72m大跨度钢屋盖管桁架结构吊装工艺创新

小组名称：广西建工集团第二建筑工程有限责任公司广西大学综合体育馆工程QC小组发

布

人：广嘉宁目

录一、工程概况二、小组简介三、选定课题四、设定目标五、提出方案并确定最佳方案六、方案实施需要解决的主要问题七、制定对策八、对策实施九、效果检查十、标准化十一、总结及今后打算一、工程概况1、基本概况工程地址：位于广西大学西校园内；建筑面积：20443.8m2建筑高度：26m；主体结构：钢筋混凝土框架结构；屋盖结构：空间钢管桁架结构。一、工程概况2、钢屋盖结构简介钢屋盖构由横向16榀主桁架及纵向连接杆件组成；主桁架跨度：72m；两端各外挑：9.4m；各榀桁架之间间距：4m；上下弦距离：5.6～6.4m；单榀钢桁架重量：约25吨。一、工程概况3、场地情况西侧：场地较为开阔；北侧：紧挨游泳馆；南侧、西侧：临近原有建筑物、树木及围墙；场馆内空间较大，但受场馆入口高度限制，大型吊机无法进入场馆内。4、工期情况：本工程质量要求高，工期非常紧，业主方迫切需要在新学期开学时投入使用。二、QC小组简介本小组为创新型QC小组，本2015年4月成立，由11名人员组成。二、QC小组简介小组成员序号姓名性别学历职称职务小组职务组内分工12黄健叶彤男男本科本科高级工程师项目经理组长全面负责技术指导工程师副总工程师副组长分公司主任工程师3罗戆毅男本科高级工程师副组长技术指导技术中心副主任5欧茂武男本科工程师组员对策实施678覃伯瑜王焜成程男男男本科本科本科工程师工程师工程师总工长组员组员组员对策实施对策实施对策实施施工员施工员9陈志高韦茵男女本科大专工程师施工员资料员组员组员对策实施资料收10助理工程师集、整理11陈平男大专工程师吊装队长组员对策实施三、选定课题由于业主因赛事需要，要求工程提前一个月投入使用；但如按原施工组原工艺无法满足工期要求123织计划采用的单榀桁架吊装工艺，其工期滞后约30天，无法满足业主对新工期的要求。建筑周边三面场地空间异常狭小，极大制约了吊装设备的选用及进场作业，对施工组织及吊装工艺提出很高的要求。现场环境公司要求工程为我公司创优项目，质量要求高；该类吊装工程在我公司尚无施工案例，技术积累及经验不足，希望通过本工程的技术创新解决实际问题，并为加强公司技术储备和强化技术人员的培养创造条件。72m大跨度钢屋盖管桁架结构吊装工艺创新三、选定课题小组活动的计划及实际进度四、设定目标四、设定目标五、提出方案，并确定最佳方案1、方案的初步研究分析钢桁架吊装方案控制要素分析摒弃单榀桁架吊装工艺改成双榀或多榀桁架吊装五、提出方案，并确定最佳方案2、提出方案2015年4月18日，QC小组成员围绕“双榀桁架整跨吊装工艺”前提，结合本工程实际情况开展吊装方案的可行性分析，并广泛查阅有关钢桁架吊装施工技术资料，小组人员采用“头脑风暴法”集思广益，经多次讨论最终提出了3种代表性的吊装方案：1场地处理后采用双机抬吊挪移吊装工艺2超大型履带式吊机单机吊装工艺3场馆内外布置多台吊机高空接力联合吊装工艺五、提出方案，并确定最佳方案3、方案内容简介方案步奏：1、场地处理（拆除围墙、移除树木等）2、钢桁架转场3、双机抬吊挪移吊装五、提出方案，并确定最佳方案3、方案内容简介方案步奏：1、设备准备：2、设备进场：3、钢桁架转场：4、在场馆西侧布置超大型履带式吊机，对钢桁架进行单机起吊、摆转、落架等系列吊装操作，由一端自另一端完成整个吊装作业。五、提出方案，并确定最佳方案3、方案内容简介方案步奏：1、钢桁架转场就位2、设备布置（在场馆西侧布置1台常规大型吊机，场馆内布置2台中型吊机）3、单机起吊及高空换钩接力4、联合吊装作业五、提出方案，并确定最佳方案4、方案评估比选分析与评估综合评价及结论序号方案技术特点吊装工期吊装过程费用质量及安全控制1、场地处理费用：场地处理共采用逐步挪移

需临时移除8棵大树、拆除80m

质量控制：因钢桁架需

工期较长，综合费用双机抬吊法经验成熟，设备操控难度相对较低；所用设备少，设备费用较低。场地处理后采用双机抬吊挪移吊装法吊装方式效率

围墙，费用测算为6万元；较低，工期预

2、设备（QAY350）台班费用：

座有冲击变形的风险；测需要12～14

按13天设备台班计算，4.5万

安全控制：吊装过程安

额外的工作协调。要多次落架支座，对支

较高，且牵涉到树木1移植等工作，增加了天。×13天×2台=117万元；全较好控制。不选用3、共计：6+117=123万元。总费用虽然不高，但设备进场运输牵涉到道路及空中线路的处理，工作涉及面较广，且由于该类设备在南宁甚至在广西非常少，租赁困难，使用过程抗故障风险很高。不选用可以充分发挥大型履带式吊机的吊装性能，单机即可完成钢桁架的吊装作业，工期优势非常明显。但设备的进退场费用及台班费用高，且对设备的运输道路状况要求高。1、设备（德国LR1650650）台班费用：9万×6天=54万元；2、设备运输费用：约8万元；3、为满足设备进场条件，校园

止晃难度大，易对支座多处道路及空中线路需做处理，

造成冲击碰撞，不利质费用：约7万元；4、辅助台班费

量控制。安全控制：吊由于采用单机吊装，钢索长度较长，空中防晃、吊装效率非常高，从设备进场到退场，工期预测仅需5～7天。超大型履带式吊机单机吊装法23用：2.7万×6天×2台=32.4万元共计：54+8+7+36=101.4万元。装过程安全较好控制。多机联合吊装对设备的工期按8天计算，设备费用：吊装效率较高，

1、QAY350吊机：4.5万×8天

质量较好控制。工期及经济性等综合效果较为理想，对外场馆内外布置

操控难度较大，使用设多台吊机高空

备较多，设备台班费较接力联合吊装

高；且涉及到高空换购预

测

工

期

为

×1台=36万元；2、QAY220吊机：由于涉及到空中换钩作

协调工作量少，施工７～９天2.7万×8天×3台=64.8万元；共计：36+64.8=100.8万元业，安全控制要求高。过程的自主性、可控性强。选用法接力工序，技术要求较高，工序较为繁琐。分别从技术特点、工期、成本、质量及安全控制等方面对3个方案进行评估分析，最终选定方案三作为实施方案。六、方案选定需要解决的主要问题1、确定出吊装过程关键控制因素及方案多设吊点使桁架均衡受荷：每台吊机在桁架上下弦各设置4个吊点，以保证桁架结构在吊装过程的受荷均衡，避免应力集中而使结构发生局部破坏。桁架设置加劲肋板：即根据不同的吊装阶段，提前对桁架结构在吊装过程进行受荷分析计算，确定出桁架的薄弱节点并设置加劲肋板，强化节点后，每台吊机仅在桁架下弦各设置2个吊点。载人吊笼高空换钩法：采用起重机起吊自制的载人吊笼进行高空换钩。高空作业车换钩法：采用高空作业车进行载人高空换钩作业。桁架两端先后就位支座。桁架两端同时就位支座。六、方案选定需要解决的主要问题控制方案比选空中换钩接力方式选择方案名称方案内容特点分析结论制作载人吊笼，由吊机将吊笼升至高空进行挂钩及脱钩作业。优点：可充分利用现有起重设备，成本较低；载人吊笼由角钢焊载人吊笼高空

接而成的方形隔栅虽然具有较好的经济性，但经现场测试，高空晃动大，止晃难，稳定性差，安全隐患大。不选用缺点：吊笼采用钢丝绳吊挂，稳定性差，人员不好操作，安全性欠佳。换钩法笼

状

，

尺

寸

为1.5×1.0×1.5m（长×宽×高），底部铺设双层模板，可搭载两人；在场馆外采用1台大型吊机单机起吊并摆转后，然后采用高空作业车进行载人高空换钩作业，接入2台中型吊机作业。优点：人员易于操作，虽然租用高空作业车需要效率较高且安全。

一定的额外费用，但作业高空作业车换钩法缺点：需要租用高空

效率高，安全可靠。选作业车，成本较高。

用六、方案选定需要解决的主要问题控制方案比选吊装过程钢桁架的安全性控制方案名称方案内容特点分析结论根据不同的吊装阶段，提前对桁优点：减少吊点，可为多机联合吊装带来极大便利。架结构在吊装过程进行受荷分析计算，确定出桁架的薄弱节点并设置加劲肋板，强化节点后，每台吊机仅在桁架上下弦各设置2个吊点。虽然需要增加一定的成本，但费用不算高，吊点的减少为吊装带来便利，有利吊装过程的控制。选用桁架设置加劲肋板，强化节点强度。缺点：需要经过结构受荷计算，局部设置加劲肋板伴随增加一定成本的增加。优点：不需要对桁架进行局部节点增虽然成本较低，但钢丝绳长度及绑扎精度难以控制，难以确保各段钢丝绳的受荷均衡性，且不利于吊装过程的控制。不选用每台吊机在桁架上下弦各设置4个

强，费用低。多设吊点使桁架均衡受荷吊点，以保证桁架结构在吊装过

缺点：吊点过多，对各段钢丝绳的长程的受荷均衡，避免应力集中而

度精度控制要求高，增加钢丝绳捆绑使结构发生局部破坏。安装的困难，且会影响吊装过程的操作。六、方案选定需要解决的主要问题控制方案比选钢桁架就位支座精度控制方案名称方案内容特点分析及结论先指挥一端吊机缓慢钢桁架两端

下落，使其中一端先先后就位支

下落就位两个支座上，优点：操作方便，快捷。缺点：桁架先后就位可能会使支座受荷不均，造成支座变形或损坏。虽然有利操作，提高效率，但不利于质量控制。不选用座然后再指挥另一端就位。优点：钢桁架支座同时就位，可有效避免支座受荷不均的风险。缺点：对多台吊机协调操作要求高，难度大，效率较低。钢桁架两端

协调各吊机进行精确同时就位支

操作，使钢桁架两端虽然难度大，效率较低，但利于质量控制。选用座同时就位支座上。六、方案选定需要解决的主要问题3、确定最佳方案在钢桁架的薄弱节点处设置加劲肋板，强化节点强度，同时优化吊点的设置。采用高空作业车进行载人高空换钩作业；桁架两端同时就位支座。七、制定

对

策针对以上控制方案，小组经进一步展开讨论并制定了相关对策、措施，制定对策表如下：序号方案对策目标措施地点负责人

完成日期1、设置“加劲肋板”，即通吊装过程钢桁

过计算分析，确定出桁架在吊装过架节点不发生

程中杆件受荷的薄弱节点，再在薄在薄弱节点处设桁架在吊装

置“加劲肋板”，过程的安全

强化节点强度，欧茂武覃伯瑜广嘉宁陈

平办公室施工现场破坏或变形弱节点处增焊“加劲肋板”，以此12015.5.10（即钢桁架节

来增强和改善钢桁架关键节点强度。点完整率100）。

2、优化吊点设置：每台吊机设4个吊点，设置在上弦杆与连接杆件性控制同时优化吊点的设置。交汇处，吊点位置经计算复核。场馆外采用一台大型吊机，馆内2

吊装作业过程空中吊机换

台中型吊机进行

设备不发生倾

最不利工作状态下验算其负荷性能，钩方式的确

联合吊装，并采

覆，高空换钩

确保满足吊装要求。叶

彤黄

健罗戆毅欧茂武

2015.5.15覃伯瑜广嘉宁1、复验吊机设备性能，即在其施工现场23定用高空作业车进

作业可顺利进行载人高空换钩

行并确保安全。

测和精细指挥吊装作业。作业。2、制定合理吊装程序，严密监陈

平1、支座不因和

1、变更支座承载方式设计，降低多机高度协同作

桁架碰撞发生

钢桁架就位支座控制难度。业，使桁架两端

变形和损坏；

2、吊机高度协作，钢桁架高度协

施工现

成

程同时就位支座。

2、钢桁架就位

同进行精细操作。两端同时就位方覃伯瑜钢桁架就位支座精度控制2015.5.15场陈志高王

焜偏

差

不

超

过

法。10mm。八、对策

实

施1、工艺流程确定将对策实施工作分解为若干步骤，并分工和落实各项实施工作。八、对策

实

施2、材料、机具设备准备根据方案对所采用的材料展开讨论，初步确定材料的名称及规格，会后经过对材料市场调查后，最终确定所需的材料及机具。八、对策

实

施3、其他准备工作编制详细的吊装施工方案，并通过专家论证，并在吊装前对土建结构的标高、轴线、控制点及支座等进行复核并确认无误。方案编制及论证将每两榀桁架焊接拼接成一组吊装单元体，并对其在拟吊装过程中技术准备

进行场地策划、吊点确定、受荷分析、计算选择起吊设备等工作。吊装前对周边施工场地、运输道路及吊装作业区域进行策划和布置，确保其满足桁架桁架的组装、存放、转场就位以及各吊机设备作业场地准备

的要求，并计算和确定好各吊机的起吊作业点位置。就位场地进行平整，并在钢桁架下方垫设方木，以利于钢丝绳的绑扎安装。八、对策

实

施4、对策逐一实施对策实施工作分配由小组成员黄健、叶彤、罗戆毅负责技术指导及相关组织工作；由覃伯瑜、欧茂武、广嘉宁、成程、陈志高、陈平负责具体的实施工作。措施：优化吊点设计及在钢桁架设置“加劲肋板”YESNO八、对策

实

施钢桁架在关键节点处焊设“加劲肋板”效果检查：通过对钢桁架关键薄弱节点设置“加劲肋板”，以及优化吊点的布设，在后续的吊装过程中未发现桁架节点发生变形、损坏现象，既确保了钢桁架在吊装过程的安全又大幅度节约工程的造价。八、对策

实

施措施一：复验吊装设备的性能，确保满足吊装要求。序号1名

称用

途性能验算在联合吊装过程的运动轨迹中最不利工作状态时起重量为70吨；整垮钢桁架重量为50吨，满足吊装要求。布置1台在场馆外用于单机起吊及联合吊装QAY350吊机每台在联合吊装过程的运动轨迹中最不利工作状态时起重量为35吨；半垮钢桁架重量为25吨，满足吊装要求。布置2台在场馆内用于空中接力联合吊装2QAY220吊机QAY220吊机布置一台在场馆外，用于置换QAY350吊机临时静止负荷，不参与移臂吊装。置换QAY350吊机时所处的工作状态，起重量为60吨，满足临时负荷要求。34高

空

作

业

车GTBZ30最高作业高度30m，所需作业高度28m，满足作业要求。用于空中脱钩、换钩作业八、对策

实

施措施二：制定合理吊装程序，严密监测和精细指挥吊装作业。大型吊机单机起吊高空90°摆转换钩接入吊机三台吊机联合吊装八、对策

实

施在制作场地制作成双榀桁架采用双机抬吊挪移方式转场就位八、对策

实

施采用大型吊机单机起吊

并摆转八、对策

实

施场内准备2台中型吊机

及空中换钩的空中作业车效果检查：通过采用空中多机接力联合吊装工艺，有效克服了场地不利因素，吊装工作进展非常顺利，钢屋盖主桁架吊装工期仅用6天。经过空中换钩、接力、联合吊装八、对策

实

施措施1：变更支座承载方式设计，降低钢桁架就位支座控制难度。原设计支座与钢桁架结构的连接处为内置加劲板肋，造成桁架与支座相对位置偏差要求极高。经与设计院、业主积极协调，变更原来设计，采用了外部后置式加劲肋板。八、对策

实

施八、对策

实

施措施2：吊机高度协作，钢桁架两端同时就位。效果检查：经过采用改进后的支座形式，以及采用钢桁架两端4个支座同时落架就位措施，在不影响结构受荷前提下，有效减低了落架难度，提高了支座就位精度。九、效果确认经过项目部各方的共同努力，采用本QC小组创新的双榀桁架多机高空接力联合吊装方法，很好地克服了现场场地不利的因素，顺利完成了本工程的大跨度钢桁架屋盖结构吊装施工，取得了良好的综合效果，并圆满完成了本QC小组的预期目标。九、效果确认1、工期目标的实现情况按原施工组织设计采用单榀桁架吊装工艺，需要在后期进行大量的高空杆件拼原计划工期接作业，效率极低，其工期经定额及经验测算需要约90天。采用双榀桁架整垮吊装的创新工艺，钢桁架大量加工、焊接制作等工作可在地面提前完成，减少了后期大量高空杆件拼接作业量。活动效果分

析双榀主桁架（共8组）吊装工期仅为6天，后续的主桁架之间的联系杆件安装工程采用高空拼接，耗费工期36天，实际工期共为：6+36=42天。原计划工期90天52天90天实际工期效

果对

比55天活动预定目标值52提前35天提前38天活动实际目标值原计划工期目标工期实际工期圆满实现活动目标！效果确认九、效果确认2、质量目标的实现情况本工程钢屋盖桁架吊装完成后，按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2012）及设计要求，分别进行现场检查，检查情况如下：检查依据设计要求检查：钢网架结构总拼完成后应测量其挠度值，且所测的挠度值不应超过相应设计值的1.15倍。本工程钢桁架总拼挠度设计值为≤50mm，则施工值为50mm×1.15=57.5mm。对本工程的8组吊装单元（16榀主桁架）的挠度值进行检查，结果如下：检查点位项目挠值1234567891011121314151657.5mm45404238484652504639514349475052质量标准检查：按照《钢结构工程施工质量验收规范》要求，钢桁架吊装质量包括桁架纵横向长度、支座中心偏移、相邻支座高差；对本工程钢桁架按规范要求共检查14个点，检查结果如下：效果确认九、效果确认3、成本目标的实现情况工期（天）桁架间连系杆件高空拼接工期序号项目桁架吊装工期设备应用情况成本计算1、QAY350吊机台班费用：

4.5万×