北京某大型图书馆钢结构提升施工方案(鲁班奖-地面拼装-整体提升)

2020年5月14日 评论 1,578

一.     工程概况

1.建筑基本情况

建设单位:

工程名称:

建设地点:

建筑规模: 基地面积约22000m2,总建筑面积约81310 m2;其中地上建筑面积:37231 m2 ,地下建筑面积:44079 m2;建筑高度:27 m;建筑层数:地上5层,地下3层

工程地质勘察单位:

结构设计单位:

监理单位:

施工总承包单位:

方案参加编制单位:

2.工程概况

****二期暨****工程由地下3层和地上5层组成,该大楼东西方向长120m,基座区宽90m,屋顶宽116m。大楼屋顶高26.19m,基座顶高8.75m。结构分成沉稳的基座部份和4、5层的钢结构部分,其特点是在建筑顶部两层采用大跨度巨型钢桁架体系。其中一~二层采用钢筋混凝土框架-筒体结构体系,利用建筑垂直交通单元组成的六个钢筋混凝土筒体作为本建筑物主要抗侧力构件,三层以上采用巨型钢桁架这一新型结构体系,由36根钢柱承受其重量,同时将6个钢筋混凝土筒体升至屋面。南北向设有6榀巨型钢桁架(1.2*10.04*116.45m),南北向巨型钢桁架之间设置四道柱间支撑构成东西向2榀钢桁架,结构的整体性好。主桁架的立柱、弦杆、腹杆均采用箱型截面。钢板厚度主要为40~80mm,材质主要为Q345C,其中40~60mm Z向性能要求满足Z15,大于60mm板材Z向性能要求满足Z25。

由于本工程钢结构体型巨大,单个杆件重量大,空中组拼难度较大。为保证钢结构整体安装质量和精度,本工程总体施工方案采用逆作法施工,四层至顶层钢结构地面拼装完成后,再进行土方开挖,施工地下三层结构。钢结构采用“地面拼装,整体提升”的施工方案,利用结构体系中的六个钢筋混凝土核芯筒做为主要提升平台。为缓解施工进度压力,钢结构主要构件HJ-1、HJ-2、HJ-3、HJ-4、HJ-5以及主悬臂梁、主连系梁在图书馆基础结构施工前,在地面拼装完成以后进行整体提升,一些次要构件在整体提升完毕以后,砼结构施工期间在空中穿插散拼。最终确定整体提升重量约为10400吨。

主要施工流程见3.1节钢结构施工工艺流程。

二.提升施工特点、难点分析及应对措施

2.1 提升吊点的确定

本工程整体提升重量大,需提升结构面积广,钢结构构造复杂,杆件刚度差异较大,如何合理布置提升吊点,确保提升施工安全和被提升构件应力和变形在规范允许范围内,是本提升施工的方案的重中之重。

应对措施

应用计算机有限元计算分析软件,顺序模拟提升施工各工况,结合工程设计状况通过计算分析确定最佳提升吊点位置和提升吊点所需提升力。

2.2 提升重量重,提升结构面积大,安全性要求高

本工程总的提升重量达到10200吨,在国内以前的工程中还前所未有。以前国内提升重量最重的是上海大剧院钢结构屋架整体提升工程,提升重量为6075吨;本工程提升钢结构的尺寸为116m×106m,面积约12300m²,面积巨大。

应对措施

1.多布置的吊点

根据结构的特点,通过计算分析使用六个核芯筒和四副门式钢架布置提升吊点,共布置28个提升吊点;控制系统具有极高的同步控制性能。

2.多使用的提升油缸

在28个提升吊点上,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;所选用的控制系统具有较强的控制能力,足以控制64台提升油缸和18台液压泵站的协调动作。

3.安全系数储备大

64台提升油缸总体提升能力达到19400吨,提升油缸的整体安全储备系数为1.90,钢绞线的安全系数为4.35。

2.3 同一提升平台上各点的载荷在提升过程中波动较大

在同一核芯筒上,各吊点之间的距离近,结构刚度大,对位置同步控制极其敏感。只要位置误差稍有差别,各点的负载将重新分配而发生较大的波动,可能引起结构的不安全。

应对措施

1.采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略

在计算机控制系统软件设计时,在每个核心筒各吊点之间采取负载分配同步控制策略,使提升结构在每个核心筒位置上各吊点的负载与理论计算基本一致。

位置同步与载荷分配相结合的控制框图见附图10。

2.选用高精度压力传感器

在每个提升吊点,选用高精度的压力传感器;这种压力传感器的测量精度在千分之五内。

3.液压系统的保证

在使用的液压系统中,使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀,同步调节精度高。

4、计算机控制系统的保证

本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。

2.4 同步控制要求高

在提升过程中,各吊点之间的同步控制要求在10mm内;同时,同一核心筒上各吊点的载荷要控制在与理论计算基本一致的范围内。

应对措施

1、采用位置同步控制策略

在计算机控制系统软件设计时,在六个核心筒上28个提升吊点之间采取位置同步同步控制策略,使提升结构的位置保证同步,同步误差控制在±5mm之内,满足本结构的要求。

位置同步控制框图见附图9。

2、传感器系统的保证

在测量钢结构位置时,使用20米长距离传感器。在20米的测量范围内,测量精度可达0.25mm。

3、液压系统的保证

在使用的液压系统中,使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀,同步调节精度高。

4、计算机控制系统的保证

本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。

2.5 整体下放600距离长,下放就位精度高

根据施工工艺,在结构就位前,需要将结构整体下放600mm。下放过程中,钢结构需要准确落位到钢骨柱上,就位精度要求高。

整体提升是主动加载过程,整体下放是被动加载过程,一旦下放同步控制不好,将造成某点的负载超载而引起结构破坏;因此整体下放比整体提升难度更大,危险性更高。对于本工程而言,10200吨结构、28个吊点和64台油缸整体下放,在国内外还从未有先例。就位前的整体下放,是本工程的关键所在,必须采取措施予以安全保证。

应对措施

1.采取位置同步与载荷分配相结合的控制策略

在控制系统中,采取位置同步与负载分配相结合的控制策略,以确保整体下放过程中各点之间的位置同步和载荷合理分配。

2.高精度的传感器

使用高精度的长行程传感器和压力传感器分别测量钢结构位置和各点的载荷。

3.提升油缸的保护

在提升油缸上,安装节流阀,控制提升油缸的缩缸速度,防止提升油缸失控,保证同步;安装溢流阀,控制提升油缸的负载,防止提升油缸超载。

4.液压系统的保护

在使用的液压系统中,使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀,同步调节精度高。

5.计算机控制系统的保证

本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。

2.6 空中悬停时间长

钢结构提升到位后,需要在空中悬停30天左右,进行其它工序施工;在其它工序施工完成后,再整体下放就位。

应对措施

1.机械锁定

将负载转换到下锚上,提升油缸进入安全行程,锁定上锚。另外在提升油缸下部增设安全锚具,确保安全。

2.防风措施

在核心筒与桁架之间安装楔形块,防止晃动。

3.提升塔架的安全

  • 提升塔架与核心筒采用桁架连接,以减小塔架长细比,提高塔架承载力;
  • 控制整体提升速度,避免提升结构晃动防撞塔架。

2.7 钢结构在提升过程中与核心筒间距近

钢结构在提升过程中,其桁架与核心筒之间的最小间距仅5cm;要求提升设备的安装必须保证较高的定位精度。

应对措施

采取先依据轴线安装提升平台提升油缸埋件,后根据埋件实际位置向下投点准确定位提升吊耳位置,在进行焊接,确保提升地锚支架和提升油缸安装时的定位准确,二者的垂线误差小于5mm。

三.提升施工总体部署

3.1人员组织机构

1.成立提升施工领导小组

2.提升施工专业分包施工人员组织机构

项目下设结构计算组、提升监控组、技术顾问组、控制操作组、提升油缸组、液压泵站组、现场操作组、安全管理等部门。

3.2钢结构施工工艺流程

钢结构施工工艺流程:

本工程钢结构提升施工以理论科学计算为依据,钢结构在提升工况下应力及变形、提升平台、提升塔架、提升吊耳等均以理论设计计算为依据。

经多方反复讨论,确定钢结构提升以核心筒为主要提升结构,提升吊点确定在钢结构主桁架上弦杆件节点处。由于TG-3、TG-4轴桁架,重心超出核心筒范围,特在这两个桁架端部对称增设提升钢门式塔架辅助提升。所以钢结构提升吊点共计28个,经初算各提升吊点反力和拟采用提升油缸布置如下:

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1 HJ-1

HJ-2

 

A 4,854 2×350

1×200

9000 1.85/0.54 4.34
B 3,260 1×350

1×200

5500 1.69/0.59 3.99
C 3,922 2×350 7000 1.78/0.56 4.11
D 6,689 4×350 14000 2.09/0.48 4.35
核芯筒3 HJ-1

HJ-2

 

A 4,891 2×350

1×200

9000 1.84/0.54 4.31
B 3,202 1×350

1×200

5500 1.72/0.58 4.06
C 4,037 2×350 7000 1.73/0.58 3.99
D 6,665 4×350 14000 2.09/0.48 4.37
核芯筒4 HJ-1

HJ-2

A 4,880 2×350

1×200

9000 1.84/0.54 4.31
B 3,210 1×350

1×200

5500 1.72/0.58 4.06
C 4,028 2×350 7000 1.73/0.58 3.99
D 6,655 4×350 14000 2.09/0.48 4.37
核芯筒6 HJ-1

HJ-2

A 4,861 2×350

1×200

9000 1.85/0.54 4.33
B 3,249 1×350

1×200

5500 1.69/0.59 3.99
C 3,912 2×350 7000 1.79/0.56 4.12
D 6,679 4×350 14000 2.09/0.48 4.37
核芯筒2 TG3轴上

HJ-3

 

E 2,573 1×350

1×200

5500 2.14/0.47 5.05
F 1,813 1×350 3500 1.93/0.52 4.45
G 2,215 2×200 4000 1.81/0.55 4.46
TG4轴上

HJ-3

E 2,533 1×350

1×200

5500 2.17/0.46 5.13
F 1,833 1×350 3500 1.91/0.52 4.40
G 2,262 2×200 4000 1.77/0.56 4.37
核芯筒5 TG3轴上

HJ-3

 

E 2,534 1×350

1×200

5500 2.17/0.46 5.13
F 1,853 1×350 3500 1.89/0.53 4.34
G 2,250 2×200 4000 1.78/0.56 4.39
TG4轴上

HJ-3

E 2,533 1×350

1×200

5500 2.17/0.46 5.13
F 1,853 1×350 3500 1.89/0.53 4.34
G 2,207 2×200 4000 1.81/0.55 4.48
合         计 101,454 44×350

20×200

194000 1.91/0.52 4.35

 

吊点布置及提升构件平面布置见附图1-1~1-4;提升油缸外形尺寸见附图2。

3.3 提升设备布置

根据核心筒和钢结构的特点,在核心筒1、核心筒3、核心筒4、核心筒6上各布置A、B、C、D四个吊点,在核心筒2、核心筒5上各布置2排E、F、G六各吊点,共28个提升吊点。共采用64台提升油缸、18台液压泵站。 具体布置参见附图3、4、5、6、7。

3.4 提升施工主要施工机械设备表

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2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/min 18 中国 03~04 50KW 80 L/min 提升  
4 计算机控制柜 同步控制型 3 中国 03     提升 备用1台
5 20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   1套 中国       提升 监控  

3.5 钢绞线

钢绞线选用低松弛高强度预应力钢绞线,强度等级1860Mpa,直径15.24mm,符合国家标准。

3.6 设备性能表

千斤顶型号 350 200 配用泵站 80
额定提升吨位(KN) 3500 2000 额定油压(MPa) 25
活塞行程(mm) 250 250 流量(L/分钟) 80
活塞面积m2 0.13 0.08 质量(kg) 2000
额定油压(MPa) 25 25 外形尺寸(mm) 1200*1100*1700
外形尺寸(mm) Ø635 H1770 Ø510 H1700    
钢绞线根数 31 19    
穿心孔径(mm) 270 190    
提升速度(M/小时) 5 5    
质量(kg) 2000 1000    
千斤顶安装尺寸 Ø635 H1770 Ø510 H1700    

 

3.7 控制设备技术规格与要求。

控制系统配备多种先进的传感器,以检测提升过程中的系统状况。

序号 种类 工作电压 安装要求 重量 功能描述
1 主控柜 交流220V 30kg 处理传感器信号,发控制信号给泵站
2 20米长距离

传感器

24V

(泵站提供)

安装在提升吊点附近 20kg 实时测量提升结构的空间位置
3 油压传感器 24V

(泵站提供)

注意安装插头防止损坏   测量油缸的工作压力
4 油缸行程

传感器

24V

(泵站提供)

做好防雨措施 10kg 实时测量油缸行程
5 锚具传感器 要安装可靠   检测油缸的锚具状态

四.提升施工理论计算分析

4.1 总体提升施工计算分析

(一) 分析依据

1.中华人民共和国国家及行业标准

《建筑结构可靠度设计统一标准》(GBJ086-2001)

《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2004)

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)

《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)

《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)

《建筑地基处理技术规程》(JGJ79-2002)

《地下工程防水技术规程》(GB50108-2001)

《高层建筑箱型与筏形基础技术规范》(JGJ6-99)

2.北京市标准

《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ01-501-92)

3.《工程建设标准强制性条文》房屋建筑部分 2002年版

4.由****勘测设计研究院有限公司提供的《****二期暨****岩土工程地质勘察报告》

5.风载荷

本工程的基本风压0.45kN/m2,风压高度变化系数根据地面粗糙度类别为C类取值。

6.地震相关参数:

本工程抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.20g,场地土类别为Ⅱ类,设计地震分组为第一组,场地特征周期为0.35秒。考虑到施工周期相对于设计使用年限较短,施工阶段抗震验算时取10年一遇的地震烈度值进行验算。

7.施工阶段温差取值:30摄氏度

8.计算程序

由于本工程结构的特殊性与复杂性,采用复杂建筑结构有限元分析软件Etabs V8.4.8进行整体分析计算。按振型分解反应谱法计算,并且考虑扭转藕联振动的影响。

对提升平台结构,同时采用三维空间有限元分析软件SATWE进行校核分析计算,结构设计时取两种程序计算结果的包络值,确保安全可靠。另外,对于重要的提升主梁等关键构件,再采用理正工具软件进行计算复核。

(二)计算分析采用的施工阶段工况介绍

工况1:钢结构地面拼装完成后基坑开挖完毕,基础底板尚未施工前的工况。此时,钢屋架搁置在支撑桩上,计算模型中支撑桩一端为铰接,一端为刚接。

工况2:提升过程中的工况。此时,六个核心筒及提升平台已施工完毕,钢屋架悬吊在提升平台上,吊杆两端铰接。

工况3:提升完毕后搁置于提升平台上的工况。此时钢屋架搁置在提升平台上,混凝土结构已施工至地下一层。

工况4:提升施工结束,型钢柱安装完成,混凝土-1~3层结构上为施工的工况。此时钢屋架的自重通过36根型钢柱向下传递,计算模型中型钢柱下端为刚接。

各工况均进行了竖向荷载、水平地震作用、风载荷等荷载工况的分析,其中工况1、3、4还进行温度作用的分析。

(三)施工阶段温差取值

温差取值依据及说明:

(1) 说明:(1)各项温度取值基本数据均来自中国气象局气象信息中心统计的北京地区1971~2003年“典型气象年逐时参数”。

(2)考虑到施工周期相对于气象参数统计年限较短,季节温差未取用30年一遇夏季极端最高温度(40.6℃)与30年一遇冬季极端最低温度(-27.4℃)的差值(68℃);也未取用30年一遇夏季极端最高温度平均值(37.1℃)与30年一遇冬季极端最低温度平均值(-17.1℃)的差值(54.2℃);

(3)虽然结构构件表面温度与环境温度存在延迟效应,计算时假定该延迟效应对温差相对值影响很小,可以忽略。

(4)昼夜温差取“日干球温度”中“日最高温度(℃)”与“ 日最低温度(℃)”的差值;

(5)季节温差取施工时间段内“最热月干球温度”中“日最高温度(℃)”与“最冷月干球温度”中“ 日最低温度(℃)”的差值;

根据拟定的施工总进度计划,各工况对应的施工时间段及对应的昼夜温差、季节温差取值如下:

工况1:基坑开挖完毕,基础底板尚未施工前的工况。此时,钢屋架搁置在支撑桩上,计算模型中支撑桩一端为铰接,一端为刚接。

施工时间段:2006.2.5~2006.8.25;昼夜温差最大值:19.6℃(5月4日);季节温差最大值:48.3℃(6月21日37.2℃,2月9日-11.1℃)

工况2:提升过程中的工况。此时,六个核芯筒及提升平台已施工完毕,钢屋架悬吊在提升平台上。吊杆两端铰接。

施工时间段:2006.8.25~2006.8.31;昼夜温差最大值:11.2℃(8月29日)

工况3:提升完毕后搁置于提升平台上的工况。此时,钢屋架搁置在提升平台上,混凝土结构已施工至地下一层,六个核芯筒及提升平台已施工完毕。

施工时间段:2006.9.1~2006.10.5;昼夜温差最大值:17.6℃(9月24日);季节温差最大值:29.2℃(9月1日35℃,10月4日5.8℃)

工况4:提升完毕,型钢柱安装完成,混凝土-1~3层结构尚未施工的工况。此时,钢屋架的自重通过36根型钢柱向下传递,计算模型中型钢柱下端为刚接,为保证36根型钢柱形成的钢框架结构体系具备一定的抗侧刚度,在2~3层各层楼面标高处用型钢梁把他们连系起来。

施工时间段:2006.10.6~2006.11.6;昼夜温差最大值:19.4℃(10月21日);季节温差最大值:28.5℃(10月7日26.8℃,11月6日-1.7℃)

另外,施工阶段还要考虑两个温度作用较为不利的工况:

工况5:提升完毕,型钢柱安装完成,浇筑36根型钢柱外围混凝土,使得36根型钢混凝土柱与核芯筒形成整体的阶段。该阶段核芯筒已对钢屋架形成约束,可能产生一定的温度应力,需验算各相关结构构件的承载力。

施工时间段:2006.10.6~2006.12.25;昼夜温差最大值:19.4℃(10月21日);季节温差最大值:39℃(10月7日26.8℃,12月4日-12.2℃)

工况6: 四层~屋面层组合楼盖结构施工完毕,至建筑围护结构施工完毕,整个钢屋架部分形成室内环境的阶段。该阶段核芯筒、楼面结构等对钢屋架的约束完全形成,由于仍处于室外暴露环境,在温度作用下,可能产生较大的温度应力,需验算各相关结构构件的承载力。

施工时间段:2006.12.25~2007.6.30;昼夜温差最大值:19.6℃(5月4日);季节温差最大值:51.4℃(6月21日37.2℃,1月19日-14.2℃)

2)施工阶段各工况温差取值表

  施工时间段 昼夜温差 季节温差 备注
工况1 2006.2.5~2006.8.25 19.6℃ 48.3℃  
工况2 2006.8.25~2006.8.31 11.2℃  
工况3 2006.9.1~2006.10.5 17.6℃ 29.2℃  
工况4 2006.10.6~2006.11.6 19.4℃ 28.5℃  
工况5 2006.10.6~2006.12.25 19.4℃ 39℃  
工况6 2006.12.25~2007.6.30 19.6℃ 51.4℃  

另外:(1).钢屋架就位(与36根型钢柱完成对接)宜在接近使用阶段温度(即空调设计温度18℃~26℃)时进行。

(2)工况6:若施工时间段缩短为:2006.12.25~2007.5.30;昼夜温差最大值:19.6℃(5月4日);季节温差最大值:45.7℃(5月6日31.5℃,1月19日-14.2℃)

若施工时间段缩短为:2006.12.25~2007.4.30;昼夜温差最大值:18.2℃(4月12日);季节温差最大值:42.2℃(4月6日28℃,1月19日-14.2℃)

若施工时间段缩短为:2006.12.25~2007.3.30;昼夜温差最大值:17.6℃(3月20日);季节温差最大值:34.8℃(3月20日20.6℃,1月19日-14.2℃)

从温差来看该工况施工时间段尽量缩短,同时采取其它有助于减小温差的措施。

(四) 其他理论计算分析条件

  1. 假定提升开始时,六个核芯筒已施工至屋面。其中,一层(设计标高-050)以下的核芯筒(含36根型钢混凝土柱)按原设计施工图施工完毕;一层~三层(设计标高-0.050~8.650)的核芯筒(不含36根型钢混凝土柱)施工完毕。其他部分按原图施工;三层以上的核芯筒按原设计施工图施工完毕。同时,在原设计核芯筒顶面标高以上(比原设计顶标高高6.3m)增设的提升平台也施工完毕。
  2. 提升点布置如下:主钢桁架HJ1、HJ2在桁架节点位置分别设置4个提升点;主钢桁架HJ3除在桁架节点位置设置4个提升点外,在靠近桁架悬挑端位置增设两个提升点,增设提升点的竖向力通过提升横梁传至提升塔架,再由提升塔架传至桩基础,提升塔架采用截面2m×2.2m的钢格构柱。
  3. 提升平台采用钢筋混凝土梁板结构。部分受力较大的提升主梁采用型钢混凝土梁,与其相连的核芯筒端柱内设构造钢骨。详见提升平台结构施工图。
  4. 提升总重量约10200吨(不含提升设备自重),即钢屋架自重。未计入施工阶段活荷载。
  5. 提升总高度约17m。

(五)计算分析结论:

  1. 施工阶段,在竖向荷载作用下,六个核芯筒的承载力、压缩变形均满足规范要求。
  2. 施工阶段,在风荷载作用下,六个核芯筒的承载力及整体位移值均满足规范要求。
  3. 施工阶段,在地震作用下,六个核芯筒的承载力及整体位移值均满足规范要求。
  4. 提升过程中钢屋架结构构件的承载力及变形满足规范要求。
  5. 提升过程中提升平台结构构件的承载力及变形满足规范要求。
  6. 计算分析表明,提升平台的刚度对竖向荷载反力在各个提升点之间的分布有较大影响,各个提升点的反力值会随着提升平台的刚度的变化而重新分配。选用提升设备时,应考虑上述因素,留有充分的安全储备。
  7. 工况1温度作用下结构内力与变形均较大(角点Y向水平位移达21mm),工况2、3温度作用下结构变形较大(角点水平位移达21mm),工况4温度作用下结构变形较大(角点水平位移达21mm)(钢屋架未与核芯筒可靠相连时)。
  8. 工况5、工况6(两个温度作用较为不利的工况)由于季节温差较大,产生的温度应力也较大,根据计算分析结果,除采取以下措施:即三层混凝土楼板连成整体,二层及二层以下的后浇带待围护结构形成室内环境后封闭以外,尚应采取有效的减小季节温差及温度应力的措施。
  9. 在提升过程中,对钢屋架结构各提升点的载荷及位移偏差应当有实时监测手段,并能够集中监视和控制;所有提升点的载荷及位移偏差应当在设计允许范围之内。

(六) 主要计算分析结果摘录

  • 提升点平面布置图(见附图1-1)
  • 提升点立面布置图(见附图1-2~1-4)
  • 理想水平条件下提升点反力表(表1)
  • 施工阶段结构整体分析总信息一览表(表2)

 

表1  提升点反力表

核芯筒编号

 

钢桁架编号 提升点编号 提升点反力

(单位:kN)

提升平台结构安全系数
核芯筒1

 

 

 

HJ-1

HJ-2

A 5601 1.755
B 3635 1.755
C 2777 1.755
D 6798 1.755
核芯筒3

 

 

 

 

HJ-1

HJ-2

A 5601 1.755
B 3573 1.755
C 2843 1.755
D 6842 1.755
核芯筒4

 

 

 

 

HJ-1

HJ-2

A 5588 1.755
B 3622 1.755
C 2810 1.755
D 6833 1.755
核芯筒6

 

 

 

 

HJ-1

HJ-2

A 5609 1.755
B 3591 1.755
C 2790 1.755
D 6792 1.755
核芯筒2

 

 

 

 

 

TG3轴上

HJ-3

E 2801 1.755
F 1433 1.755
G 2302 1.755
TG4轴上

HJ-3

E 2815 1.755
F 1401 1.755
G 2418 1.755
核芯筒5

 

 

 

 

 

TG3轴

HJ-3

E 2808 1.755
F 1401 1.755
G 2419 1.755
TG4轴上

HJ-3

E 2802 1.755
F 1432 1.755
G 2299 1.755

注:此表是经详细计算后得出,与初步验算时不尽一致。

表2  施工阶段结构整体分析总信息一览表

电算数据 工况1 工况2 工况3 工况4
自振周期(秒)

(考虑耦联)

T1 2.84066 2.30637 0.79042 0.93815
T2 2.67550 2.11818 0.72232 0.79993
T3 2.65782 2.10422 0.69905 0.74106
剪重比 X向 1.4% 1.9% 2.3% 2.1%
Y向 1.4% 1.6% 2.4% 2.1%
最大层间相对位移 X向 1/673 1/9999 1/9999 1/9999
Y向 1/779 1/9999 1/9999 1/9999
地震 X向 1/435 1/2196 1/3157 1/2847
Y向 1/445 1/1553 1/4715 1/1661

 

4.2提升工况计算分析

(一)计算依据

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

华东院钢结构设计图纸:结施-13~结施-20,节点详图DS-1~DS-6

总包提升构件平面布置图

计算分析程序:ANSYS、SP2000。

(二)计算分析内容

1.提升吊点设计计算;

2.提升钢塔架验算;

3.采用不同支座条件下模型的支座反力计算分析;

4.整体提升时Y形支撑柱位移及恢复力计算分析;

5.某一提升吊点油缸退出工作时力的分配计算分析;

6.各提升吊点之间的相对刚度统计计算分析;

7.采用钢绞线模拟支座时各提升吊点相对A点允许最大位移计算分析;

8.钢屋架提升过程桁架应力计算;

(三)计算分析结论

1.本工程提升吊点吊耳板共计采用40个,其中2×350t吊耳12个;200t+350t吊耳8个,2×200t吊耳4个;1×350t吊耳12个;1×200t吊耳4个。经计算分析均满足规范要求。

提升吊耳设计图见附件3:同济大学建筑设计研究院提升吊点设计图。

2.提升钢塔架经验算满足规范要求。

提升塔架设计图见附件4:提升塔架布置图

3.不同支座条件下模型的支座反力计算,共分析三种模型。

经过反复分析对比,可以发现采用不同的边界条件模拟油缸整体提升模型的支座形式,支座反力会有差别。本次分析采用了三种边界条件来模拟实际提升时的支座情况,分别为:(1)各提升点采用三向固定支座(即限制提升点x、y、z向的平移,不限制转角);(2)G点采用三向固定支座,A-F点采用单向(限制z向位移)支座;(3)各提升点采用模拟钢绞线形式。即各个提升点采用一段长度为10m的圆钢,圆钢直径和弹性模量的选用分别按照实际的钢绞线的总面积和钢绞线的弹性模量。模型只考虑了1.0倍的自重(实际载荷情况)。采用不同支座形式的模型的支座反力如下表3。

表3 不同支座形式的模型的支座反力(KN)及位移(mm)

提升点 各点三向固定支座 G点三向A-F单向 钢绞线模拟 钢绞线模拟下的竖向位移
A 5437 5678 4781 -16.6
B 3356 3534 2801 -15.6
C 2383 2175 3033 -13.7
D 6322 6197 6824 -15.0
E 2259 2280 2256 -12.3
F 1317 1259 1478 -13.4
G 1963 2080 2074 -15.3

当对结构整体进行提升使结构脱离地面,而未对钢绞线进行竖向位移调节时,支座反力最接近第三种工况,即采用钢绞线模拟支座工况,此时各节点之间有相对的竖向的位移。以A点为基准点,B、C、D、E、F、G点与A点的竖向位移差值分别为1mm、2.9mm、1.6mm、4.3mm、3.2mm、1.3mm。逐渐调节各点与A点的位移差,当各点与A点均在同一水平面上时,由于实际提升时支座不能提供水平反力,因此实际提升节点的反力值接近第二种支座形式下的支座反力,即G点三向支座,A-F点单向支座。从表1数据可以看出,采用单向支座与采用三向支座情况下支座反力的差别不太大。在所有分析中,除分析各吊点相对A点允许最大位移分析时采用钢绞线模拟支座外,其余均采用第二种支座形式,即G点三向支座,A-F点单向支座。

4.整体提升时Y形支撑柱位移及恢复力

由于当屋架提升到位下放时,需依靠屋架下弦平面36根柱子(以下称y形柱)与核心筒连接。但在提升过程中,36个Y形柱会发生水平及竖向的位移,这将对其整体下降归位施工产生重大影响。若Y形柱提升到位时,水平位移超过预留允许位移,则需对Y形柱进行水平方向的校正。对Y形柱水平位移进行校正所需的水平力称为“回复力”。回复力的计算目的是分析一旦由于施工等误差导致下降复位出现困难时,采用人工干预时所需要的载荷,例如使用手拉葫芦等。分析时模型采用G点三向固定支座,A-F点单向固定支座形式,1.0倍自重。同时分析了两种情况下Y形柱的位移情况:(1)Y形柱上无横梁;(2)Y形柱上有横梁。针对已发生水平位移的Y形柱,计算水平向校正5mm所需的回复力。

经计算分析两种情况下,Y型柱最大水平位移不超过5mm。水平位移恢复力不大于10t 。提升方案可行。

5.某一提升吊点油缸退出工作时力的分配

在提升过程中,如果有油缸卸载特殊情况发生,则支座反力将重新分配。对此工况,需要对此时整体提升结构体系的安全进行分析。分别令支座A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1点油缸退出工作,不考虑系统压力设定及油缸溢流保护时,其余点支座反力分配见下表:

表4 某一油缸退出工作时其余支座力分配

  正常提升反力 A1点退出工作 B1点退出工作 C1点退出工作 D1点退出工作 E1点退出工作 F1点退出工作 G1点退出工作
卸载位移

(mm)

  -6.92 -4.18 -2.26 -6.43 -2.86 -0.88 -5.75
A1 5678 0.32 6935 5486 10270 5638 5673 5859
B1 3534 5615 -1.5 4898 3031 3567 3555 3832
C1 2175 1587 4703 18 3826 2529 2194 2014
D1 6197 1114 5871 6774 2 6120 6193 6121
G1 2083 2300 2301 2017 1995 1324 2528 -0.3
G2 2032 2076 2072 2019 2002 1928 2037 2667
F1 1247 1200 1343 1298 1220 3457 0.521 4159
F2 1259 1220 1219 1259 1268 1377 1321 1296
E1 2281 2184 2333 2556 2110 3.8 2960 761
E2 2280 2276 2267 2277 2287 2858 2316 2078
B3 3598 3580 3598 2595 3610 3586 3590 3659
A3 5702 5359 5694 5710 5791 5699 5697 5742
C3 2115 2145 2115 2102 2110 2118 2115 2088
D3 6115 6212 6124 6110 6031 6117 6116 6089
D4 6187 5506 6028 6325 7506 6185 6187 6162
C4 2171 1890 1910 2489 2572 2200 2172 2140
A4 5695 5897 5766 5602 5061 5693 5695 5709
B4 3535 3652 3607 3392 3288 3527 3534 3549
E3 2278 2277 2271 2296 2276 2279 2282 2274
E4 2274 2274 2275 2281 2282 2282 2275 2279
F3 1249 1247 1245 1251 1249 1260 1242 1271
F4 1257 1255 1256 1259 1262 1259 1256 1261
G3 2083 2100 2094 2068 2051 2077 2086 2067
G4 2023 2027 2024 2019 2013 2021 2023 2017
C6 2154 2169 2156 2165 2173 2168 2155 2153
D6 6220 6256 6220 6223 6175 6221 6220 6213
B6 3570 3564 3570 3568 3569 3567 3570 3571
A6 5578 5561 5574 5581 5611 5576 5577 5581

计算在各支座发生卸载情况下支座反力与正常提升情况(各提升点同一水平面)支座反力变化百分比,见表5。表中百分比数值正表示卸载后比原来支座反力提高,数值负表示比原来支座反力降低。

表5 某一油缸退出工作时其余支座力与正常工作时反力比较

  正常提升反力 A1点退出工作 B1点退出工作 C1点退出工作 D1点退出工作 E1点退出工作 F1点退出工作 G1点退出工作
与正常反力比较   (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
A1 5678 -99.99 22.14 -3.38 80.87 -0.70 -0.09 3.19
B1 3534 58.89 -100.04 38.60 -14.23 0.93 0.59 8.43
C1 2175 -27.03 116.23 -99.17 75.91 16.28 0.87 -7.40
D1 6197 -82.02 -5.26 9.31 -99.97 -1.24 -0.06 -1.23
G1 2083 10.42 10.47 -3.17 -4.22 -36.44 21.36 -100.01
G2 2032 2.17 1.97 -0.64 -1.48 -5.12 0.25 31.25
F1 1247 -3.77 7.70 4.09 -2.17 177.23 -99.96 233.52
F2 1259 -3.10 -3.18 0.00 0.71 9.37 4.92 2.94
E1 2281 -4.25 2.28 12.06 -7.50 -99.83 29.77 -66.64
E2 2280 -0.18 -0.57 -0.13 0.31 25.35 1.58 -8.86
B3 3598 -0.50 0.00 -27.88 0.33 -0.33 -0.22 1.70
A3 5702 -6.02 -0.14 0.14 1.56 -0.05 -0.09 0.70
C3 2115 1.42 0.00 -0.61 -0.24 0.14 0.00 -1.28
D3 6115 1.59 0.15 -0.08 -1.37 0.03 0.02 -0.43
D4 6187 -11.01 -2.57 2.23 21.32 -0.03 0.00 -0.40
C4 2171 -12.94 -12.02 14.65 18.47 1.34 0.05 -1.43
A4 5695 3.55 1.25 -1.63 -11.13 -0.04 0.00 0.25
B4 3535 3.31 2.04 -4.05 -6.99 -0.23 -0.03 0.40
E3 2278 -0.04 -0.31 0.79 -0.09 0.04 0.18 -0.18
E4 2274 0.00 0.04 0.31 0.35 0.35 0.04 0.22
F3 1249 -0.16 -0.32 0.16 0.00 0.88 -0.56 1.76
F4 1257 -0.16 -0.08 0.16 0.40 0.16 -0.08 0.32
G3 2083 0.82 0.53 -0.72 -1.54 -0.29 0.14 -0.77
G4 2023 0.20 0.05 -0.20 -0.49 -0.10 0.00 -0.30
C6 2154 0.70 0.09 0.51 0.88 0.65 0.05 -0.05
D6 6220 0.58 0.00 0.05 -0.72 0.02 0.00 -0.11
B6 3570 -0.17 0.00 -0.06 -0.03 -0.08 0.00 0.03
A6 5578 -0.30 -0.07 0.05 0.59 -0.04 -0.02 0.05

从以上数据可以看出,当某一支座卸载时,在卸载点附近分布的支座反力影响较大,远离卸载点的支座反力影响较小。

6.各提升吊点之间的相对刚度统计

提升过程中不同提升点之间由于运动误差产生相对位移会对计算机控制系统的策略有较大的影响。根据两提升点之间的相对刚度曲线可以确定在发生位移的提升点所产生的相对位移下,另外一提升点的反力。

对于各个提升点,统计任意两个支座之间的相对刚度(全部可能的排列组合)。以发生位移的支座点的位移为横坐标轴,以该位移下相应支座点的支座反力为纵坐标轴,做位移-荷载曲线,即为两支座之间的相对刚度曲线。

通过计算分析各支座间相对刚度曲线,为提升施工计算机控制策略提供理论基础。

7.采用钢绞线模拟支座时各提升吊点相对A点允许最大位移

各个提升点采用钢绞线来模拟支座时,结构刚提升时,各点的竖向位移不在同一水平面上,当采用自重系数为1.0的模型时,各点提升时的位移值见表3。在此种基础上,计算各提升点相对于A1点的最大允许向上位移以及各提升点卸载时力的分配情况。(未考虑调平各点竖向位移)。此计算工况的目的是从设计安全的角度出发,进行提升安全性评价。

从采用钢绞线与采用固定支座的结果看来,各支座反力对支座位移的敏感程度不同,采用固定支座时,支座反力随支座位移变化较大,采用钢绞线支座则变化相对较小。通过此分析计算,为试提升阶段提供了理论基础。

8.钢屋架提升过程桁架应力计算

屋架整体提升过程中,需要测量屋架杆件应力。选取了46个测点,分别布置在HJ-1、HJ-2、HJ-3、HJ-4提升点附近,编号为1~40;另外在屋架除桁架外的上弦平面选取了4个测点,编号为41~44;下弦除桁架外选取2个测点,编号为45~46。主要列出了屋架在下列工况下杆件应力:(1)自重下的应力;(2)A1点上提8mm时杆件应力;(3)B1向上提升3.59mm时杆件应力;(4)C1向上提升5.84mm时杆件应力;(5)D1点上提7.94mm时杆件应力;(6)E1向上提升5mm时杆件应力;(7)F1向上提升5mm时杆件应力;(8)G1向上提升7mm时杆件应力。便于提升杆件施工应力监测。

9.钢屋架整体提升计算结论:

通过以上理论计算结果分析,在正常的提升情况下,将各个提升点调平后,各点的支座反力均在油缸的承载能力允许范围内,由于节点设计按与油缸承载能力等强,因此,节点的强度满足要求。杆件的应力比也都在0.5以下,提升结构安全。

在提升的过程中,如果在其余点都正常的情况下,其中一个油缸完全卸载或者部分失效时,则注意调节此油缸周围几个提升点的反力情况,从表3可以看出,某一油缸失效时,影响较大的几个点的分布情况。此时要保证其于提升点正常工作,即使在此种情况下,结构仍处于安全状态。

从荷载-位移相对刚度曲线可以看出,当各个提升点在同一水平面上时,各点均以A点为基准点,相对于A点的最大允许位移分别为:B点2.3mm;C点5.0mm;D点8.0mm;E点6.7mm;F点1.5mm;G点7.0mm。当达到上述数值时,油缸达到自身承载能力极限。继续提升油缸内的压力油将从溢流阀中溢出、卸荷,载荷不能继续增加,提升点节点及结构仍处于安全状态。

具体详细提升施工分析见附件2:同济大学建筑设计研究院《****钢结构整体提升工程》计算分析报告。

五.提升控制方案

依据上述整体提升工况分析及提升工况计算分析,确定本工程计算机同步提升控制方案。拟在提升过程中采用以下两种方案:

5.1 动作同步控制方案

由于整套系统中配备18台液压泵站和64台提升油缸,在同步提升控制策略与软件中,要编制动作同步控制软件,实现多台泵站和油缸的同步协调动作。

1、控制目标

  • 控制18台液压泵站同时动作;
  • 控制64台提升油缸同时伸缸、缩缸、上下锚具松紧等动作。

2、动作同步控制框图

动作同步控制框图见附图8。

5.2 位置同步和载荷分配相结合的控制方案

根据本工程的实际情况,在同步提升过程中,需要实现的理想控制目标是:

  • 位置同步:28个提升吊点,各点之间实现位置同步控制,同步误差小于10mm;
  • 载荷恰当分配:在同一核心筒上的吊点在提升过程中,各点的实际载荷分配与理论计算载荷基本一致。

根据这一控制目标,经过对屋架整体结构的分析,提升主桁架有TG-1、TG-2、TG-3、TG-4、TG-5、TG-6六榀,同一主桁架相对刚度较大,要求同一主桁架各提升吊点位置同步精度高(在5mm内),核心筒上同一桁架吊点压力一致,因此我们提出两种控制策略:

1、第一种控制策略:位置同步并监控各点载荷的控制策略

通过计算机控制系统进行位置同步控制,使28个提升吊点之间的位置同步误差小于5mm;同时,对各点在提升过程中的实际载荷进行监控,监控各点的实际载荷是否与理论载荷基本一致。

位置同步控制策略见附图9。

本控制方案优缺点比较:

  • 优点:结构实现位置同步提升

实现28个提升吊点的位置同步,确保钢结构屋盖的同步提升;

  • 缺点:某些点之间的载荷波动大

由于同一核芯筒的同一桁架上的两个提升吊点,如HJ-1上的提升点A和提升点D,HJ-2上的提升点A和提升点D,HJ-3上的提升点E和提升点F, 这些两个吊点之间的距离近,结构刚度大,在提升过程中对位置误差特别敏感。只要同步误差超过一定的限度,将引起载荷的重新分配,这两点的实际载荷将发生较大的波动,对提升结构的安全产生较大的不利影响。

根据这一控制策略的缺点,我们提出第二种控制策略。

2、第二种控制策略:位置同步与载荷分配相结合的控制策略

在这种控制策略中,某些吊点的控制采取位置同步控制策略,而其余吊点采取载荷按一定规律分配的控制策略。

在本工程中,根据结构的特点,对同一桁架上距离较近的两点进行分类控制,一个吊点与其它吊点之间采取位置同步控制,另一个吊点与它采取载荷分配控制策略。

位置同步与载荷分配相结合的控制策略见附图10

本控制策略说明:

  • 在全部28个提升吊点中,核芯筒1、2、4和6上的提升点D和提升点B共8个吊点以及核心筒2和5上的E、F'、G、G'共8个吊点,总共16个吊点采取位置同步控制措施;其中以核心筒1上的提升点D为主令点,其余为跟随点;
  • 其余12个提升吊点采取载荷分配控制策略;

(1)对核芯筒1、3、4和6上的提升点A与D,C与B分别进行载荷分配控制,使TD/TA和TB/TC分别成一定比例关系;并且使(TD+TB)/(TA+TC)也成一定比例关系。

(2)对核芯筒2与5上的提升点E与F,E'与F'分别进行载荷分配控制,使TE/TF和TE'/TF'分别成一定比例关系;并且使(TE+TF')/(TE'+TF)也成一定比例关系。

  • 在进行载荷分配控制时,各点之间载荷比例关系的确定,以试提升结构离地后的实际载荷为依据;
  • 在本控制策略中,位置同步控制精度在5mm内,载荷分配控制精度在5%之内。

本控制策略的特点:

  • 保证了结构在提升过程中的位置同步

主要的提升吊点采取位置同步控制策略,实现整个钢结构屋盖的整体同步提升。

  • 避免了各点载荷的大幅度波动

考虑了因为结构刚度大,近距离的提升吊点之间位置同步误差较大时引起的载荷大幅度波动因数,采取负载分配控制策略,使相关提升吊点的负载会按照一定规律分配,其波动控制在5%以内。

3、控制策略的选择

在试提升时,将分别进行两种控制策略的提升检验。根据试提升结果,对控制策略进行分析评估。最后,确定提升时的控制策略。

六.核心筒结构及提升平台施工

针对工程施工总体部署特点,核心筒的施工以±0.0m为界分为两个阶段:±0.0m以下完全按设计图纸施工;±0.0m以上只进行核心筒筒体施工,其他结构待提升完成后再行施工。

6.1 ±0.000m以下核心筒及基础结构施工

钢结构拼装完成以后,进行土方开挖及基础结构施工。为了保证施工连续,工序合理,缩短工期的要求,基础结构施工分两个区域进行,分为核心筒区域及核心筒以外区域,为了保证提升及早进行,首先进行核心筒的施工,核心筒的施工是施工的关键工序,施工复杂,工序多。在土方开挖阶段首先从两侧的核心筒开始进行,护坡与开挖同时进行。要保证核心筒的施工进度提前其他区域结构施工一层,基础阶段的核心筒施工依据设计图纸全部完成,核心筒区域和其他区域依据设计图纸的后浇带位置划分。

6.2 ±0.0m以上核心筒及提升平台施工

±0.0m以上只进行核心筒的施工,由于钢结构提升施工的需要,±0.0m以上的核心筒只能施工核心筒的混凝土部分,其钢骨混凝土暂不施工,在钢骨柱与核心筒连接的地方设置垂直施工缝。钢骨柱高度为+8.65m,考虑钢骨柱与Y形支撑的焊接施工,再TG-B和TG-E轴处墙体作细部处理,保证施工正常进行。+8.65m以上不再有钢骨柱,所以在+8.65m以上核心筒墙体依然按照设计图施工。

由于核心筒的高度不能满足提升要求,在核心筒顶部增加提升平台,满足提升高度要求。提升平台高6.3m,砼结构,局部加设钢骨以提高强度,确保提升安全可靠。

提升平台设计见附件5《提升平台设计施工图》;提升平台设计承载力及安全系数取值见4.1节中表1。

提升平台在提升施工结束后,由我集团公司爆破公司负责拆除,拆除主体思路为人工剔出柱梁主筋气割割除后再静态爆破拆除混凝土,临近正式结构时,人工剔出。

七.提升施工现场准备工作

7.1 提升塔架施工

提升吊点布置中,在TG-3、TG-4轴两端部设置提升钢门式塔架,共计4个。

钢门式塔架基础采用工程桩加混凝土基础梁承力,钢塔架主要构件采用租赁北京机施塔节,塔节截面为2.2m×2.2m格构柱,格构柱主肢L200×20。塔顶部设计架设提升钢横梁,提升塔架顶部与核心筒间用管桁架相连。提升塔架采用现场塔吊安装,设计时已充分考虑现场塔吊吊装能力,塔架安装验收标准依据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001。

提升塔架布置见附件4:《提升塔架布置图》

7.2 提升吊耳安装

提升吊点杆件上翼板在工厂制作时,特别对其进行了板材超声波探伤,探伤结果满足BⅡ级要求。

提升平台施工完成后,由提升平台埋件实际位置向下投点确定提升吊耳准确安装位置,安装偏差小于5mm。主焊缝焊接采用坡口熔透等强焊接,焊缝级别一级。

八.提升设备进场前准备工作

8.1  提升泵站准备

8.1.1 常规检查与试验

  • 做好泵站的清洁和防锈工作;
  • 对没有电镀的部分必须涂防锈漆;
  • 电器插头必须有螺丝固定,损坏的必须更换;
  • 泵站电磁阀的动作到位,比例阀调节完好;
  • 泵站无任何漏油情况;
  • 做好泵站的外观工作,喷油漆,各种标示到位。

8.1.2 泵站各项性能要求的检查与试验

  • 泵站上电,手动状态,检查泵站动作,动作都能到位;
  • 自动状态,检查泵站动作,通讯情况;
  • 电机启动正常,液压泵无任何异常响声;
  • 调节锚具压力0-10MPa,压力调节正常;
  • 调节伸缸或缩缸压力0-5 MPa,压力变化正常;
  • 调节过程中注意听液压泵声音,声音正常;
  • 各种溢流阀性能正常;
  • 将泵站各路分别用油管与油缸连接,检查锚具换向阀动作、伸缩缸换向阀动作、截止阀动作、比例阀动作;
  • 各种电磁阀性能正常;
  • 将泵站系统压力调到28 MPa,锚具压力调到10MPa,闭压5分钟,检查各个管路是否有漏油情况,快速接头是否有漏油情况,阀块和接头部位是否有漏油情况,出现漏油情况及时可靠处理。

8.2 提升油缸准备

8.2.1 锚具系统检查

将上下锚具拆卸开,对锚具系统主要检查:

  • 清洁程度

清除锚具系统中的垃圾、铁锈等,尤其是锚片牙齿缝隙中的铁锈等垃圾,使用柴油清洗;

  • 锚片牙齿检查

检查锚片牙齿的完好程度,如有磨损或拉伤,需要更换;

  • 锚片弹簧检查

检查锚片圈紧弹簧,如有损坏,需要更换;

  • 锚片压紧弹簧检查

检查锚片压紧弹簧,如有损坏,需要更换;

  • 锚具系统在安装装配前,必须喷脱锚灵。

8.2.2 锚具油缸动作与保压试验

  • 进行锚具松紧动作,观察锚具油缸动作是否正常;
  • 进行保压试验,锚具油缸在10MPa最大压力下,保压5分钟,无外卸漏;
  • 锚具油缸在4-5 MPa工作压力下,一腔注油,另一腔空置,观察内泄漏情况,无内泄漏;
  • 如保压试验不合格或密封泄漏,需要进行密封圈更换。

8.2.3 主油缸动作试验与保压试验

  • 主油油缸往复动作,检查油缸动作是否正常;
  • 保压试验,在28MPa压力下进行油缸保压实验,保压效果良好,确认密封圈和液压锁性能良好,并做好保压记录;
  • 如保压试验不合格,则进行分析,以更换密封圈或液压锁;
  • 调节油缸溢流阀,将油缸最高压力调到28MPa,确认油缸溢流阀良好;
  • 调节油缸节流阀,观察油缸缩缸速度,检查节流阀情况;
  • 检查管路是否有漏油情况,快速接头是否有漏油情况,阀块和接头部位是否有漏油情况,出现漏油情况及时可靠处理。

8.3 计算机控制系统准备

8.3.1 计算机控制系统的常规检查与试验

  • 做好控制设备的清洁、防锈、防水、防潮工作;
  • 对没有电镀的部分必须涂防锈漆;
  • 面板和接头损坏的必须更换;
  • 接线必须可靠,不要有裸露金属线上;
  • 对使用不好的要改进;做好各种传感器的外观工作,并做好标示。

8.3.2 计算机控制系统的各项性能要求的检查

  • 行程传感器、长距离传感器、锚具状态传感器、激光测距仪及控制器各种信号显示到位,通讯正常,油压传感器标定正确,显示正常;
  • 检查锚具及油压连线、数据线、通讯电源线、紧停线,确保工程使用时都完好;
  • 检查中央控制柜与各种传感器通讯情况,通讯正常,显示正常;
  • 检查中继器通讯情况,确保中继器使用正常;

检查中央控制柜与泵站通讯情况,通讯正常。

提升系统试验内容详见附件7:《提升系统试验大纲》

8.4 提升地锚的准备

  • 做好地锚的清洁和防锈工作;
  • 对没有电镀的部分必须涂防锈漆;
  • 检查地锚情况,锚片清洁牙齿无损伤,压紧弹簧无变形,弹簧圈无变形,压板无变形;
  • 地锚安装前必须脱喷灵,做好油管接头的清洁工作,注意油管的安全防护。

8.5 提升支架设计加工

提升支架在设计时,都经过严格的有限元分析计算;同时,这种提升吊点支架也在多项工程中应用。工程实践证明,这是一项成熟的结构。

提升支架设计及分析见附件6:《提升支架设计及分析计算报告》

8.6 提升设备的运输与存储

  • 提升设备装车卸车要规范,注意起吊安全;
  • 提升油缸在运输过程中,应固定好,防止滚动以损坏液压阀块;
  • 提升设备运输到现场后,存放在指定位置,做好保护措施;
  • 注意防雨、防火、防盗。

九.试提升施工

9.1 提升用钢绞线切割

1、切割工具要求

钢绞线切割需要如下工具:

切割机   2台

打磨机   2台

2、钢绞线切割操作要求

  • 整捆钢绞线解散前要放在铁框内或用绞手架搭设方框,用于约束钢绞线;
  • 操作人员必须戴手套操作;
  • 钢绞线从内圈拉出,拉钢绞线头部的人员不允许松手;
  • 切割钢绞线要先确认好长度,同时固定住后再切割钢绞线;
  • 切割好后,放在指定位置按规定打磨。

3、钢绞线切割后的保护

  • 钢绞线应存放在干净区域;
  • 防止钢绞线过电损伤

在钢绞线附近焊接时,需要就近布置焊接地线,防止钢绞线过电损伤;

  • 防止焊接地线漏电对钢绞线的损伤;
  • 防止电焊对钢绞线的损伤;
  • 防止气割对钢绞线的损伤;
  • 钢绞线要用彩条布盖住。

钢绞线安装详见附件8:《提升钢绞线安装规程》。

9.2 提升设备安装

1、提升油缸安装

  • 根据提升油缸的布置,安装提升油缸;
  • 提升油缸在吊装过程中,注意安全;
  • 安装好地锚支架;
  • 安装提升油缸;
  • 在安装提升油缸和地锚支架时,准确定位,要求提升油缸安装点与下部地锚支架投影误差小于5mm;
  • 提升油缸在安装到位后,每台提升油缸使用4只“7”形卡固定。

2、提升泵站安装

  • 根据布置,在提升平台上安装液压泵站;
  • 连接液压油管;(参见附图7、8)
  • 检查液压油,并准备备用油。

3、钢绞线与地锚的安装

  • 根据设计长度,切割钢绞线;
  • 根据钢绞线安装规程穿油缸钢绞线;
  • 钢绞线根据梳导板穿入提升地锚;
  • 用1吨手动葫芦预紧钢绞线,然后提升油缸用1MPa压力带紧钢绞线,同时将地锚做入地锚支架沉孔。

4、计算机控制系统的安装

  • 安装锚具传感器;
  • 安装提升油缸行程传感器;
  • 安装油压传感器;
  • 安装长行程传感器,注意钢丝绳保护;
  • 连接通信电缆和控制电缆。

计算机控制系统布置图见附图11

20m长距离传感器安装现场示意图见附图12

9.3 提升安全防护设施及钢绞线疏导架搭设

1、提升安全防护设施要求

提升安全防护设施用于提升准备过程中提升工作人员安装提升设备和提升设备调试的安全通道,或提升过程中提升工作人员巡视通道。通道按国家标准搭设。

2、钢绞线疏导架要求

(1)疏导架高度至少2.8 米;

(2)疏导架最大承载要大于各提升吊点钢绞线总重的2倍;

(3)各提升吊点钢绞线自重预算表(按钢绞线总长度为23米计算):

核心筒 提升吊点 钢绞线总根数 钢绞线总自重 疏导架最小承重
核心筒1,3,4,6 A 81 2050kg 4100kg
B 50 1265kg 2530kg
C 62 1568kg 3136kg
D 124 3137kg 6274kg
核心筒2,5 F 50 1265kg 2530kg
F 31 784kg 1568kg
G 38 960kg 1920kg

8.4 提升设备的现场调试

1、液压泵站调试

泵站电源送上(注意不要启动泵站),将泵站控制面板手动/自动开关至于手动状态,分别拨动动作开关观察显示灯是否亮,电磁阀是否有动作响声。

2、提升油缸调试

上述动作正常后,将所有动作至于停止状态,并检查油缸上下锚具都处在紧锚状态;

启动锚具泵,将锚具压力调到4Mpa,给下锚紧动作,检查下锚是否紧,若下锚为紧,给上锚松动作,检查上锚是否打开;

上锚打开后,启动主泵,给伸缸动作,伸缸过程中给截止动作,观察油缸是否停止,油缸会停止表明动作正常;

给缩缸动作,缩缸过程中给截止动作,观察油缸是否停止,油缸会停止表明动作正常。

油缸来回动作几次后,将油缸缩到底,上锚紧,调节油缸传感器行程显示为2。

油缸检查正确后停止泵站。

3、计算机控制系统的调试

通讯系统检查,打开主控柜将电源送上,检查油缸通讯线、电磁阀通讯线、通讯电源线连接;

按F2将画面切到监控状态,观察油缸信号是否到位,将开关至于手动状态,分别发出动作信号,用对讲机问泵站控制面板上是否收到信号;

一切正常后,启动泵站,然后给下锚紧,上锚松,伸缸动作或缩缸动作,油缸空缸来回动几次;

观察油缸行程信号、动作信号是否正常,若正常则通讯系统OK;

紧停系统检查,主控柜和泵站都有一个紧停开关,若按下整个泵站动作都会停止,检查在空缸动作时进行。

4、调试过程中的注意事项

仔细操作人员阅读以上要求,根据提升系统调试流程理解;

切记任何情况油缸锚具必须在紧锚状态,提升过程中,下锚松动作永远不给,只有在需要下放时才打开下锚。

9.5 提升前的检查

1.提升设备检查

(1)提升油缸检查

  • 油缸上锚、下锚和锚片应完好无损,复位良好;
  • 油缸安装正确;
  • 钢绞线安装正确。

(2)液压泵站检查

  • 泵站与油缸之间的油管连接必须正确、可靠;
  • 油箱液面,应达到规定高度;
  • 每个吊点至少要备用1桶液压油,加油必须经过滤油机;
  • 提升前检查溢流阀:

根据各点的负载,调定主溢流阀;

锚具溢流阀调至4—5Mpa;

提升过程中视实际荷载,可作适当调整;

  • 利用截止阀闭锁,检查泵站功能,出现任何异常现象立即纠正;
  • 泵站要有防雨措施;
  • 压力表安装正确。

(3)计算机控制系统检查

  • 各路电源,其接线、容量和安全性都应符合规定;
  • 控制装置接线、安装必须正确无误;
  • 应保证数据通讯线路正确无误;
  • 各传感器系统,保证信号正确传输;
  • 记录传感器原始读值备查。

2.提升结构检查

(1)提升支撑结构的检查

  • 检查提升塔架(包括提升塔架节点连接、塔架垂直度、焊缝质量等);
  • 检查提升平台(包括核心筒垂直度、表面平整度、提升平台梁施工质量评定等);
  • 检查提升地锚;
  • 检查钢绞线疏导架。

(2)提升结构的检查

  • 主体结构质量、外形均符合设计要求;
  • 主体结构上确已去除与提升工程无关的一切荷载;
  • 提升将要经过的空间无任何障碍物、悬挂物;
  • 主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。

3.各种应急措施与预案的检查

  • 检查提升设备的备件等是否到位;
  • 检查防雨、防风等应急措施是否到位。

4. 提升过程监控措施的检查

(1)应力应变监控措施检查

  • 检查监控设施工作是否正常;
  • 准备工作是否充分;
  • 与提升和指挥的沟通渠道是否通畅。

(2)其它监控设备的检查

  • 全站仪等测量设备的准备。

5.检查总结与商定试提升日期

(1)检查总结

   对上述项目进行检查并记录,对上述检查情况进行总结。这是提升施工能否成功的重要前提条件。

(2)商定试提升日期

  • 成立“提升工程现场指挥组”

现场指挥组根据工程进度、天气条件、工地准备情况,与各方商定提升日期。

  • 提升时的天气要求:3--5天内不下雨,风力不大于5级。

9.6 试提升

为了观察和考核整个提升施工系统的工作状态,在正式提升之前,按下列程序进行试提升和试下放。试提升采用逐步加载过程也是对不宜检查的结构部分(包括钢结构主体、提升塔架、核心筒等)充分考验,每进行一个步骤都要充分检查。所以试提升阶段检查工作非常重要。

试提升前切除钢结构与胎架之间的联系(包括避雷接地线等)。

1.试提升前的准备与检查

确定试提升时间后,在试提升前,按照第8.5项对提升设备、提升结构和各种应急措施等进行检查。

2、试提升加载

(1)、解除主体结构与支架等结构之间的连接;

(2)、按下列比例,进行20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载;直至结构全部离地;

[注]每次加载,须按下列程序进行,并作好记录:

  • 操作:按要求进行分级加载,使油缸受力达到规定值;
  • 观察:各个观察点应及时反映观察情况;
  • 测量:各个测量点应认真做好测量工作,及时反映测量情况;
  • 校核:数据汇交现场施工设计组,比较实测数据与理论数据的差异;
  • 分析:若有数据偏差,有关各方应认真分析;
  • 决策:认可当前工作状态,并决策下一步操作。

(3)、试提升加载过程中提升支撑结构与提升结构的检查

  • 检查结构的焊缝是否正常;
  • 检查提升平台和提升塔架等是否正常;
  • 检查结构的变形是否在允许的范围内;

(4)、试提升加载过程中提升设备的检查

  • 检查各传感器工作是否正常;
  • 检查提升油缸、液压泵站和计算机控制柜工作是否正常。

3、试提升

(1)、试提升前的调整

在全部结构离地后,需要进行如下调整:

  • 各点的位置与负载记录;
  • 比较各点的实际载荷和理论计算载荷,并根据实际载荷对各点载荷参数进行调整;
  • 长行程传感器的读数与设置;
  • 计算机控制程序中的参数设定。

(2)、试提升

  • 计算机进入“自动”操作程序,进行钢结构的整体提升;
  • 在试提升过程中,对各点的位置与负载等参数进行监控,观察系统的同步控制状况;
  • 根据同步情况,对控制参数进行必要的修改与调整;
  • 试提升高度约30cm;
  • 在试提升过程中,分别试验两种控制策略。

4、空中停滞

  • 提升离地后,空中停滞一定时间(一到两天);
  • 悬停期间,要定时组织人员对结构进行观察;

对钢结构、提升平台、提升塔架的变形进行详细测量,并书面记录,尤其是钢结构与核心筒、提升塔架之间的间隙测量尤为重要,他是提升施工成功的重要前提之一。

  • 有关各方也要密切合作,为下一步作出科学的决策提供依据。

5、试提升总结

试提升完成后,需对试提升进行总结,总结内容如下:

  • 提升设备工作状况,总结提升设备工作是否正常;
  • 提升过程中的同步控制状况,总结提升控制策略是否正确,各种参数设定是否恰当;
  • 组织配合状况,总结提升指挥系统是否顺畅、操作与实施人员是否工作配合是否熟练;
  • 提升结构的受力、变形等是否满足设计要求;
  • 在试提升过程中,对于出现的问题,要及时整改。

6、确定正式提升日期

在试提升和试下放试验完成,并且在试提升和试下放过程中出现的问题得以整改并试验后,进行正式提升。

在提升时注意天气等环境因数的影响。

  • 外界环境与天气的考虑;
  • 提升时的天气要求:3--5天内不下雨,风力不大于5级。

十.提升施工

试提升完成上述各项检测及数据整理,达到试提升目标后,报请提升施工领导小组批准正式提升。提升前再次对提升设备、提升结构、应急设施、天气环境等进行检查,检查项目同上述提升前第8.5条检查项目,形成记录各方会签。

提升系统计算机操作要领详见附件9:《提升系统操作规程》。

10.1 正式提升

(1)、提升前的准备

  • 各种备件、通讯工具是否完备;

(2)、提升设备的检查

  • 检查传感器信号是否到位;
  • 检查控制信号是否到位;
  • 检查提升油缸、液压泵站和控制系统是否正常;
  • 检查锚具压力和主泵溢流阀压力设定。

(3)、正式提升

(a)、经过试提升,观察后若无问题,便进行正式提升;

(b)、正式提升过程中,记录各点压力和高度;

[注]正式提升,须按下列程序进行,并作好记录:

  • 操作:按要求进行加载和提升;
  • 观察:各个观察点应及时反映测量情况。
  • 测量:各个测量点应认真做好测量工作,及时反映测量数据;
  • 校核:数据汇交现场施工设计组,比较实测数据与理论数据的差异;
  • 分析:若有数据偏差,有关各方应认真分析;
  • 决策:认可当前工作状态,并决策下一步操作。

(c)、提升注意事项

  • 应考虑突发灾害天气的应急措施;
  • 提升关系到主体结构的安全,各方要密切配合;
  • 每道程序应签字确认。

(4) 、提升过程的监控

  • 监控各点的负载;
  • 监控结构的空中位置姿态;
  • 监控提升通道是否顺畅。

10.2 提升到位后结构的锁定及相关安全措施

(1)、就位锁定

  • 将负载全部转换到下锚,提升油缸进入安全行程;
  • 上锚紧。

(2)、悬停期间的安全措施

  • 防止电焊、气割对钢绞线的损伤;
  • 在钢结构桁架与核心筒之间安装木质楔形块,防止晃动;
  • 做好提升设备的防护措施。

10.3 结构空中悬停

1、结构空中悬停期间安全措施

(1)、结构的安全

  • 防风,用木质楔形块塞紧钢结构与核芯筒之间的间隙;

(2)、提升塔架的安全

  • 防撞,做好安全区域警戒;
  • 防风,考虑缆风布置。

2、悬停期间钢绞线、提升设备的保护

(1)、钢绞线的保护

  • 防止钢绞线过电损伤

在钢绞线附近焊接时,需要就近布置焊接地线,防止钢绞线过电损伤;

  • 防止焊接地线漏电对钢绞线的损伤
  • 防止电焊对钢绞线的损伤
  • 防止气割对钢绞线的损伤

(2)、提升设备的保护

  • 注意防雨、防水;
  • 防火、防盗。

3、悬停期间的监测

  • 提升平台的监测

监测提升平台的焊缝、变形等是否出现异常;

  • 提升塔架监测

监测提升塔架的垂直度是否正常;

  • 钢绞线与地锚支架监测

监测钢绞线是否受到损伤,地锚支架的焊缝等是否异常。

10.4 结构下放

结构下放600mm。

1、下放前提升设备的检查与准备

(1)、提升前的准备

  • 各种备件、通讯工具是否完备;

(2)、提升设备的检查

  • 检查传感器信号是否到位;
  • 检查控制信号是否到位;
  • 检查提升油缸、液压泵站和控制系统是否正常;
  • 检查锚具压力和主泵溢流阀压力设定;

2、下放前结构的检查

(1)、提升支撑结构的检查

  • 检查提升设备
  • 检查提升塔架
  • 检查提升平台
  • 检查提升地锚
  • 检查钢绞线疏导架

(2)、提升结构的检查

  • 主体结构质量、外形均符合设计要求;
  • 主体结构上确已去除与提升工程无关的一切荷载;
  • 下放将要经过的空间无任何障碍物、悬挂物;
  • 主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。

3、下放前各种应急措施与预案的检查

  • 检查提升设备的备件等是否到位;
  • 检查防雨、防风等应急措施是否到位。

4、结构下放

(1)、经过检查后若无问题,便进行正式下放;

(2)、正式下放过程中,记录各点压力和高度;

[注]正式下放,须按下列程序进行,并作好记录:

  • 操作:按要求进行下放;
  • 观察:各个观察点应及时反映测量情况;
  • 测量:各个测量点应认真做好测量工作,及时反映测量数据;
  • 校核:数据汇交现场施工设计组,比较实测数据与理论数据的差异;
  • 分析:若有数据偏差,有关各方应认真分析;
  • 决策:认可当前工作状态,并决策下一步操作。

(3)下放注意事项

  • 应考虑突发灾害天气的应急措施;
  • 提升关系到主体结构的安全,各方要密切配合;
  • 每道程序应签字确认。

(4)下放过程的监控

  • 监视各点的负载;
  • 监视结构的空中位置姿态;
  • 监下放通道是否顺畅。

5、结构就位调整

在结构整体下放到钢骨柱上准备就位时,需要配合施工单位,对各点进行调整,直至结构就位在钢骨柱上。

在结构就位调整时,注意各点的负载控制,确保提升平台和结构的安全。

6、钢绞线卸载

在各点就位到钢骨柱上后,逐点卸载钢绞线,将负载全部转换到钢骨柱上。

10.5 设备拆除

1、设备拆除过程中的注意事项

  • 注意吊装安全;
  • 注意钢结构的捆扎,防止滑出。

2、设备拆除

  • 拆卸控制系统;
  • 拆卸液压系统;
  • 拆卸提升地锚;
  • 拆卸提升油缸;
  • 拆卸钢绞线。

十一.提升施工质量保证措施

11.1 质量控制流程

北京某大型图书馆钢结构提升施工方案(鲁班奖-地面拼装-整体提升)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.2 质量管理目标

1.质量目标

质量目标:合格

具体要求

(1)满足《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001) 的规定及设计图纸的要求。

(2)本工程的分项工程、分部工程和单位工程、制作项目的质量检验应达到“合格”等级。

(3)对一、二级焊缝应进行无损检验及对所有焊缝进行外观检查,检验依据《建筑钢结构焊接技术规范》 (JGJ81-2002)。

(4)应严格按照规范规定进行检验实验工作,如做材料复试、螺栓连接副扭矩系数及轴力的测试及摩擦面抗滑移系数的试验。

11.3 质量保证体系

1.质量保证体系

按ISO9000-CB/T19000《质量管理和质量保证》系列标准建立的质量保证体系,已经通过第三方认证。本工程质量控制和质量管理将严格执行《质量保证手册》、《程序文件》以及《作业指导书》。

(1)成立以项目经理为首的质量保证组织机构,设专职质量员控制施工质量。

(2)定期开展质量统计分析。掌握工程质量动态,全面控制各部分项工程质量。项目上配备专职质检员,对质量实行全过程控制。

(3)树立全员质量意识,贯彻“谁管生产,谁管理质量;谁施工,谁负责质量;谁操作,谁保证质量”的原则,实行工程质量岗位责任制,并采用经济手段来辅助质量岗位责任制的落实。

2.建立质量管理制度

(1)技术交底制度,坚持以技术进步来保证施工质量的原则,技术部门编制有针对性的施工组织设计。

(2)构件进场检验制度 对于进场的钢构件必须严格检查。对不合格的构件一律退厂重新加工。

(3)建立三检制度,实行并坚持自检、互检、交接检制度,自检要做好文字记录,隐蔽工程由项目技术负责人组织工长、质量检查员、班组长检查,并做出较详细的文字记录。

(4)实现目标管理,进行目标分解,把工程质量责任落实到各部门及人员,从项目的各部门到班组,层层落实,明确责任,制定措施,从上到下层层展开,使全体职工在生产的全过程中用从严求实的工作质量,精心操作工序,实现质量目标。

(5)开展质量管理QC小组活动,攻关解决质量问题,同时做好QC成果的总结工作。建立QC小组于各工序小组的质量控制网络。

(6)制定工程的质量控制程序,建立信息反馈系统,定期开展质量统计分析,掌握质量动态,全面控制工程质量。

(7)采取不同的途径,用全面质量管理的思想,观点和方法,使全体职工树立起“质量第一”和“服务至上”的观点,以员工的工作质量保证工程的产品质量。

11.4 具体实施过程质量保证措施内容

(一)、方案准备阶段

1、设备选型与布置

  • 根据各点的提升反力,合理进行设备选型与布置;
  • 提升油缸的安全储备系数必须大于67;
  • 布置压力传感器和长距离传感器,配合控制方案进行载荷分配与位置同步控制。

2、结构计算

  • 根据设备布置,对结构进行有限元分析计算;
  • 分析载荷与结构变形的关系,为提升控制方案提供依据。

(二)、提升设备准备阶段

依据工程特点、难点,详细编制《钢结构整体提升实施细则》,对每道工序工作内容、检查项目详细列出,明确各岗位置,逐一落实到位。细节如下:

1、提升油缸检修准备

  • 检查上下油缸锚具,确保锚片无损伤、清洁;
  • 锚具油缸保压密封试验;
  • 主油缸保压密封试验,确保密封正常可靠;
  • 液压锁、节流阀和溢流阀检修试验;
  • 检修文件整理。

2、液压泵站检修准备

  • 液压原件检修;
  • 比例阀流量控制试验;
  • 换向阀、溢流阀、截止阀试验;
  • 油液清洁度检查;
  • 检修文件整理。

3、计算机控制系统检修准备

  • 压力传感器试验;
  • 油缸锚具传感器检查试验;
  • 油缸位置传感器检查试验;
  • 长距离传感器检查试验;
  • 控制柜检查;
  • 通信系统检查;
  • 控制程序检查;
  • 检修文件整理。

4、地锚支架制造

  • 地锚支架有限元计算与报告;
  • 材质检查与报告;
  • 焊缝检查与探伤报告;
  • 结构尺寸检查。

5、钢绞线准备

  • 钢绞线试验与报告;
  • 防折弯、松股;
  • 钢绞线头打磨。

(三)、现场设备准备阶段

1、提升油缸安装

  • 安全锚安装;
  • 提升油缸准确定位。

2、钢绞线安装

  • 钢绞线安装应用疏导板,防止钢绞线交叉。

3、地锚支架安装

  • 地锚支架准确定位,安装好销子和卡板。

4、液压系统安装

  • 注意油管的清洁度控制。

5、计算机控制系统安装

  • 各种传感器正确安装与调零。

6、设备调试

  • 参考设备调试流程;
  • 液压泵站调试;
  • 提升油缸调试;
  • 计算机控制系统调试;
  • 设备调试记录。

(四)、提升施工阶段

1、试提升

  • 按照流程进行试提升;
  • 试提升文件记录分析。

2、正式提升

  • 按照流程进行正式提升;
  • 提升工况监控,各种信号检查;
  • 提升过程压力、传感器读数记录。

3、提升监控

  • 提升过程应力应变监控;
  • 监控记录。

(五)、下降施工阶段

1、设备调试

  • 参考设备调试流程;
  • 液压泵站调试;
  • 提升油缸调试;
  • 计算机控制系统调试;
  • 设备调试记录。

2、正式下降

  • 按照流程进行正式下降;
  • 下降工况监控,各种信号检查;
  • 下降过程压力、传感器读数记录。

3、下降监控

  • 下降过程应力应变监控;
  • 监控记录。

 

十二.提升施工进度计划及保证措施

一、施工进度计划

本工程工期为65天:其中提升设备安装调试从2006年9月1日至2006年9月29日,共计29天;2006年9月30日开始试提升,至2006年10月8日钢结构正式提升;2006年10月8日至2006年10月29日钢结构空中悬停、安装Y型支撑及钢骨柱;2006年10月30日至2006年10月18日,钢结构回落就位。

二、施工进度计划表

施工进度计划表见附表“提升施工阶段进度计划”

 

 

三、进度计划的保证措施

1、合理安排施工流程

安排合理的施工流程和施工顺序,尽可能提供作业面,使各分项工程可交叉施工。

2、工序衔接紧凑

组织协调好相互间的工序交接,尽量缩短前后工序的间隙时间。

3、准备工作充分

各项工序在实施前,将各项准备工作充分准备,如工具、设备、备品备件等。

4、选用先进的方法与设备

选用科学的、先进的、切实可行的施工方法、施工手段进行设备安装与调试;使用先进的设备、机具、仪器以提高劳动生产率。

5、协调好各单位的关系

协调好与相关单位间的工序关系,避免施工时间冲突。

6、实行项目经理制

实施项目经理负责制,行使计划、组织、指挥、协调、控制、监督六项基本职能,并选配优秀的管理人员及劳务队伍承担本工程的管理、施工任务。

十三.提升施工安全保障与应急措施

13.1 提升过程的主要安全保证措施

13.1.1提升油缸的安全措施

1.在钢绞线承重系统中增设了多道锚具,如上锚、下锚、安全锚等;

2.每台提升油缸上装有液压锁,防止失速下降;即使油管破裂,重物也不会下坠;

3.安装溢流阀,控制每台提升油缸的最高负载;安装节流阀,控制提升油缸的缩缸速度,确保下放时的安全。

13.1.2 液压泵站的安全措施

液压泵站上安装有安全阀,通过调节安全阀的设定压力,限制每点的最高提升能力,确保不会因为提升力过大而破坏结构;

13.1.3 计算机控制系统的安全措施

1.液压和电控系统采用联锁设计,通过硬件和软件闭锁,以保证提升系统不会出现由于误操作带来的不良后果;

2.控制系统具有异常自动停机、断电保护停机、高差超差停机等功能;

3.控制系统采用容错设计,具有较强抗干扰能力。

13.1.4 提升结构体系的安全措施

提升塔架、提升平台和地锚连接过渡结构必须经过精确的设计、计算、施工,确保安全,万无一失。

13.2 提升施工应急措施及其预案

13.2.1 外界因数应急情况

1.现场停电

  • 只要有一个通讯点停电,系统全部自动停机;
  • 由于提升油缸配备单向液压锁,提升油缸不会受载下降;
  • 提升油缸的下锚锚片与钢绞线接触紧密,并且有弹簧压紧,即使提升油缸因为内泄漏而下沉,负载也会逐渐转移到下锚上;
  • 如长时间停电,则用手动泵将所有锁紧。

2.电磁干扰

  • 系统在设计时,已经考虑电焊机、对讲机等电磁设备的干扰,完全避免;
  • 避免电源波动的影响。

3.电缆线断

  • 在系统设计时,只要一根电线断裂,系统会自动停机;
  • 根据信号显示情况,判断断裂处,并进行处理。

4.误操作

  • 在系统硬件和软件设计时,进行动作闭锁;对某些特定动作,进行多重闭锁保护,防止误超作。

5.强制紧停

  • 在系统设计时,准备强制紧停措施;
  • 只要按下按钮,系统自动停机,以用于紧急情况;
  • “强制紧停”需要授权使用。

6.雷电

  • 在核芯筒上部安装避雷装置,详见附件10:《雨季施工方案》
  • 将所有控制系统的电缆线断开。

7.大雨

  • 对提升设备,尤其是液压泵站、传感器等进行防雨保护。

8.大风

  • 在核芯筒与钢结构之间塞进楔形块。

13.2.2 提升工况应急措施

1.位置超差

  • 只要位置同步误差超过某一设定值,系统自动停机;
  • 停机以后,需要检查分析超差的原因,然后进行处理。

2.负载超差

  • 只要某一点的负载超过某一设定值,系统自动停机;
  • 停机以后,需要检查分析超差的原因,然后进行处理。

3.结构与核芯筒干涉

  • 首先确保提升油缸与地锚支架安装时的定位准确;
  • 如发生干涉,分析原因。

4.提升塔架倾斜

  • 防撞,划安全操作区域。

5.支撑结构变形

  • 分析受力及其变形原因;
  • 如是不同步引起,检查控制策略;
  • 采取措施加固。

6.被提升结构变形

  • 分析受力及其变形原因;
  • 如是不同步引起,检查控制策略;
  • 采取措施加固。

7.实际载荷与理论载荷相差较大

  • 系统会自动停机;
  • 进行理论分析;
  • 检查同步状况;
  • 检查结构在提升通道是否被卡住。

13.2.3 提升设备故障

提升设备故障判定方法:控制系统显示、传感器读数、目测、耳听等方法。电气故障计算机可以实时监控,液压系统故障通过提升监控人员监控。

1.提升油缸主油缸漏油

  • 采取措施:更换提升油缸(在设备准备时,每种规格的提升油缸准备2台)。

2.锚具油缸漏油

  • 采取措施:更换提升油缸(在设备准备时,每种规格的提升油缸准备2台)。

3.钢绞线窝进油缸

  • 在我公司的提升油缸中,设计新型锚具结构,确保脱锚顺利;
  • 如果钢绞线窝进提升油缸,在钢结构未断裂的情况下,使用链条葫芦将钢绞线拉出来;
  • 如果钢绞线断裂,则需要更换提升油缸。

4.上锚锚具故障

  • 打开上锚具,更换锚片或弹簧等。

5.液压锁失效

  • 更换液压锁。

6.接头漏油

  • 更换密封圈。

7.节流阀失效

  • 更换节流阀。

8.溢流阀失效

  • 更换溢流阀。

9.压力传感器

  • 更换压力传感器。

10.泵站漏油

  • 更换密封圈。

11.比例阀失效

  • 更换比例阀。

12.换向阀失效

  • 更换换向阀。

13.液压泵故障

  • 更换液压泵。

14.电机故障

  • 进行修理。

15.长距离传感器故障

  • 更换长距离传感器。

16.油缸行程传感器故障

  • 更换油缸行程传感器。

17.锚具传感器故障

  • 更换锚具传感器。

18.通信中断

  • 检查控制电缆。

13.2.4 提升油缸与钢绞线的更换方案

1.提升油缸的更换方案

  • 紧上锚,伸缸;
  • 松下锚;
  • 锁紧安全锚;
  • 缩缸,松上锚;
  • 松开安全锚和提升油缸的连接螺丝;
  • 将故障提升油缸吊走;
  • 用吊车将正常提升油缸吊上来,水平位置;
  • 松开该油缸的上下锚;
  • 将钢绞线穿入该提升油缸;
  • 将该提升油缸落座;
  • 连接安全锚和提升油缸的连接螺丝;
  • 紧上、下锚;
  • 根据后续步骤操作安全锚。

2.钢绞线更换方案

如果提升过程中,如果钢绞线出现故障,进行单根或多根更换。

  • 将损坏的钢结构从中间割断;
  • 将断开处打磨;
  • 将断开的钢绞线分别从提升油缸中和地锚中抽出;
  • 准备1根新的钢绞线,从提升油缸底部穿入,经过安全锚、下锚和上锚(锚片用弹簧压紧,能够穿入);
  • 将钢绞线的另一端穿入地锚;
  • 张紧该钢绞线。

十四.提升施工监测方案

  1. 概况说明

为保证****屋架整体提升过程中整个结构系统的安全,根据理论计算与现场实际情况,在提升过程中对结构的关键部位进行应力测试,依据应力测试数据,辅助指导提升施工控制,确保提升施工万无一失。

  1. 试验仪器
  • 以电阻应变计为传感元件,直接贴于试件测试部位;
  • 数据采集仪

上述设备系统由计算机控制,各测点的数据采样在极短时间内完成,并直接给出应力-应变值,动态显示。

  1. 测点选取、布置原则、编号(吊耳、桁架)

分析表明由于屋架整体结构承载能力强,整体结构的应力和应力比均较小,影响提升工程安全的应力较大的部位主要是集中荷载较大的提升点区域,因此,应力测点的选取部位为提升吊耳处以及主桁架提升点附近,以1/4结构为测试区。

吊耳A~G点共布置19个测点,应力测点选取在节点板应力较均匀和应力最大处,以便能够真实全面反应吊耳结构受力状况。

主桁架结构选取24个应力测点,分别位于HJ1、HJ2、HJ3、HJ4上,测点主要选在提升点附近,应力较大的杆件上。

选取的测点范围见下图。

3.1 吊耳应力测试点

对吊耳节点板应力测试区域分两部分,第一部分选取在节点板应力较均匀处,测点编号分别为A-1、A-2、B-1、B-2、C-1、D-1、D-2、D-3、E-1、E-2、F-1、G-1,总计12个测点。第二部分选取在节点局部应力较集中部位,选取6个测点,编号分别为WA-1、WB-1、WC-1、WD-1、WE-1、WF-1、WG-1。节点板应力测试是为了能够表现整个节点应力状况;而局部应力测试点为了了解整个节点最大的应力状况。

3.1.1 吊耳第一部分测点应变片布置

A吊点吊耳应变片布置

B吊点吊耳应变片布置

C吊点吊耳应变片布置

D吊点吊耳应变片布置

E吊点吊耳应变片布置

F吊点吊耳应变片布

G吊点吊耳应变片布

3.1.2吊耳第二部分测点应变片布置

A点吊耳应变片布置

B点吊耳应变片布置(同E点ANSYS应力云图)

C点吊耳应变片布置

D点吊耳应变片布置

E点吊耳应变片布置

F点吊耳应变片布置

G点吊耳应变片布置

3.2 桁架应力测试点

3.2.1 桁架1应力测点编号分别为HJ1-1~HJ1-6,共6点,见下图:

3.2.2 桁架2应力测点编号分别为HJ2-1~HJ2-6,共6点。见下图:

3.2.3 桁架3应力测点编号分别为HJ3-1~HJ3-6,见下图:

3.2.4 桁架4应力测点编号分别为HJ4-1~HJ4-6,共6点。见下图:

  1. 测点的应力值(列出各工况下的最不利值)

在各种不同的提升工况下,各测点的应力值将不断发生变化。根据提升过程中可能出现的各种工况,选取几种典型工况,列出各测点的应力值。

4.1 提升吊耳测点A-1、A-2、B-1、B-2、C-1、D-1、D-2、D-3、E-1、E-2、F-1、G-1的应力计算

选取工况的理论计算的边界条件为:A-F支座为单向支座(Z向固定);G点三向支座(X、Y、Z固定)。

所选工况为:

  • 自重工况下(正常提升工况)
  • A1点上提8mm时杆件应力
  • B1向上提升59mm时杆件应力
  • C1向上提升84mm时杆件应力
  • D1点上提94mm时杆件应力
  • E1向上提升5mm时杆件应力
  • F1向上提升5mm时杆件应力
  • G1向上提升7mm时杆件应力

以上工况(1)选取的原因是查看在正常情况下吊点应力情况,工况;工况(2)~(8)为A~G点分别在最不利位移条件下吊点应力情况。

表1 吊耳各测点在各种提升工况下应力()

测点编 号 工况(1) 工况(2) 工况(3) 工况(4) 工况(5) 工况(6) 工况(7) 工况(8)
A-1 46.02 99.22 37.27 50.02 0.05 46.69 46.51 44.32
A-2 21.01 45.30 17.02 22.84 0.02 21.32 21.35 20.24
B-1 36.81 11.76 68.43 0.00 43.22 35.72 35.33 32.61
B-2 36.81 11.76 68.43 0.00 43.22 35.72 35.33 32.61
C-1 22.66 29.73 0.03 81.22 1.74 16.03 19.21 24.43
D-1 16.14 1.26 16.87 12.27 36.07 16.52 16.34 16.41
D-2 32.28 2.51 33.73 24.54 72.14 33.04 32.68 32.81
D-3 16.14 1.26 16.87 12.27 36.07 16.52 16.34 16.41
E-1 23.75 24.92 23.28 16.58 26.09 50.46 0.00 30.13
E-2 23.75 24.92 23.28 16.58 26.09 50.46 0.00 30.13
F-1 13.11 13.56 12.14 11.66 13.36 0.00 70.90 0.00
G-1 28.89 25.43 26.33 31.25 30.39 34.38 1.06 52.75

4.2 提升吊耳测点WA-1、WB-1、WC-1、WD-1、WE-1、WF-1、WG-1应力根据ANSYS计算结果,列于下表:

表2 吊耳局部测点在各种提升工况下应力()

测点 WA-1 WB-1 WC-1 WD-1 WE-1 WF-1 WG-1
应力 80 80 80 83 171 66 81

 

4.3 桁架测点应力值的计算方法及计算工况同4.1。

表3 桁架上测点在各种提升工况下应力比值

测点编号 工况(1) 工况(2) 工况(3) 工况(4) 工况(5) 工况(6) 工况(7) 工况(8)
HJ1-1 0.116 0.247 0.103 0.126 0.203 0.108 0.109 0.145
HJ1-2 0.119 0.123 0.104 0.135 0.205 0.126 0.125 0.163
HJ1-3 0.183 0.184 0.187 0.193 0.190 0.185 0.186 0.246
HJ1-4 0.170 0.254 0.146 0.173 0.118 0.166 0.165 0.210
HJ2-1 0.087 0.063 0.151 0.132 0.095 0.080 0.077 0.101
HJ2-2 0.072 0.068 0.082 0.148 0.098 0.075 0.071 0.087
HJ2-3 0.112 0.109 0.124 0.111 0.116 0.110 0.104 0.126
HJ2-4 0.121 0.054 0.180 0.078 0.139 0.117 0.117 0.141
HJ3-1 0.059 0.064 0.057 0.061 0.065 0.095 0.088 0.100
HJ3-2 0.032 0.039 0.028 0.032 0.034 0.052 0.144 0.054
HJ3-3 0.078 0.09 0.063 0.081 0.083 0.063 0.120 0.088
HJ3-4 0.088 0.081 0.080 0.088 0.094 0.073 0.184 0.156
HJ4-1 0.176 0.140 0.186 0.176 0.219 0.179 0.179 0.24
HJ4-2 0.160 0.122 0.168 0.148 0.288 0.160 0.159 0.216
HJ4-3 0.181 0.196 0.185 0.174 0.19 0.187 0.185 0.249
HJ4-4 0.070 0.032 0.055 0.134 0.102 0.032 0.038 0.061

(注:;)

从表3数据可以看出,桁架上应力比较小,最高的应力比不超过0.3。说明结构在提升的过程中仍有很大的富余。在第一部分结构计算报告的第九章中,列出了屋架提升过程中,桁架上杆件的应力,共46个应力点。如需要增加桁架上应力的测点,可以从这46个数据中再提取。另外,结构的对称区域内也可以选取一些测点进行结构的应力测试。

 

 

 

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