全国万吨钢结构整体提升施工技术（共84）

XX建工集集团张xxxx图书馆馆工程程钢结构构整体体提升升施工工汇报内内容一．工工程概概况二．施施工方方案的的选择择三．钢钢结构构施工工工艺艺流程程四．提提升施施工特特点、、难点分析五．提提升施施工设设备布布置六．提提升施施工理理论计计算分分析七.提升施施工控控制方方案八.提升施工九.小结1．建筑基本本情况建设单位：：xx图书馆工程名称：：xx图书馆工程程建设地点：：xx大街33号建筑规模：：总建筑面积积约为100000m2；其中地上上建筑面积积：35000m2，地下建筑筑面积：65000m2。一．工程概概况2．主要设计计及参建单单位建筑设计单单位：xx建筑设计有有限公司结构设计单单位：xx建筑设计研研究院有限限公司监理单位：：xx监理有限公公司施工总承包包单位：xx建工集团有有限公司3．工程简介介xx图书馆工程程主楼结构构由地下三三层和地上上五层组成成。该建筑筑基础底板板标高－13.6m，钢结构屋屋面结构标标高＋26.19m。主要建筑内内容为密集集型藏书库库、阅览室室、图书加加工用房、、学术交流流用房、珍珍品图书保保存库和展展示厅、数数字图书馆馆的大型计计算机机房房、数字资资源存储机机房、数字字处理间等等。主体三层以以下采用钢钢筋混凝土土框架－筒筒体结构体体系形成基基座区，基基座区长120m，宽90m。三层以上上采用巨型型钢桁架结结构体系由由36根钢柱承受受其重量，，外形尺寸寸116m××106m。南北向设设有6榀巨型钢桁桁架，东西西向设有4榀支撑桁架架。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主楼南北方方向剖面主楼东西方方向剖面HJ-3HJ-1、2WJ-1桁架结构桁架节点钢桁架及主主梁均采用用箱型截面面，桁架架长116m，高10.04m,最重单榀桁桁架1100t,总工程量约约13500t。钢板厚度度范围主要要为25～80mm，材质为Q345C，其中40～60mm板材Z向性能要求求满足Z15，大于60mm板材Z向性能要求求满足Z25。桁架杆件连连接采用全全焊接形式式，各层主主梁与桁架架弦杆连接接采用栓焊焊结合，焊焊缝等级为为一级。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施工方案的的选择本工程采用用了巨型钢钢桁架体系系，主桁架架1.2m*106m*10.04m，重1100t,经深化加工工图单个杆杆件最重61t，空中组拼拼难度较大大。若采用用常规的安安装方法无无法实现跨跨外吊装，，跨内吊装装吊车运行行通道加固固及桁架拼拼装支撑胎胎架费用惊惊人，施工工安全难以以保证且无无法满足工工程工期要要求。结合本工程程钢结构特特点和通二．施工方方案的选择择2.2钢结构“地地面拼装，，整体提升升”方案优点：：（1）在地面上上建立拼装装平台,使结构构件件的杆件利利用工装、、卡具和较较小起重机机，能准确确无误地拼拼装在水平平、轴线位位置上；相相对减少高高空作业。。构件所有有节点均稳稳定地坐落落在平台上上焊接变形形量小，施施工质量及及安全易于于保证。（2）工作面大大，工序间间衔接较好好，便于施施工组织。。（3）主钢构地地面拼装完完成后，建建立了空中中安装平台台，对继续续安装的四四层、顶层层次结构及及五层构件件提供可靠靠保障。（4）大型结构构整体提升升施工技术术是一项新新颖的结构构安装施工工技术，其其采用柔性性钢绞线承承重、提升升油缸集群群、计算机机控制、液液压同步提提升、机电电液一体化化的技术原原理，实现现同步升降降、负载均均衡、结构构姿态校正正、应力控控制、操作作锁闭、过过程显示、、故障报警警等，施工工安全有一一定保证。。2.3提升重量的的确定工程总体施施工方案采采用逆作法法施工，屋屋顶区钢桁桁架结构地地面原位拼拼装完成后后，再进行行土方开挖挖、基础结结构施工。。经多方讨论论研究，屋屋顶钢结构构主要钢结结构地面拼桁架体系地地面原位拼拼装后进行行土方开挖挖，施工基基础结构四层提升构构件四层提升构构件主要包包括主桁架架、次桁架架下弦杆件件及四层主主梁、悬臂臂梁等。2.4提升构件布布置2.4提升构件布布置屋面层提升升构件屋面层提升升构件主要要包括主桁桁架、次桁桁架上弦杆杆件及屋架架、屋面层层主梁、悬悬臂梁、天天井区次梁梁。2.5整体提升方方案的确定定确定总体施施工方案后后，共制定定了四套整整体提升施施工方案：：1）钢格构柱柱提升方案案；2）混凝土框框架柱提升升方案；3）钢结构顶顶升施工方方案；4）利用结构构体系中的的六个钢筋筋混凝土核核芯筒做为为主要提升升平台，HJ-3端部设钢格格构柱辅助助提升的方方案。经多方研究究讨论最终终确定第四四种方案最最为经济合合理。顶升千斤顶顶《钢结构整体体提升施工工方案》编制完成后后，于2006年7月1日邀请了国国内知名专专家，召开开了方案论论证会，与与会专家一一致肯定了了提升总体体方案的合合理性和可可行性。2.6整体提升专专家论证论证会上与与会专家和和领导积极极讨论三．提升施施工工艺流流程·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提升吊点的的确定整体提升重重量大，需需提升结构构面积广，，钢结构构构造复杂，，杆件刚度度差异较大大，合理布布置提升吊吊点，使提提升施工过过程中构件件应力及变变形在规范范允许范围围内，提升升施工经济济合理安全全可靠。四．提升施施工特点、、难点分析4.2提升重量重重，面积大大总的提升重重量10388吨，在国内内已建工程程中还前所所未有。本本工程提升升钢结构的的尺寸为116m××106m，面积约12300m²。4.3同一提升平平台上各点点的载荷在在提升过程程中波动较较大在同一核芯芯筒上，各各吊点之间间的距离近近，结构刚刚度大，对对位置同步步控制极其其敏感。位位置误差稍稍有差别，，各点的负负载将重新新分配而发发生较大的的波动，可可能引起结结构的不安安全。4.4同步控制要要求高在提升过程程中，各吊吊点之间的的同步控制制要求在10mm内；同时，，同一核心心筒上各吊吊点的载荷荷要控制在在与理论计计算基本一一致的范围围内。4.5钢结构在提提升过程中中与核心筒筒间距近钢结构在提提升过程中中，其桁架架与核心筒筒之间的最最小间距理理论上只有有50mm；要求提升升设备的安安装须保证证较高的定定位精度。。4.6空中悬停时时间长钢结构提升升到位后，，需要在空空中悬停近近60天，进行钢钢结构劲性性柱及Y型支撑安装装等工序施施工后,再整体下放放就位。4.7整体下放600mm根据结构设设计特点，，在结构就就位前，需需要将结构构整体下放放600mm。5.1提升施工组组织机构图书馆钢结结构整体提提升组织机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．提升施施工设备布布置5.2提升吊点布布置xx图书馆工程程屋架总重重约10388t，采用28个吊点整体体同步提升升。其中，，24个吊点分布布在6个核心筒周周围，编号号为A-F；其余4点分布在两两个格构柱柱上，编号号为G。核心筒编号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－2A15601

2×3501×20090001.61/0.623.72B136352×35070001.92/0.514.45C127771×3501×20055001.98/0.54.6D167984×350140002.06/0.484.75核芯筒3HJ－1HJ－2A35601

2×3501×20090001.61/0.623.72B335732×35070001.96/0.514.52C328431×3501×20055001.93/0.524.49D368424×350140002.05/0.494.72各核心筒吊吊点布置信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

压力传传感器:3个

长距离离传感器:2个核心筒1、3、4、6提升设备布布置核心筒2、5提升设备布布置350T油缸:4台200T油缸:6台

泵站:3台

压力传传感器:3个

长距离离传感器:4个行程传感器器，测量油油缸行程油压传感器器，测量载载荷长距离传感感器，测量量钢结构绝绝对位移各种传感器器5.3提升施工主主要施工机机械设备表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1提升油缸350吨45中国02～05

350吨提升备用1台2提升油缸200吨22中国02～05

200吨提升备用2台3液压泵站80L/min18中国03～0450KW80L/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02～05

提升

10地锚锚具200吨20中国02～05

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)Ø635H1770Ø510H1700

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Ø635H1770Ø510H1700

5.4主要机械设设备性能表表1.分析依据1）国家行业业及地方标标准：2)《国家图书馆馆二期工程程暨国家数数字图书馆馆岩土工程程地质勘察察报告》3)风荷载:基本风压0.45kN/m24)地震相关参数数:施工阶段抗震震验算时，取取10年一遇的地震震烈度值进行行验算。5)计算程序采用有限元分分析软件Etabs、SP2000、ANSYS六．提升施工工理论计算分分析2.计算分析工况况工况1：钢结构地面拼拼装完成后基基坑开挖完毕毕，基础底板板尚未施工前前的工况。工况2：提升过程中的的工况。采用不同支座座条件下模型型的支座反力力计算分析；；某一提升吊点点油缸退出工工作时力的分分配计算分析析；各提升吊点之之间的相对刚刚度统计计算算分析；采用钢绞线模模拟支座时各各提升吊点相相对A点允许最大位位移计算分析析；钢屋架提升过过程桁架应力力计算；工况3：提升完毕后搁搁置于提升平平台上的工况况。工况4：提升施工结束束，型钢柱安安装完成，混混凝土1~3层结构尚未施施工的工况。。3.结构计算模型型4.提升工况计算算支座条件（1）各提升点采采用三向固定定支座（即限限制提升点x、y、z向的平移，不不限制转角））；（2）G点采用三向固固定支座，A-F点采用单向（（限制z向位移）支座座；（3）各提升点采采用模拟钢绞绞线形式。即即各个提升点点采用一段长长度为10m的圆钢，圆钢钢直径和弹性性模量的选用用分别按照实实际的钢绞线线的总面积和和钢绞线的弹弹性模量。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.提升工况各支支座条件下模模型反力6.提升工况结构构整体变形情情况7.提升工况结构构整体应力情情况8.其他计算分析析(1)提升平台设计计计算(2)提升吊耳设计计A点吊耳B点吊耳C、E点吊耳D点吊耳六.提升施工控制制方案吊点布置六.提升施工控制制方案提升控制方案案选择位置同同步与载荷同同步相结合的的控制策略：：核心筒内载荷荷同步，同时时监控位移变变化；核心筒间位置置同步，同时时监控载荷变变化。位置同步与载载荷分配相结结合的控制框框图动作同步的控制框图八.提升施工xx图书馆钢结构构整体提升施施工提升距离离为15.65m，超过设计标标高600mm，钢结构整体体提升施工共共分为六个过过程：试提升过程：：2006年10月11日正式提升过程程：2006年10月14日～2006年10月17日空中悬停阶段段：2006年10月18日～2006年11月29日整体下降过程程：2006年11月30日部分卸载过程程：2006年12月18日最终卸载过程程：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景图片主桁架南侧立立面图片南侧提升平台台图片主提升平台图图片南侧提升架图图片主桁架提升点点图片四提升点图片片三提升点图片片两同提升量提提升点图片两不同提升量量的吊点图片片单提升点图片片提升滑滑动支支撑图图片提升长长距离离传感感器传感器器传传感感器下下部与与桁架架固定定点三千斤斤顶工工作及及固定定图片片四千斤斤顶工工作及及固定定图片片两千斤斤顶工工作及及固定定图片片提升泵泵站图图片提升控控制平平台钢结构构提升升前状状态钢结构构提升升过程程中状状态钢结构构提升升结束束后状状态8.1试提升升和正正式提提升施施工提升加加载：：按下下列比比例，，进行行20%、40%、60%、80%、90%、95%、100%分级加加载；；试提升升过程程利用用应力力检测测手段段，确确定每每次加加载时应力监监测数数据线线布置置温度补补偿块块应变片片应力监监测数数据采采集钢结构构提升升结构