高空大跨度悬挑梁结构支撑体系技术创新

执笔人、发布人：纪飞龙福建省第五建筑工程公司福建省第五建筑工程公司“无限”QC小组目录™一、工程概况™二、小组简介™三、选题理由™四、设定目标™五、提出各种方案并确定最佳方案™六、制定对策™七、对策实施™八、效益检查™九、标准化™十、总结及今后打算一、工程概况工程简介表1工程名称泉州市港务集团科研楼泉州市汽运公司科研楼泉州市城东学园第五中学工程地址泉州市东海片区城市主轴线上泉州市东海片区城市主轴线上泉州市城东片区埭头工程概况建筑面积68099m2，地下两层，地上六层和九层，结构型式为框架或框剪结构，屋面悬挑构架外围总长415m，悬挑长度6.9m，构架面距离地面40.5m。建筑面积69310m2，地下两层，地上六层和九层，结构型式为框架或框剪结构，屋面悬挑构架外围总长410m，悬挑长度6.9m，构架面距离地面40.5m。总建筑面积89205m2，地下一层，地上6层、16层，面悬挑构架外围总长395m，悬挑长度6m，构架面距离地面65m。本工程屋面悬挑构架外围总长825m，悬挑长度6.9m，构架面距离地面40.5m,围绕工程量大且高空大跨度悬挑这一难点，项目部成立QC小组开展PDCA循环活动。二、小组简介小组名称福建省第五建筑工程公司“无限”QC小组成立时间2011年7月3日重新注册日期2012年3月5日课题类型创新型注册编号FJWJ：2012-217-259#活动时间2012年8月～2012年11月活动频次月均5.0次小组人数10人QC教育时间人均15课时合理化建议采纳实施4条小组成员序号姓名职称文化程度职务小组职务组内分工1林仲喜工程师本科项目经理组长组织策划2纪飞龙助工本科施工员副组长方案实施、成果整理3庄煌威工程师本科施工员成员现场实施4吕建星高工硕士总工成员方案设计、完善5付志宏高工本科技术负责人成员组织协调6陈江通工程师本科质检员成员质量监督7李海泉工程师本科安全员成员现场安全8陈明海工程师本科施工员成员现场监测9杨跃强工程师本科施工员成员过程监控10陈志彬高工硕士主任工程师成员QC指导制表：纪飞龙日期：2012年8月5日三、选题理由1、本工程地处晋江入海口，常年平均风速较大（6.9米/秒），屋面为高空悬挑结构，距离地面40.5米，跨度大、高空外挑结构悬臂度达到6.9米，安全施工面临严峻的考验，目前国内无类似高空大跨度悬挑结构工程可借鉴。2、本工程工期紧迫、工程量大，屋面悬挑结构外围周长800多米。悬挑长度达6.9米，悬挑梁的挠度控制难，需制定一个技术含量较高的方案指导施工。安全方面技术方面3、悬挑砼结构的挠度及截面尺寸，需符合规范及设计要求才能满足装修美观的需要。质量方面3.1、课题选择理由3.2、课题确定由此可见，传统型悬挑支撑体系无法满足要求，项目部需创造新型的支撑体系来替代，本次QC小组活动课题为：高空大跨度悬挑结构支撑体系技术创新。四、设定目标目标完全能实现4.1课题目标：确保高空大跨度悬挑结构支撑体系牢靠。4.2目标值：满足质量、安全的要求，确保高空大跨度悬挑结构支撑体系顺利安装完成，悬挑梁砼浇筑完成后，悬挑砼结构昀大挠度≤20mm。4.3目标可行性论证：2、不利条件：本工程大跨度悬挑结构施工方案通过专家论证，在施工过程中融入了先进的计算机仿真技术和现场施工监控技术，公司和建设单位领导对新技术的研制与应用非常支持，小组成员具有扎实的专业理论知识和丰富现场施工经验。1、有利条件：工程量大、质量要求高、工期紧迫、安全隐患大。五、提出各种方案并确定最佳方案2012年8月1日至2012年8月8日期间，QC小组围绕“高空大跨度悬挑结构支撑体系”这个课题，运用“头脑风暴法”，经过充分讨论提出以下三种方案：5.1、方案提出方案一、整体斜撑、斜拉支撑体系工艺流程图PKPM受力计算、设计方案生成模型在悬挑型钢上固定拉杆、支撑杆塔吊运至外挑结构以下两层，焊接固定型钢梁上加设水平钢梁加固成整体在型钢梁上加设水平钢梁加固成整体型钢平台上搭设支撑架及围护有限元计算、设计方案生成模型工厂预制矩形桁架型钢构件现场地面焊接或栓接拼装利用起重机械吊至外挑结构以下一层安装加固在矩形桁架平台铺设平台板型钢平台上搭设支撑架及围护方案三、分段悬吊结构支撑体系工艺流程图PKPM受力计算、设计方案生成模型在屋面层下一层搭设型钢平台首段砼悬挑结构施工利用成型的砼强度进行加固加设悬吊结构型钢平台上搭设单层支撑架及围护方案二、整体工具式支撑体系工艺流程图5.2、方案优劣分析详见表4方案一方案实施要求优点缺点整体斜撑斜拉支撑体系工期1.结构受力稳定合理；2.可充分利用塔吊，无需租赁起重机械。3、施工速度努力可保证：如塔吊将构件吊运到位，便可大面积展开施工。1.材料和人力投入量大；2.高空作业时间长；3、受悬臂长度影响，使用范围有限；4、完全依赖塔吊，塔吊使用必须合理安排，保证其它工序的施工不受影响，部署和协调十分困难，施工过程始终处于被动。5、影响整体的工期风险大。预计历时95天经济分析脚手架材料、型钢租赁：38万购买钢丝绳及人工费：60万合计：38+60=98万方案二方案实施要求优点缺点整体工具式拼装支撑体系工期1.精度高、施工快；2.支撑体系可在地面事先拼装；充分保证拼装支撑平台的精度3.汽车吊和塔吊可配合使用；如汽车吊及塔吊配合将构件吊运安装到位，作业面可全面展开；4.工期短，不影响其它工序交叉施工。1.需租赁大型起重机械及预制构件堆放，对场地要求高，可能导致预制构件二次运输；2.受悬臂长度影响大，预制构件的适用范围狭窄;3.一次性投入成本高，需要使用多种定型制品；4.型钢周转利用率低预计历时75天经济分析平台拼接用：10万工厂预制构件费用：55万汽车吊租赁费：15万脚手架材料租赁及人工费：36万合计：15+55+12+24=116万方案三方案实施要求优点缺点分段悬吊结构支撑体系工期1.型钢平台结构简单，搭拆方便灵活，搭拆灵活；2.混凝土结构分段施工，所受的荷载分阶段施加，并利用已成型结构自身强度，大大减少型钢平台所受荷载，型钢、吊杆（绳）规格大大减小。可以采用通用周转材料，无需特别购置；3.不受悬臂影响，可降低搭设高度，节省脚手架租赁费用；4.不影响其它工序交叉施工；5.可充分利用塔吊，无需租赁起重机械。1.工期较长，需等待前段砼强度达到一定强度，才能进入下段施工；2.对砼工艺技术要求高；3.需合理部署及协调塔吊占用的时间。预计历时83天经济分析购买钢丝绳及人工费用：30万脚手架、型钢租赁费：35万合计：30+35=65万制表人：纪飞龙日期：2012年8月10日表中：A：5分B：3分C：1分制表人：庄煌威2012年8月10日针对以上三种方案，小组成员通过专家咨询、资料检索的方式，从技术难易程度、经济性、安全性、工期等方面进行分析论证并制定评估表5支撑体系方案评估表5序号对策方案可行性分析组员评估综合得分林仲喜庄煌威纪飞龙陈江通杨跃强郭强兴李海泉1整体斜撑斜拉支撑体系可操作性经济性质量安全性工期BBBCBBCBBCBBBCABBACBBBCCCBBB732整体工具式拼装支撑体系可操作性经济性质量安全性工期BCBAACBABCABBCBBCBABBBBABCAA883分段悬挑结构支撑体系可操作性经济性质量安全性工期AAABBAABAABBAABBBABAAABBAABB119020406080100120140整体斜拉、斜撑整体工具式拼装分段悬吊结构综合得分满分为140分。我们把得分率超过970%，即98分以上的方案定为可采用方案，经过评估打分，制图人：庄煌威日期：2012年8月10日对策方案综合得分柱状图评估结果：确定方案三，即分段悬吊结构支撑体系为可采用方案。5.3确定昀佳方案根据以上综合分析，昀佳方案为：分段悬吊结构支撑体系方案三流程图支撑平台初步安装首段结构施工结构加固加设悬吊结构下段结构施工结构完成，拆模、验收施工准备拆架、悬吊结构方案2：首段悬挑长度：2~2.5米方案1：首段悬挑长度：1~1.5米方案1：增加挑梁板配筋方案1：采用钢筋悬吊方案2：采用钢丝绳悬吊方案2：加设水平杆六、制定对策QC小组遵循5W1H的原则，针对拟采用的分段悬吊结构支撑体系制定相应的对策详见表7。对策表7序号要因对策目标措施地点负责人完成日期1施工准备建立结构计算模型并通过专家论证方案合理、适用采用有PKPM计算软件进行深化设计及受力计算项目部吕建星2012年8月15日2支撑平台初步精确测量安装型钢型钢安装定位偏差控制在≤3cm。1、外挑结构下层搭设型钢支撑平台；2、纵向型钢主梁设在两侧楼板上；3、安装型钢悬挑梁；4、安装斜撑；5、安装水平拉杆。九层屋面板杨跃强2012年8月30日续表73首段结构施工测量型钢挠度变化型钢挠度偏差≤5mm。1采用PKPM计算首段长度；2、搭设首段支撑架；3、搭设安全防护。4、安装模版、钢筋5、预埋悬挑构件6、浇筑砼九层悬挑层纪飞龙2012年9月10日4结构加固对首段结构进行加固确保加固受力合理。若加设水平杆，控制间距偏差≤3cm加设水平杆或增加配筋九层悬挑层陈江通2012年9月25日5加设悬吊结构对悬吊结构进行定位控制确保加设的悬吊结整体构均匀受力，定位偏差≤20mm。采用钢筋吊杆悬吊或钢丝绳悬挑九层悬挑层庄煌威2012年9月30日6下段结构施工对支承平台的型钢挠度进行监测确保型钢挠度偏差≤20mm，保证结构安全施工。1、搭设新支撑架采用水平拉杆与前段支撑架搭接成整体；2、挑梁末端按0.5%L适当起拱3、处理施工缝；4、前段砼达到80%以上后，浇筑砼。九层悬挑层陈江通2012年10月17日7结构完成，养护、拆模、验收对浇筑完成的结构进行实测确保悬挑结构挠度≤20mm。末段砼强度达到100%以后拆除模版。屋面构架层陈江通2012年11月10日8拆架、悬挑结构逐段拆除悬吊支撑确保安全14天内悬吊支撑体系全部拆除1、拆除防护；2、拆除悬吊结构3、拆除纵向拉杆4、拆除自外向内拆除型钢悬挑梁建筑物底层杨跃强2012年11月24日续表7制表人：纪飞龙日期2012.8.12七、对策实施1-首段施工结构；2-二段施工结构；3-三段施工结构；4-格构梁；5-钢丝绳包括吊杆（绳）拉力、型钢悬挑梁内力和挠度等应力计算，并组织专家对方案进行论证。实施一、施工前准备1、利用PKPM计算软件进行深化设计及对支撑体系各组成部分进行受理分析，经过计算及论证后确定支撑体系详见：图7.1图7.16.9米构架分段施工及支撑体系剖面图方案报审表专家论证意见效果检查一：由吕建星负责深化设计及计算，于2012年8月15日完成并通过专家论证。2012年8月16日QC小组开会讨论决定，将汽运公司科研楼1-1/3轴交A-E轴区域作为试验段，全面展开实施对策。实施二、支撑平台初步安装1支承平台搭设在外挑结构年下一层的楼板上。2当外挑型钢梁下设有纵向型钢主梁，先对主梁进行安装就位，主梁一般搁在两侧楼板上，或支于独立柱上。3安装型钢悬挑梁4斜撑安装5安装水平拉杆效果检查二：由杨跃强应用经纬仪检查，型钢安装位置尺寸偏差≤3cm。型钢定位实测值统计表8试验段轴号间距为110cm实测值（cm）G*1-2113107107108113112111108107109G*3-4112109111110112108107112109109G*4-5112110111113110112108109111108G*5*7110112110113111108109110109112随机抽取40个点进行实测，昀大偏差3cm、昀小偏差1cm,符合设定目标要求。制表人：纪飞龙日期2012年8月30日型钢平台搭设过程图实施三、首段施工1、首段施工段长度确定：采用PKPM进行受力计算并现场搭设型钢模拟受力对两个方案进行试验对比：试验项目挠度实测值（mm）方案一：首段1.0~1.5米2131222322方案二：首段2.0~2.5米41056448554结论：方案一挠度偏差平均值为2mm,最大值为3mm，方案二挠度偏差平均值为5.5mm,最大值为10mm。制表人：庄煌威日期：2012年9月5日结论：在无加设斜