大跨度連廊鋼桁架液壓整體提升施工技術(shù)

大跨度連廊鋼桁架液壓整體提升施工技術(shù)***編輯：***學(xué)歷：本科專業(yè)：施工管理職務(wù)：主任工程師工作單位：****鋼結(jié)構(gòu)有限公司二0一0十一月大跨度連廊鋼桁架液壓整體提升施工技術(shù)1、前言隨著建筑理念的不斷更新，建筑的美學(xué)要求和功能多樣化引發(fā)了施工技術(shù)的變革，這種變革催生了新的施工技術(shù)，使建筑業(yè)超越傳統(tǒng)、向更高水平邁進。大跨度鋼結(jié)構(gòu)是經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，在當前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用越來越多，隨之而來的大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝的新技術(shù)也成為研究和解決的新課題。本文結(jié)合工程實踐，總結(jié)出了大跨度鋼結(jié)構(gòu)地面整體組裝和應(yīng)用集群液壓千斤頂整體提升施工的一種新技術(shù)。2、特點本工法對完成各大跨度超重連廊結(jié)構(gòu)的安裝具有以下施工特點：1）施工簡潔、方便、工期短；2）確保安裝精度，工程質(zhì)量容易保證；3）減少了高空作業(yè)量；4）不需要大型機械設(shè)備；5）減少支撐架和鋼腳手工具的用量，降低施工成本等特點。3、使用范圍本工法適用于位于高層建筑物在任意高度上的橋式連廊鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝，且橋式結(jié)構(gòu)兩端擁有提升支點設(shè)置位置，被提升結(jié)構(gòu)所在投影面有足夠的拼裝場地，由于被拼裝結(jié)構(gòu)自身重量比較重，對拼裝場地地面承載力有嚴格的要求。4、工藝原理液壓提升法是一種用于超大、超重型結(jié)構(gòu)施工的現(xiàn)代施工方法，該工法的基本過程是：先在被提升結(jié)構(gòu)投影面正下方的地面上布置拼裝胎架，然后在地面把要提升的結(jié)構(gòu)在胎架上拼裝成一個整體，利用兩端結(jié)構(gòu)作為提升支點，把千斤頂放置在提升支點上進行固定，向液壓千斤頂中穿入專用鋼絞線，通過計算機控制液壓千斤頂整體同步提升安裝鋼結(jié)構(gòu)的一種方法。5、施工工藝流程及操作要點工程施工簡圖5．1工藝流程5．2操作要點結(jié)合工程實際情況和現(xiàn)場施工條件，編制切實可行的施工方案及有關(guān)的準備工作。a、對施工現(xiàn)場地下室樓板承載力進行驗算，對需要加固的部位采取合理的加固措施；b、對提升結(jié)構(gòu)地面拼裝選用合適的拼裝機械；c、在地下室頂板上鋪設(shè)運輸通道，并對通道樓面進行驗算，以保證汽車吊及構(gòu)件能順利的進入施工現(xiàn)場，滿足現(xiàn)場施工要求；d、對被提升結(jié)構(gòu)及兩側(cè)結(jié)構(gòu)進行驗算，以保證在施工過程中結(jié)構(gòu)的安全性；e、提升點的設(shè)置及提升架的選擇、驗算、制作和安裝。f、對提升結(jié)構(gòu)選擇合適的控制體系。被提升結(jié)構(gòu)地面拼裝及提升安裝過程中應(yīng)注意的事項：a、根據(jù)結(jié)構(gòu)主體施工尺寸偏差，采取合理的拼裝順序及方法，保證地面拼裝結(jié)構(gòu)的實際尺寸，保證被提升結(jié)構(gòu)在提升到位后能順利就位；b、拼裝結(jié)構(gòu)在焊接時，采用合理的焊接順序及方法，以減小焊接過程中產(chǎn)生的焊接變形；c、對于厚板焊接，在焊接前應(yīng)進行焊前預(yù)熱，焊后保溫，焊接過程中應(yīng)進行焊接的防風(fēng)、雨措施；d、被提升結(jié)構(gòu)在提升前，對需要加固的部位進行臨時加固，滿足提升要求；e、結(jié)構(gòu)在提升前，應(yīng)組織人員對提升結(jié)構(gòu)及提升支架進行檢查；f、提升過程中應(yīng)安排人員對各重要部位進行監(jiān)控，應(yīng)有專人隨時觀測結(jié)構(gòu)提升的同步性，及時向提升總指揮進行匯報；g、在結(jié)構(gòu)提升過程中，所經(jīng)過的空間不能有任何障礙物；h、結(jié)構(gòu)提升就位后至焊接檢驗合格前，提升設(shè)備不能運行及拆除。5．3兩側(cè)結(jié)構(gòu)的安裝由于該工程安裝高度為80米，現(xiàn)場場地狹小，大型吊裝設(shè)備無法進入施工現(xiàn)場，為保證工程能夠順利施工，兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)及桁架上部結(jié)構(gòu)安裝時，在兩側(cè)筒體側(cè)面各布置一臺塔吊，安裝時采用兩臺塔吊進行施工，安裝時先安裝結(jié)構(gòu)柱，柱安裝完畢后，應(yīng)及時進行調(diào)整，然后安裝柱與柱之間的主次梁及斜撐，使結(jié)構(gòu)形成一個穩(wěn)定整體后進行焊接，如下圖：2~7軸結(jié)構(gòu)安裝22~34軸結(jié)構(gòu)安裝5．4提升結(jié)構(gòu)地面拼裝拼裝前應(yīng)先布置拼裝胎架，胎架下部鋪設(shè)路基板，以便平均分布結(jié)構(gòu)對樓面的集中載荷，由于結(jié)構(gòu)提升時是垂直提升，所以，在拼裝時一定要保證結(jié)構(gòu)的定位尺寸、安裝尺寸及水平度，為此在胎架上焊接調(diào)整板塊和定位板塊，如下圖所示：拼裝胎架定位板塊調(diào)整板塊路基板水平尺拼裝胎架定位板塊調(diào)整板塊路基板水平尺拼裝時采用汽車吊進行拼裝，拼裝過程中由測量人員進行監(jiān)控，保證拼裝結(jié)構(gòu)的軸線位置，滿足提升時垂直提升。根據(jù)現(xiàn)場施工條件及樓面承受荷載進行驗算，對地下室進行加固，樓面進行保護，布置好胎架，選用70噸汽車吊進行上下弦的安裝，上下弦進行進行分段安裝，安裝時先安裝下弦構(gòu)件，由測量人員利用測量儀器控制各段構(gòu)件安裝精度，安裝就位后進行電焊固定，防止在后續(xù)安裝過程中的移位，然后安裝下弦間連梁，再安裝上下弦間立柱及立柱間的連梁和斜支撐，最后安裝上弦及上弦間主次梁，并進行焊接，完成提升前的工作。5.5提升裝置的安裝在兩側(cè)原結(jié)構(gòu)牛腿上安裝提升支架，并在提升支架上固定千斤頂，提升支架與原結(jié)構(gòu)連接必須保證為全熔透一級焊縫。提升支架鋼絞線液壓千斤頂提升支架鋼絞線液壓千斤頂?shù)觞c的選擇及提升支架的設(shè)置：為滿足提升需要，在桁架上弦設(shè)置四個吊點，吊點位置設(shè)在距離B—7軸2.7m，距離B—22軸2.7m的B—A軸和B—D軸上。吊點及加固如下圖：B—7與B-9間吊點設(shè)置及加固B—21與B—22間吊點設(shè)置就加固為滿足提升需要，在兩端筒體結(jié)構(gòu)12層處各設(shè)置兩個提升架，提升架采用三角支架，水平橫梁設(shè)置在12層，斜支撐底部設(shè)置在10層，提升支架采用HN700*300*13*24的雙拼H型鋼，如下圖所示：軸提升支架立面圖提升支架平面圖5.6整體提升提升系統(tǒng)工作原理a、液壓千斤頂系統(tǒng)液壓千斤頂作為整個提升工作的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，根據(jù)被提升結(jié)構(gòu)的重量選擇千斤頂?shù)囊?guī)格及數(shù)量，液壓千斤頂提升油缸的下錨連同油缸的支架固定在提升支架上，上錨則固定在主油缸的活塞桿上，能夠隨主油缸的活塞桿上下運動。油缸原理示意圖：提升油缸工作原理：油缸的初始狀態(tài)是：上錨緊、下錨緊，主油缸全部縮鋼。提升開始時，下錨松、上錨緊，由上錨承擔提升結(jié)構(gòu)的重量，油缸伸缸，上錨挾鋼絞線上升一個行程，使結(jié)構(gòu)隨之上升一個行程；油缸伸缸到位后，緊下錨，松上錨，由下錨承擔提升結(jié)構(gòu)的重量；油缸回縮，上錨隨油缸下降至提升前位置，上錨緊，下錨松，千斤頂完成一個提升循環(huán)。通過千斤頂上下錨具負荷的轉(zhuǎn)換，油缸的伸縮，使被提結(jié)構(gòu)隨著油缸的伸縮逐步提升到被安裝位置。千斤頂系統(tǒng)通過計算機系統(tǒng)對所有油缸進行統(tǒng)一控制，完成提升結(jié)構(gòu)的提升作業(yè)。液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測和計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓提升過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和控制指令的發(fā)布。b、泵站系統(tǒng)：泵站系統(tǒng)作為整個液壓同步整體提升系統(tǒng)的動力源，向油缸提供工作動力，通過泵站上各種控制閥的動作切換，控制油缸的伸縮缸及錨具的放松和鎖緊動作。c、鋼絞線承重系統(tǒng)提升油缸通過鋼絞線、油缸的上下錨具、地錨和安全錨同提升結(jié)構(gòu)件相連接，作為提升過程的承載力系統(tǒng)。（本工程選用四臺350噸千斤頂，每臺千斤頂使用28根鋼絞線，所選用的鋼絞線為高強度低松弛預(yù)應(yīng)拉力鋼絞線，公稱直徑15.24mm，抗拉強度為1860N/mm，破斷拉力為260.7KN。）d、傳感器檢測系統(tǒng)傳感器檢測系統(tǒng)檢測油缸位置、伸縮狀態(tài)，油壓及各吊點高差等信號，將這些信號傳送至計算機控制系統(tǒng)，作為計算機控制系統(tǒng)決策的依據(jù)。e、計算機控制系統(tǒng)計算機作為液壓同步整體提升控制系統(tǒng)的核心，通過計算機網(wǎng)絡(luò)收集各種傳感器信號，進行分析處理，發(fā)放相關(guān)指令，對泵站及油缸動作進行控制，確保提升工作的同步進行。f、同步控制千斤頂上錨每次形成為250mm，提升速度約為3~4m/h，提升過程由計算機進行全自動控制，計算機控制系統(tǒng)對泵站相關(guān)控制閥統(tǒng)一發(fā)放指令，通過對油缸伸缸速度的同步控制，來實現(xiàn)整個結(jié)構(gòu)的同步提升。結(jié)構(gòu)的提升驗算結(jié)構(gòu)驗算采用Midas計算軟件，被提升結(jié)構(gòu)整體重量為1000噸（包括臨時加固桿件），工況分析分為三部分：被提升結(jié)構(gòu)自身的驗算；提升過程中對兩側(cè)原結(jié)構(gòu)影響的驗算；提升支架的驗算。整體提升的步驟第一步：提升前準備工作已檢查完畢，并做好檢查記錄；第二步：試提升，提升兩個行程（500mm），靜止30分鐘~1個小時；第三步：搜集數(shù)據(jù)（撓度、應(yīng)力、水平移位及結(jié)構(gòu)變形等）；第四步：在確定安全的前提下進行正式提升；第五步：提升過程的監(jiān)控，提升到位后的調(diào)整；第六步：調(diào)整后焊接（焊前加熱），焊后探傷合格；第七步：臨時加固桿件的拆除及補缺構(gòu)件的補缺焊接；第八步：補缺焊接探傷合格后提升設(shè)備的拆除。利用現(xiàn)場兩端塔吊，把提升架及提升設(shè)備安裝到相應(yīng)位置，并進行設(shè)備調(diào)試，滿足提升要求。由于本次桁架提升為原位垂直提升，所以，在提升前要進行過嚴格的驗算，保證結(jié)構(gòu)能夠順利通過對接牛腿，為此，在加工時，使原結(jié)構(gòu)上弦牛腿比下弦牛腿長150mm，提升結(jié)構(gòu)兩端上弦比下弦各短150mm，通過計算，提升時原結(jié)構(gòu)兩端各向內(nèi)側(cè)偏移10mm，為此，在安裝時兩側(cè)原結(jié)構(gòu)柱向外偏移10mm，保證提升到位時，提升結(jié)構(gòu)上下弦與原結(jié)構(gòu)牛腿之間的間隙在15~20mm，以便桁架在提升過程中能夠順利通過對接口。桁架提升分為試提升和正式提升，試提升使千斤頂運行兩個行程，約500mm，進行觀測提升架和結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力情況，確保安全的情況下，進行正式提升，正式提升時，在各部位安排監(jiān)控人員，對結(jié)構(gòu)提升過程中的監(jiān)控，包括各千斤頂行程的監(jiān)控、千斤頂泵站的監(jiān)控、兩側(cè)原結(jié)構(gòu)的監(jiān)控、桁架應(yīng)力的監(jiān)控等。為保證對接尺寸，在加工時使桁架上下弦預(yù)留一定長度，在試提升桁架靜止后，對桁架及結(jié)構(gòu)牛腿間隙進行測量，然后用半自動切割機進行切割，如下圖：6、施工機械及輔助工器具序號名稱型號或規(guī)格使用途徑1汽車吊70t吊裝桁架上下弦2塔吊兩臺ST7027構(gòu)件卸車及結(jié)構(gòu)的的安裝3液壓千斤頂4臺350t地面拼裝結(jié)構(gòu)的提提升4電焊機焊接5全站儀GPT-75011坐標點的定位6經(jīng)緯儀DJD2-GC軸線及垂直度控制制7水準儀DSZ3標高控制8紅外線測溫儀焊接前溫度控制9手拉葫蘆3t、5t、10t構(gòu)件調(diào)整10扭矩扳手高強螺栓緊固11烘干箱焊條烘干12路基板運輸通道鋪設(shè)7、質(zhì)量控制鋼結(jié)構(gòu)施工應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）的相關(guān)要求。控制要點為：拼裝預(yù)拱度，拼裝軸線控制，構(gòu)件幾何偏差，厚板焊接前預(yù)熱，焊接時防變形，焊后熱處理，對接口尺寸控制。焊前電加熱焊前用紅外線測溫儀進行測溫防變形對稱焊及焊接防風(fēng)焊后用石棉布進行保溫8、安全措施8.1施工前進行針對性的安全技術(shù)交底，并做好交底記錄；8.2施工區(qū)域做好隔離措施，專人看管，嚴謹無關(guān)人員進入，嚴格遵守十不吊規(guī)定。8.3進入施工現(xiàn)場必須正確佩戴安全帽；8.4所有焊接位置應(yīng)搭設(shè)操作平臺或掛設(shè)吊籠，焊接處應(yīng)做好防火措施；8.5焊接設(shè)備必須有可靠的接地措施；8.6高空行走必須拉設(shè)生命繩，施工人員必須佩戴安全帶，登高時必須安裝爬梯，爬梯必須牢靠固定，并拉設(shè)登高繩，施工人員上下必須使用自鎖器；8.7提升架與原結(jié)構(gòu)焊接處進行探傷，保證全熔透一級焊縫；8.8提升設(shè)備必須進行用前檢查，并出具檢查報告；8.9提升用鋼絞線不準有毛刺和快口，準有硬折彎、散股、油漆等現(xiàn)象，嚴禁鋼絞線導(dǎo)電；8.10大風(fēng)、大雨雪天不得從事露天進行焊接作業(yè)，如必須，高空作業(yè)，施工人員應(yīng)注意防滑、防雨、防水及用電防護。不允許雨天需設(shè)置卡靠的擋雨、擋風(fēng)蓬，防護后方可作業(yè)。禁止在風(fēng)速五級以上進行提升或下降工作；操作平臺及安全繩拉設(shè)焊接吊籠9、效益分析寧波錢湖天地商業(yè)中心鋼結(jié)構(gòu)工程，建筑標準平面為矩形，建筑整體外形呈“門”字型。南北長約15m，東西長約100m，總高約80米。在B3～B7軸線與B22～B26軸線為鋼結(jié)構(gòu)框架支撐筒體，兩筒體鋼柱為箱型柱，共三十四根，位于+28.820米處A、D軸線各設(shè)置一榀轉(zhuǎn)換桁架，兩榀轉(zhuǎn)換桁架間由七榀次桁架相連，使A、D軸線與七榀次桁架形成一個整體，用以支撐上部共12層結(jié)構(gòu)的重量，轉(zhuǎn)換桁架上下弦為箱型構(gòu)件，上下弦間桿件和斜撐及層間結(jié)構(gòu)主次梁為H型鋼構(gòu)件，部分箱型柱采用內(nèi)灌混凝土形式。