一、任务来源
该课题项目研究来源于集团公司内部自主立项项目，由山东高速德建集团有限公司三建建设分公司主导，集团科技质量部及各子分公司共同参与，开展“超高层钢框架中心支撑结构施工关键技术”研究开发。
二、应用领域和技术原理
新型钢结构附墙连接架施工技术。针对特殊超高层钢结构起重吊装设备正常施工条件下，研制新型附墙支座连接节点新形式，根据圆管柱外形尺寸，附墙支座设置为圆弧形，支座与圆管柱进行焊接，完成了数据理论的支持，总结超高层钢结构起重设备安装方案需要注意要点，将新的节点形式进行推广，保证起重吊装的安全性。
钢结构圆管柱安装定位施工技术。在圆管柱加工安装过程中通过圆管柱加工时确定一条牛腿基准线，根据各方向角度确定水平面内方向，且在上下节柱接口处设置钢印确定竖向对准点等一些列措施减少了加工和安装的误差，避免了返工，提高工作效率，形成特殊形式钢结构安装定位技术。
解决高层钢结构钢梁对接处螺栓连接和焊接及圆管柱连接板后期切割效率、质量、防火等问题，达到既保证工人安全又能提高效率的目的；
超高层钢框架中心支撑结构施工关键技术旨在探索和开发适用于超高层建筑的钢框架中心支撑结构的施工技术和方法，以提高施工效率和质量，降低施工成本和风险。
三、性能指标
超高层新型钢结构附墙支座连接技术创新应用，针对特殊超高层钢结构起重吊装设备正常施工条件下，研制新型附墙支座连接节点新形式，以
及通过优化圆管柱制作形式及内部加设隔板的方式，运用midas对节点处进行受力分析验算，满足变形要求，塔吊使用过程中对钢管柱未产生变形，连接处焊缝未出现开裂现象。新型钢结构附墙支座连接技术的设计合理，构造简单，安装方便，能够提高施工效率，缩短施工周期。新型钢结构附墙支座连接技术的材料用量较少，成本较低，具有较好的经济效益和社会效益。
钢结构圆管柱精准装配定位技术中钢管柱及牛腿工厂加工采用定型胎架工艺加工，组装，便于定位，加工组装方便，可一次将不同角度的牛腿根据基准线全部定位，不需要频繁翻转钢柱，节约加工人工成本。使用胎架工艺加工阶段牛腿方向便于控制，单节柱内牛腿方向一致性好，并且通过相邻两节柱基于共同基准线的预拼装和钢柱对接接头处设置的钢印对准点确保安装时施工效率大大提升，节约了施工工期和提高了吊装机械使用效率。
圆管钢柱焊接挡风及接火装置在焊接过程中的有效性和可靠性。在焊接过程中，挡风装置能够有效地阻止飞溅和火花散落，接火装置能够及时将火花引导至安全区域，避免了安全隐患。同时在钢柱对接焊缝焊接及连接板切割时施工效率高，节约人工近30%。
通过以上三项技术的实施，极大地提高了本项目超高层钢结构的施工安全性和加工安装质量，建立完善的钢结构施工技术，建立完善的高层钢结构起重吊装设备和施工安全性等关键技术以提升施工进度，加强安全性能，从而为超高层钢结构施工提供技术支持，节约工期约20%。
四、与国内同类技术比较
1.国内外研究现状
国内外专家学者对于此类超高层钢框架中心支撑结构施工关键技术的研究可分为以下几个方面。
（1）实验方面：
钟红春等对焊接接火装置进行了实验，同时利用两组防护罩、导火墙等连成整体，以形成一个较为封闭焊接空间，最终达到良好的焊接防 风、防火目的。
于辰杰以 M900D 动臂塔吊为研究对象，对附墙支撑进行现场试验，发现牛腿试件在设计荷载作用下仍然处于弹性阶段，卸载后残余变形很小；利用 ANSYS软件通过拓扑优化对牛腿形状进行优化，降低最大应力和最大变形，改善牛腿应力分布情况。通过 360 度试验研究发现，附墙节点在工作状态下、非工作状态下承受荷载接近，都需要引起设计人员足够的重视。
姚昊宏对钢结构地脚螺栓定位提出，为保证地脚螺栓位置精度，地脚螺栓埋设时应有定位模板辅助。在保证定位板加工精度满足要求的情况下，现场定位时只需按照轴线及间距将定位板准确定位，定位板通常以焊接方式与纵向主筋连接，然后将地脚螺栓依据设计图纸规格放入相应定位板螺孔中固定。
（2）理论计算方面
二十一世纪初，我国学者开始了对塔吊附墙节点的研究。孙贵菊、陆德海、黄志明等对比了不同塔身附墙节点处塔身附墙节点的荷载分配，发现当塔身附墙节点数目超过四道后，部分附墙节点处承受荷载较小，荷载并不能进行有效地分配。清华大学周明、郭彦林等经过大量计算分析，首次提出在不同工况下塔吊附墙节点的四个支点上会出现荷载分配不均匀现象，同时基础支撑某些构件会在非作业状态下达到其控制荷载，因此作业状态和非作业状态都要得到设计人员的足够重视。
（3）有限元模拟方面
王萃英利用有限元软件 MIDAS/GEN，根据设计规范对附墙节点处预埋件进行剪力、拉力、弯矩共同作用下的强度验算，同时对附墙节点处的基础支撑处剪力墙进行冲切承载力验算，并提出利用预应力拉索对动臂塔吊附墙节点进行加固，对加固前后基础支撑进行验算，发现加固后附墙节点周围的混凝土受力性能良好，有效避免了混凝土受冲切破坏。
陈涛通过复杂异形钢结构精确定位与安装技术中实时三维测量定位技术在应用过程中适应性更强,且所需配套设备成本较低,故在一定程度上降低了建筑企业产生额外施工成本的风险。具有更高的自动化与智能化程度。因全站仪在测量过程中能实现对数据的自动计算并存储测量结果,可进一步降低测量人员工作压力。
（4）设计方面
顾生青将最优化分析与基础支撑梁相结合，提出一种基础支撑梁端部弯矩弱化技术，以减少梁端传递到附墙节点处的弯矩作用。通过梁端弯矩与主梁之间的函数关系，将等截面梁按照转角位移相等原则和图乘法转化为变截面梁，不断调整主梁参数使得弯矩满足需要，优化了力传递路径，为设计提供了宝贵经验，这对于附墙节点具有重要意义。
（5）安全管理方面
杜长森通过精确的设计定位、模板制作与定位、预埋螺栓安装以及后续的质量检查与调整，这项技术为建筑物提供了坚实的基础，保障了建筑的稳定性和安全性。
马鸣将其接火装置（接火斗）采用两片接火斗片做为基本元件，用销钉或螺杆将内外接火斗片，连接为可调节的接火斗整体结构，可根据施工现场的施工条件，调节接火斗的形状和大小，接火斗内铺有石棉垫，可有效的收集、储存焊渣，有效地控制了焊接施工的危险源；接火斗上方安有可调节接火斗高低和方位的吊杆，不仅使用方便，可进行交叉作业，提高效率。
综上所述，各位学者从实验、理论计算、设计和管理等方面对超高层钢框架中心支撑结构施工关键技术进行了研究，也给出了相应的指导建议和措施，推动了钢结构的快速发展。
五、成果的创造性、先进性
通过课题研究，对超高层钢框架中心支撑结构施工关键技术与实验分析、应用改进等，形成一整套技术成果，为产品的推广应用奠定了基础。课题申请实用新型专利5项,QC成果2项，工法1项。

一、推广应用的范围、条件和前景
随着社会经济的发展和科技的进步，超高层建筑在城市中越来越普遍。超高层建筑的高度和复杂性对施工技术和工程质量提出了更高的要求。钢框架中心支撑结构是一种常见的超高层建筑结构形式，其施工关键技术的研究对于保证施工质量和安全具有重要意义。
高层钢结构是反映一个城市经济的繁荣和社会的进步的重要标志，它是伴随着社会的经济、技术的进步以及人们的生活需要而发展起来的，同时，它是商业化、工业化和城市化的产物。计算机模拟技术提高以及在建筑领域的广泛应用，钢结构加工制作和施工技术的进步，更为高层钢结构提供了广阔的发展空间。在我国倡导建立节约型和可持续发展社会的今天，钢结构作为一种绿色环保可重复利用建筑更加符合时代发展的潮流。
钢结构可实现建筑大跨度、超高层、具有自重轻、施工简便、抗震性能好、可回收利用等优点，可实现建筑大跨度、超高层和各种曲面结构造型。曲面结构中，钢管柱方向性极佳，可以向各方向伸出不同角度的牛腿，是各种单曲、双曲结构中的不二之选。但在钢管柱及牛腿加工及安装过程中要求严格控制尺寸偏差，精度要求高，采用传统的矩形结构中柱加工及牛腿装配方法难以满足曲面钢结构加工及安装的方向精度控制要求，牛腿角度小幅的误差会随着梁长度的延续不断放大。非正交牛腿钢管柱精准装配技术具有施工速度快、方向精度控制准确、效率高、结构成型质量高，适合整体造型布局为弧形、圆形、椭圆形等各种非正交轴线的钢结构柱及牛腿加工及安装等特点，能够很好的解决上述困难和问题。
圆管钢柱焊接挡风及接火装置的设计就是为了解决这个问题。通过使用挡风装置，可以有效地阻止热量的散发，从而减少热量的损失和浪费。同时，接火装置可以安全地收集和引导焊接过程中产生的火花，防止火花四处飞溅，从而减少火灾的风险。
针对常规结构塔吊附墙方面进行研究，附墙支座多为主体混凝土中放置预埋件，通过螺栓进行连接。在钢结构塔吊附墙方面，项目部从安全性、对构件安装交叉等多方面考虑。传统的塔吊附墙支座与钢柱的连接方式是抱箍式螺栓连接，钢柱大多为圆柱状，通过使用较多螺栓使得抱箍式的塔吊附墙支座直接捆绑在钢柱的侧壁上，当塔吊附墙支座承受扭转力矩时，传统的塔吊附墙支座并不能提供足够的反向力矩来支撑塔吊底部，抱箍式的塔吊附墙支座容易与钢柱发生相对转动，导致该种塔吊附墙支座的抗扭转效果较差。因此，有必要提出一种超高层钢结构新型塔吊附墙支座，以提高塔吊附墙支座的抗扭转效果。
二、存在的问题及改进意见
1.存在的问题
尽管国内外的相关研究已经取得了一些成果，但仍存在一些问题需要进一步解决。例如，超高层钢框架中心支撑结构的施工精度控制、焊接质量控制、施工安全性保障等方面还需要进一步完善和改进。此外，对于一些新材料、新工艺、新技术的研发和应用，仍需要加大投入和研发力度，以推动超高层钢框架中心支撑结构施工关键技术的进一步发展。
2.改进意见
（1）通过对比传统附墙支座和新型附墙支座的设计和性能，可以发现新型附墙支座的优点和不足之处，从而对现有技术进行改进。
（2）建议进一步优化挡风装置的设计和提高接火装置的灵敏度，以确保在焊接过程中的安全性和稳定性。
（3）为了更好地研究和开发适用于圆管钢柱焊接的挡风及接火装置，建议进一步开展相关实验和研究，以验证其可行性和有效性，同时探讨其应用范围和局限性。