广州三建-研发大跨度穹顶钢结构施工新工法QC课件

1、研发大跨度穹顶钢结构施工新工法广州市第三建筑工程有限公司花都区亚运新体育馆项目创新QC小组发表人:张四科一、工程概况 广州市花都亚运新体育馆主体钢结构为圆形壳体结构，直径为116m，高度为33.3m，整个屋盖结构由沿圆周均匀分布的24榀径向桁架和6榀环向桁架组成，总用钢量为2800吨，体育馆建成后在2010年亚运会期间作为篮球比赛的场地。体育馆比赛馆效果图 二、小组概况小组名称广州市第三建筑工程有限公司花都区亚运新体育馆项目创新QC小组 课题名称研发大跨度穹顶钢结构施工新工法 课题类型创新型所在部门广州花都区亚运新体育馆项目部 成立日期2009.9. 1课题活动时间2009.9.1 2010.

2、12.08注册登记时间2009.9. 1活动次数15制表人：罗秀斯 审核人：黄志强 日期：2009年9月1日(一)、小组概况：制表人：罗秀斯 审核人：黄志强 日期：2009年9月1日二、小组概况(二)、小组成员概况：序号姓 名性 别职 务 或 职 称组 内 职 务1黄志强男高级工程师组长：全面组织2杨 轶男教授级高级工程师组员：技术指导3麦永健男高级工程师组员：技术协调4苏健康男一级建造师组员：组织协调5刘志强男高级工程师组员：钢结构专业指导6赵晓彬男高级工程师组员：技术协调7劳锦洪男高级工程师组员：技术协调8张四科女助理工程师组员：组织、实施9骆庆生男工程师组员：施工组织设计10梁志安男助理

3、工程师组员：方案编制、实施11黄文彬男工程师组员：策划、实施12何启成男高级工程师组员：质量检查13余海萍女工程师组员：组织14潘志权男助理工程师组员：实施15罗秀斯女助理工程师组员：资料收集、汇编四、选择课题1、经过现场踏勘，在现场的西南角近1/4处有山体遮挡，可供通行的道路最宽为6m，不能满足大型吊车行走和吊装操作要求。2、如果大型吊车在靠近山体位置的挡土墙上吊装，会导致山体侧向力变大，影响到挡土墙的结构安全。3、由于钢结构安装高度33.3m，跨度116m，若用汽车吊是无法直接将桁架吊装到指定的位置上。四、选择课题 综合以上所情况，常规的钢结构安装施工方法不能在本工程完成大跨度穹顶钢结构安

4、装，故需要研发大跨度穹顶钢结构施工新方法。因此本QC小组在2009年9月1日开始进行QC活动，并定本次活动课题为：“研发大跨度穹顶钢结构施工新工法”。（一）、提出方案： 小组运用“头脑风暴法” 并利用亲和图归纳出四个可供选择的施工方案。 制图人：刘志强 审核人：黄志强 日期：2009年11月10日六、提出各种方案并确定最佳方案旋转双向累积滑移施工方案内部吊装施工案大跨度穹顶钢结构安装方案散装施工案外部吊装施工方案（二）、方案分析、评价、选定： 制表人：张四科 审核人：黄志强 日期：2009年11月10日六、提出各种方案并确定最佳方案序号方案名称方案分析特点小组对各方案进行分析、评价，并通过专家

5、论证评价结果1内部吊装施工方案 由于土建单位在完成施工以后，需要封闭施工通道，若大型吊车进入比赛馆内部进行桁架的吊装，短时间难以完成安装任务，面临着有进无出的局面。另外大型吊机进入馆内对首层混凝土结构的承载力提出了较高的要求，需要考虑加固措施，增加措施费用。再则桁架的高空散拼需要搭设大量的支撑胎架，安全施工保证系数小，工期要求时间长，造成工期滞后的可能性较大。 优点:容易实施；成本较低；缺点：受结构承载力限制；安全系数低。 不选2外部吊装施工方案 在现场的西南角，有1/4山体遮挡，可供通行的道路最宽为6m，根据桁架起吊重量和吊装半径分析，不满足吊装的机械SCX2500型250t履带吊机外形尺寸

6、为长*宽=11920mm*8250mm，道路限制了吊车行走和转身等基本操作。 优点:容易实施；成本适中；缺点：地耐力要求高；场地道路要求宽敞。 不选（二）、方案分析、评价、选定：（续上表） 制表人：张四科 审核人：黄志强 日期：2009年11月10日六、提出各种方案并确定最佳方案序号方案名称方案分析特点小组对各方案进行分析、评价，并通过专家论证评价结果3散装施工方案 采用汽车吊外围吊装，西南角位置采用满堂脚手架搭设，原位散件拼装的方法，同样面临着吊车有进无出的局面，以及增加了工期严重滞后的可以性。 优点：施工比较方便；缺点：完成安装难度很大，人工投入量非常大；现场焊接量非常大；现场明火作业存在

7、安全隐患。不选4旋转双向累积滑移施工方案 比赛馆钢结构共24榀径向桁架，5榀环向桁架。根据结构特点，选择环向桁架作为滑移单元为累积滑移的方向，结合支座布置和安装需要，将滑移轨道设置在环桁架1和环桁架5下方，在2-3轴至2-11轴区域设置高空拼装平台。采用2台SCX2500型250t履带吊进行拼装，拼装完成后分别逆时针和顺时针顶推滑移。优点：施工进度很快；能利用工程的混凝土结构设置外圈滑移轨道，不会影响主体结构；缺点：在环型双向累积滑移安装从来没有应用过，没有可参考项目；需要一定的费用。选用（三）、累积滑移方案分析 制表人：张四科 审核人：黄志强 日期：2009年12月05日六、提出各种方案并确

8、定最佳方案 旋转双向累积滑移施工技术，是一种创新性技术。小组成员运用创新思维，相互启发。旋转双向累积滑移方案几根轴线位置的构件为一榀滑移单元环型双向滑移轨道（三）、累积滑移方案分析 制表人：张四科 审核人：黄志强 日期：2009年12月05日六、提出各种方案并确定最佳方案1、 确定“几根轴线位置的构件为一榀滑移单元” 由于旋转双向累积滑移单元滑移从未施工过，没有可直接借鉴的工程实例,小组成员对每个方案逐一进行分析、评定。几根轴线位置的构件划分为一榀滑移单元方案二：5根轴线位置的构件划分为一榀滑移单元；对接累积安装。方案三：5根轴线位置的构件划分为一榀滑移单元；双向旋转累积滑移安装。方案一：3根

9、轴线位置的构件划分为一榀滑移单元；对接累积安装。六、提出各种方案并确定最佳方案方案分析、评定制表人：骆庆生 审核人：黄志强 日期：2009年12月8日 （三）、累积滑移方案分析方案方案分析专项评估综合评定方案一：3根轴线位置的构件划分为一榀滑移单元；对接累积安装 1、设计容易，技术成熟；2、费用低；3、滑移控制系统不连续；4、对接高空散装量大；5、流水性差，预计施工进度效果不理想。 小组对方案进行分析、评价，并通过专家论证未能达到预定目标，不采用此方案. 方案二：5根轴线位置的构件划分为一榀滑移单元；对接累积安装。 1.设计较容易。2.需要一定费用，但不会很高；3.滑移控制系统不连续；4.对接

10、高空散装量较少；5.流水性较差，预计施工进度效果不太理想。 合拢效果很好，但由于机械性能和耐久性能的影响，不适用现场实际使用,不采用此方案. （三）、累积滑移方案分析 制表人：余海萍 审核人：黄志强 日期：2009年12月09日六、提出各种方案并确定最佳方案2、 选择“环型双向滑移轨道” 滑移轨道设置构造是旋转累积滑移的技术核心部分。小组成员对提出以下方案进行分析、评定。环型双向滑移轨道方案二：内圈轨道支撑塔架+箱型梁+钢轨；外圈轨道混凝土结构梁+预埋件+钢轨方案三：内圈轨道支撑塔架+箱型梁+16#槽钢；外圈轨道混凝土结构梁+预埋件+槽钢。方案一：支撑塔架+箱型梁+钢轨制图人：余海萍 审核人：

11、麦永健 日期：2009年12月19日滑移单元散装单元结论：未能达到预定目标，不采用此方案六、提出各种方案并确定最佳方案方案一模拟分析结果优缺点分析支撑塔架+箱型梁+钢轨 1、具有一定的圆顺平滑效果，但较容易卡轨；2、对高空拼装的技术间歇时间过长；3、由于散拼量大，焊接收缩量大。 1.设计容易；2.费用低；3.机械性能较强；4.精确性一般；5.滑移连续性不好；6.现场焊缝多，影响焊接质量。 模拟图 结论：从模拟分析的结果可以看出，方案三不仅能够达到很好的滑移合拢效果，并且适用于现场使用,采用此方案 制图人：潘志权 审核人：麦永健 日期：2009年12月19日六、提出各种方案并确定最佳方案方案三模

12、拟分析结果优缺点分析内圈轨道采用“支撑塔架+箱型梁+16#槽钢”；外圈轨道采用“混凝土结构梁+预埋件+槽钢”。 1具有很好的圆顺平滑效果，滑靴与滑轨间隙恰当，不容易卡轨；2、技术先进，设计有一定难度；3、滑靴对停推和顶推的工况频繁变换适应性能好；4、材质要求低，可避免顶推滑移对结构的损害。5、滑移工效高。 1、技术先进，设计较难；2、费用较高；3、机械性能高；4、耐候耐久性优；5、合拢效果算好。 （五）、确定最佳方案： 经小组讨论、模拟分析并通过专家论证，滑移轨道设置构造的最佳方案：内圈轨道采用“支撑塔架+箱型梁+16#槽钢”；外圈轨道采用“混凝土结构梁+预埋件+槽钢”。六、提出各种方案并确定

13、最佳方案（六）、大跨度穹顶钢结构安装主要步骤：设计内、外圈滑移轨道“内圈轨道支撑塔架+箱型梁+16#槽钢；外圈轨道混凝土结构梁+预埋件+槽钢。”安装内外圈滑移轨道穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢七、制定对策 序号对策目标措施地点负责人完成日期1设计内、外圈滑移轨道 1、在2010年3月30日前制定内、外圈滑移轨道设计要点和安装要求、滑移支座设计要点、防卡轨措施。2、设计出内、外圈滑移轨道安装施工图； 1：制定内、外圈滑移轨道设计要点和安装要求、滑移支座设计要点、防卡轨措施。2、设计内、外圈滑移轨道安装施工图。现场办公室刘志强2010年3月30日前2安装内、外圈滑移轨道 1、两条轨道同心圆中心线允许

14、偏差控制在10mm之内。2、两条轨道平行值控制在3mm以内。3、轨道（槽钢）的接头高差1mm。1：安装滑移轨道。2：现场测量放线，控制两条轨道同心圆中心线偏差 、两条轨道平行值、轨道的接头高差。3：制作滑移支座 。工地现场杨轶2010年4月30前3构件滑移安装并合拢 1、上下双滑道不同步控制在15 mm以内。2、桁架竖向位移控制在5mm以内。 1：制定安装工艺流程。2：对结构滑移进行模拟分析。3：穹顶桁架钢构件液压同步滑移。4、穹顶桁架钢构件构件安装合拢。 工地现场麦永健2010年3月50日前经小组成员的集体研究，运用5W1H方法，制定如下对策表： 八、对策实施实施一：设计内、外圈滑移轨道内外

15、圈滑移轨道设计要点项目措施1.1：制定内、外圈滑移轨道设计要点和安装要求；提出内、外圈滑移轨道安装要求。责任人黄志强实施人劳锦洪、刘志强、张四科实施地点现场办公室实施时间2010.02.1003.28滑道结构图八、对策实施实施一：设计内、外圈滑移轨道项目措施1.2：制定滑移支座设计要点 ：在两条滑移轨道均无法直接利用永久结构作为滑移支座时分别设计临时滑移支座，滑移支座与滑道槽钢的接触面积通过计算来控制局部比压，保证滑移过程中槽钢不出现明显变形，并避免出现时效摩擦。责任人黄志强实施人劳锦洪、刘志强、张四科实施地点现场办公室实施时间2010.02.1003.28滑移轨道的铺设安装示意图八、对策实施

16、实施一：设计内、外圈滑移轨道项目措施1.3：制定防卡轨措施：在水平滑移过程中，防止出现“卡轨”和“啃轨”现象的发生，将滑移支座前端设计为“雪橇”式，并将其两侧制作成带一定弧度的型式。责任人黄志强实施人劳锦洪、刘志强、张四科实施地点现场办公室实施时间2010.02.1003.28钢滑块示意图及实物图八、对策实施实施一：设计内、外圈滑移轨道效果检查：在 2010年3月28日完成制定了内、外圈滑移轨道设计要点和安装要求、制定滑移支座设计要点、防卡轨措施，并设计出内、外圈滑移轨道安装示意图、V字形柱脚处临时加固杆件及轨道三维模型图、内、外圈滑轨道施工图、滑道与滑块布置图等，得到建设单位、设计单位、监理

17、单位确认，我们完成了对策目标。吊装示意图八、对策实施实施二：安装滑移轨道项目措施1：安装滑移轨道：内圈滑移轨道搭设支撑胎架，支撑胎架之间用结构梁相连；外圈滑移轨道设在环桁架5下方,支撑柱用H型钢连接。滑移轨道采用16a槽钢反扣在H型钢上作为滑移轨道槽。责任人杨轶实施人苏健康、赵晓彬、梁志安、何启成实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20八、对策实施实施二：安装滑移轨道项目措施3：将滑移支座前端制作为“雪橇”式，防止滑移支座与两侧滑道的“卡轨”和“啃轨”发生。 责任人杨轶实施人苏健康、赵晓彬、梁志安、何启成实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20滑靴实物图八、对策实施

18、实施二：安装滑移轨道项目措施4：为消除不易控制的应力应变，保证后面的滑移支座与顶推点、以及所有滑移支座之间的同步性，沿滑道方向，在相邻的滑移支座之间加设临时水平联系杆件和液压顶推器顶推点连接耳板。 责任人杨轶实施人苏健康、梁志安何启成、丁 琪实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20八、对策实施实施二：安装滑移轨道效果检查：在2010年4月15日，我小组成员在完成后的滑道进行抽查，其抽查结果如下：自编号12345678910两条轨道同心圆中心线允许偏差值（mm）85978810854两条轨道平行值()+2.5+1.8+0.5-2-2.5-2.8-2.1+0.2+0.8+1.2轨道的

19、接头高差值（）0.20.50.90.40.50.40.20.40.80.1自编号11121314151617181920两条轨道同心圆中心线允许偏差值（mm）5578957567两条轨道平行值()+1.5+1.8+0.9-1.5-1.8-2.5-2.0-0.9+1.2+1.5轨道的接头高差值（）0.50.80.10.40.20.50.60.40.50.2自编号21222324252627282930两条轨道同心圆中心线允许偏差值（mm）5421355897两条轨道平行值()+2.6+2.1+2.8-2.1-2.4-2.0+1.9+1.8-2.0-1.9轨道的接头高差值（）0.80.40.50.

20、70.50.50.60.50.80.9我们达到“两条轨道同心圆中心线允许偏差控制在10mm之内；两条轨道平行值控制在3mm以内；轨道（槽钢）的接头高差1mm”的分项目标！制表人：梁志安 审核人：黄志强 日期：2010.4.15滑移单元划分内外滑移轨道、滑移分段拼装胎架的设置按工艺流程拼装滑移划分选择液压滑移装置依次累计进行滑移并同时检测结构应力应变值钢结构滑移临时支撑与固定支座的转换就位钢结构支撑胎架的卸载完成镶嵌缝的合拢折架实量下料调整实际偏差制定卸载方案工艺流程图八、方案实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢项目措施1：制定安装工艺流程。责任人麦永健实施人余海萍、骆庆生、罗秀斯、潘志权、

21、黄文彬实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20八、对策实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢项目措施2：对穹顶桁架钢构件滑移进行模拟分析：通过模拟分析，设置合理的临时支撑系统，并在结构受力及变形最大处设置观测控制点，使施工技术人员根据监测的结果对工艺的安全性做出及时准确的判定。责任人麦永健实施人余海萍、骆庆生、罗秀斯、潘志权、黄文彬实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20安装完成后效果图滑移单元的划分示意图八、对策实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢 滑移过程模拟图八、对策实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢项目措施3.1：穹顶桁架钢构件滑移过程中采用计算

22、机同步控制，有效保证整个安装过程的稳定性和安全性。责任人麦永健实施人余海萍、骆庆生、罗秀斯、潘志权、黄文彬实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20滑移液压泵源系统YS-PP-60型液压泵源系统 八、对策实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢项目措施3.2：操作人员通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压滑移过程及相关数据的观察和控制指令的发布。通过人机界面的操作，实现自动控制、顺控、手动控制以及单台液压顶推器的点动操作，从而达到安装工艺中所需要的同步顶推、姿态调整、单点毫米级微调。责任人麦永健实施人余海萍、骆庆生、罗秀斯、潘志权、黄文彬实施地点项目现场实施时间2010.03.

23、3004.20液压同步计算机控制系统人机界面八、对策实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢项目措施4：采用液压同步系统控制方法，保证各个顶推点的液压顶推设备配置系数基本一致；实现在不同半径轨道上的同步滑移。责任人麦永健实施人余海萍、骆庆生、罗秀斯、潘志权、黄文彬实施地点项目现场实施时间2010.03.3004.20累计滑移第一、二、三、四单元 滑移支座间环形钢管加固 穹顶桁架钢构件滑移及焊接完成八、方案实施实施三：穹顶桁架钢构件滑移安装并合拢效果检查：在2010年5月26日，我小组成员对安装合拢后的屋盖进行抽查，其抽查结果如下：自编号12345678910上下双滑道不同步控制偏差值（）121

24、089121115101214桁架竖向位移（）3242245312自编号11121314151617181920上下双滑道不同步控制偏差值（）141210101298523桁架竖向位移（）3322154543自编号21222324252627282930上下双滑道不同步控制偏差值（）1210141098541010桁架竖向位移（）2244335421制表人：张四科 审核人：黄志强 日期：2010.5.26我们达到“上下双滑道不同步控制在15 mm以内；桁架竖向位移控制在5mm以内”的分项目标！ 在2010年5月28日， 小组成员对完成的屋面进行了随机抽查，抽查情况见下表。制表人：麦永健 审核人

25、：黄志强 日期：2010年5月28 日九、效果检查自编号12345678910竖向变形偏差值（mm）-11.2-10.5-10.8-11.3-11.2-11.5-10.5-10.5-11.3-11.5侧向位移偏差值()-10.2-10.6-10.3-11.2-11.0-10.9-10.5-11.2-11.1-12.0自编号11121314151617181920竖向变形偏差值（mm）-10.8-10.3-11.9-11.2-10.6-11.5-11.2-11.5-11.2-11.9侧向位移偏差值()-10.3-10.5-11.0-11.6-11.2-10.9-12.0-10.6-10.5-10

26、.9自编号21222324252627282930竖向变形偏差值（mm）-11.2-10.9-10.1-10.2-10.0-10.6-10.5-11.2-11.2-10.5侧向位移偏差值()-10.9-10.3-10.2-10.9-11.0-11.5-12.0-10.6-10.8-10.9制表人：麦永健 审核人：黄志强 日期：2010年5月28 日九、效果检查自编号31323334353637383940竖向变形偏差值（mm）-10.1-10.2-10.5-10.5-11.0-10.6-10.0-10.6-10.9-10.1侧向位移偏差值()-10.2-10.5-10.9-11.0-10.6-

27、11.5-10.8-11.2-11.5-11.5自编号41424344454647484950竖向变形偏差值（mm）-10.5-10.6-10.5-10.2-10.5-10.2-10.3-10.4-10.1-10.5侧向位移偏差值()-10.9-11.1-11.5-11.5-11.3-11.5-10.8-11.2-11.6-11.8续上表 从统计表显示：穹顶钢结构屋盖的“竖向变形偏差值均不大于-9.9；侧向位移偏差值均不大于-10.1”，符合设计和规范要求。达到目标值！大跨度穹顶钢结构完工后内、外实物图九、效果检查由此表明：大跨度穹顶钢结构高空旋转双向累积滑移施工是成功的。经济效益： 经过此次QC活动，不但是在有形的经济效益还是无形的社会效益都是和小组的努力创新是分不开的，从公司的经济效益证明中可以看出，通过这次活动，节约了大型设施费82.62万元、人工费11万元，除购买定位装置、研制开发软件及参考资料0.62万元外，我们的施工成本共节约93万元取得的直接经济效益：82.621