基于质量安全要求探析成都国金中心裙楼及地下室二次墙体结构工程中钢结构设计

基于质量安全要求探析成都国金中心裙楼及地下室二次墙体结构工程中钢结构设计

丁峰

身份证号码： 310112197807280***

摘要：近几年，绿色建筑成为社会各界关注的焦点，针对其展开的研究也逐渐深入。文章以成都国金中心为研究对象，以质量安全要求为切入点，首先，对项目概况进行了介绍，其次，对钢结构设计与施工所需数据进行了计算，最后，围绕钢结构墙体的设计展开了讨论，希望能够给有关人员以积极影响。

关键词：成都国金中心；钢结构；质量安全

前言：高层建筑已成为行业主流，被用来对城市风貌进行体现。高层建筑所适用施工方案，往往与常规建筑存在一定差异，主要表现为墙体结构，这是因为传统结构无法为高层建筑提供支撑，既可对建筑可靠性进行维持，又能提高其利用率的钢结构，逐渐走入人们视野，本文所讨论内容的意义不言而喻。

1项目概况

本文所研究工程是位于成都锦江区的国金中心，该建筑的总面积约为44万m²，所采用结构为框架剪力墙，建筑层数为十三层，其中，地下五层、地上八层。作为地标性建筑的国金中心，曾荣获优秀工程奖。对裙楼、地下室进行施工，涉及较多环节，例如，幕墙、钢结构与二次结构等，只有视情况选择相应技术，才能为工程质量提供保障。

钢结构建筑所表现出的工业化水平，通常明显高于其他建筑，除此之外，此类建筑的优点，还包括节能、自重小、施工快和抗震性良好，既拥有基础的建筑功能，又与环境承载力所提出要求高度契合，被视为绿色建筑的代表^[1]。在对此类建筑进行施工时，工作人员应将重点放在墙体设计的方面，选择与钢结构契合的材料与技术，保证其优势能够得到应有的呈现。

2墙体结构计算

2.1剪力墙

剪力墙给建筑功能所带来影响较为直观，因此，施工的关键步骤，即为对剪力墙进行设计。以本工程所采用结构设计方案为依据，对剪力墙的位移与结构内力进行计算，可确定无论是设备荷载，还是活用荷载，均符合行业要求，图1为钢结构计算图。另外，墙体结构和工程框架间，存在科学、合理的跨高，连接梁及柱墙所产生重力作用，满足对地震、风压所产生干扰进行承担的条件。

图 1 钢结构计算图

2.2结构荷载

结构荷载由活荷载、恒荷载、温度荷载与地震作用构成，其中，恒荷载的产生对象，分为百叶窗、马道，温度荷载的范围则是-25℃至25℃，本工程对抗震烈度的要求为8度，上文所提及数据，在实际施工中均具有十分重要的作用。

2.3结构计算

本工程所采用计算软件为有限元软件。首先，将墙体结构、桁架视为弹簧支座，选取支座刚度时，工作人员应参考钢梁截面的实际数据；其次，将桁架的上下弦杆设为连续梁，刚接和铰接均适用于腹杆；最后，保证所选择面单元的刚度、质量为零，再对活荷载与恒荷载进行施加。

2.4其他分析

2.4.1稳定性

若以小震参与为前提，钢结构杆件所表现出应力比，普遍存在水平较低的情况，被用于控制杆件的荷载，以活荷载、恒荷载及地震作用为主，应力水平不高于0.9。若以中震弹性为依据，对杆件所表现出的应力水平进行复核，所得出结论如下：钢结构较其他结构相比，往往拥有更轻的自重，因此，地震所具备控制作用并不明显，小震应力比、中震应力比的差异可以忽略不计^[2]。

2.4.2模态

计算模型用弹性支座指代钢结构，弹性支座所表现出的刚度，通常和实际存在差距，需要约300个振型，方可使质量系数满足90%的要求。

2.4.3屈曲

本工程所采用钢结构的荷载系数≥10，对屈曲结构的稳定指标进行计算，所考虑因素以结构自重为主。钢结构所表现出屈曲模态，以桁架斜腹杆、纵向系杆为主，上下弦杆相对少见，屈曲临界荷载与初始荷载的比值约为14，符合荷载系数。

2.4.4位移

钢结构的控制标准，根据变形指标而发生改变，其中，桁架的控制值是桁架跨度与250的比值，若所施加荷载为活荷载、恒荷载，钢结构所发生位移，通常与控制标准相符。

3墙体工程设计探析

3.1设计原则

以质量安全为切入点，完成墙体设计工作，具有重要意义。钢结构的组合形式多以桁架、单管为基础，连接形式多为铰接连接。要想使工程进度与计划相符，根据工程特点，对施工计划进行设计与调整很有必要。本项目所遵循设计原则如下：第一，舒适性。墙体材料应符合建筑对物理性能所提出要求，综合考虑空气、温度及湿度等因素，提高建筑的舒适度。第二，耐久性。无论是连接件、墙体材料，还是密封材料，均应当具备良好的耐久性，目的是延长建筑寿命。第三，选择建筑外墙材料时，工作人员应以地方性原则为指导，减少维护成本，内墙材料的选择条件，主要是强度、安全性。

3.2施工策略

裙楼和地下室的空间构成较为复杂，众多界面均有钢结构存在，对工程施工进行协同管理，通常可使工程质量和安全获得有力保障。

3.2.1制作钢结构

钢结构所涉及构件，以钢柱、钢梁和钢桁架为主，通过铆钉、焊缝或螺栓等方式进行连接。自重轻和便于施工等特点的存在，使钢结构在建筑行业大放异彩。在实际应用时，应注意对其进行定期维护，通过涂料、镀锌等方式，减轻钢结构锈蚀的程度。

本项目所采用钢结构，主要有箱型钢梁、H型钢。对箱型钢梁进行制作时，出于避免钢梁变形的考虑，工作人员决定对卧式焊接加以运用，视情况调整所采用工艺，确保施焊顺序满足对称、同时的要求。对H型钢进行制作时，将CO₂作为对焊接提供保护的气体，这样做的目的是避免变形，使焊接质量更加贴近预期^[3]。此方法的特征，主要表现为影响小、熔深大和效率高，通常被用来对全位置焊接进行完成。除此之外，利用数控切割机完成切割作业，可为切割的精准度提供保障，此工艺使以建模为基础，直接对下料进行切割，正是因为如此才具备高效、精准的特征。

3.2.2安装钢结构

以裙楼、地下室墙体所表现出的特征为基础，通过有限元分析的方式，将施工流程确定如下：

（1）安装路线

作为拥有极强综合性的工程，裙楼、地下室对设计工作提出的要求，主要是做到协调统一，为后续环节提供良好条件。符合本工程特点的安装路线，重点强调先柱后梁，完成巨型桁架的安装后，对楼面桁架进行安装，再对临时支撑加以设置，目的是提高空间体系所具备的可靠性与稳定性。施工流程是否科学，对材料购买、结构制作、安装和深化等环节，往往会起到决定作用。

（2）安装方法

本项目所采用钢结构安装方法相对特殊，由卸载临时支撑、桁架安装组成，可为施工流程提供推进所需动力。

钢结构安装方法为顺作法，以结构体系为切入点，可将钢结构分为桁架、悬挂、钢梁等系统，所使用构件均拥有较大的体积与质量，不满足一次成型的要求，只有对临时支撑进行设置，才能保证施工效率。

待结构完全合拢，再参考钢结构特点、传力路径，对拆卸临时支撑的顺序加以确定，保证结构性态。一般来说，仅需以下步骤就可完成卸载作业：利用临时支撑固有的调节装置，对其长度进行收缩，将受力由临时支撑向主体结构进行转化，随后，完成结构卸载。

3.2.3塔吊与支承

综合考虑工期、结构体系等因素，确定塔吊规格，保证吊装、拆除作业均能得到高效开展，将施工所带来影响，控制在合理范围。出于避免给裙楼、地下室带来严重干扰的考虑，设计如下方案：将塔吊支承基础建设在楼板上，为后续环节的开展提供便利。一般来说，组成转换底座的构件，主要是加劲板、箱型钢梁，通过对法兰盘进行设置的方式，连接塔吊底部和转换箱梁，待焊接作业告一段落，再利用钢支撑，优化混凝土梁的坚固程度即可。

3.2.4构造墙体结构

（1）连接幕墙

对幕墙进行布置的方式，通常为外包、悬挂及嵌入，其中，外包布置强调在骨架上对幕墙进行附着；悬挂布置强调在钢梁外侧对幕墙进行固定；嵌入布置强调在层板间对幕墙进行固定。由于本工程所采用结构为钢结构，因此连接幕墙所依托工具以金属框为主。另外，组装幕墙的方式，以预制和现场组装为主，其中，预制幕墙需借助连接件，方可与楼板进行连接，再通过安装牛腿的方式，达到固定的效果；现场组装的灵活性较强，更适合对隐框及明框幕墙进行施工。

（2）连接板材

对板材进行连接的步骤较为复杂，应对钢结构墙体所提出要求加以满足，例如，保证板材保温、刚度与隔热性能优良。目前，被用来安装墙板的方法，主要有大板、竖装与横装，大板安装的特点是对墙面进行划分，再利用连接件完成连接、固定等工作；竖装强调龙骨、框架所安装墙板的方向与地面垂直；横装则需要保证地面、墙板拥有平行的方向。以本工程为代表的钢结构建筑，拥有较大的层间位移，因此，通常对大板安装加以运用。

结论：通过上文的分析可知，在城市化水平不断提高的背景下，要想获得竞争优势，施工单位应对所使用技术进行创新，经济、安全的钢结构，开始得到广泛应用。在实际施工时，工作人员应将重心放在结构设计的方面，参考工程数据，制定切实可行的施工方案，保证钢结构价值得到应有实现。

参考文献：

[1]徐知言.高层建筑地下室剪力墙结构裂缝问题探讨[J].地产,2019(21):134.

[2]黄忠.浅谈混凝土主体结构及地下室的优化设计[J].居业,2019(05):68-69.

[3]王林峰.超高层建筑裙房钢结构工程综合施工技术[J].建筑施工,2018,40(01):22-25.