双曲面悬挑钢结构网架混凝土结构施工技术创新

1、双曲面悬挑钢结构网架混凝土结构施工技术创新发布人：李煊中建八局第二建设有限公司河南分公司郑州奥林匹克体育中心项目部目 录1工程概况工程概况2QCQC小组概况小组概况7实施对策实施对策3选择课题选择课题5提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案6制定对策表制定对策表4目标设定及分析目标设定及分析8效果检查效果检查10体会及打算体会及打算9标准化与巩固措施标准化与巩固措施1 工程概况 郑州市奥林匹克体育中心项目位于郑州市中原区西四环，工程总建筑面积为57.5万平方米。主要由体育场、体育馆、商业区、游泳馆等部分组成，其中钢结构总用钢量约3万吨，为河南省重点工程，工程质量创优目标为国家优质工程奖、詹天佑奖

2、。 体育馆位于奥体中心东北角，主体结构地下两层， 地上五层，共设两层看台。屋盖为正方四角锥焊接球网架结构，屋盖网架通过滑动支座支承在看台外围的钢筋混凝土柱上。钢结构屋盖约2900吨，东西跨149.8m，南北跨120.6m，高6.5m，最大悬挑41m。体育馆混凝土结构1 工程概况钢网架屋盖结构2 QC小组概况小组名称成立时间小组注册号注册日期活动频率活动时间QC小组概况表制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日 为了确保体育馆施工质量满足要求，项目部于2017年04月组建郑州市奥林匹克体育中心项目部QC小组，命名为郑州市奥林匹克体

3、育中心中原QC小组。经公司质量管理部注册，小组注册号为：HNZZSA01，项目经理殷玉来担任组长，对体育馆大跨度曲面网架跨混凝土结构进行施工技术研究。2 QC小组概况QC小组成员一览表制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日序号姓名岗位组内职务1殷玉来项目经理全面负责QC小组各项工作QC小组各项工作2苑庆涛技术总工负责制定技术方案及技术指导3田云生生产经理过程实施组织4靳朝阳工长过程实施及监督检查5杨含商务主管对经济效益进行测算6任余阳技术员质量检查7郑英杰技术员质量检查8李煊技术员质量检查、QC汇总并发布9李瑞松技术员质量检查

4、、统计分析10杨楠专业分包现场记录2 QC小组概况QC小组活动计划表时间项目2017年4月6月2017年7月上旬2017年7月中旬2017年7月下需2017年8月2017年9月2018年4月2018年4月5月2018年7月8月2018年9月成立小组确定选题现状调查设定目标提出方案制定对策实施对策效果检查巩固措施总结打算PCDA 计划进度 实际进度制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日3 选择课题理由三 郑州市奥林匹克体育中心为河南省重点工程，质量要求高，业主明确要求必须获得国优奖和詹天佑奖，建成后将成为河南省规模最大体育场馆。

5、理由一 体育馆屋盖网架南北向约为122m，东西向约为150m，北侧悬挑长度为22m，东侧悬挑长度为20m，角点最大悬挑长度为41m。网架整体吨位重，且网架标高不一，对施工精度要求高，由于施工难度大，不可控因素较多，屋盖网架施工方案是成功与否的关键因素，需探讨出合适的施工方法保证施工顺利进行理由二 体育馆施工区域环境复杂，且在总工期不变情况下，而且需充分考虑到混凝土结构对网架施工的影响，在保证安全和质量的前提下，制定出科学合理的施工方案，确保一次施工完成。 鉴于上述理由，郑州市奥林匹克体育中心中原QC小组全体小组成员决定以“双曲面悬挑钢结构网架混凝土结构施工技术创新”为本次活动课题。1、选题理由

6、3 选择课题2、课题查新 通过技术查新和市场调研，小组成员发现目前建筑行业内和相关行业没有能满足郑州市奥林匹克体育中心“双曲面悬挑钢结构网架混凝土结构施工技术创新”要求的施工技术方案。3 选择课题3、借鉴思路 同时，QC小组成员根据上网查新过程中，学习到相关工程的施工方案，并结合参考我司丰富的体育场馆网架施工技术经验，通过运用头脑风暴法，小组成员确定了本次活动整体思路和方向，确定了QC小组本次活动课题为“双曲面悬挑钢结构网架混凝土结构施工技术创新”。蚌埠奥体中心西安奥体中心济南奥体中心4 目标设定一、确定目标 QC小组根据上述分析，经与业主、监理、设计相关人员讨论，确定目标为： 屋盖网架施工一

7、次成功，施工完成后桁架下挠值及整体偏移值符合设计及规范要求二、目标量化 （1）屋盖网架所有观测点横向偏移x小于20mm，纵向偏移y小于20mm，下绕值Z最大不超过250mm（L/600=150000/600=250mm）； （2）一、二级焊缝合格率100%，一次性通过验收。4 目标设定目标值分析（1）虽然此次为大跨度曲面网架跨混凝土结构施工，但局在全国各大工程项目中积累了较多的大跨度网架在常规条件下的施工相关技术，具有较为丰富的施工经验，为本次QC创新活动提供了基础技术资料。（2）本QC小组成员均具有多年的技术经验及施工管理经验，总结的QC成果连续多年获得国家、省市级荣誉。（3）郑州市奥林匹克

8、体育中心项目作为中建八局局重点工程，公司对本项目非常重视，不仅对重点施工方法进行严格论证，而且严格按照公司企标来实施技术指导和质量管控，确保方案可行。目标可行5 提出方案并确定最佳方案 根据局在类似工程的网架施工经验，QC小组采用头脑风暴法，结合郑州奥体体育馆实际条件，以保证施工一次成功、保证质量和安全为标准，经过充分讨论提出以下三种方案：5 提出方案并确定最佳方案方案一：整体提升法（1）根据网架投影设置拼装胎架，进行地面网架拼装；（2）计算提升网架吊点位置，并根据吊点位置设置15个提升胎架（3）通过提升系统将网架提升到位（4）焊接检测合格后卸载111-1剖面示意剖面示意整体提升法示意图整体提

9、升法示意图5 提出方案并确定最佳方案方案二：单片吊装法（1）将网架划分为22（4+12+6）个吊装单元（2）根据划分的吊装单元设置48个支撑胎架（3）单个吊装单元拼装焊接完成后，使用750吨履带吊进行吊装就位（4）吊装完成后进行补档并焊接，整体完成后卸载分块吊装法示意图分块吊装法示意图5 提出方案并确定最佳方案方案三：累积滑移法（1）在体育馆西侧搭设操作平台，馆内设置3条滑移轨道（2）将网架划分为9个滑移单元，在操作平台上进行拼装焊接（3）采用顶推系统将滑移单元顶推出去，再进行下一单元拼装焊接，同时完成与前一单元的连接工作（4）将已经完成的滑移单元一起顶推到位，依次重复，直到9个单元全部到位后

10、卸载拼装操作平台滑移轨道2滑移轨道1滑移轨道3累积滑移法示意图累积滑移法示意图5 提出方案并确定最佳方案方案优缺点对比制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日 QC小组成员从多角度,对其技术特点/经济合理性/实施性/综合分析结论进行优缺点比较试验：方案方案技术特点技术特点经济合理性经济合理性实施性实施性综合分析结论综合分析结论方案一：整体提升法l拼装精度较高l高空作业量少l场地要求高整体提升费用巨大（1300吨整体提升）看台区域及悬挑区域提升难度大施工速度较慢，存在工期风险，安全质量不易保证，成本高昂。方案2：单片吊装法l施工工

11、艺简单l胎架使用量巨大l高空作业多750吨履带吊进场费40万，租赁费20万元/月，胎架租赁费48*5万元/月现场场地满足不了大型履带吊作业范围要求；高空作业多安全风险大、质量难控制；胎架使用量巨大成本过高，履带吊无法进场方案三：累积滑移法l高空作业少l搭设操作平台可以提前插入l施工质量可控，拼装精度高措施平台及滑移系统搭设费约为3000*4230=126万元操作平台搭设量较大（约300吨）；后期卸载及拆除滑移系统工作量大安全风险低，施工质量可控，操作平台使用措施量较大，施工合理穿插不占用主线路工期，速度快，相较其他方案经济较为合理最佳方案最佳方案5 提出方案并确定最佳方案 2017.7.15，

12、项目邀请了中国工程院肖绪文院士、西南建筑设计院总工冯远等专家对郑州奥体中心项目钢结构施工方案进行论证，其中专家对体育馆选定的累积滑移方案确定了方案可行。5 提出方案并确定最佳方案累积滑移法施工流程累积滑移法施工流程6 制定对策表序号要因对策目标措施地点负责人完成日期1建立钢网架以及滑移系统深化设计和结构分析模型采用计算机建模软件进行计算和分析确定各杆件形状尺寸，为滑移方案提供数据支撑使用tekla、midas软件，进行钢网架及滑移胎架深化设计和结构受力分析深化设计院苑庆涛2017.8.52拼装平台搭设，滑移系统安装及顶推装置定位安装采取三检制，严格按照质保体系执行1、滑移轨道轴线偏移量d3mm

13、2、滑移轨道标高偏移量z3mm轨道安装完成后，采用全站仪对偏移量、标高进行复测，确保轨道尺寸符合要求现场李瑞松郑英杰2017.10.253钢网架拼装质量控制严格实行过程跟踪拼装测量及结果复测1、网架球位置偏差3mm2、焊接合格率100%采用全站仪对网架球位置进行复核，焊缝采用超声波100%探伤检测现场郑英杰2017.11.154第1榀钢网架滑移过程跟踪测量，确保网架滑移到位钢网架精准滑移到位采用全站仪进行跟踪测量，在轨道上设置刻度标识现场郑英杰2017.11.185第2-9榀钢网架滑移布设反光片监测点跟踪测量1.与前一榀网架顺利对接，准确定位2.无安全事故3.焊接合格率100%实施全程全站仪跟

14、踪测量，并实行焊缝全部UT检测现场李煊2017.12.30制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日7 实施对策 1、根据原设计图建立体育馆钢网架深化模型，通过分析深化设计模型，指导制作厂的构件下料、构件组装、焊接成型、预拼装等工序。 2、建立钢网架及滑移系统结构分析模型，根据施工方案模拟各种阶段下的施工工况，分析在滑移工况下的受力及变形状态，确定顶推滑移点的布置位置。对策实施对策实施1 效果检查：由苑庆涛（总工）负责，对钢网架及滑移系统进行了深化设计及结构受力分析，确定了各杆件截面尺寸相关数据。操作平台结构计算分析操作平台结构计

15、算分析钢网架钢网架模型建立模型建立7 实施对策 根据设计图纸进行操作平台及滑移平台搭设，进行滑移系统的顶推装置定位安装。对策实施对策实施2 效果检查：由 （李瑞松）对滑移轨道轴线偏移量和标高抽取11个点进行复测，合格率100%。测点1测点2测点3测点4测点5测点6测点7测点8测点9测点10测点11轨道轴线偏移量21112302130轨道标高偏格标准：轴线偏移3mm 标高偏差3mm操作平台及滑移系统搭设实际图操作平台及滑移系统搭设实际图制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日7 实施对策 根据深化图纸进行

16、钢网架拼装，并在过程中对拼装精度以及焊接质量进行把控，确保钢网架拼装合格。对策实施对策实施3 效果检查：由 （李瑞松）和 （郑英杰）对网架球的位置进行复测以及组织超声波焊缝探伤检测，拼装精度及焊接质量符合要求。钢网架现场拼装钢网架现场拼装钢网架施工精度及焊缝检测钢网架施工精度及焊缝检测7 实施对策 采用爬行器进行顶推滑移，并由控制中心全程监控并调节顶推行程，QC小组在滑移过程进行跟踪测量，在滑轨上设置刻度标识，确保第一榀钢网架精准到位。对策实施对策实施4 效果检查：由 （郑英杰）负责对第一榀钢网架滑移到位情况进行检查，三条轨道上顶推滑靴同时到达指定刻度，说明钢网架滑移过程中无偏差，结果合格。轨

17、道刻度标识轨道刻度标识爬行器运动状态爬行器运动状态应力应变实时监测应力应变实时监测7 实施对策 第一榀钢网架到位后，继续对后续2-9榀钢网架滑移实行测量跟踪，并对每相邻两榀钢网架连接焊缝进行100%超声波探伤检测。对策实施对策实施5 效果检查：由 （李煊）负责对钢网架对接情况进行检查，并组织对焊缝进行探伤检测，结果显示钢网架均准确定位且焊缝检测合格。8 效果检查质量方面 通过本次活动，确保了体育馆钢网架施工质量和结构安全，同时也确保了工期。根据以上方法，QC小组继续对钢网架的X、Y、Z进行监测，得出以下数据，数据显示变化值已趋于稳定，无异常变动。监测点XYZ（mm）1145-2821113-3

18、031412-184510-495159-45694-3171111-3981117-14291320-135101811-15011812-12112517-117监测点XYZ（mm）1128-2521411-2531414-17458-4852015-44697-3371111-4881117-15691120-144101414-16011511-12712816-123监测点XYZ（mm）1118-2521112-2731611-18479-4951812-43697-2971111-4381217-16691118-157101211-15711612-12912816-130卸载后

19、实测数据（卸载后实测数据（2018.1.26）卸载后实测数据（卸载后实测数据（2018.2.8）卸载后实测数据（卸载后实测数据（2018.2.28）制表人：靳朝阳制表人：靳朝阳 审核人：苑庆涛审核人：苑庆涛 制表日期：制表日期：2018年年3月月10日日8 效果检查经济效益及工期方面 累积滑移法明显减少了大型吊车的使用以及对其他专业的施工影响，避免了90%高空吊装和焊接，保证了拼装精度和施工作业安全，由于操作平台搭设提前介入，在总工期90天、土建工作面晚30天移交的不利条件下， 仍然确保了节点工期。经测算，该施工方法共节约措施费、设备费用合计约301.5万元，比计划工期减少了30天。经济效益计

20、算方法（比较整体提升法）减少标准化与巩固措施胎架等措施共约1000吨（0.23万元/吨），减少25吨汽车吊2台（4.5万/月）3个月、150吨履带吊1台（11万/月）2个月，减少劳务费用22.5万。合计：0.23*1000+4.5*2*3+11*2+22.5=301.5万元经济效益证明经济效益证明8 效果检查社会效益 通过此次QC活动， 大大提高了施工效率和质量，节约了工期，取得了良好的实体效果，为同类工程提供了很好的借鉴作用，工程管理到位，质量可靠，无安全事故发生，为项目按时竣工与成功举办钢结构施工现场观摩会奠定了基础。9 标准化与巩固措施通过本次QC小组活动，QC小组活动目标完成了，QC小组将活动中取得的经验整理后，申报了河南省省级和公司企业级工法 大跨度异形双曲面网架跨混凝土结构累计滑移施工技术一篇（已通过），并申报了发明专利一种三角定位网架快速拼装方法一篇，并编制了空间网架结构累计滑移施工标准化手册经公司技术部审核，总工审批后在公司范围内进行推广。9 标准化与巩固措施为巩固成果，我们将活动中的经验教训总结出来，归类整理为项目总结，制定成项目管理制度，为以后为巩固成果，我们将活动中的经验教训总结出来，归类整理为项目总结，制定成项目管理制度，为以后类似施工问题的提供参考经验。类似施工问题的