武漢保利文化廣場(chǎng)連接體及城市大客廳鋼屋蓋整體提升方案

武漢保利文化廣場(chǎng)

連接體及城市大客廳鋼屋蓋

整體提升方案中建三局股份公司上海同濟(jì)機(jī)器人2021年12月目錄一、工程概況二、施工部署三、提升吊點(diǎn)設(shè)置四、連體結(jié)構(gòu)及城市大客廳吊裝受力分析五、連體桁架與大屋蓋結(jié)構(gòu)地面拼裝六、連體與大屋蓋提升安裝七、平安防護(hù)與質(zhì)量保證措施一、工程概況1、連接體結(jié)構(gòu)概況連體結(jié)構(gòu)設(shè)置在主樓和副樓之間，平面上位于7～12軸、K～N軸之間的區(qū)域，跨度為42.5米，寬度為25.5米；立面上主要位于16F～20F之間，由位于K軸的LTHJ1、N軸的LTHJ2主桁架，及兩榀CHJ1次桁架、兩榀CHJ2次桁架做為主要承重結(jié)構(gòu)組成的框架鋼結(jié)構(gòu)。整個(gè)連體結(jié)構(gòu)總重量1036.9噸。2、城市大客廳結(jié)構(gòu)概況城市大客廳主要由位于K、L、M軸，及N軸偏M軸2.833米軸線上的四榀主桁架〔KTHJ1～4〕及其間次結(jié)構(gòu)組成。整個(gè)鋼屋蓋結(jié)構(gòu)總重量250噸。序號(hào)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析鋼結(jié)構(gòu)安裝對(duì)策1連體鋼結(jié)構(gòu)與城市大屋蓋桁架結(jié)構(gòu)，單榀桁架重量大，安裝高度高，無法在現(xiàn)場(chǎng)采用塔吊直接吊裝到位。連接體鋼結(jié)構(gòu)與城市大屋蓋鋼結(jié)構(gòu)，在地面拼裝成整體，然后采用液壓提升器整體提升安裝到位。2連體結(jié)構(gòu)整體提升高度達(dá)到100米，提升高度高使得產(chǎn)生的不確定因素多。1、通過現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量，通過事先處理確保整個(gè)提升過程無障礙物阻擋。2、在計(jì)算機(jī)建立模型，事先進(jìn)行模擬提升，確保提升行程順利進(jìn)行。3、從當(dāng)?shù)貧庀缶诸A(yù)先訂購提升時(shí)期的天氣預(yù)報(bào)，確保提升時(shí)期天氣良好。3連體結(jié)構(gòu)整體提升的層數(shù)達(dá)到4層，使得在高空的對(duì)接口多，大大的增加了對(duì)接難度。采用只留主桁架16層、20層直接進(jìn)行對(duì)口，其他構(gòu)件在其對(duì)口完畢后，由塔吊安裝，可使直對(duì)接口減少為204連體與城市大屋蓋采用鋼構(gòu)件材質(zhì)有Q345GJ-C，Q345GJZ-C，最大板厚為50mm，對(duì)焊接工藝要求高。1、組織較多的、技術(shù)熟練的焊工施焊。2、采用紅外線測(cè)溫儀、火焰加熱，控制好焊接前與焊接后的加熱與保溫措施3、工程難點(diǎn)重點(diǎn)分析二、施工部署1、液壓提升組織機(jī)構(gòu)

2、吊裝方法的選用與分析液壓提升原理第1步：上錨緊，夾緊鋼絞線；第2步：提升器提升重物；第3步：下錨緊，夾緊鋼絞線；第4步：主油缸微縮，上錨片脫開

第5步：上錨缸上升，上錨全松第6步：主油缸縮回原位。

第一步地面拼裝連體桁架成整體第二步預(yù)提升試驗(yàn)4、連接體及城市大屋蓋提升施工簡(jiǎn)述第三步桁架整體提升第四步桁架整體提升到安裝位置第五步后裝桿件安裝完畢第六步塔吊安裝21層鋼構(gòu)件第八步預(yù)提升城市大客廳屋蓋第七步整體拼裝城市大客廳屋蓋

第十步城市大客廳屋蓋安裝完成第九步城市大客廳屋蓋提升5、液壓提升施工主要設(shè)備序號(hào)機(jī)械設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量備注1液壓提升器TJJ－2000臺(tái)8每臺(tái)提升能力200噸2液壓泵站TJV－60臺(tái)43控制系統(tǒng)YT-1套14位移傳感器套85通信系統(tǒng)套16傳感系統(tǒng)套87油管箱箱1008鋼絞線φ15.24根150106米/根，破斷力26噸9鋼絞線φ15.24根5656米/根，破斷力26噸10地錨套86、連體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度方案7、城市大客廳施工進(jìn)度方案三、提升吊點(diǎn)設(shè)置1、連體桁架斷開示意圖考慮到對(duì)口精度，減少直接對(duì)口數(shù)量，在桁架最下層〔16層〕及最上層〔20層〕采用與鋼柱直接對(duì)口焊接〔對(duì)口距鋼柱軸線分別為1700mm、1800mm)。根據(jù)連體結(jié)構(gòu)上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)置4組提升吊點(diǎn)來整體提升連體結(jié)構(gòu)，K、N軸線上主桁架兩端各設(shè)置一組吊點(diǎn)。在每組提升吊點(diǎn)處設(shè)置2臺(tái)提升器，提升器設(shè)置在桁架外。2、連體結(jié)構(gòu)吊裝平面布置3、連體結(jié)構(gòu)主桁架加固

連體結(jié)構(gòu)整體提升時(shí)是兩端均有較多桿件不能預(yù)先安裝，通過整體建模進(jìn)行分析與計(jì)算，需對(duì)連體結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)加固。連體結(jié)構(gòu)加固分為主桁架立面加固、主桁架水平面加固和次桁架立面加固。主桁架立面加固

在位于第16層至第17層間的立面增加2根H550*550*25*25的立面斜撐,并在兩端靠近吊點(diǎn)的位置增加一根型號(hào)為φ159*9鋼管豎向支撐，具體如圖主桁架水平面加固

在16-20層每層層內(nèi)增設(shè)4根H300*400*16*20水平側(cè)向連桿

4、連體結(jié)構(gòu)提升設(shè)置連體結(jié)構(gòu)吊裝立面布置圖提升平臺(tái)設(shè)置圖K軸提升平臺(tái)設(shè)置圖斜撐下部節(jié)點(diǎn)加固圖5、城市大客廳吊裝設(shè)置城市大客廳提升吊點(diǎn)設(shè)置城市大客廳吊裝設(shè)置說明根據(jù)城市大客廳結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)，設(shè)置8個(gè)提升吊點(diǎn)來同步提升。每榀主桁架兩端各設(shè)置一個(gè)吊點(diǎn)。提升器位置設(shè)置在11層樓面，在相應(yīng)位置設(shè)置提升牛腿以便支撐提升器，提升下吊點(diǎn)設(shè)置在大客廳結(jié)構(gòu)上弦上城市大客廳吊裝吊點(diǎn)設(shè)置示意圖

四、連體結(jié)構(gòu)及城市大客廳吊裝受力分析

1、連體結(jié)構(gòu)整體分析

對(duì)整體提升的連體結(jié)構(gòu)的提升工況，進(jìn)行有限元分析，不均勻系數(shù)取1.0。采用Sap2000結(jié)構(gòu)分析軟件，整體分析建模。考慮節(jié)點(diǎn)板、加勁板、焊縫等的重量，桿件自重乘以1.1的系數(shù)。分析提升工況為4層地面散拼，整體同步提升，得出桁架的結(jié)構(gòu)受力情況、提升反力值。連體結(jié)構(gòu)桁架模型圖連體結(jié)構(gòu)提升工況軸力圖連體結(jié)構(gòu)提升工況應(yīng)力比圖連體結(jié)構(gòu)提升工況彎矩圖連體結(jié)構(gòu)提升工況應(yīng)力

最大提升反力值為2687kN。LTHJ1/2桁架構(gòu)件的最大應(yīng)力比為0.200，CHJ的構(gòu)件應(yīng)力比均較小。下吊點(diǎn)臨時(shí)加固桿件的應(yīng)力比為0.461。連體桁架滿足提升工況的要求。連體結(jié)構(gòu)提升反力表TABLE:JointReactions

JointOutputCaseCaseTypeF1F2F3TextTextTextKNKNKN6G+WindCombination-37024987G+WindCombination002509157G+WindCombination373402687163G+WindCombination02902675類別此工程應(yīng)用數(shù)值最小限值狀態(tài)提升器提升能力裕度1.4871.25滿足鋼絞線安全系數(shù)3.4802.8滿足提升能力裕度說明2、連體結(jié)構(gòu)吊裝設(shè)置受力分析

主桁架H500*500*25*25加固桿件受力分析最大提升荷載標(biāo)準(zhǔn)值2687kN，荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4，那么提升吊點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值F=1.4*2687kN＝3762kN。材質(zhì)Q345，臨時(shí)加固桿滿足要求

有限元分析按兩油缸的最不利工況，即兩油缸的荷載差值為10％的吊點(diǎn)總荷載。此工況下的吊點(diǎn)荷載為，，。Ansys有限元建模分析。

托梁模型圖3、城市大客廳整體分析

應(yīng)力圖變形圖

城市大客廳鋼屋蓋桁架提升吊點(diǎn)反力表

提升點(diǎn)編號(hào)1234合計(jì)(8)提升反力值（t）28.530.030.128.2233.6連體結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值為26.1MPa，位置在加固桿件上；桁架的最大垂直位移9.7mm。綜上所述，大客廳桁架結(jié)構(gòu)滿足提升工況要求

4、城市大客廳吊裝設(shè)置受力分析

提升懸挑牛腿受力分析提升吊點(diǎn)中心線懸挑距離1800mm。吊點(diǎn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值30t。由于Ansys分析中未考慮焊縫及勁板的重量，所以重量增加系數(shù)為1.1，荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4，那么吊點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值T＝1.1×1.4×30t＝46.2t牛腿受力：截面特性：懸挑牛腿滿足要求。

五、連體桁架與大屋蓋結(jié)構(gòu)地面拼裝

在7～12軸、K～N軸之間的區(qū)域與10～11軸、N～Q軸之間的區(qū)域?qū)Φ叵率翼敯逋ㄟ^腳手架進(jìn)行加固。1、連體桁架與大屋蓋拼裝地面加固示意圖腳手架下部支墊圖和腳手架上部快拆頭支墊圖2、連接體桁架拼裝流程

第一步鋼板鋪設(shè)并設(shè)置好支撐架第二步連體底層主桁架弦桿拼裝第三步連體底層次桁架弦桿拼裝第四步16層連體桿件拼裝第五步16層主桁架立桿拼裝第六步16-17層主桁架構(gòu)件拼裝第七步16-17層連體次桁架拼裝完畢第八步17層連體鋼構(gòu)件拼裝完畢第九步17-18層主桁架鋼構(gòu)件拼裝完畢第十步17-18層次桁架及18層連體鋼構(gòu)件拼裝完畢

第十一步18-19層連體鋼構(gòu)件拼裝完畢第十二步連體整體提升鋼構(gòu)件拼裝完畢第十三步臨時(shí)加固桿件加固完成大屋蓋地面拼裝第一步城市大屋蓋拼裝胎架搭設(shè)完畢

第二步城市大屋蓋KTHJ1桁架下弦桿拼裝完畢

第三步城市大屋蓋KTHJ1桁架拼裝完畢

第四步城市大屋蓋KTHJ1-2桁架及之間鋼構(gòu)件拼裝完畢

第五步城市大屋蓋KTHJ2-3桁架及之間鋼構(gòu)件拼裝完畢

第六步城市大屋蓋整體提升的所有鋼構(gòu)件拼裝完畢

六、連體與大屋蓋提升安裝

七、平安防護(hù)與質(zhì)量保證措施1、平安防護(hù)措施臨邊維護(hù)、行走平臺(tái)及上下爬梯示意圖〔防護(hù)欄桿使用48*3.5鋼管，高度為1.2，立桿間距為1.2m，橫桿高度1.2m和0.6m。行走平臺(tái)為松木板，規(guī)格為250*50，共三塊并排，每層設(shè)置，臨邊維護(hù)四周〕平安操作平臺(tái)措施圖提升平安操作平臺(tái)2、質(zhì)量保證措施1焊接作業(yè)區(qū)風(fēng)速當(dāng)CO2氣體保護(hù)焊超過2m/s時(shí)，設(shè)防風(fēng)棚或采取其它防風(fēng)措施。焊接作業(yè)區(qū)相對(duì)濕度不得大于90%，當(dāng)焊件外表潮濕或有冰雪時(shí)，應(yīng)采取加熱措施除掉水分。2焊接順序：桁架地面拼裝時(shí)從中部向四周對(duì)稱焊接，立面從下向上焊接；桁架提升到位與柱焊接時(shí)，從下向上焊接；對(duì)矩形構(gòu)件采用兩人對(duì)稱焊。3對(duì)厚度在30mm以上的構(gòu)件，焊前進(jìn)行預(yù)熱措施。預(yù)熱溫度用紅外線測(cè)溫儀器檢測(cè)，測(cè)量位置在距焊道50mm處。4焊后保溫。在焊后加蓋厚石棉布進(jìn)行保溫，并密封空氣流通部位。焊接質(zhì)量保證措施收縮變形控制措施1由于連接體桁架和城市大客廳桁架連接采用焊接形式，焊接時(shí)由于收縮應(yīng)力產(chǎn)生收縮變形,焊縫越多,收縮變形越大,因此在桁架地面拼裝時(shí)要考慮焊接收縮使構(gòu)件變形,特別是縮短。

2根據(jù)焊接收縮變形原理，再考慮桁架的分段數(shù)量及焊縫位置，拼裝時(shí)將水平弦桿的長(zhǎng)度尺寸加大。對(duì)連體主桁架LTHJ1,LTHJ2分別增加長(zhǎng)度20mm。對(duì)城市大客廳中KTHJ-1，2，3，4分別增加長(zhǎng)度14mm。

3為減小焊接變形，對(duì)矩形桿件對(duì)接采用雙人對(duì)稱施焊，對(duì)立桿與四周連接桿件，采用對(duì)稱焊。桁架與鋼柱對(duì)接質(zhì)量保證措施1嚴(yán)格按鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼柱、連接體構(gòu)件、城市大客廳屋蓋構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，特別是7、12軸線上鋼牛腿尺寸和與其連接的連接體構(gòu)件、屋蓋構(gòu)件，并做好驗(yàn)收數(shù)據(jù)記錄，嚴(yán)禁不合格構(gòu)件進(jìn)入安裝和拼裝工序。2在主副樓結(jié)構(gòu)安裝完成后，利用全站儀測(cè)量鋼柱上牛腿軸線位置，投影到地面，指導(dǎo)地面桁架拼裝，以便吊裝后與牛腿對(duì)接軸線重合。3在牛腿及桁架弦桿上焊接定位板，使對(duì)口錯(cuò)位減少。4桁架對(duì)口利用中間段調(diào)整其長(zhǎng)度和對(duì)口間隙。5鋼柱安裝要按標(biāo)準(zhǔn)控制其標(biāo)高和垂直度，特別是與連接體結(jié)構(gòu)、屋蓋連接的鋼柱吊裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)控其牛腿標(biāo)高和垂直度。6與連接體、屋蓋連接的鋼柱安裝完成后，認(rèn)真測(cè)量記錄其牛腿標(biāo)高和垂直度，以便指導(dǎo)地面桁架的拼裝。7為保證對(duì)接質(zhì)量，采用減少直接對(duì)口數(shù)量的方法