樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢结构施工工法

技术领域

本发明涉及一种钢结构施工工法，特别是一种樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢结构施工工法。

背景技术

某工程项目结构形式为樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢构，建筑高度24m，地下一层，地上五层，下部为混凝土钢管柱、上部为钢结构，总用钢量7500吨。该工程由大倾角巨型钢柱核心筒、大跨度非对称马蹄形多层斜交桁架及平台梁三部分组成。

该工程共有7个大倾角巨型钢柱核心筒作为斜交桁架的支撑结构，核心筒为底部收缩上部扩张的樽形支撑体系，每个核心筒单元包括4个直径1100mm或1000mm板厚40mm的穿过地下室顶板的异形钢管柱，每根钢管柱重达70吨且为多角度的空间异形构件，其重心形心确定困难，安装定位难度大，易产生组对偏差。钢管柱间采用钢箱梁连接，箱梁截面为平行四边形，跨度大重量大，采用常规的安装方法钢箱梁在空间的定位操作难度大、精度差、大型机械使用时间长，施工成本高，且钢箱梁高空定位后现场焊接工作量大，焊接质量难以保证。

大跨度非对称马蹄形多层斜交桁架外观呈半圆弧状，水平投影方向每6米曲率变化一次，由两侧向中心，曲率半径不断变大。“马蹄形”桁架分为内、外环斜交桁架两部分，外环长372m，内环长294m。桁架腹杆为带有弧度的箱型杆件，共计3层1998根，各杆件外形尺寸均不相同，相互间不可替代，桁架整体不闭合、非对称，定位安装难度极大。

地上部分钢管柱、钢箱梁的安装及桁架的拼装均需要在地下室顶板上进行，地下室顶板承载力有限，局部需要进行加固处理。常规的回顶加固方法为加密模板支撑体系中的立杆，在钢结构施工时地下室顶板下的模板支撑体系不予拆除，材料耗费大，占用时间长，成本高。

桁架在地面拼装完成后采用整体提升工艺由地面一次提升至23.5m的高空。传统的大跨度钢结构拼装胎架多为型钢制成的整体式地面胎架，满铺于结构下方，钢结构拼装时与下部的整体型钢胎架贴合，以此控制钢结构的标高和水平位置，这种整体式型钢胎架钢材用量大，加工制作周期长，成本高；占地面积大，受场地环境制约，制作不方便；不便于钢结构拼装局部标高的微调。

桁架与核心筒采用悬挑牛腿连接，牛腿沿桁架分为4层环向分布，每层28个对接牛腿，共计112个，高空对接口数量多、难度大。对接杆件分为多层环向布置，提升时桁架易与核心筒发生碰撞，提升就位后，牛腿对接精度难以控制。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够满足现场安装需求的樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢结构施工工法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢结构施工工法，所述钢结构采用多个穿地下室顶板大倾角巨型钢管柱核心筒支撑一个大跨度非对称马蹄形多层桁架，每个所述核心筒设有四根大倾角巨型钢管柱，所述桁架设有内、外环斜交桁架，内、外环斜交桁架在上弦杆与下弦杆间均设有多层腹杆，内、外环斜交桁架各层腹杆及上、下弦杆采用平台梁连接；所述钢结构的施工工法采用以下步骤：1)建立BIM模型，实现可视化模拟施工：1.1)应用BIM技术建立钢结构模型，对每一根杆件进行编号和信息加载，并将信息生成二维码，标记于杆件上，通过识别二维码对施工过程进行实时动态跟踪；1.2)采用BIM模型进行动画推演模拟关键工序施工过程，指导现场施工；2)安装核心筒，采用以下步骤：2.1)安装钢管柱地脚螺栓，采用定位架对钢管柱地脚螺栓进行预埋固定，所述定位架设有水平布置的上环板和下环板，所述上环板和所述下环板外形尺寸均与柱脚板相同并通过竖直设置的至少三根钢筋连接在一起，在所述上环板内连接有十字定位板，在所述上环板和所述下环板上设有地脚螺栓定位孔；施工时，首先将地脚螺栓逐一穿入定位架，并根据设计标高确定地脚螺栓的竖向位置，然后与定位架点焊固定形成一个整体；通过使十字定位板的十字线与预先在基础上弹出的地脚螺栓定位十字线重合来控制定位架及地脚螺栓的平面位置；然后根据地脚螺栓的设计标高对十字定位板的顶标高进行微调，之后将定位架与基础钢筋焊接，完成地脚螺栓的预埋固定；2.2)钢管柱定位安装，采用以下步骤：2.2.1)分节，第一柱节为圆管直柱、第二柱节为圆管斜柱、第三及以上柱节为空间异形圆管斜柱，空间异形圆管斜柱上部设有两个悬挑梁，在第二柱节上端和第三及以上柱节对接端部各设置至少三块周向定位板；2.2.2)安装第一柱节；2.2.3)安装第二柱节；2.2.4)第二柱节安装完成后，浇筑地下室顶板，而后根据吊车站位及堆载情况，在地下室顶板上圈画出多个反顶区域，多个所述反顶区域循环使用一个支撑单元，所述支撑单元包括多个支承部件，每个所述支承部件包括至少一个钢支撑，所述钢支撑包括设置在固定底板上的支撑立柱和液压千斤顶，在所述支撑立柱的顶部固接有水平设置的支撑底板，所述液压千斤顶架设在所述支撑底板上；2.2.5)第三及以上柱节的定位安装：采用CAD软件按照1:1的比例建立空间异形圆管斜柱的模型，并获得安装柱节两个悬挑梁及其中心线的水平投影，在施工现场地面放样该水平投影线，安装时，首先使安装柱节的周向定位板与其下方柱节的周向定位板一一对应地上下对齐，并采用左右两块柱节定位夹板夹紧对齐，并穿入柱节定位夹板连接螺栓；然后在安装柱节的两个悬挑梁的中心线处各自悬挂一个铅坠，调整安装柱节的位置，使铅坠与地面上对应的水平投影线对齐，然后紧固柱节定位夹板连接螺栓；2.3)大跨度超重钢箱梁定位安装，安装前，在钢箱梁两端的顶板上预留施工操作洞口，在钢箱梁和悬挑梁底板上焊接宽向定位立板，安装时，采用起重机械，将钢箱梁吊装至预定位置，使钢箱梁和悬挑梁底板对齐，对齐的方法为：将钢箱梁和悬挑梁底板上的宽向定位立板采用左右两块箱梁宽向定位夹板夹紧对齐，并穿入箱梁宽向定位夹板连接螺栓，然后调整钢箱梁的位置，使钢箱梁和悬挑梁腹板对齐，在腹板对接处设置内衬板，内衬板与腹板采用紧固螺栓连接，而后紧固箱梁宽向定位夹板连接螺栓，此时起重机械即可摘钩；通过操作洞口在钢箱梁的内部将钢箱梁和悬挑梁的底板焊接在于一起，在完成钢箱梁与悬挑梁的焊接后，在施工操作洞口上焊接盖板；3)桁架安装，采用以下步骤：3.1)采用midas软件进行结构受力分析，根据分析结果，在核心筒的每根柱顶上确定一个提升上吊点，各提升上吊点根据受力分析得到的反力标准值，配置液压提升器；3.2)地面拼装，采用以下步骤：3.2.1)在桁架安装位置的正下方地面上设置定位胎架，所述定位胎架包括按照内、外环斜交桁架下弦杆的水平布置曲线分散布置的多个支承单元，所述支承单元设有两个四腿桌结构，两个所述四腿桌结构腿对腿设置，在桌腿对接处设有顶升空腔，在所述顶升空腔的一侧设有操作洞口，在所述顶升空腔内设置有液压千斤顶，上部四腿桌结构设有支承面板；3.2.2)超平定位胎架支承面板的上表面；3.2.3)在定位胎架的支承面板上拼装内、外环斜交桁架下弦杆，当内、外环斜交桁架下弦杆水平位置调整到位后采用左右限位件进行限位；3.2.4)通过调整定位胎架的液压千斤顶超平内、外环斜交桁架的下弦杆底面；3.2.5)采用连接件将定位胎架对接的两个所述桌腿固定在一起；3.2.6)逐层安装桁架的腹杆及相应平台梁，使位于每个核心筒两侧的内、外环斜交桁架上弦杆向下起拱，然后安装桁架上弦杆，在桁架腹杆和平台梁的安装过程中，在内、外环斜交桁架上焊接与外伸悬挑牛腿一一对接的内伸悬挑牛腿，外伸悬挑牛腿焊接在核心筒的每根钢管柱上，内伸悬挑牛腿和外伸悬挑牛腿均上下成行设置，内伸悬挑牛腿的长度从下至上依次缩短，所述外伸悬挑牛腿与内伸悬挑牛腿均采用箱型结构，其腹板厚度不同，且比值为0.7～0.8；在内、外环斜交桁架的上弦杆上一个核心筒周围设置4个吊点，在每个吊点处安装一个吊具；在桁架悬挑段的固定端底层设置临时加固结构，在内、外环斜交桁架上弦杆位于吊具下方的内部设置永久加固结构；3.3)提升安装，采用以下步骤：3.3.1)在提升平台上标记定位点，在地面架设全站仪，通过坐标转换，根据理论平距与实测平距算出平距差值，提升平台以标记定位点为基准，在钢管柱柱顶进行定位固定；3.3.2)安装提升系统：所述提升系统包括液压提升器、同步控制系统及液压泵源系统，在提升平台上的上吊点位置处安装液压提升器，在桁架上弦杆的下吊点位置处安装吊具，然后采用底锚和钢绞线将液压提升器与吊具连接在一起；3.3.3)以各提升上吊点的反力标准值为依据，对桁架进行分级加载，保证桁架整体同步上升；3.3.4)桁架提升到位后，完成桁架与核心筒的高空对接，将预留活动空间且呈阶梯状错层叠退分布的内伸悬挑牛腿与外伸悬挑牛腿一一对应连接；3.3.5)分组分级卸载：在每两个相邻核心筒之间的后装杆件安装完成后，分级卸载该相邻两个核心筒上部的液压提升器；3.3.6)液压提升器卸载完成后，拆除临时支撑。

所述步骤2.2.5)，高空作业时，采用抱柱式操作平台，包括水平设置的平台主体，所述平台主体采用“凹”字形结构，抱靠在钢管柱上，二者采用连接座、连接板和定位板连接，所述定位板固接在钢管柱上，有三个，沿周向布置在三个象限点处，所述连接座，固接在所述平台主体上，有三个，与所述定位板一一对应，相互对应的所述连接座和所述定位板采用一个连接板连接，所述连接板与所述连接座和所述定位板分别采用螺栓连接，在所述平台主体的外边缘处设有护栏。

所述步骤2.2.2)，地脚板与第一柱节是分离的，安装时，先将地脚板固定在钢管柱地脚螺栓上，然后安装第一柱节。

所述提升平台设有沿核心筒钢箱梁长度方向外伸的提升悬臂，所述提升器固定在所述提升悬臂的悬臂端上。

上下相邻的两根外伸悬挑牛腿长度的差值均相同，为80～120mm中的任意值。

对接的外伸悬挑牛腿和内伸悬挑牛腿之间的设计间隔均相同，为10～15mm中的任意值。

所述临时加固结构采用横向桁架，所述横向桁架连接在内、外环斜交桁架之间。

所述永久加固结构设有横截面与吊具相同、呈“井”字形布置的4块竖向加劲板。

所述四腿桌结构的腿桌腿及边框均是由方管制成的，在所述桌腿的底部内侧设有水平支承板，所述顶升空腔设置在上下相对的两个所述水平支承板之间。

所述连接件是由钢板制成的。

本发明具有的优点和积极效果是：

分为两大部分：

1)核心筒安装工法的优点和积极效果：

1.1)施工前采用仿真推演技术进行虚拟施工，构件密集区域及关键节点的核心区域采用动画推演，模拟吊车站位及杆件安装；根据推演结果，现场合理布置起重机械，确定各杆件安装先后顺序，提高现场施工预测性，使施工现场组织合理。

1.2)采用整体定位的方式预埋地脚螺栓极大地提高了预埋精度。采用定位架使得每根钢管柱下的多个地脚螺栓形成一个稳定的整体，便于平面位置和标高的调整，提升了预埋精度，也防止了混凝土浇筑过程中螺栓的偏移。

1.3)采用三维坐标转换技术对异型钢管柱进行空间定位，提高钢管柱安装质量。通过将钢管柱合理分节，使空间异形圆管斜柱带有悬挑梁，并在柱节对接端部设置周向定位板，将上下两节钢管柱通过周向定位板的螺栓连接在一起，保证了上、下柱节的相对位置；通过在悬挑梁端部中心线位置处焊接限位板，挂铅坠，通过倒链调节安装柱节，使梁端下放的铅坠与地面弹出的墨线对齐，保证悬挑梁的平面位置，从而对钢管柱进行空间的精准定位，解决了大倾角巨型钢管空间定位的难题；

1.4)循环使用一个支撑单元对地下室顶板进行局部反顶，加强板面承载力，极大地降低了施工成本。采用tekla软件模拟吊车行进路线及钢柱安装工况，根据模拟结果将地下室顶板划分为行车道、吊车站位区及构件临时堆放区，根据各功能区域内施工荷载需求，确定各功能区域内楼板的反顶区域。循环使用一个支撑单元，每个支撑单元采用多个分散的、可调支承部件，使每个反顶区域内的每个反顶位置处的支撑力可调，便于局部支撑加强，满足局部加载、较大动荷载及堆载等不同承载要求。一个支撑单元多个反顶区域循环使用，在满足楼板结构安全的前提下，极大地降低了施工成本。

1.5)采用抱柱式操作平台为钢管柱高空安装提供作业空间，施工方便，成本低。采用高度可随结构攀升的抱柱式操作平台施工异形圆管斜柱，与满堂脚手架相比，极大地扩大了钢管柱安装的作业面，便于管节吊装，便于提高钢管柱的安装质量，在空间异形圆管斜柱上焊定位板，通过连接板将平台主体的连接座与定位板连接，将平台挂置于空间异形圆管斜柱上；平台安装位置可以调节，平台高度可随结构攀升，安装、拆卸便捷，效率高，成本低，使用方便，大大减少脚手架搭拆时间，节约工人和机械成本，稳定性好，安全可靠，避免了脚手架搭拆，有效节约人工和机械成本。

1.6)采用多点限位、预留操作洞口实施焊接提了钢箱梁的高安装质量。钢箱梁底板及腹板采用螺栓限位，提高了箱梁高空对口的精度；底板及腹板相应位置的螺栓紧固后吊车即可摘钩，减少了大型机械使用时间，降低了施工成本；箱梁盖板预留洞口，钢板全部开设内坡口，现场焊接均为平焊和立焊，相比于采用仰角焊在箱梁外部焊接底板对接口，这种安装结构焊接质量更容易保证。

2)桁架安装工法的优点和积极效果：

2.1)应用BIM技术对施工过程进行实时动态跟踪，实现可视化过程管理。采用BIM软件将原本平面、固化的钢结构设计图纸转换成三维立体模型,而后将BIM三维实体结构模型中每一根杆件单独创建构件编号，在附属信息中编辑杆件的材质、规格尺寸、重心位置、杆件重量，并对每一根杆件加载进度信息，用于对其下料、加工制作、抛丸除锈、油漆喷涂、运输发货、现场安装的状态进行登记。在模型中，根据各杆件所处的不同工序状态标记相应的颜色，对构件的生产加工进度进行动态掌控。每一根杆件在出厂时，粘贴唯一的二维码标识，作业人员可通过扫描获得杆件的附属信息，施工质量追溯性强。

2.2)桁架上胎拼装，可微调，精度高。通过在地面利用由多个分散的、可调支承单元形成的定位胎架拼装桁架，便于局部微调，实现精准定位，便于提高拼装精度。

2.3)提升加固，安全可靠。采用临时加固与永久加固相结合的方式，对提升单元进行加固处理，保证桁架提升过程中结构的安全稳定，且加固费用低，经济合理。

2.4)大跨度、非对称多层马蹄形桁架平稳提升。采用midas软件进行结构受力分析。根据分析结果，确定提升上吊点在核心筒柱顶上的具体布置点位并设置提升平台，提升平台采用型钢焊接，悬臂开设U形槽，上部安装液压提升器，U形槽内穿过钢绞线。提升平台在各提升上吊点处根据受力分析得到的不同反力标准值，配置不同型号的提升设备，提升时根据反力标准值加载提升力，从而保证了大跨度、非对称多层马蹄形桁架平稳提升。

2.5)采用免棱镜工艺安装提升设备，保证了测量人员的高空作业安全。在提升平台上标记定位点，在地面架设全站仪，通过坐标换算，根据理论平距与实测平距.算出平距差值，以标记定位点为参照，对提升平台进行定位，无需高空安装棱镜放样，避免了测量人员高空临边作业，保障了施工安全。

2.6)采用液压同步提升技术对桁架进行整体提升，极大地降低了安装施工难度。钢结构桁架在其投影面正下方的地面拼装为整体，在核心筒钢管柱柱顶上设置提升上吊点，桁架的对应位置设置提升下吊点，上下吊点采用底锚和钢绞线连接。利用液压同步提升系统将桁架整体提升至安装设计位置，液压提升系统包括液压提升器、同步控制系统及液压泵源系统三部分，液压提升系统整体重量较轻，运输安装方便，液压提升器的锚具具有逆向运动自锁性，构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定，使提升过程安全。

2.7)分级加载保证提升安全。以反力标准值为依据，对桁架进行分级加载，保证各提升点上升的同步性、桁架结构整体的稳定性。

2.8)采用防干涉措施，避免提升过程中杆件碰撞。采用预先安装的内伸悬挑牛腿与核心筒上的外伸悬挑牛腿对接，内伸悬挑牛腿与外伸悬挑牛腿预留活动空间且呈阶梯状错层叠退式分布，同时桁架上弦杆反向起拱处理，能够避免提升过程中的碰撞，并减少了提升后现场高空焊接作业量，便于提高安装质量。

2.9)采用多牛腿高空对接防错位措施，提高对口精度。将对接的内伸悬挑牛腿腹板与外伸悬挑牛腿腹板设计成不同厚度，在桁架提升到位与核心筒高空对接时，由于两腹板板厚不同，为高空对接提供了错边余量，提高了环向分布的、多层一一对应的牛腿对接精度。

2.10)分组分级卸载，加快卸载进程保证卸载安全。在每两个相邻的核心筒之间的后装杆件安装完成后，即可卸载该相邻两个核心筒上部的提升器，在分组卸载过程中，液压提升器伸缸压力逐渐下调，分级卸载，密切监控计算机控制系统中的压力和位移值，一旦数据异常立即停止，防止了卸载过程中的载荷转移，保证了卸载的安全性。

附图说明

图1为本发明的施工流程图；

图2为采用本发明施工的一种樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢结构示意图；

图3为采用本发明施工的钢结构的核心筒结构示意图；

图4本发明工序1.1)采用定位架定位地脚螺栓的示意图；

图5本发明工序1.1)地脚螺栓穿装在定位架上的示意图；

图6本发明工序1.1)采用的定位架结构示意图；

图7为本发明工序1.3.4)的示意图；

图8为本发明工序1.3.4)应用的钢支撑结构示意图；

图9本发明工序1.3.5)的施工示意图；

图10为图9的A部放大图；

图11为图9的B部放大图；

图12为本发明工序1.3.5)应用抱柱式操作平台的结构示意图；

图13为本发明工序1.3.5)应用的抱柱式操作平台的结构示意图；

图14为本发明工序1.3.5)应用的抱柱式操作平台与钢管柱连接节点的放大图；

图15为本发明工序1.4)的施工示意图；

图16为图15的A部放大图；

图17为图16的仰视图；

图18为应用本发明的桁架结构示意图；

图19为应用本发明采用定位胎架在地面拼装桁架的结构示意图；

图20为本发明采用的支承单元的结构示意图；

图21为本发明采用的支承单元的上部四腿桌结构示意图；

图22为本发明采用的支承单元的下部四腿桌结构示意图；

图23为本发明采用的临时加固结构示意图；

图24为应用本发明的桁架悬挑端示意图；

图25为应用本发明的提升示意图；

图26为应用本发明的提升就位示意图；

图27为本发明所用吊具安装示意图；

图28为本发明所用永久加固结构示意图；

图29为应用本发明外伸悬挑牛腿与内伸悬挑牛腿高空对接的示意图。

图中：1、核心筒；1-1、钢管柱；1-2、钢箱梁；1-2-1、操作洞口；1-2-2、宽向定位立板；1-2-3、宽向定位夹板；1-2-4、宽向定位夹板连接螺栓；1-2-5、内衬板；1-2-6、紧固螺栓；1-3、空间异形圆管斜柱；1-3-1、周向定位板；1-3-2、柱节定位夹板；1-3-3、柱节定位夹板连接螺栓；1-4、悬挑梁；1-5、外伸悬挑牛腿；

2、桁架；2-1、内环斜交桁架；2-1-1、上弦杆；2-1-2、下弦杆；2-1-3、腹杆；2-1-4、平台梁；2-2、外环斜交桁架；2-3、内伸悬挑牛腿；3、定位架；3-1、上环板；3-2、钢筋；3-3、下环板；3-4、十字定位板；4、地脚螺栓；5、基础钢筋；6、水平投影线；7、铅坠；8、平台主体；8-1、连接座；8-2、连接板；8-3、定位板；8-4、护栏；9、支承单元；9-1、四腿桌结构；9-1-1、桌腿；9-2、液压千斤顶；9-3、连接件；9-4、支承面板；10、吊具；11、液压提升器；12、提升平台；13、横向桁架；14、竖向加劲板；15、外伸悬挑牛腿腹板；16、内伸悬挑牛腿腹板；17、支撑立柱；18、固定底板；19、反顶液压千斤顶；20、斜撑；21、支撑底板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅附图，一种樽形支撑超长多层马蹄形曲面空间钢结构施工工法，所述钢结构采用多个穿地下室顶板大倾角巨型钢管柱核心筒1支撑一个大跨度非对称马蹄形多层桁架2，每个所述核心筒设有四根大倾角巨型钢管柱1-1，所述桁架2设有内环斜交桁架2-1、外环斜交桁架2-2，内、外环斜交桁架在上弦杆2-1-1与下弦杆2-1-2间均设有多层腹杆2-1-3，内、外环斜交桁架各层腹杆2-1-3及上、下弦杆采用平台梁2-1-4连接。

所述钢结构的施工工法采用以下步骤：

1)建立BIM模型，实现可视化模拟施工

1.1)应用BIM技术建立钢结构模型，对每一根杆件进行编号和信息加载，并将信息生成二维码，标记于杆件上，通过识别二维码对施工过程进行实时动态跟踪；

1.2)采用BIM模型进行动画推演模拟关键工序施工过程，指导现场施工；

2)安装核心筒

请参阅图3，核心筒1采用底部收缩上部扩张的樽形支撑体系，由4根钢管柱1-1以及柱间钢箱梁1-2组成，每根钢管柱1-1重达70吨且为多角度的空间异形构件，柱间钢箱梁1-2截面形式为平行四边形，是大跨度超重钢箱梁。核心筒1的空间定位难度大，安装误差控制困难。

上述核心筒的安装方法，采用以下步骤：

2.1)安装钢管柱地脚螺栓4，请参见图3～5，采用定位架3对钢管柱地脚螺栓4进行预埋固定，所述定位架3设有水平布置的上环板3-1和下环板3-3，所述上环板3-1和所述下环板3-3外形尺寸均与柱脚板相同并通过竖直设置的至少三根钢筋3-2连接在一起，在所述上环板3-1内连接有十字定位板3-4，在所述上环板3-1和所述下环板3-3上设有地脚螺栓定位孔；施工时，首先将地脚螺栓4逐一穿入定位架3，并根据设计标高确定地脚螺栓4的竖向位置，然后与定位架3点焊固定形成一个整体；通过使十字定位板3-4的十字线与预先在基础上弹出的地脚螺栓定位十字线重合来控制定位架3及地脚螺栓4的平面位置；然后根据地脚螺栓4的设计标高对十字定位板3-4的顶标高进行微调，之后将定位架3与基础钢筋5焊接，完成地脚螺栓的预埋固定。

通过采用定位架3，利用连接在一起的、设有螺栓孔的上环板3-1和下环板3-3以及上环板内的十字定位板3-4来确定地脚螺栓4的平面位置，利用定位架3的上环板3-1以及地脚螺栓4的设计标高来确定地脚螺栓4的竖向位置，将地脚螺栓4与定位架3形成一个整体，与基础钢筋5焊接，定位精确、稳固，施工方便，效率高，能够提高地脚螺栓的预埋质量。

2.2)钢管柱定位安装

2.2.1)分节，第一柱节为圆管直柱、第二柱节为圆管斜柱、第三及以上柱节为空间异形圆管斜柱，空间异形圆管斜柱1-3上部设有两个悬挑梁1-4，在第二柱节上端和第三及以上柱节对接端部各设置至少三块周向定位板1-3-1；

2.2.2)安装第一柱节，可以采用现有施工方法。在本实施例中，地脚板与第一柱节是分离的，安装时，先将地脚板固定在钢管柱地脚螺栓4上，然后安装第一柱节，地脚板与柱节分离、分别安装，使柱脚板标高易于调整，施工方便。

2.2.3)安装第二柱节，采用现有施工方法。

2.2.4)第二柱节安装完成后，浇筑地下室顶板，而后根据吊车站位及堆载情况，在地下室顶板上圈画出多个反顶区域。多个所述反顶区域循环使用一个支撑单元，所述支撑单元包括多个支承部件，每个所述支承部件包括至少一个钢支撑，所述钢支撑包括设置在固定底板18上的支撑立柱17和反顶液压千斤顶19，在所述支撑立柱17的顶部固接有水平设置的支撑底板21，所述反顶液压千斤顶19架设在所述支撑底板21上。请参阅图7～图8。

优选方案：在所述支撑立柱17的下部周围设有斜撑20，所述斜撑20固接在所述固定底板18和所述支撑立柱17之间，用于提高支撑立柱的稳定性。所述支撑立柱17是由H型钢分段焊接而成的，制作方便，结构可靠。

首先采用BIM软件模拟地上部分柱节安装工况；根据模拟结果将混凝土楼板划分为行车道、吊车站位区及杆件临时堆放区，根据各功能区域内施工荷载需求，确定各功能区域内楼板的反顶区域。然后根据反顶区域的承载要求确定支承部件的规模，也就是支承部件的数量。上述钢构的地下室净高6.1m，钢支撑采用400*400的H型钢，分为三段，每段2m，各段采用螺栓连接，顶部焊接钢板，钢板上架设液压千斤顶，反向回顶楼板。钢支撑可灵活布置，循环使用，拆装时仅需要手拉葫芦即可完成，极大地降低了施工成本。采用反顶支撑结构对地下室顶板进行反顶支撑，可以满足上部区域大型机械作业和堆载要求。

2.2.5)第三及以上柱节的定位安装，请参见图9～11，采用CAD软件按照1:1的比例建立空间异形圆管斜柱1-3的模型，并获得安装柱节两个悬挑梁1-4及其中心线的水平投影，在施工现场地面放样该水平投影线6，安装时，首先使安装柱节的周向定位板1-3-1与其下方柱节的周向定位板1-3-1一一对应地上下对齐，并采用左右两块柱节定位夹板1-3-2夹紧对齐，并穿入柱节定位夹板连接螺栓1-3-3；然后在安装柱节的两个悬挑梁1-4的中心线处各自悬挂一个铅坠7，调整安装柱节的位置，使铅坠7与地面上对应的水平投影线6对齐，然后紧固柱节定位夹板连接螺栓1-3-3。

上下周向定位板1-3-1对齐，可以初步确定上下柱节的周向相对位置，可对安装柱节进行空间临时定位，可以减少大型起重机械的使用时间；以铅坠7作为定位工具、以地面放样的悬挑梁中心线水平投影线6为基准，引测悬挑梁1-4，进而精确定位安装柱节位置，最后再结合全站仪等测量仪器的三维数据，可以最终确定安装柱节位置，定位精度高，可以减少全站仪等测量仪器的使用次数，空间定位安装操作简便，能够降低施工成本。当上述空间异形圆管斜柱1-3的定位安装为高空作业时，采用抱柱式操作平台，请参见图11～13，抱柱式操作平台包括水平设置的平台主体8，所述平台主体8采用“凹”字形结构，抱靠在钢管柱上，二者采用连接座8-1、连接板8-2和定位板8-3连接，所述定位板8-3固接在空间异形圆管斜柱1-3上，有三个，沿周向布置在三个象限点处，所述连接座8-1，固接在所述平台主体8上，有三个，与所述定位板8-3一一对应，相互对应的所述连接座8-1和所述定位板8-3采用一个连接板8-2连接，所述连接板8-2与所述连接座8-1和所述定位板8-3分别采用螺栓连接，在所述平台主体的外边缘处设有护栏8-4。

平台主体8与空间异形圆管斜柱1-3采用连接板8-2通过螺栓连接，结构稳定性好，安全可靠；安装位置可以调整，使用方便；平台重量轻，安装便捷，安装效率高，安装成本低。并且结构简单，制作方便，可循环使用，成本低。

2.3)大跨度超重钢箱梁定位安装，请参见图15～17，钢箱梁1-2安装前，在钢箱梁1-2两端的顶板上预留施工操作洞口1-2-1，在钢箱梁1-2和悬挑梁1-4底板上焊接宽向定位立板1-2-2，安装时，采用起重机械，将钢箱梁1-2吊装至预定位置，使钢箱梁1-2和悬挑梁1-4底板对齐，对齐的方法为：将钢箱梁1-2和悬挑梁1-4底板上的宽向定位立板1-2-2采用左右两块箱梁宽向定位夹板1-2-3夹紧对齐，并穿入箱梁宽向定位夹板连接螺栓1-2-4，然后调整钢箱梁1-2的位置，使钢箱梁1-2和悬挑梁1-4腹板对齐，在腹板对接处设置内衬板1-2-5，内衬板1-2-5与腹板采用紧固螺栓1-2-6连接，而后紧固箱梁宽向定位夹板连接螺栓1-2-4，此时起重机械即可摘钩；通过施工操作洞口1-2-1在钢箱梁1-2的内部将钢箱梁1-2和悬挑梁1-4的底板焊接在于一起，在完成钢箱梁1-2和悬挑梁1-4的焊接后，在施工操作洞口上焊接盖板。

钢箱梁底板及腹板采用螺栓限位，提高了钢箱梁高空对口的精度；底板及腹板相应位置的螺栓紧固后吊车即可摘钩，减少了大型机械使用时间，降低了施工成本；箱梁盖板预留洞口，钢板全部开设内坡口，现场焊接均为平焊和立焊，相比于采用仰角焊在箱梁外部焊接底板对接口，这种安装结构焊接质量更容易保证。

3)安装桁架，采用以下步骤：

3.1)采用midas软件进行结构受力分析，根据分析结果，在核心筒的每根柱顶上确定一个提升上吊点，各提升上吊点根据受力分析得到的反力标准值，配置液压提升器11。

3.2)地面拼装，采用以下步骤：

3.2.1)在桁架2安装位置的正下方地面上设置定位胎架，所述定位胎架包括按照内、外环斜交桁架下弦杆2-1-2水平布置曲线分散布置的多个支承单元9，所述支承单元9设有两个四腿桌结构9-1，两个所述四腿桌结构9-1腿对腿设置，在桌腿9-1-1对接处设有顶升空腔，在所述顶升空腔的一侧设有操作洞口，在所述顶升空腔内设置有液压千斤顶9-2，上部四腿桌结构9-1设有支承面板9-4。

3.2.2)超平定位胎架支承面板9-4的上表面。

3.2.3)在定位胎架的支承面板9-4上拼装内、外环斜交桁架的下弦杆2-1-2，当内、外环斜交桁架的下弦杆2-1-2水平位置调整到位后采用左右限位件进行限位。

3.2.4)通过调整定位胎架的液压千斤顶9-2超平内、外环斜交桁架的下弦杆2-1-2底面。

3.2.5)采用连接件9-3将定位胎架对接的两个所述桌腿9-1-1固定在一起。

3.2.6)逐层安装桁架2的腹杆2-1-3及相应平台梁2-1-4，使位于每个核心筒1两侧的内、外环斜交桁架上弦杆2-1-1向下起拱，然后安装上弦杆2-1-1，在桁架腹杆2-1-3和平台梁2-1-4的安装过程中，在内、外环斜交桁架上焊接与外伸悬挑牛腿1-5一一对接的内伸悬挑牛腿2-3，外伸悬挑牛腿1-5焊接在核心筒的每根钢管柱1-1上，内伸悬挑牛腿2-3和外伸悬挑牛腿1-5均上下成行设置，内伸悬挑牛腿2-3的长度从下至上依次缩短，所述外伸悬挑牛腿1-5与内伸悬挑牛腿2-3均采用箱型结构，其腹板厚度不同，且比值为0.7～0.8；所述外伸悬挑牛腿1-5可以现场焊接，也可以在工厂预制焊接，只要在桁架2提升前焊接即可。在内、外环斜交桁架上弦杆2-1-1上一个核心筒1周围设置4个吊点，在每个吊点处安装一个吊具10；在桁架2悬挑段的固定端底层设置临时加固结构，在内、外环斜交桁架上弦杆2-1-1位于吊具10下方的内部设置永久加固结构。

3.3)提升安装，采用以下步骤：

3.3.1)在提升平台12上标记定位点，在地面架设全站仪，通过坐标转换，根据理论平距与实测平距算出平距差值，提升平台12以标记定位点为基准，在钢管柱柱顶进行定位固定。

3.3.2)安装提升系统：

所述提升系统包括液压提升器11、同步控制系统及液压泵源系统，在提升平台12上的上吊点位置处安装液压提升器11，在桁架上弦杆2-1-1的下吊点位置处安装吊具10，然后采用底锚和钢绞线将液压提升器11与吊具10连接在一起。

3.3.3)以各提升上吊点的反力标准值为依据，对桁架2进行分级加载，保证桁架2整体同步上升。

3.3.4)桁架2提升到位后，完成桁架2与核心筒1的高空对接，将预留活动空间且呈阶梯状错层叠退分布的内伸悬挑牛腿2-3与外伸悬挑牛腿1-5一一对应连接。

3.3.5)分组分级卸载

在每两个相邻核心筒1之间的后装杆件安装完成后，分级卸载该相邻两个核心筒1上部的液压提升器11。

3.3.6)液压提升器11卸载完成后，拆除临时支撑。

在本实施例中，更加具体的方法为：所述提升平台12设有沿外伸悬挑牛腿1-5长度方向外伸的提升悬臂12-1，所述提升器11固定在所述提升悬臂12-1的悬臂端上。上下相邻的两根外伸悬挑牛腿1-5长度的差值均相同，为80～120mm中的任意值。对接的外伸悬挑牛腿1-5、和内伸悬挑牛腿2-3之间的设计间隔均相同，为10～15mm中的任意值。所述临时加固结构采用横向桁架13，所述横向桁架13连接在内、外环斜交桁架之间。所述永久加固结构设有横截面与吊具10相同、呈“井”字形布置的4块竖向加劲板14。所述四腿桌结构9-1的桌腿9-1-1及边框均是由方管制成的，在所述桌腿的底部内侧设有水平支承板9-1-2，所述顶升空腔设置在上下相对的两个所述水平支承板9-1-2之间。所述连接件9-3是由钢板制成的。

上述桁架安装的特点：

一)桁架地面拼装

桁架2拼装在定位胎架上进行，内、外环斜交桁架的下弦杆2-1-2分段上胎，通过对每一段下弦杆2-1-2水平位置和安装标高的调整，控制桁架下弦杆2-1-2的整体曲率。

拼装时定位胎架沿下弦杆2-1-2投影的墨线，每隔三米布置一个，保证定位胎架的精度是保证桁架2拼装精度的关键。定位胎架布置完成后，利用全站仪复核定位胎架支承面板9-4的四个角点、中间点的平面位置及标高，用墨线弹出所要安装的下弦杆2-1-2的中心线及边线。将下弦杆2-1-2吊装上胎后，先用全站仪辅以钢卷尺进行测设，微调后用限位件固定下弦杆2-1-2的平面位置，而后用水准仪对下弦杆2-1-2的标高进行复测，保证下弦杆2-1-2的底面均在同一标高。

当下弦杆2-1-2标高存在偏差时，调节定位胎架桌腿9-1-1内的液压千斤顶9-2，从而调整下弦杆2-1-2的底标高。如此反复调整每个控制点至精确后，将相近两个下弦杆2-1-2点焊固定，而后进行正式焊接。

腹杆2-1-3和平台梁以桁架下弦杆2-1-2为基准，逐层进行安装。

将桁架2的下弦杆2-1-2分段分节，化整为零，杆件单节曲度容易控制，下弦杆2-1-2拼装在定位胎架上进行，桁架下弦杆2-1-2从两侧向中间逐段上胎拼装，通过限制每一段下弦杆2-1-2的空间位置和安装标高对其进行定位。逐步消除累计误差，保证桁架2拼装精度。

二)桁架加固

因为桁架2跨度大，悬挑过长，为了保证提升过程中结构的安全性、稳定性，需要对桁架2进行加固。如果对结构进行永久加固，外露的永久加固件将影响结构外观，采用临时加固，则提升就位后，临时加固杆件需要拆除，经济不合理。因此采用临时加固与永久加固相结合的方式，对提升单元进行加固处理，保证提升过程中结构的安全性、稳定性。具体措施如下：

在悬挑端安装临时加固结构，临时加固结构安装在桁架悬挑段的最底层层间，采用H型钢焊接一个横向桁架13，连接悬挑段的内环斜交桁架2-1与外环斜交桁架2-2。

提升单元在整体提升过程中主要承受自重产生的竖向荷载，因此桁架2上弦杆2-1-1为受力薄弱的杆件，且其与吊具10对应的位置最为薄弱，因此在上弦杆2-1-1加工时，根据结构模型，查询吊具在桁架上弦杆2-1-1上的安装位置，对应吊具安装位置在桁架上弦杆2-1-1内部焊接永久竖向加劲板14，竖向加劲板14厚度同上弦杆2-1-1腹板壁厚。

三)对接防干涉

桁架2与樽形核心筒钢管柱1-1连接的内伸悬挑牛腿2-3为最主要的受力结构，为减少提升就位后的高空焊接量，将外伸悬挑牛腿1-5和内伸悬挑牛腿2-3提前焊接在桁架2及钢管柱1-1上，然而这样可能会导致提升时桁架2上的内伸悬挑牛腿2-3与钢管柱1-1上的外伸悬挑牛腿1-5碰撞而无法正常提升，为解决此问题，采用以下三项措施：

1)各层外伸悬挑牛腿1-5与桁架2上的各层内伸悬挑牛腿2-3分别呈阶梯状分布。外伸悬挑牛腿1-5的长度从上往下呈递减状态，每层相差80～120mm，而内伸悬挑牛腿2-3自下向上，每层相差80～120mm。该方法保证了提升过程中各层内伸悬挑牛腿2-3只能与对应层的外伸悬挑牛腿1-5碰撞，而不会与其他层外伸悬挑牛腿1-5碰撞。

2)为了解决外伸悬挑牛腿1-5与内伸悬挑牛腿2-3在本层发生碰撞的可能性，在每侧留10～15mm间隙。

3)为进一步减小桁架2上内伸悬挑牛腿2-3与本层钢管柱上外伸悬挑牛腿1-5碰撞的可能性，将位于每个核心筒两侧的内、外环斜交桁架上弦杆2-1-1均向下起拱。

四)高空对接防偏差

结构提升到位后，需要将一一对应的外伸悬挑牛腿1-5与内伸悬挑牛腿2-3焊接在一起，由于对接口数量多，桁架结构整体提升时多个悬挑牛腿高空防错位为施工的一个重难点。

通过结构计算软件，计算两对接构件的焊缝强度，在焊缝宽度、熔深满足结构受力要求后，将对接的内伸悬挑牛腿腹板16与外伸悬挑牛腿腹板15设计成不同厚度，且比值为0.7～0.8，在外伸悬挑牛腿1-5与内伸悬挑牛腿2-3高空对接时，将内伸悬挑牛腿腹板16与外伸悬挑牛腿腹板15中对中对口，使两腹板高度方向的中心线对齐，由于两腹板板厚存在偏差，因此为外伸悬挑牛腿1-5与内伸悬挑牛腿2-3的高空对接提供了错边余量。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。