[全国]万吨钢结构整体提升施工技术（共84页）

1、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100000 m2；其中地上建筑面积：35000 m2 ，地下建筑面积：65000 m2。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

2、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116m106m。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HJ-1HJ-1HJ-2HJ-2HJ-3HJ-3HJ-3HJ-3HJ-5HJ-5HJ-4HJ-4主楼南北方向剖面主

3、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2580mm，材质为Q345C，其中4060mm 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150012004060桁架上弦箱形90012003060桁架腹杆箱形1200600（5080）（5080）四层主梁箱层主梁工字

4、形H4853001630顶层主梁箱形9006002560各层次梁工字形HM482300、HN500200、HW300300Y形支撑箱形1200600（6080）（6080）主劲性柱箱形1200600（4080）（4080）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

5、、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

6、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

7、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

8、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

9、 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116m106m， 面积约12300m。 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

10、；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

11、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1HJ1HJ2A15601 2350120090001.61/0.623.72B13635 235070001.92/0.514.45C12777 135012

12、0055001.98/0.54.6D16798 4350140002.06/0.484.75核芯筒3HJ1HJ2A35601 2350120090001.61/0.623.72B33573235070001.96/0.514.52C328431350120055001.93/0.524.49D368424350140002.05/0.494.72 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4HJ1HJ2A455882350120090001.61/0.623.73B436222350700

13、01.93/0.524.46C428101350120055001.96/0.514.54D468334350140002.04/0.494.73核芯筒6HJ1HJ2A656092350120090001.61/0.623.72B63591235070001.93/0.524.46C627901350120055001.96/0.514.54D667924350140002.06/0.484.75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HJ3E128011350120055001.96/0.51

14、4.56F11433135035002.44/0.415.64G12302220040001.74/0.574.07TG4轴上HJ3E228151350120055001.95/0.514.53F21401135035002.49/0.45.76G22418220040001.65/0.63.88核芯筒5TG3轴上HJ3E328081350120055001.96/0.514.56F31401135035002.49/0.45.76G32419220040001.65/0.63.88TG4轴上HJ3E428021350120055001.96/0.514.56F41432135035002.4

15、4/0.415.64G42299220040001.74/0.574.07合 计101,63644350202001940001.91/0.524.42350T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额定功率KW生产能力用于施工部位备注

16、1提升油缸350吨45中国0205350吨提升备用1台2提升油缸200吨22中国0205200吨提升备用2台3液压泵站80L/min18中国030450KW80 L/min提升4计算机控制柜同步控制型2中国03提升备用1台520米长距离传感器20米 30中国04提升备用2台6油压传感器30德国04提升备用2只7油缸行程传感器68中国04提升备用4台8锚具传感器135中国04提升备用7只9地锚锚具350吨44中国0205提升10地锚锚具200吨20中国0205提升11安全锚具350吨44中国05提升12安全锚具200吨20中国05提升13监控仪器2套中国提升 监控备用1台千斤顶型号350吨200

17、吨配用泵站80型额定提升吨位(KN)35002000额定油压(MPa)25活塞行程(mm)250250流量(L/分钟)80活塞面积m20.130.08质量(kg)2000额定油压(MPa)2525外形尺寸(mm)1200*1100*1700外形尺寸(mm)635 H1770510 H1700钢绞线根数3119穿心孔径(mm)270190提升速度(M/小时)55质量(kg)20001000千斤顶安装尺寸635 H1770510 H17005.4 主要机械设备性能表1. 分析依据1）国家行业及地方标准：2)国家图书馆二期工程暨国家数字图书馆岩土工程地质勘察报告3)风荷载:基本风压 0.45kN/m

18、24)地震相关参数:施工阶段抗震验算时，取10年一遇的地震烈度值进行验算。5)计算程序 采用有限元分析软件Etabs 、 SP2000、ANSYS六提升施工理论计算分析 2. 计算分析工况 工况1：钢结构地面拼装完成后基坑开挖完毕，基础底板尚未施工前的工况。 工况2：提升过程中的工况。采用不同支座条件下模型的支座反力计算分析；某一提升吊点油缸退出工作时力的分配计算分析；各提升吊点之间的相对刚度统计计算分析；采用钢绞线模拟支座时各提升吊点相对A点允许最大位移计算分析；钢屋架提升过程桁架应力计算； 工况3：提升完毕后搁置于提升平台上的工况。 工况4：提升施工结束，型钢柱安装完成，混凝土13层结构尚

19、未施工的工况。3. 结构计算模型4. 提升工况计算支座条件（1）各提升点采用三向固定支座（即限制提升点x、y、z向的平移，不限制转角）；（2）G点采用三向固定支座，A-F点采用单向（限制z向位移）支座；（3）各提升点采用模拟钢绞线形式。即各个提升点采用一段长度为10m的圆钢，圆钢直径和弹性模量的选用分别按照实际的钢绞线的总面积和钢绞线的弹性模量。提升点各点三向固定支座G点三向A-F单向钢绞线模拟A543756784781B335635342801C238321753033D632261976824E225922802256F131712591478G1963208020745. 提升工况各支座

20、条件下模型反力6. 提升工况结构整体变形情况7.提升工况结构整体应力情况 8.其他计算分析 (1) 提升平台设计计算 (2) 提升吊耳设计A点吊耳B点吊耳C、E点吊耳D点吊耳六. 提升施工控制方案吊点布置六. 提升施工控制方案 提升控制方案选择位置同步与载荷同步相结合的控制策略：核心筒内载荷同步，同时监控位移变化；核心筒间位置同步，同时监控载荷变化。 位置同步与载荷分配相结合的控制框图动作同步的控制框图八. 提升施工 xx图书馆钢结构整体提升施工提升距离为15.65m，超过设计标高600mm，钢结构整体提升施工共分为六个过程：试提升过程：2006年10月11日正式提升过程：2006年10月14日2006年10月17日空中悬停阶段：2006年10月18日2006年11月29日整体下降过程：2006年11月30日部分卸载过程：2006年12月18日最终卸载过程：2006年12月25日2006年12月27日1号电梯井2号电梯井3号电梯井6号电梯井5号电梯井4号电梯井南提升架北提升架国图桁架全景图片主桁架南侧立面图片南侧提升平台图片主提升平台图片南侧提升架图片主桁架提升点图片四提升点图片三提升点图片两同提升量提升点图片两不同提升量的吊点图片单提