某工程万吨钢结构整体提升施工技术

XX建工集团张xxxx图书馆工程钢结构整体提升施工汇报内容一．工程概况二．施工方案的选择三．钢结构施工工艺流程四．提升施工特点、难点分析五．提升施工设备布置六．提升施工理论计算分析七.提升施工控制方案八.提升施工九.小结1．建筑基本情况建设单位：xx图书馆工程名称：xx图书馆工程建设地点：xx大街33号建筑规模：总建筑面积约为100000m2；其中地上建筑面积：35000m2，地下建筑面积：65000m2。一．工程概况2．主要设计及参建单位建筑设计单位：xx建筑设计有限公司结构设计单位：xx建筑设计研究院有限公司监理单位：xx监理有限公司施工总承包单位：xx建工集团有限公司3．工程简介xx图书馆工程主楼结构由地下三层和地上五层组成。该建筑基础底板标高－13.6m，钢结构屋面结构标高＋26.19m。主要建筑内容为密集型藏书库、阅览室、图书加工用房、学术交流用房、珍品图书保存库和展示厅、数字图书馆的大型计算机机房、数字资源存储机房、数字处理间等。主体三层以下采用钢筋混凝土框架－筒体结构体系形成基座区，基座区长120m，宽90m。三层以上采用巨型钢桁架结构体系由36根钢柱承受其重量，外形尺寸116m×106m。南北向设有6榀巨型钢桁架，东西向设有4榀支撑桁架。基座区屋顶区钢骨柱核心筒钢结构平面布置图1HJ-1HJ-2HJ-3HJ-3HJ-1HJ-2HJ-3HJ-3ABCDEFGHJQPONMLK2437865131411121097500750075007500750075007500750075007500750075007500750075007500750075007500750075007500750075007500750075007500105350112500HJ-1HJ-1HJ-2HJ-2HJ-3HJ-3HJ-3HJ-3HJ-5HJ-5HJ-4HJ-4钢结构区域混凝土区域主楼南北方向剖面主楼东西方向剖面HJ-3HJ-1、2WJ-1桁架结构桁架节点钢桁架及主梁均采用箱型截面，桁架长116m，高10.04m,最重单榀桁架1100t,总工程量约13500t。钢板厚度范围主要为25～80mm，材质为Q345C，其中40～60mm板材Z向性能要求满足Z15，大于60mm板材Z向性能要求满足Z25。桁架杆件连接采用全焊接形式，各层主梁与桁架弦杆连接采用栓焊结合，焊缝等级为一级。钢结构工程主要构件截面尺寸构件名称截面形式截面尺寸桁架下弦箱形1500×1200×40×60桁架上弦箱形900×1200×30×60桁架腹杆箱形1200×600×（50～80）×（50～80）四层主梁箱形1500×600×25×60五层主梁工字形H485×300×16×30顶层主梁箱形900×600×25×60各层次梁工字形HM482×300、HN500×200、HW300×300Y形支撑箱形1200×600×（60～80）×（60～80）主劲性柱箱形1200×600×（40～80）×（40～80）2.1施工方案的选择本工程采用了巨型钢桁架体系，主桁架1.2m*106m*10.04m，重1100t,经深化加工图单个杆件最重61t，空中组拼难度较大。若采用常规的安装方法无法实现跨外吊装，跨内吊装吊车运行通道加固及桁架拼装支撑胎架费用惊人，施工安全难以保证且无法满足工程工期要求。结合本工程钢结构特点和通过对常规钢结构安装方法在本工程使用不利因素的分析，考虑到安装方案的可行性、安全性、经济性和施工工期。为保证钢结构整体安装质量和精度，本工程总体施工方案采用逆作法施工，钢结构采用“地面拼装，整体提升”的施工方案。二．施工方案的选择2.2钢结构“地面拼装，整体提升”方案优点：（1）在地面上建立拼装平台,使结构构件的杆件利用工装、卡具和较小起重机，能准确无误地拼装在水平、轴线位置上；相对减少高空作业。构件所有节点均稳定地坐落在平台上焊接变形量小，施工质量及安全易于保证。（2）工作面大，工序间衔接较好，便于施工组织。（3）主钢构地面拼装完成后，建立了空中安装平台，对继续安装的四层、顶层次结构及五层构件提供可靠保障。（4）大型结构整体提升施工技术是一项新颖的结构安装施工技术，其采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步提升、机电液一体化的技术原理，实现同步升降、负载均衡、结构姿态校正、应力控制、操作锁闭、过程显示、故障报警等，施工安全有一定保证。2.3提升重量的确定工程总体施工方案采用逆作法施工，屋顶区钢桁架结构地面原位拼装完成后，再进行土方开挖、基础结构施工。经多方讨论研究，屋顶钢结构主要钢结构地面拼装，剩余构件在整体提升完毕以后穿插散拼。最终确定整体提升重量约为10388吨。桁架体系地面原位拼装后进行土方开挖，施工基础结构四层提升构件四层提升构件主要包括主桁架、次桁架下弦杆件及四层主梁、悬臂梁等。2.4提升构件布置2.4提升构件布置屋面层提升构件屋面层提升构件主要包括主桁架、次桁架上弦杆件及屋架、屋面层主梁、悬臂梁、天井区次梁。2.5整体提升方案的确定确定总体施工方案后，共制定了四套整体提升施工方案：1）钢格构柱提升方案；2）混凝土框架柱提升方案；3）钢结构顶升施工方案；4）利用结构体系中的六个钢筋混凝土核芯筒做为主要提升平台，HJ-3端部设钢格构柱辅助提升的方案。经多方研究讨论最终确定第四种方案最为经济合理。顶升千斤顶《钢结构整体提升施工方案》编制完成后，于2006年7月1日邀请了国内知名专家，召开了方案论证会，与会专家一致肯定了提升总体方案的合理性和可行性。2.6整体提升专家论证论证会上与会专家和领导积极讨论三．提升施工工艺流程·土方平整钢结构地面拼装基础施工拼装支撑桩施工钢结构地面就位拼装主体结构土方施工核心筒施工及提升平台施工提升设备安装调试试提升试下降，检查各提升设施状况正式提升安装第三节钢骨柱安装Y形支撑第一次下放，焊接Y形支撑上口首次卸载，焊接Y形支撑下口提升厂家确认提升设备制备提升吊架加工出厂检验提升设备基础施工提升塔架提升塔架加工提升塔架安装提升吊耳加工提升吊耳焊接最终卸载拆除提升设备4.1提升吊点的确定整体提升重量大，需提升结构面积广，钢结构构造复杂，杆件刚度差异较大，合理布置提升吊点，使提升施工过程中构件应力及变形在规范允许范围内，提升施工经济合理安全可靠。四．提升施工特点、难点分析4.2提升重量重，面积大总的提升重量10388吨，在国内已建工程中还前所未有。本工程提升钢结构的尺寸为116m×106m，面积约12300m²。4.3同一提升平台上各点的载荷在提升过程中波动较大在同一核芯筒上，各吊点之间的距离近，结构刚度大，对位置同步控制极其敏感。位置误差稍有差别，各点的负载将重新分配而发生较大的波动，可能引起结构的不安全。4.4同步控制要求高在提升过程中，各吊点之间的同步控制要求在10mm内；同时，同一核心筒上各吊点的载荷要控制在与理论计算基本一致的范围内。4.5钢结构在提升过程中与核心筒间距近钢结构在提升过程中，其桁架与核心筒之间的最小间距理论上只有50mm；要求提升设备的安装须保证较高的定位精度。4.6空中悬停时间长钢结构提升到位后，需要在空中悬停近60天，进行钢结构劲性柱及Y型支撑安装等工序施工后,再整体下放就位。4.7整体下放600mm根据结构设计特点，在结构就位前，需要将结构整体下放600mm。5.1提升施工组织机构图书馆钢结构整体提升组织机构框图结构变形监测组钢结质量巡视组提升平台变形监测组核心筒质量巡视组安全保卫组宣传组会务组钢结构保障组砼结构保障组水电保障组结构应力监测组结构计算组提升监控组控制操作组提升油缸组液压泵站组领导小组组长：郑勇提升施工指挥部指挥长：杨煜提升执行机构经理：王玉生砼结构质量安全组组长：吴长路钢结构质量安全组组长：张文学工程保障组组长：黄璞提升施工组组长：卞永明会务组组长：任为祥专家组组长：杨嗣信五．提升施工设备布置5.2提升吊点布置xx图书馆工程屋架总重约10388t，采用28个吊点整体同步提升。其中，24个吊点分布在6个核心筒周围，编号为A-F；其余4点分布在两个格构柱上，编号为G。核心筒编号吊点编号核芯筒编号钢桁架编号提升点编号提升点反力（单位kN）提升油缸布置提升能力（单位：kN）油缸储备系数/利用系数钢绞线安全系数核芯筒1HJ－1HJ－2A156012×3501×20090001.61/0.623.72B136352×35070001.92/0.514.45C127771×3501×20055001.98/0.54.6D167984×350140002.06/0.484.75核芯筒3HJ－1HJ－2A356012×3501×20090001.61/0.623.72B335732×35070001.96/0.514.52C328431×3501×20055001.93/0.524.49D368424×350140002.05/0.494.72各核心筒吊点布置信息核芯筒编号钢桁架编号提升点编号提升点反力（单位kN）提升油缸布置提升能力（单位：kN）油缸储备系数/利用系数钢绞线安全系数核芯筒4HJ－1HJ－2A455882×3501×20090001.61/0.623.73B436222×35070001.93/0.524.46C428101×3501×20055001.96/0.514.54D468334×350140002.04/0.494.73核芯筒6HJ－1HJ－2A656092×3501×20090001.61/0.623.72B635912×35070001.93/0.524.46C627901×3501×20055001.96/0.514.54D667924×350140002.06/0.484.75核芯筒编号钢桁架编号提升点编号提升点反力（单位kN）提升油缸布置提升能力（单位：kN）油缸储备系数/利用系数钢绞线安全系数核芯筒2TG3轴上HJ－3E128011×3501×20055001.96/0.514.56F114331×35035002.44/0.415.64G123022×20040001.74/0.574.07TG4轴上HJ－3E228151×3501×20055001.95/0.514.53F214011×35035002.49/0.45.76G224182×20040001.65/0.63.88核芯筒5TG3轴上HJ－3E328081×3501×20055001.96/0.514.56F314011×35035002.49/0.45.76G324192×20040001.65/0.63.88TG4轴上HJ－3E428021×3501×20055001.96/0.514.56F414321×35035002.44/0.415.64G422992×20040001.74/0.574.07合计101,63644×35020×2001940001.91/0.524.42350T油缸:9台200T油缸:2台泵站:3台压力传感器:3个长距离传感器:2个核心筒1、3、4、6提升设备布置核心筒2、5提升设备布置350T油缸:4台200T油缸:6台泵站:3台压力传感器:3个长距离传感器:4个提升点G2台×200吨提升油缸提升点G2台×200吨提升油缸NTG-D核芯筒21台×350吨提升油缸桁架HJ－3桁架HJ－3泵站泵站泵站TG-3TG-4提升点F1台×350吨提升油缸提升点F提升点E1台×350吨＋1台×200吨提升油缸1台×350吨提升点E＋1台×200吨提升油缸核芯筒2和核芯筒5泵站油缸布置平面图设计标记设计处数分区更改文件号签名年、月、日阶段标记重量比例共张第张标准化批准审核工艺上海同新提升吊点油缸泵站平面布置图二图51:50行程传感器，测量油缸行程油压传感器，测量载荷长距离传感器，测量钢结构绝对位移各种传感器5.3提升施工主要施工机械设备表序号机械或设备名称型号规格数量国别产地制造年份