高层钢结构施工中安全行走通道的创新-中建钢构沈阳恒隆-2012.3-10

单位：中建钢构有限公司（北京）小组名称：沈阳市府恒隆广场工程钢结构QC小组注册编号：ZJGG-HL11-02发布人：陈晓冬高层钢结构施工中安全行走通道的创新

汇报目录1、工程概况2、小组简介3、选择课题4、设定目标5、提出方案6、确定最佳方案7、制定对策8、对策实施9、效果检查10、标准化11、总结打算

沈阳市府恒隆广场工程由一号塔楼、二号塔楼、商场裙楼和后续工程四部分组成，现阶段重点施工一号塔楼部分，一号塔楼为劲性钢框架+劲性核心筒结构，地下4层，地上68层，68层以上为皇冠造型结构，顶部标高为350.6m，钢结构用钢量约6万吨，被誉为东北地区“两最”建筑，即单体最大、结构最高建筑，建成后是沈阳市标志性建筑之一。本工程属超高层建筑，钢结构工程运用塔吊安装，施工过程均是高空操作，属重大危险源分项工程。QC小组面临施工周期23个月，任务重等居多压力，工程前期积极开展“高层钢结构施工中安全行走通道创新”课题，以解决水平通道安全可靠、施速度快等问题，满足现场施工功能需求。1、工程概述1号塔楼高度350米2号塔楼高度380米商场裙楼后续塔楼工程市府广场“金廊”青年大街辽宁博物馆大剧院项目效果图小组名称（注册号）中建钢构有限公司（北京）沈阳市府恒隆广场工程钢结构QC小组（ZJGG-HLXZ-01）课题名称高层钢结构施工中安全行走通道的创新注册时间2011年4月9日课题注册编号ZJGG-HL11-02小组类型创新型活动频率1次/周活动时间2011年4月至2011年7月小组人数10人制表人：陈晓冬制表时间：2011年4月9日2、小组简介

本QC小组成立于2009年10月，长期开展QC小组活动，活动成果多次荣获各方奖励。QC小组成员概况姓名学历年龄职务职称职责小组分工受QC教育时间出勤率邵新宇本科32项目经理工程师组长全面负责48h100%段海本科32商务经理工程师副组长组织策划48h100%何培洋专科31生产经理助理工程师副组长组织实施48h100%陈晓冬专科30质量总监助理工程师组员质量监督48h100%李章军中专36工程部经理技师组员组织实施48h100%汪晓阳专科26技术部经理助理工程师组员技术指导48h100%孟祥君本科25质检员助理工程师组员资料记录48h100%范叶卫中专26安全总监助理工程师组员现场指导48h100%夏书本科25安全工区长技术员组员现场实施48h100%张希博本科24安全员技术员组员现场实施48h100%制表人：陈晓冬制表时间：2011年4月11日3、选择课题高层钢结构施工中安全行走通道的创新安全目标高施工难度大公司安全决策安全目标高目前全国建筑工程越来越重视安全，且大力推进安全生产，沈阳市府恒隆钢结构工程安全目标为：死亡事故和重伤残事故为“零”，争创沈阳市安全文明施工样板工地，实施安全、方便、高效行走通道是安全生产基本保障。施工难度大

沈阳市府恒隆广场一号塔楼东西长65.0米，南北宽36.0米，每层安全通道需铺设约200.0米，部分相邻两根钢梁间距大于3.0米，达到4.4米，市面上销售常规建筑安全通道使用跳板小于3.0米，需要加入大量辅助措施才能使用于本工程，施工过程中投入大量人力和物力，铺设时间长，安全系数低，阻碍后续工序施工，不能满足施工要求。40米68米红色点位显示为相邻两根钢梁间距大于3.0米部位公司安全决策

2011年正值公司大力发展安全防护标准化关键之年，安全、高效、快捷安拆行走通道是公司推进安全防护标准化重要内容之一，研制新型高层钢结构施工中安全行走通道是响应公司决策的有力支撑，势在必行。课题确认综上所述，QC小组选定“高层钢结构施工中安全行走通道的创新”作为本小组活动课题。4、设定目标设定目标按照建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91)规定、同步执行公司高空安全行走通道要求，结合本工程结构特点，QC小组确定的课题目标为：研制一种快速安拆标准式高空行走通道，保证架设过程安全、安拆快捷、且重复利用率高。确定目标值1、方便高空垂直运输，单片长度不超过3.0m；组装后跨度大于3米时能承受4人同时通过。2、满足两人同时平行行走，通道宽度不小于800mm；3、高空铺设、拆除方便，一人能够挪移，单片质量不超过40kg；目标值分析1、本QC小组成员经验丰富，理论水平高，能够提出预控措施，并多次获得全国优秀QC小组称号。2、该高层钢结构施工中安全行走通道的研制得到公司领导大力支持，派出公司技术中心专家、博士等技术骨干给与协作，予以理论设计及力学计算，有利于目标值实现。3、采用3DMAX软件进行三维流程虚拟，采用MIDAS/GEN软件建立有限元分析模拟，进行仿真模拟实验，有效保证QC目标的实施性。5、提出方案提出方案

QC小组结合以往建筑工程安全通道施工方法，围绕课题召开3次专题会议，运用“头脑风暴法”打破传统思想，相互启发，提出各种方案，并运用亲和图进行整理后，提出四条选择方案。制图人：陈晓冬制表时间：2011年5月14日制图人：陈晓冬制表时间：2011年5月15日方案一：木跳板铺设搭接法第一步：钢梁表面搭设钢管脚手架；第二步：木跳板铺设钢管架上；第三步：拉设通道两边安全绳。节点采用搭接，具体施工示意图如下。木跳板铺设安全行走通道示意图制图人：陈晓冬制表时间：2011年5月15日方案二：钢跳板铺设捆绑法第一步：相邻钢梁间距大于3.0米部位搭设钢管脚手架；第二步：钢梁间距小于3.0米时钢梁直接铺设钢跳板；第三步：钢梁间距大于3.0米时钢跳板铺设钢管架上；第四步：拉设通道两边安全绳。连接点采用4mm铁丝捆绑，具体施工示意图如下。钢跳板铺设安全行走通道示意图方案三：

型钢制作多节通道，地面组装，高空拼装法第一步：型钢制作成长3.0米单节通道（单节控制在40kg内）；第二步：地面组装成9.0米后，采用塔吊直接铺设在钢梁表面；第三步：拉设通道两边安全绳。连接点采用螺栓连接，具体施工示意图如下。制图人：汪晓阳制表时间：2011年5月15日地面组装，高空拼装安全行走通道示意图制图人：汪晓阳制表时间：2011年5月15日方案四：型钢制作多节通道，高空散接拼装法第一步：型钢制作成长3.0米单节通道（单节控制在40kg内）；第二步：选择钢梁间距小于3.0米一跨先铺设单节；第三部：依次连接已铺好通道向外扩展；第四步：拉设通道两边安全绳。连接点采用螺栓连接，具体施工示意图如下。高空散接拼装安全行走通道示意图选定方案QC小组成员按照本工程钢梁分部，采用十根宽度为300mm的H型钢在地面排布成1:1模型，长度30m，相邻钢梁间距分布为2.8m、2.4m、

4.2m、

2.4m、2.8m、

3.2m、

2.8m、

3.6m、

2.4m，现场模拟高空施工，按照三种方案分别铺设安全行走通道，从施工安全性、使用周期、人员数量、吊机台班、铺设时间、经济合理性六方面进行分析，具体见下表。方案施工安全性使用周期人员数量使用吊机时间（8h=1台班）铺设时间（8h=1天）经济合理性方案一：木跳板铺设搭接法1、铺设难度一般，易搬运，拆除复杂2、操作人员高空坠落隐患较高；3、铺设材料、工具使用较多，易发生坠落；4、承重性能较差，易受损折断。6个月4人0h4h木跳板：36块×单价100元/块=3600.00元钢管：72米×单价20元/米=1440.00元人工：4人×4h×200元/天=400.00元合计：5440.00元方案二：钢跳板铺设捆绑法1、铺设难度一般，易搬运，拆除复杂2、操作人员高空坠落隐患较高；3、铺设材料、工具使用较多，易发生坠落；4、承重性能一般，不易损坏。18个月4人0h3.5h钢跳板：30块×单价180元/块=5400.00元钢管：64米×单价20元/米=1280.00元人工：4人×3.5h×200元/天=352.00元合计：7032.00元接下表方案施工安全性使用周期人员数量使用吊机时间（8h=1台班）铺设时间（8h=1天）经济合理性方案三：型钢制作多节通道，地面组装，高空拼装法1、铺设难度小，需吊机安装，拆除方便2、操作人员高空坠落隐患很小；3、铺设使用工具少，不易发生坠落。4、承重性能好，不易损坏。24个月2人0.75h1.5h钢材：360kg×单价5100元/t=1836.00元螺栓：54颗×单价1.8元/颗=97.20元吊机台班：0.75h×单价5000元/台班=468.75元人工：2人×1.5h×200元/天=76.00元合计：2477.95元方案四：型钢制作多节通道，高空散接拼装法1、铺设难度较大，易搬运，拆除方便2、操作人员高空坠落隐患较高；3、铺设使用工具少，不易发生坠落。4、承重性能好，不易损坏。24个月2人0h2.5h钢材：360kg×单价5100元/t=1836元螺栓：54颗×单价1.8元/颗=97.2元人工：2人×2.5h×200元/天=125元合计：2058.00元制表人：范叶卫制表时间：2011年5月20日确定方案QC小组广泛的拓宽思路，运用统计技术，从多角度分析和比较。评价结论如下：序号操作安全性工作性能安装人工时间周期费用结论方案一隐患多易损坏工序繁琐,难度小多多短高不选用方案二隐患多不易损坏工序繁琐,难度小多多一般高不选用方案三隐患少不易损坏工序简便,难度小少少长一般选用方案四隐患较少不易损坏工序简便,难度大一般一般长低不选用QC小组成员此最终选取《型钢制作多节通道，地面组装，高空拼装法》为总体方案。方案虽经济投入不是最低，但操作方便，安全性高，重复利用率高，充分利用了现有资源，大大减低人员投入，能够满足工期和质量要求。制表人：陈晓冬制表时间：2011年5月20日六、确定最佳方案确定方案施工流程型钢制作多节通道，地面组装，高空拼装法示意图制表人：陈晓冬制表时间：2011年5月20日方案实施中需解决的问题制图人：范叶卫制图时间：2011年5月20日通过上述论证，实施方案三还需解决型钢多节标准式组装安全行走通道设计、制作两个方面的工作，经QC小组讨论，提出控制方案见下图：解决问题方案选定优点缺点结论单节通道低于40kgC型钢制作单节通道轻巧、便捷、易采购、易搬运受压易变形，焊接节点牢固性差不选用□型钢制作单节通道轻巧、便捷、易采购、易搬运，稳定性强。钢板薄，焊接易变形。选用通道受力验算实验室进行力学实验准确、直观、说服力强费用高、过程复杂不选用建立有限元进行分析模拟方便、简洁、具有对比性，费用低技术含量高选用连接节点受力变形控制加长节点受力连接板操作简单，容易实现目标。成本、重量增加、安装难度增大不选用连接节点钢板补强操作简单、施工速度快，焊接牢固，受力状态好成本、重量增加选用拼装方法胎架模板标准化拼装规格统一，定位容易增加工序、时间加长选用传统流水化拼装运用工具简单定位不准备，易变形不选用螺栓孔加工磁力钻打孔易操作、孔距易控制时间较长选用等离子切割打孔易操作、费用低孔眼直径误差大不选用制表人：汪晓阳制表时间：2011年6月2日方案选定确定最佳方案制图人：汪晓阳制图时间：2011年6月2日七、制定对策序号项目对策目标措施地点完成时间负责人1单节通道低于40kg80×40×2mm□型钢制作单人能够搬运1、绘制单节通道设计图；2、计算使用型钢长度及重量。3、采购合格厂家材料办公室20116.5邵新宇2通道受力验算建立有限元进行分析模拟同时承载4人1、采用MIDAS/GEN软件进行仿真模拟实验；2、现场承载试验。技术中心20116.8汪晓阳3连接节点受力变形控制连接节点6mm钢板补强承载4人不变形1、钢板采用电焊围焊2、现场承载试验。现场20116.15孟祥君4拼装方法胎架模板标准化拼装规格统一、快速安拆1、制作统一型钢磨具2、采用CO2焊接；3、焊接成品后才搬移现场20116.15李章军5螺栓孔加工磁力钻打孔眼孔直径、孔距统一1、冲钉标识定位；2、采用定位夹具；3、磁力钻统一打孔。现场20116.15陈晓冬制表人：陈晓冬制表时间：2011年6月2日40×20×2mm口型钢管80×20×2mm口型钢管钢网片80×20×2mm口型钢管L30×3mm角钢钢网片3000mm800mm3000mm800mm口型钢制作单节通道示意图通道规格受力验算重量结论图a通道最大承重3.5KN，可以承载4人同时通过45.38kg不满足要求图b通道最大承重3.8KN，可以承载4人同时通过37.5kg满足要求八、对策实施图a图b效果检查：图b规格的通道受力及重量满足设定目标要求。对策实施一：采用80×40×2mm□型钢制作通道QC小组分别采用型钢设计两种水平通道，通道重量要求低于40kg，如图a和图b：对策实施二：建立有限元进行分析模拟QC小组利用MIDAS7.8对单节安全通道建模，恒荷载为结构自重由程序(MIDAS7.8)自动计算，考虑水平通道可以同时通过4人，体重75Kg，最不利工况下：活荷载取为3kN/m2。安全通道在标准荷载组合（1.2恒+1.4活）作用下的变形如下图所示安全通道在荷载组合作用下的变形最大变形4.8mm。制表人：汪晓阳制表时间：2011年6月5日应力及应力比如下图所示：由结果看出，最大的应力比为0.5左右，故整体结构的各个构件均满足承载力设计要求。制表人：汪晓阳制表时间：2011年6月5日对策实施三：胎架模板标准化拼装快捷安拆水平通道均采用现场制作的方法进行加工，水平通道的制作流程如下：胎模加工—通道材料下料—通道组装—焊接—铺设钢网片—涂刷油漆。整体焊接油漆涂刷成品外观通道组装对策实施四：螺栓孔采用磁力钻开孔快捷安拆水平通道两端采用φ12mm螺栓连接，螺栓孔间距及孔径必须严格控制，现场连接螺栓孔采用冲钉定位后，使用磁力钻开孔。效果检查：螺栓孔直径控制为14mm，孔距最大误差1.5mm，符合钢结构设计规程要求。对策实施五：连接节点6mm钢板补强快捷安拆水平通道口型钢厚度2mm，为保证通道在受力过程中不产生变形，通道两端连接部位采用6mm钢板贴敷，围焊加固。效果检查：连接点在受力状态下不产生变形。九、效果检查单节安全通道实际重量为38.5kg,一人轻松搬运经过项目部各方的共同努力，快速安拆标准式高空行走通道与2011年9月1日全部结束，QC小组通过现场检查及实验，单节安全通道实际重量为38.5kg，满足一人轻松搬运要求，整体安全通道能满足4人同时通行，活动前后对比表如下:通道承载力满足4人同时通过地面拼装安全快捷目标检查活动前与活动后对比表序号实测项目活动前目标活动后实测值结论1单节长度≤3.0m3.0m达到目标2单节宽度≥0.8m0.8m达到目标3单节重量≤40kg38.5kg达到目标4承载力满足4人同时通过4人同时通过达到目标5实用效果安全、快捷安拆地面组装，整体铺设，安全高效达到目标制表人：陈晓冬制表时间：2011年7月2日1、减少安全隐患

快速安拆标准式高空行走通道在地面制作，与传统的在高空搭设水平通道，减少了高空作业带的安全隐患。

2、缩短搭设时间

快速安拆标准式高空行走通道为统一标准，制作后可直接吊装至楼层，大大缩短了采用脚手管搭设水平的时间，对于保证工期十分有利。

3、可周转使用

高层钢结构施工一般设置两层水平通道，制作两层的标准式高空行走通道可以重复周转使用，不像传统用脚手管搭设的通道，需对每根钢管进行拆除。

4、费用较低

对于高层、超高层项目只需制作2~3层标准式高空行走通道就通满足整个工程施工要求，相当传统的水平通道可以节省大量的人工费。

效益检查5、方便冬季施工

冬季时雨雪可直接从钢丝片穿，道道不会大量积雪，保证了作业人员的行走安全。