异型高层、超高层钢结构创新施工技术研究

随着钢结构形式的不断突破，异型高层、超高层钢结构建筑在结构造型新颖的同时，使施工难度大大提高。与发达国家相比，我国对这类钢结构建筑施工技术起步比较晚，成熟、可借鉴的经验不多，在施工模拟及监测、大型节点研究、焊接技术等领域还很落后、欠缺。为此我们结合几个典型工程，针对异型高层、超高层钢结构的施工模拟及监测；新型节点技术及创新的焊接技术等方面展开了研究。
异型高层、超高层钢结构的施工模拟及监测主要是通过研制开发有限元前处理软件，创新地对不同工况下的施工过程进行数值模拟，并对施工中的主体结构及临时支撑的应力和变形进行在线实时监测，通过施工过程软件模拟技术及施工过程应力应变实时监控技术了解异型高层钢结构在安装过程中结构受力情况，为结构施工提供了可靠的判断依据，试验结果给出的结构受力规律与设计预期吻合，同时也证明了采用有限元软件ANSYS对异性高层钢结构进行施工全过程模拟虽然在建模、计算过程中引入了一些假设，简化，但其结果已能够反映施工过程结构内力变化情况，满足工程施工要求。
新型的节点技术通过大型钢结构铸钢节点的有限元仿真模拟分析和设计超大型多加载点以及复杂外荷类型条件下的加载方式和反力装置来进行足尺实验研究，确保超大型复杂铸钢节点在复杂应力状态下的承载力和变形能力能满足工程要求的同时也兼顾节点设计的经济性，足尺实验实测应力和有限元分析结果基本吻合，表明在线弹性状态下有限元分析的结果能真正反映铸钢节点的实际受力性能。
创新的焊接技术主要通过四个阶段的研究工作，对全自动、半自动药芯自保护焊的焊接工艺性、经济性进行试验、研究。结果表明：采用国产药芯自保护焊丝，利用合理的工艺措施，进行全自动、半自动焊接，所形成焊缝的工艺性能完全能满足超高层建筑钢结构的技术要求。
目前本项目已在杭州国际会议中心和大连期货大厦等工程中得到了实际应用，并通过了有关部门的验收，通过该成果的全面应用，累计新增销售3.71亿，新增利润2597万，节约了工程建设投资1443万，并且加快工程建设进度，保证了工程质量，产生了巨大的经济及社会效益。
本项目成果适用范围广，可广泛应用于异型高层、高层、超高层钢结构建筑中（08年度公司此类项目已承接5.2亿,已都在应用该成果），技术含量高、能有效指导施工、加快工程建设进度、控制施工质量，具有良好的应用推广前景。