钢结构屋盖工程整体提升施工技术

钢结构屋盖工程整体提升施工技术1.前言随着我国经济的不断发展，各行各业生产规模在不断的增大，一些老旧厂房车间已不再适应现在的生产能力或工艺特点，拆除重建又不经济，所以越来越多的老旧厂房选择改建方案，其中钢结构屋盖工程整体加高就是其中一项重要改建工作。为解决此技术难题，建筑安装工程集团有限公司成立了课题组，开展钢结构屋盖工程整体提升施工技术研究，总结出《钢结构屋盖工程整体提升施工技术》，其关键技术是采用滑模施工技术原理对屋盖进行整体提升。2.技术特点2.1利用滑模施工技术原理，采用千斤顶做为提升机具将钢结构屋盖整体提升,并保持原有屋顶盖的整体平衡，创新了钢结构屋盖整体提升施工技术。通过设计制作钢结构屋盖的支撑体系，采用滑升机具同步控制技术，保证了钢结构屋盖同步提升,设计制作千斤顶支撑装置；将支撑杆与钢结构屋盖连在一起，支撑杆的向上滑升来带动钢结构屋盖整体提升。2.2避免了钢结构屋盖的拆除重建工作，减少材料的浪费、保持材料结构的性能、缩短施工工期、节约了大量建筑材料，降低了施工成本。3.适用范围本技术适用于各种车间、厂房钢结构屋盖的加高改建工程。4.工艺原理采用滑模施工工艺原理，利用滑模提升系统，通过与钢结构屋盖、钢性支架、托架、吊脚手架、液压控制台、支承杆及千斤顶等系统，实现钢结构屋盖整体提升。钢性支架作为主要的支撑构件，用以承受千斤顶、托架、钢结构屋盖的全部荷载，托架作为钢性支架和千斤顶的连接件，它把钢性支架和千斤顶连在一起，支撑杆通过底座和钢结构屋盖连在一起，带动钢结构屋盖提升。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程钢结构屋盖工程整体提升施工工艺流程见图5.1-1。

施工准备施工准备加固原支腿增设新支腿钢性支架制作屋盖两侧盖板拆除托架制作将屋盖加固并连接成一个整体安装钢性支架、托架、支撑杆和千斤顶将支撑杆和钢结构屋盖连在一起安装液压系统将屋盖与原有支撑分离开始滑升检查、调整、加固滑升1m拆下千斤顶及油管等，加长钢性支架重新安装千斤顶及油管等继续滑升直到标高加高原有支腿将钢结构屋盖放在支腿上加固屋盖，拆除钢性支架安装行车加砌车间围墙施工结束图5.1-1工艺流程图5.2操作要点5.2.1滑升系统的设计原屋盖是由20个混凝土支腿进行支撑，因此在这20个支腿处安装千斤顶，每个支腿支架上安装2个3t的千斤顶。在原牛腿处设计制作安装钢性支架做为千斤顶的支撑结构。为了固定千斤顶又设计制作了托架。支撑杆与钢结构屋盖连在一起，滑升时支撑杆带动钢结构屋架一起滑升。1、施工中荷载的计算：屋盖的重量：60t。自制托架、钢性支架，液压系统（千斤顶、液压控制台、油管等）、连接杆件、人员、材料、设备（电焊机等）等重量共20t。荷载共计80t。2、操作平台的设计1）自制托架的设计：自制托架由2根长度1m的12a槽钢和厚度б20mm的缀板组成，如图5.2.1-1。1-δ20mm钢板；2-[12a槽钢图5.2.1-1托架设计图荷载按集中荷载简化计算，每个托架承受重量约4t（4N）、两个平面的计算长度，，缀板厚度20mm，面积200*300，材料Q235，杆件长细比，查表3-26得压杆稳定系数=0.842，则：两根槽钢相并的组合截面形式，强度许用应力为MPa将代入式=303.2mm2截面回转半径为7mm；16.7mm由表可以查得两根12a槽钢截面总面积为2656mm2，95.6mm,30.6mm。满足使用要求。2）钢性支架的设计钢性支架如图5.2.1-2：材料全部采用∟100×10的角钢组成。其荷载计算过程如下：1-∟100×10角钢；2-∟100×10角钢图5.2.1-2钢支架设计图荷载按集中荷载简化计算，每个钢支架承受重量约4t（4N）,压应力及稳定性验算如下：对于四肢缀板式构件，x轴和y轴都是虚轴，换算长细比为：3、液压系统的设计液压系统主要由40台3t滚珠式液压千斤顶和液压控制台（油泵）、油路系统等组成。油泵的油路系统主要包括油管、管接头、液压分配器和截止阀等元、器件；油管布设坚持主油管、二级分油管长度均匀的原则，使油压传递过程中千斤顶基本同步启动；滚珠式液压千斤顶是一种新型的提升设备,千斤顶内部结构：中间为空心圆孔，用来穿支撑杆，支撑杆上的夹紧块为千斤顶内部滚珠，并且内部有液压弹簧装置。夹紧块的夹紧动作可以分为三个方向的运动：沿支撑杆的轴向运动，沿支撑杆径向运动，相对支撑杆的旋转运动。1-滚轴式液压千斤顶；2-支撑杆图5.2.1-3液压爬升系统受力示意图4、千斤顶爬杆设计每个支腿支架设置2台3t千斤顶，支撑杆选用φ48×3.5钢管。支撑杆φ48×3.5的钢管作为轴心受压构件使千斤顶向上爬升，其刚度及稳定性验算如下：支撑杆长度为1500m，一端固定，一端铰支，因此杆件长度系数μ取0.7，其计算长度=0.7×1500=1050mm。其材料为Q235，许用应力[σ]=205N/mm2。钢管φ48×3.5mm的参数：截面积A=4.89cm2,惯性矩I=12.19cm4,截面模量E=5.08cm4,回转半径r=1.58cm其刚度及稳定性验算如下：杆的长细比可得出杆件的稳定系数Ф=0.808满足使用要求。（10.9S级M20的高强度大六角头螺栓的轴力P，因考虑到螺栓的施工预拉力损失10%，因此一个大六角头螺栓的施工预拉力为P=170KN（17t），满足实际现场所需要求。5.2.2施工操作要点1、钢屋盖的拆除：钢屋盖的结构是由平行均布的10榀钢桁架为主要支撑，其间距为6m，上、下铺设C型钢檩条相连，上面覆盖彩钢板做为屋顶。由于要在车间内加装20t行车，原有支腿面积小，承重力不够，因此首先对原有支腿进行加固。增加制作新的钢牛腿，上面加设框架梁，以安装行车。搭设脚手架，在车间的两侧从地平搭设双排脚手架铺设跳板、搭设防护栏杆，作为施工人员安全通道，再在屋盖的两侧设8道缆风绳，用3t手拉葫芦固定，以保证施工过程中屋盖的平衡稳定。挂设安全平网，作业层满铺跳板并用铁线绑牢。拆除墙体及侧面屋面面板，墙体采用电镐拆除，局部采用人工凿除。新设框架梁支撑采用内外双排脚手架，混凝土采用商品混凝土浇筑。为了保持钢结构屋盖的整体稳定性，将屋盖的支撑结构钢10榀钢桁架用角钢连在一起，使其成为一个整体。另外设8道缆风绳以保持钢结构屋盖的平衡。2、操作平台的制作安装：操作平台主要由20个托架及20个固定钢性支架、液压系统等组成。1）钢性支架的安装固定钢性支架做为支撑千斤顶的平台，固定钢性支架采用L100×10角钢，与支腿支座固定在一起。为了增加钢性支架的稳定性，每个钢性支架用6根角钢进行固定。将钢性支架高度制作成1.5m，待屋盖起升1m高时，将屋盖固定，拆下千斤顶，再将钢支架加高1.5m。2）支撑杆、千斤顶及托架的安装支撑杆采用Φ48×3.5mm的钢管制作，其底座与钢结构屋盖的钢桁架底座相连。采用10.9S级M20高强度螺栓将托架、千斤顶、钢性支架连在一起，每个托架上固定2台千斤顶，共40台。1-钢屋架；2-千斤顶；3-液压输油管；4-顶升托架；5-爬杆；6-爬杆支座；7-仓房混凝土支架图5.2.2-1支撑杆、千斤顶及托架安装示意图1-千斤顶；2-顶升托架图5.2.2-3支撑杆、千斤顶及托架安装平面布置图3）液压控制台及油路的布置液压控制台（油泵）连接有5根主油管、5根二级分油管、40根连接液压千斤顶油管、油管接头及液压分配器等组成。为了达到顶升过程中千斤顶同步起升，油管布设时主油管、二级分油管必须长度相等，尽量做到油压传递均匀。5.2.3滑升首先将屋盖与原牛腿用火焊割开，用斜铁使屋盖与原牛腿脱离10mm。整体屋盖全部脱离后开始滑升，在支撑杆上打上标高线以100mm为一个单位，每次滑升为100mm。屋盖升高时会受到钢性支架横杆的影响，这时就得将横杆割断，待屋盖升高过此横杆，再将横杆重新焊牢。每滑升一次，都要仔细检查各支撑点屋盖起升的高度，和标高线进行比较，通过调节各千斤顶的油路阀门开启度大小，以控制千斤顶起升的快慢，来达到整个屋盖整体水平起升的目的。当屋盖起升1m时，将千斤顶、油管等拆下，对钢性支架进行加高加固，再将千斤顶、油管重新安装，进行滑升。直到钢结构屋盖滑升到规定的标高。5.2.4滑升过程中的纠偏滑升过程中由于千斤顶的不同步，会出现不同程度的垂直和水平偏差，必须采取一定的措施进行纠偏，使偏差控制在标准范围内，才能做到钢结构屋盖的正常滑升，达到施工的安全，从而保证施工质量。施工时在支撑杆上打上标高线以100mm为一个单位，每次滑升为100mm。每滑升一次，都要仔细检查各支撑点屋盖起升的高度，和标高线进行比较，当偏差超过10mm时，及时查找原因，进行纠正。1、爬杆导向调整法当出现偏差时，主要采用“爬杆导向调整法”进行治理。其纠偏原理是对千斤顶的支承杆施加一定的外力，使千斤顶支承杆产生与屋盖偏移方向相反的转角，利用支承杆导向关系，使屋盖沿支承杆方向进行纠偏滑升，以达到导向纠偏的目的。具体操作方法是在千斤顶底座下，在偏差反方向一侧垫楔形铁片，使千斤顶与支承杆同时产生导向转角，达到纠扭的目的。2、外力调整法利用导链来纠正扭转。当产生偏转时，利用导链使千斤顶与支承杆同时产生导向转角，随着屋盖的滑升，达到纠偏的目的。5.2.5屋盖的固定屋盖提升完毕后，浇筑混凝土牛腿，把钢屋盖放在新浇筑的牛腿上。固定好屋盖后，拆下钢筋性支架、千斤顶、液压系统等所有滑升用装置。在原牛腿位置上安装的钢牛腿上安装起重梁。钢屋盖就位后，砌筑女儿墙。5.3劳动组织劳动力组织见表5.3-1。表5.3-1劳动组织表序号工种所需人数备注1管理人员102普工153木工104钢筋工105混凝土工36电焊工107铆工68钳工69架子工410起重工211其他配合人员10合计866.材料与设备本技术主要应用的材料是用于支架加工用角钢，无需其它特殊材料，主要设备见表6-1。表6-1主要设备表序号名称规格/型号数量备注１吊车QY251台２经纬仪DJ21台３水准仪Z31台４气割设备10套５电焊机BX1-315F-24台６倒链3t8台7灭火器4公斤8个8千斤顶3t40台9液压控制台1台7.质量控制7.1主要质量控制标准本技术施工主要采用质量控制标准有《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300、《建筑钢结构焊接规程》JGJ81等。7.2质量控制措施7.2.1建立项目质量保证体系，在项目经理的领导下，由项目技术负责人具体负责质量管理工作，制定出总体质量控制节点和各节点的质量控制程序及措施，严格按程序办事。7.2.2严格按方案组织施工。7.2.3在影响过程质量的关键点、关键部位设置质量管理点，成立QC小组，按照PDCA循环过程开展质量管理活动。7.2.4定期观察钢屋架提升时轴线位置偏差情况，及时进行纠偏。7.2.5做好现场施工记录。8.安全措施8.1施工现场严格执行《建筑施工安全检查标准》JGJ59、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80等安全管理标准。8.2施工现场安全管理1、凡参加施工的人员要严格按照《安全操作规程》进行操作。认真学习相关的安全规范、规程，熟悉本工种安全技术操作规程。严禁酒后作业。2、施工现场周围划出施工危险警戒区，拉设警戒线。设置围栏和明显的警戒标志，设安全监护人员。3、施工现场设立警示牌，配备灭火器具。4、焊接时，严格执行动火审批制度，并设安全监护人员。5、施工现场必须正确配戴安全防护用品。6、施工班组作到安全文明施工，作到活完场清。7、施工时如遇雷雨、六级以上大风时，应停止施工，并做好停滑措施，人员撤离前应对设备、工具、材料等进行整理、固定并做好防护。9.环保措施9.1采取相应措施,使施工噪声排放符合《建筑施工场界噪声限