东方之门多高(东方之门多少米高)

导语：转《东方之门双塔+229.2m 高空整体刚性连接施工技术》

转自建筑技艺《东方之门双塔+229.2m 高空整体刚性连接施工技术》卞国祥

摘 要：东方之门项目地下5 层，地上66/60 层，建筑面积约46 万m2，总高度301.8m，塔楼核心筒采用混凝土劲性结构，外围采用劲性柱+钢梁结构，钢筋桁架模板混凝土组合楼板结构，双塔在+229.2m 以上刚结，施工技术复杂。本文重点介绍了双塔在高空整体刚性连接施工前的优化设计、刚接施工的流程和质量控制要点等关键技术。

关键词：伸臂桁架 厚钢板焊接 刚性连接 钢结构吊装 双塔合龙 双机抬吊

1 工程概况

苏州东方之门位于苏州市金鸡湖畔，是独具特色的特异形建筑，是与苏州传统园林相融合的门式塔楼，在外貌上独立的两塔楼之间在+229.2 米以上整体刚接，形成双向曲线并底宽约70 米的拱门建筑，外型具有典型的姑苏风貌和现代建筑设计理念。

本项目总建筑面积为46 万m2，主要由塔楼、裙房、地下室三部分组成，建筑总高度为301.8m，主体结构为281.1m 的双塔，双塔分别为66、60 层。

本项目主楼结构通过伸臂桁架与外围柱和核心筒连接，伸臂桁架与带状桁架和劲性结构连接形成整体，提高了结构的侧向刚度，降低核心筒分担的倾覆力矩。

南北塔楼避难层桁架设置在F9～F10 层、F23～F24层、F37～F38 层、F51～F52 层之间，共计四道，其中第四避难层（F51～F52 层）标高：+229.2～+234.7m，钢结构桁架高5.5m，将南北双塔整体刚性连接，其中，南北塔楼连接段由5 榀长65m 的横向桁架（主桁架）及11 榀长度为24m 的纵向桁架（次桁架）组成，最大钢板厚度为110，。整个第四避难层钢结构总用钢量约6500t，其中连接段用钢量约4500t。

2 刚性连接前的优化设计及技术准备

2.1 根据双塔合龙的结构特点，为加强双塔连接段钢结构桁架的强度和刚度，经设计同意，将连接段钢结构桁架由柱贯通，改为梁贯通，并将整个连接段钢结构桁架钢材强度由Q345 改为Q390；

2.2 为最大限度减少合龙后的双塔不均匀沉降而导致第四避难层钢桁架内应力的增加，双塔钢结构桁架合龙前，两侧双塔施工进度必须均匀，两侧塔楼核心筒完成结构封顶，两侧塔楼楼层板施工至合龙层下一层。

2.3 合龙前，南北双塔各自的形心与重心不重合，加之双塔各自重达390T 的外附外爬M900D 塔吊均安装在双塔核心筒剪力墙的内侧，随着结构楼层的升高，双塔均处于不断加速的内倾状态，所有合龙段钢构件的制作必须按模拟合龙计算出的尺寸进行下料制作。

2.4 控制双塔开始合龙的时间节点，过早，由于双塔结构荷载没有达到设计荷载，有可能因双塔合龙后双塔的不均匀沉降导致连接桁架内应力的增大；过迟，有可能因双塔内倾过大，导致已制作完成的钢结构构件无法安装。

2.5 桁架构件的分段

南北塔楼钢桁架分段依据M900D 的吊装性能分段，最大分段重量控制在28t 以内（合龙段双机抬吊，分段重量控制在35t），构件长度最长控制在18m 以内，宽度控制在4m 以内。

分段原则：按下方有支撑柱的，设为桁架的分段位置，主桁架为按钢柱位置分段，次桁架为散件吊装。

2.6 特殊构件的分段

2.6.1 核心筒新增钢柱的分段与吊装

南北核心筒相对一侧，在第四避难层核心筒新增2根钢柱并向下延伸一层，具体分段如下图所示（以南塔楼为例）：

南北塔楼核心筒新增钢柱的吊装顺序为：首先吊装1 号与2 号核心筒钢柱，再吊装3 号新增钢柱下段，最后4 号新增钢柱上段从侧面进档到位。

2.6.2 北楼北侧外围桁架的分段吊装

北楼北侧外围桁架结构相对复杂，1/H 与J 轴、1/L与L 轴钢柱相邻较近，且两柱之间由异形斜腹杆相连，给安装带来了一定的难度，如下图所示：

考虑到现场安装、焊接的便利，以及减少现场高空焊接工作量，现对方框内钢构件作出如下分段MA，如下图所示：

2.7 加强双塔合龙前内倾的变形监测，及时了解变形情况是否符合双塔合龙模拟；加强对合龙前后钢桁架梁上下弦杆内应力的变化检测，确保应力变化处于合理的设计值范围；

3 刚性连接施工工艺流程及操作要点

3.1 双塔刚性连接施工工艺流程

塔吊爬升→安装核心筒劲性柱→劲性伸臂桁架→劲性钢梁→塔吊爬升→外围框架柱→伸臂桁架→带状桁架→塔楼钢梁→合龙段桁架（双塔连接段以外的桁架）→塔吊爬升→核心筒施工至顶层→双塔各自外围钢结构施工顶层→合龙段桁架（双机抬吊）→合龙段桁架以上钢结构施工。

刚性连接层桁架由四台南北塔楼核心筒外爬式塔吊M900D、QTZ260 分别在各自区域内进行安装。

3.2 吊装前期准备工作

3.2.1 钢柱的标高调整

钢柱的标高在吊装的过程中需不断调整，通过现场每节柱子测得的数据，提供加工厂进行钢柱长度的增加或减小，最终确保南北塔楼第四避难层下方一节柱的标高调整到相对统一的标高（相对标高误差≦5mm），确保结构标高的准确性。

3.2.2 双机抬吊段（合龙段）的钢梁尺寸预控

在构件加工时，在钢梁两端各预留50mm 的长度（由合龙模拟计算提供），依据最后吊装时测得的数据进行长度的调整，确保结构的顺利合拢。如下图所示：

3.3 伸臂桁架安装

根据南北塔楼M900D 和QTZ260 塔吊的吊装半径和机械性能，四台塔吊分别分段吊装其区域内的杆件。由于外露的伸臂桁架本身与埋于砼中的劲性钢桁架相接，且劲性结构先于外露结构施工，因此控制劲性钢桁架部分的施工精度，直接关系到伸臂桁架的顺利对接安装。

3.3.1 伸臂桁架整体重量很大，根据塔吊的起重能力，将伸臂桁架分成弦杆、腹杆、竖向构件等散件进行安装。

3.3.2 伸臂桁架由于采用翼缘板焊接、腹板普通螺栓连接，必须保证其安装精度。

伸臂桁架安装流程：钢立柱→下弦→斜腹杆→上弦，单件构件采用塔吊单机安装。

3.4 带状桁架安装工艺

同伸臂桁架，根据各自的吊装半径，四台塔吊分别分段安装其区域内的带状桁架构件。

3.4.1 带状桁架的安装应综合考虑运输条件、起重量等的限制，采取在工厂内整体预拼装，经检测合格后再分件运输至施工现场。分段后的桁架重量控制在28t以内。

3.4.2 按顺序逐次吊装分段桁架。每吊装完一段桁架即吊装侧向钢梁以保证桁架的侧向稳定。同时严格控制分段桁架相应的轴线，保证带状桁架的空间形态。

3.4.3 带状桁架安装与伸臂桁架安装流程相同。

3.5 第四避难层钢结构桁架吊装

3.5.1 核心筒钢结构的安装

当北楼M900D 塔吊爬升至+189m，QTZ260 塔吊爬升至+195.7m；南楼M900D 塔吊爬升至+189m，QTZ260 塔吊爬升至+195.7m，开始安装南北塔楼第四避难层核心筒钢结构。

吊装顺序为：安装核心筒劲性柱→劲性伸臂桁架→劲性钢梁，最终形成整体稳定框架。

待核心筒立柱及劲性桁架安装完成之后，立即连接核心筒劲性钢梁，使其成为整体稳定框架，减小其在钢平台爬升及砼浇筑过程中的结构变形。

3.5.2 外围钢框架的安装

待核心筒北楼安装至F57 层、南楼安装至F63 层之后，当北楼M900D 塔吊爬升至+205.75m，QTZ260 塔吊爬升至+ 209.1m；南楼M900D 塔吊爬升至+189m，QTZ260塔吊爬升至+195.7m，开始安装第四避难层外围钢框架。吊装顺序：

外围框架柱→伸臂桁架→带状桁架→塔楼钢梁→合龙段桁架（双机抬吊以外区域，3～T2 轴、T5～18轴）。

南北塔楼连接段吊装总体布署：南北塔楼对称安装，分块分区域安装，按照先钢柱后钢梁、先主桁架后次桁架的顺序吊装。

南北塔楼对称安装，按先柱后梁、先主桁架次桁架的顺序吊装至3~T1、T6~18 轴。

南北塔楼对称安装，按先柱后梁、先主桁架次桁架吊装至3～T2、T5～18 轴。

3.5.3 钢框架（T2 ～T5 轴）的安装

待核心筒结构封顶之后，北楼M900D 塔吊爬升至+223.1m，QTZ260 塔吊爬升至+ 223.1m；南楼M900D 塔吊爬升至+235.3m，QTZ60 塔吊爬升至+235.3m，开始安装第四避难层外围钢框架。

吊装顺序：

核心筒施工至北F59、南F65→外围至北F59、南F65（3～T2 轴、T5～18 轴）→合龙段桁架（T2 轴～T5轴）→外围施工至北F59、南F65（T2 轴～T5 轴）。

南北塔楼对称安装，核心筒施工至北F59、南F65（3～T2、T5～18 轴），外框施工至北F59、南F65（3～T2、T5～18 轴），南北塔楼抬吊合龙段。

南北塔楼合拢段双机抬吊从两侧向中间吊装合龙，按先柱后梁、先主桁架次桁架顺序吊装。抬吊前所有吊装完毕的南北塔楼第四避难层钢框架焊接完成，最后桁架下弦合龙段（35t）需双机抬吊。南北塔楼对称安装，补缺完成。至此，第四避难层钢结构全部安装完毕。

3.6 伸臂桁架的最终固定

由于核心筒比外围钢框架先行施工，而核心筒与外围框架之间存在着不同的沉降量。为了减小由于沉降量不同而引起的结构附加应力，经建模计算之后，确定除第四避难层外，其它避难层伸臂桁架的最终固定，是在上一道桁架初安装结束后再进行最终固定。

考虑到结构应力的影响以及后续施工的可操作性，所有外围桁架与外框柱连接节点焊缝待桁架施工完毕后马上进行焊接。与核心筒相连的主梁节点采用临时螺栓固定，待最终固定后，进行最终焊接固定，此区域楼层板后浇。

第四避难层最终固定的时间经建模计算，并与设计协商沟通后确定，等所有楼层的楼板完成施工后进行。

4 钢结构内应力变化控制

东方之门项目钢结构复杂，最多一个钢结构节点外伸出9 个支节点，同时，为了确保第四避难层合龙顺利，监控钢结构内应力的变化符合设计要求，确保现场节点实际受力状况符合结构计算模型，本项目委托同济大学结构实验室，针对复杂节点做专门的模拟实验，对第四避难层合龙前后的钢结构桁架梁上下弦杆内应力的变化做检测，以得出充分的数据，来优化设计和施工。

基于结构内力传递的关键位置，并考虑节点构造的复杂性和特殊性，同济大学实验室选取了三类节点做模拟：伸臂桁架与矩形钢管-钢管混凝分叉柱的连接节点；矩形钢管-钢管混凝土分、叉柱节点；圆形钢管-钢管混凝土分叉柱节点；为考察原型节点的受力性能，试验时考虑几何相似、材料相似和物理相似等相似条件，尽可能反映原型结构节点的性能和特征。

模拟试验结果表明：当达到中震作用的最不利设计荷载组合时，试件节点连接区域均能保持完全弹性应力状态，试件具有良好的变形性能，且试件的极限承载力能达到最不利设计荷载的4 倍左右。

5 双塔刚性连接施工质量控制要点

5.1 确保桁架加工的精度

由于第四避难层结构复杂，桁架数量多，构件连接节点多，因此在构件加工严格控制加工精度，桁架加工完成之后采取工厂预拼装，制定预拼装方案，精度控制在3mm 以内。

5.2 保证结构安装的精度

在吊装桁架层前，进行轴线布设，与设计轴线、标高进行复核，并与土建轴线、标高协调，确保安装精度。

5.3 南北塔楼对称安装，在吊装过程中进行结构变形监测，充分考虑结构自身沉降、环境因素（温差变化）引起的结构变形，确保其变形量在可控范围之内，保持两塔楼变形量的一致性。

5.4 吊装工况的建模计算

制订合理的安装路线，对安装过程中的每个阶段进行建模计算，确保每个施工阶段结构的安全与稳定。依据建模计算所得出的结构变形量数据，采取相应的预控措施，进行定量调整，以确保结构安装精度。

5.5 与土建的协调施工

为确保结构的稳定，在进行钢结构在进行合拢前，土建核心筒结构必须封顶，外围钢框架施工至与土建平齐，土建外框混凝土施工第四避难层，以满足钢结构吊装的设计要求。

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