国家图书馆二期钢结构整体提升施工技术

国家图书馆二期

暨数字化图书馆工程钢构造整体提升施工汇报内容工程概略工程特点施工方案的选择整体提升方案的简介几个难点及提升控制措施提升施工过程改良意见和建议1．建筑根本情况建立单位：中国国家图书馆工程称号：国家图书馆二期工程暨国家数字图书馆工程建立地点：建筑规模：总建筑面积约为81310m2；其中地上建筑面积：37231m2，地下建筑面积：44079m2。一．工程概略2．主要设计及参建单位建筑设计单位：构造设计单位：监理单位：施工总承包单位：3．工程简介国家图书馆二期工程暨国家数字图书馆工程主楼和地下车库两部分组成，主楼构造由地下三层和地上五层组成。该建筑根底底板标高－13.6m，钢构造屋面构造标高＋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、珍品图书保管库和展现厅、数字图书馆的大型计算机机房、数字资源存储机房、数字处置间等〔四库全书和甲骨文是镇馆之宝〕。主楼南北方向剖面二、工程特点和难点建筑规模大：本工程长120m，宽116m，所以机械设备的选用和布置显得尤为重要；构造构件方式以箱型为主：且箱型截面尺寸最大宽度到达1200mm，高1500mm，最大板厚为80mm，且其中隔板众多，焊接非常困难，厚板焊接质量不易控制，焊接任务量大且要求高〔焊缝填充量估计在330吨左右〕，所以确定正确合理的钢构造加工工艺及焊接工艺是保证本工程钢构造加工质量的前提〔1500mm长的电渣焊工艺〕。二、工程特点和难点地下室的范围布满在屋顶钢构造的下部，并超出外边线，对屋顶钢构造的施工呵斥宏大困难；钢构造体量大：本工程钢构造总重约12300t，且大部分集中在刚性节点的六榀主桁架、四榀次桁架及主、次桁架间刚接/栓接的主梁上。最重构件为HJ-1，其重达765t(不含节点短肢)，其外形尺寸为长116.6m*宽1.2m*高10.04m。因此屋顶钢构造的施工方案的选择决议着整个工程施工方案的合理性。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12300t。钢板厚度范围主要为25～80mm，材质为Q345C，其中40～60mm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。桁架杆件衔接采用全焊接方式，各层主梁与桁架弦杆衔接采用栓焊结合，焊缝等级为一级。单根构件最重到达61吨。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）HJ-3HJ-1、2WJ-1桁架构造三、施工方案的选择钢构造高空散拼方案利用常规的高空散拼方案，〔此方案不合理，无法实施〕。地面拼装、整体顶升方案〔平安性有问题〕主要桁架提升，其他构件散拼方案〔施工简便方面稍差、高空拼装精度要求高、施工难度大〕整体提升方案〔格构柱作承力构件、钢管柱作承力构件、混凝土框架作承力构件、利用主体电梯井筒混凝土构造作承力构件，整体提升方案〕四、整体提升方案的简介场地平整终了后进展部分人工挖孔桩施工，施工混凝土拼装平台；然后拼装屋架钢构造，构件拼装终了进展土方开挖、地下室构造施工和六个电梯井筒构造施工，待筒体构造施工至设计标高后，施工提升平台，安装提升设备进展提升。提升到位后，施工1、2层混凝土构造和未来用于支撑屋顶区分量的钢柱和Y型支撑，最后采用塔吊高空散拼方案施工其他构件和剩余混凝土构造，最后将提升平台凿除。四、整体提升方案的简介经过计算分析优化确定共布置28个提升吊点，吊点设于桁架上弦。共布置64台提升油缸，其中44台350吨提升油缸，20台200吨提升油缸；8座控制台。6个筒体和两个暂时塔架。提升方案演示。五、几个难点及提升控制措施：确定提升分量〔原那么是保证平安的前提下兼顾施工的简便和质量控制。屋顶钢构造主要钢构造在地面拼装，保证组拼的钢构造有足够的刚度和强度，剩余构件在整体提升终了以后交叉散拼。最终确定整体提升分量约为10388t〕；确定吊点位置〔尽量符合最终受力形状。经计算和设计核算同意每个电梯井筒4个点，辅助架南北各2个共28个吊点〕；五、几个难点及提升控制措施：提升节点设计和提升平台设计〔吊耳设计、上弦、对应吊耳处钢桁架内加加强隔板、焊接质量保证；平台悬挑钢-砼设计与钢构造比较〕；承力构件的加固措施〔暂时支撑桩柱、地基处置、墙体内加钢骨柱、钢梁、平台平安等〕；A点吊耳B点吊耳C、E点吊耳D点吊耳五、几个难点及提升控制措施：提升的平稳和均匀、同步性〔重中之重、不均匀会呵斥各吊点受力不均匀，会呵斥倾覆。采取双控措施，提升控制方案选择位置同步与载荷同步相结合的控制战略：中心筒内载荷同步，同时监控位移变化；中心筒间位置同步，同时监控载荷变化。行程传感器，丈量油缸行程油压传感器，丈量载荷长间隔传感器，丈量钢构造绝对位移各种传感器提升长间隔传感器传感器传传感器下部与桁架固定点五、几个难点及提升控制措施：与建筑物之间的间距控制〔钢构造在提升过程中，其桁架与中心筒之间的最小间距实际上只需50mm；要求提升设备的安装须保证较高的定位精度；保证措施上下对位及过程中的控制〕；提升滑动支撑图片五、几个难点及提升控制措施：原位提升与下降〔钢构造提升到位后，需求在空中悬停近60天，进展钢构造劲性柱及Y型支撑安装等工序，完成后再整体下放600mm就位。〕；设置滑靴〔轨〕方便对接。五、几个难点及提升控制措施：卸载：钢构造卸载过程是指由提升系统受力向正式构造本身受力逐渐转化的过程，卸载实施的成败直接关系到整体钢构造的平安，是本工程整个钢构造提升施工施工质量的最终检验。卸载过程分为两步：初次卸载比例为40％，提升设备所卸载荷由该滑靴板(衔接板)焊缝接受。部分卸载后锁紧油缸锚具，然后立刻进展Y型支撑下口的焊接，焊接完成后，再利用提升钢绞线剩余弹性变形将提升油缸下锚开启，进展分级卸载，卸载比例为20％、10％、5％。六.提升施工过程国家图书馆钢构造整体提升施工提升间隔为15.65m，超越设计标高600mm，钢构造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号电梯井提升平台南提升架北提升架国图桁架全景图片南侧提升平台图片南侧提升架图片四提升点(D)图片三提升点(A)两同提升量(B)提升点两不同提升量(C)的吊点单提升点(F)三千斤顶任务及固定图片四千斤顶任务及固定图片提升泵站图片提升控制平台钢构造提升前形状钢构造提升过程中形状钢构造提升终了后形状钢构造提升构造应力变化曲线空中悬停提升到位后锁紧油缸下锚。钢构造与六个中心筒间在上下弦杆位置利用木楔楔紧，坚持在原轴线位置。开场安装劲型柱和Y型支撑。整体下降整体同步将构造降至设计标高，与Y型支撑上口对接。卸载钢构造卸载过程是指由提升系统受力向正式构造本身受力逐渐转化的过程。Y型支撑上口焊接完成后，进展下口焊接和提升系统卸载。卸载过程分为两步。七、施工领会及改良意见钢构造的提升分量是经过仔细计算和综合思索的，不是为了追求最重或世界记录而确定。应该遵照最经济和最平安的方案来确定提升分量。劲性混凝土的提升平台可根据详细