厚，导致节点及杆件现场焊接操作困难。为保证现场焊接质量，必须在进行节点深化设计时与现场安装技术人员在构件现场焊接方法、形式及焊接顺序、节点的安装工艺孔设置、坡口形式等方面密切配合，取得一致。本工程核心筒内有钢板剪力墙，深化设计时必须考虑钢板剪力墙现
场连接节点，不仅要保证钢结构质量，还要安装方便快捷。
解决措施：通过总包与现场安装单位紧密联系，在深化设计前确定每个节点及构件的焊接顺序、焊接坡口的大小及方向、安装工艺孔的设置位置及尺寸、钢板剪力墙现场连接节点等，并在深化设计时完全反映到三维模型及图纸上。 （二） 与混凝土施工的配合
本工程主体结构均需浇筑混凝土，混凝土的浇筑措施将影响钢结构中构件的布置，节
点的设计。例如灌浆孔和透气空的开设，模板连接器的位置，钢板剪力墙在楼面上高度等。
解决措施：通过总包与混凝土施工单位配合，确定混凝土的浇筑方案、钢筋穿孔及混凝土管道铺设位置、大小、高度等，在钢结构深化图纸中反映出钢筋穿孔、连接器、各管道孔的位置及尺寸，防止钢结构在施工现场开孔及焊接。
模版固定件图 （三） 与幕墙、设备安装施工的配合
本工程的外立面几乎都是玻璃幕墙结构，且造型复杂，有许多幕墙支撑体系与主结构相连，因此在考虑钢结构节点时应同时对幕墙支撑与主结构相连的节点进行深化；
本工程钢结构最复杂的部分位于机械/避难层，各种机械设备的底座均要预先设置，而设备的选型往往是变化最大的。
解决措施：钢结构节点深化设计时尽早与幕墙设计结合，明确与幕墙相关的节点型式；与原设计充分沟通，并取得招标人的理解，在机械/避难层钢结构节点深化设计时选择可调节性好，比较保守的节点型式，以适应今后设备型号尺寸变化对结构的要求。
第五节 施工详图设计
一. 施工详图设计
（一） 详图设计
1. 利用深化设计软件对本工程建立三维实体模型，尤其是节点部位。根据设计提供的内力进行节点设计和验算。并由软件自动生成构件详图，再通过人工干预对图纸进行调整和修改，形成最终的深化设计图。
典型钢柱节点图 主要节点形式
2. 构件详图设计应根据节点设计图进行，如在节点设计图中无相对应的节点时，可按照钢结构连接节点手册选用，但必须提交原节点设计工程师认可。
3. 节点设计详图应包括柱与柱、梁与柱、梁与梁、垂直支撑、水平支撑、桁架、支座和托架等连接详图。
4. 节点设计详图内容应包括各个节点的连接类型，连接件的尺寸，高强度螺栓的直径和数量，焊缝的形式和尺寸等一系列施工详图设计所必须具备的信息和数据。 5. 安装布置图：
(1） 安装布置图应包括平面布置图、立面布置图、桁架现场装配布置图、地脚螺栓布置图、楼梯布置图等。
(2） 安装布置图所包含的内容有构件编号、安装方向、标高、安装说明等一系列安装所必须具有的信息。
6. 构件详图，它至少应包含以下内容：
（1）构件细部、重量表、材质、构件编号、焊接标记、连接细部、锁口和索引图等。 （2）螺栓统计表，螺栓标记，螺栓直径。 （3）轴线号及相对应的轴线位置。 （4）加工、安装所必须具有的尺寸。
（5）方向：构件的对称和相同标记（构件编号对称，此构件也应视为对称）。 （6）图纸标题、编号、改版号、出图日期。
（7）加工厂所需要的信息。
7. 详图必须给出完整、明确的尺寸和数据。
8. 整个结构和每件构件的螺栓清单中需包含以下内容： (1） 螺栓尺寸（直径、长度、重量）、净重量。
(2） 构件编号，详图号，连接部分（W或F）。W：腹板部分 F：翼板部分
9. 螺栓长度的确定，按照国家规范进行计算。 10. 焊缝表达
(1） 详图中所有焊缝标注形式应符合建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）规定。 (2） 本工程中普遍使用的典型焊缝形式应在焊接基准图中集中反映（其中包括焊缝的类型、高度、坡口尺寸等），当使用的焊缝形式在焊接基准图中没有反映的，应在详图中进行标注。
11. 重量计算