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.docx
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1、一 工程概况1建筑大体情形建设单位:工程名称:建设地址: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层工程地质勘探单位: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,基座顶高。结构分成沉稳的基座部份和4、5层的钢结构部份,其特点是在建筑顶部两层采纳大跨度巨型钢桁架体系。其中一二层采纳钢筋混凝土框架筒体结构体系,利用建筑垂直交
2、通单元组成的六个钢筋混凝土筒体作为本建筑物要紧抗侧力构件,三层以上采纳巨型钢桁架这一新型结构体系,由36根钢柱经受其重量,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*,南北向巨型钢桁架之间设置四道柱间支撑组成东西向2榀钢桁架,结构的整体性好。主桁架的立柱、弦杆、腹杆均采纳箱型截面。钢板厚度要紧为4080mm,材质要紧为Q345C,其中4060mm Z向性能要求知足Z15,大于60mm板材Z向性能要求知足Z25。由于本工程钢结构体型庞大,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,本工程整体施工方案采纳逆作法施工,四层至顶层钢结构地面拼装完成后,再进行土方开
3、挖,施工地下三层结构。钢结构采纳“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要紧提升平台。为减缓施工进度压力,钢结构要紧构件HJ-一、HJ-二、HJ-3、HJ-4、HJ-5和主悬臂梁、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。最终确信整体提升重量约为10400吨。要紧施工流程见节钢结构施工工艺流程。二提升施工特点、难点分析及应付方法.1 提升吊点的确信 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,杆件刚度不同较大,如何合理布置提升吊点,确保提升施工平安和被提升构件应力和
4、变形在标准予诺范围内,是本提升施工的方案的重中之重。应付方法应用运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信最正确提升吊点位置和提升吊点所需提升力。 提升重量重,提升结构面积大,平安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116m106m,面积约12300m,面积庞大。应付方法 1多布置的吊点依照结构的特点,通过计算分析利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;操纵系统具有极高的同步操纵性能。2多利
5、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;所选用的操纵系统具有较强的操纵能力,足以操纵64台提升油缸和18台液压泵站的和谐动作。3平安系数储蓄大64台提升油缸整体提升能力达到19400吨,提升油缸的整体平安储蓄系数为,钢绞线的平安系数为。 同一提升平台上各点的载荷在提升进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,对位置同步操纵极为灵敏。只要位置误差稍有不同,各点的负载将从头分派而发生较大的波动,可能引发结构的不平安。应付方法1采纳位置同步与载荷分派相结合的操纵策略在运算机操纵系统软件设计时,在每一个核心筒各吊点之
6、间采取负载分派同步操纵策略,使提升结构在每一个核心筒位置上各吊点的负载与理论计算大体一致。位置同步与载荷分派相结合的操纵框图见附图10。2选用高精度压力传感器 在每一个提升吊点,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液压系统的保证在利用的液压系统中,利用入口比例阀进行提升速度的操纵。利用这种电液比例阀,同步伐剂精度高。4、运算机操纵系统的保证 本运算机操纵系统操纵精度高、操纵能力强。 同步操纵要求高 在提升进程中,各吊点之间的同步操纵要求在10mm内;同时,同一核心筒上各吊点的载荷要操纵在与理论计算大体一致的范围内。应付方法一、采纳位置同步操纵策略在运算机操纵系统软件
7、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操纵策略,使提升结构的位置保证同步,同步误差操纵在5mm之内,知足本结构的要求。位置同步操纵框图见附图9。二、传感器系统的保证在测量钢结构位置时,利用20米长距离传感器。在20米的测量范围内,测量精度可达。3、液压系统的保证在利用的液压系统中,利用入口比例阀进行提升速度的操纵。利用这种电液比例阀,同步伐剂精度高。4、运算机操纵系统的保证 本运算机操纵系统操纵精度高、操纵能力强。2. 整体下放600距离长,下放就位精度高依照施工工艺,在结构就位前,需要将结构整体下放600mm。下放进程中,钢结构需要准确落位到钢骨柱上,就位精度要求高。整体提
8、升是主动加载进程,整体下放是被动加载进程,一旦下放同步操纵不行,将造成某点的负载超载而引发结构破坏;因此整体下放比整体提升难度更大,危险性更高。关于本工程而言,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,必需采取方法予以平安保证。应付方法1采取位置同步与载荷分派相结合的操纵策略 在操纵系统中,采取位置同步与负载分派相结合的操纵策略,以确保整体下放进程中各点之间的位置同步和载荷合理分派。2高精度的传感器 利用高精度的长行程传感器和压力传感器别离测量钢结构位置和各点的载荷。3提升油缸的爱惜 在提升油缸上,安装节流阀,操纵提升油缸的缩
9、缸速度,避免提升油缸失控,保证同步;安装溢流阀,操纵提升油缸的负载,避免提升油缸超载。4液压系统的爱惜在利用的液压系统中,利用入口比例阀进行提升速度的操纵。利用这种电液比例阀,同步伐剂精度高。5运算机操纵系统的保证 本运算机操纵系统操纵精度高、操纵能力强。 空中悬停时刻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。应付方法1机械锁定 将负载转换到下锚上,提升油缸进入平安行程,锁定上锚。另外在提升油缸下部增设平安锚具,确保平安。2防风方法在核心筒与桁架之间安装楔形块,避免晃动。3提升塔架的平安l 提升塔架与核心筒采纳桁架连接,以减小塔架长细
10、比,提高塔架承载力;l 操纵整体提升速度,幸免提升结构晃动防撞塔架。 钢结构在提升进程中与核心筒间距近钢结构在提升进程中,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需保证较高的定位精度。应付方法采取先依据轴线安装提升平台提升油缸埋件,后依照埋件实际位置向下投点准确信位提升吊耳位置,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。三提升施工整体部署人员组织机构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、操纵操作组、提升油缸组、液压泵站组、现场操作组、平安治理等部门。钢结构施工工艺流程钢结构施
11、工工艺流程:拆除地面拼装支撑桩土方平整钢结构地面拼装基础施工拼装支撑桩施工钢结构地面就位拼装主体结构土方施工核心筒施工及提升平台施工提升塔架安装提升设备安装调试提升塔架加工提升塔架基础施工试提升试下降,检查各提升设施状况提升吊耳焊接提升吊耳加工提升设备出厂检验提升设备制备提升吊架加工提升厂家确认正式提升安装第三节钢骨柱安装Y形支撑第一次下放,焊接Y形支撑上口第二次下放,焊接Y形支撑下口拆除提升设备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,确信钢结构提升以核心筒为要紧提升结构,提升吊点确信在钢结构
12、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。因此钢结构提升吊点共计28个,经初算各提升吊点反力和拟采纳提升油缸布置如下: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1HJ1HJ2A4,854235012009000B3,260135012005500C3,92223507000D6,689435014000核芯筒3HJ1HJ2A4,891235012009000B3,202135012005500C4,03723507000D6,66
13、5435014000核芯筒4HJ1HJ2A4,880235012009000B3,210135012005500C4,02823507000D6,655435014000核芯筒6HJ1 HJ2A4,861235012009000B3,249135012005500C3,91223507000D6,679435014000核芯筒2TG3轴上HJ3 E2,573135012005500F1,81313503500G2,21522004000TG4轴上HJ3E2,533135012005500F1,83313503500G2,26222004000核芯筒5TG3轴上HJ3 E2,5341350120
14、05500F1,85313503500G2,25022004000TG4轴上HJ3E2,533135012005500F1,85313503500G2,20722004000合 计101,4544435020200194000吊点布置及提升构件平面布置见附图1-11-4;提升油缸外形尺寸见附图2。 提升设备布置 依照核心筒和钢结构的特点,在核心筒一、核心筒3、核心筒4、核心筒6上各布置A、B、C、D四个吊点,在核心筒二、核心筒5上各布置2排E、F、G六各吊点,共28个提升吊点。共采纳64台提升油缸、18台液压泵站。 具体布置参见附图3、4、五、六、7。 提升施工要紧施工机械设备表序号机械或设备
15、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0205350吨提升备用2台2提升油缸200吨22中国0205200吨提升备用2台3液压泵站80L/min18中国030450KW80 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520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0205提升10地锚锚具200吨20中国0205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
16、05提升13监控仪器1套中国提升 监控 钢绞线 钢绞线选用低松弛高强度预应力钢绞线,强度品级1860Mpa,直径,符合国家标准。 设备性能表千斤顶型号350吨200吨配用泵站80型额定提升吨位(KN)35002000额定油压(MPa)25活塞行程(mm)250250流量(L/分钟)80活塞面积m2质量(kg)2000额定油压(MPa)2525外形尺寸(mm)1200*1100*1700外形尺寸(mm)635 H1770510 H1700钢绞线根数3119穿心孔径(mm)270190提升速度(M/小时)55质量(kg)20001000千斤顶安装尺寸635 H1770510 H1700 操纵设备技
17、术规格与要求。操纵系统配备多种先进的传感器,以检测提升进程中的系统状况。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无30kg处理传感器信号,发控制信号给泵站220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 整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靠得住度设计统一标准(GBJ086-2001)建筑抗震设防分类
18、标准(GB50223-2004)建筑结构荷载标准(GB50009-2001)混凝土结构设计标准(GB50010-2002)钢结构设计标准(GB50017-2003)建筑抗震设计标准(GB50011-2001)建筑地基基础设计标准(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) 建筑地基处置技术规程(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标准(JGJ6-99)2北京市标准北京地域建筑地基基础勘探设计标准(DBJ01-501-92)3工程建设标准强制性条文衡宇建筑
19、部份 2002年版4由*勘测设计研究院提供的*二期暨*岩土工程地质勘探报告5风载荷 本工程的大体风压m2,风压高度转变系数依照地面粗糙度类别为C类取值。6地震相关参数: 本工程抗震设防烈度为8度,设计大体地震加速度为,场地土类别为类,设计地震分组为第一组,场地特点周期为秒。考虑到施工周期相关于设计利用年限较短,施工时期抗震验算时取10年一遇的地震烈度值进行验算。7施工时期温差取值:30摄氏度8计算程序由于本工程结构的特殊性与复杂性,采纳复杂建筑结构有限元分析软件Etabs 进行整体分析计算。按振型分解反映谱法计算,而且考虑扭转藕联振动的阻碍。对提升平台结构,同时采纳三维空间有限元分析软件SAT
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