钢结构连廊整体吊装的施工控制.pdf

江苏建筑 2 0 1 2年第 3期 总第 1 4 8期 钢结构连廊整体吊装的施工控制 谢 昊 南京 河西新 城 区开发 建设指 挥部 ， 江苏南 京2 1 0 0 1 9 【 摘 要] 文章以南京河西新城大厦二期 南京市政务服务中心 连廊整体吊装工程为例， 详细介绍了其设计主旨及施工 方案 。 对施 工技术特点进行 了分析 ， 并结合施 工管理 中出现的、 需注意的问题进行 了阐述。 [ 关键词] 大跨度钢结构； 连廊；吊装； 液压同步整体提升 [ 中图分类号】 T U 3 9 1 ． 3 T U 7 4 【 文献标识码] A 【 文章编号] 1 0 0 5 6 2 7 O 2 0 l 2 0 3 0 o 2 9 一 O 3 Co n s t r uc t i o n Co n t r o l o f S t e e l St r u c t u r e Co r r i d o r I nt e g r a l Ho i s t i ng XI E Ha o C o n s t r u c t i o nD e v e l o p m e n t He a d q u a r t e r o f He x i N e w D i s t r i c t ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 1 9 C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r t a k e s c o n t i n u e d - c o r r i d o r i n t e g r a l h o i s t i n g p r o j e c t o f t h e N a n j i n g He x i X i n C h e n g B u i l d i n g p h a s e I I N a n j i n g G o v e r n m e n t A f f a i r s S e r v i c e C e n t e r a s a n e x a mp l e ， p r e s e n t s a d e t a i l i n t r o d u c t i o n o f t h e d e s i g n i d e a a n d c o n s t r u c t i o n s c h e me ，a n aly z e s t h e t e c h n i c a l f e a t u r e s． T h i s p a p e r e x p o u n d s o n t h e i s s u e s t h a t n e e d t o p a y a t t e n t i o n t o i n t h e c o n s t r uc t i o n ma n a g e me n t ． Ke y wo r d s l a r g e s p a n s t e e l s t r u c t u r e ；c o r r i d o r ；h o i s t i n g ；h y d r a u l i c s y n c h r o n i z i n g l i f t i n g 1项 目概 况 新城 大厦二期f 图 1 、 图 2 位于河西新城 中心 区奥体 中 心东测 。 江东路以东 ， 火炬路以南 ， 五环路 以北 ， 新 城大厦二 期项 目分 为主楼与附楼 ．地上总建筑面积为 1 0 ． 9万 m ， 地 下建筑面 积 6 ． 2万 m ． 共计 约 l 7 ． 1 万 m z ． 主楼 为河西新 城 区社会配套服务用房 ．居于用地中心 。主楼为一 类高层建 筑 ， 地上 1 9层 。 建筑 面积为 8 ． 1万 m ． 总高约 8 9 ． 1 m， 功能 为办公用房 由 4幢对称布局的 L形塔楼在 1 5层一 1 9层用 钢结 构空 中相连 ． 形成完整的四方城形象 。 主楼为钢筋混凝 土框架一剪力墙结 构 ． 1 5层一 1 9层 连接 4个 主楼 的连 廊为 钢结 构 连体部分钢结构长 2 9 ． 4 m． 宽 1 6 ． 8 m。 与钢骨混凝土 的 牛腿连接 。1 5层一 1 6层钢截 面桁架 ， 桁架分 3榀 ． 1 7层一 1 9 层 含屋面层 框架钢结构 。结构平面纵向 7跨 。 横 向 2跨 ， 整个 提 升部 分桁 架 下 弦底 标 高 6 2 ． 2 0 m．框架 顶 标 高为 图 1 建 筑 立 面 图 2 建筑平面 8 8 ． 1 5 m． 高度为 2 5 ． 9 5 m。 整体 提升 重量 为 5 2 0 t 。 2 施 工 难 点 工程的连廊标 高在 6 2 ． 2 0 m 8 8 ． 1 5 m 的位置 图 3 ． 支撑 结构通过钢骨梁柱连接到塔楼混凝土柱内 ．连廊 下方无支 撑 ． 处于高空 ． 施工难度大。钢构施工时底部 l 层一 3层裙楼 部分 已投入使用 现配置塔吊最大半径 吊重量不足以满足 钢桁架 的吊装 。同时吊车作业下方为地下室顶板 2 t ／ m 2 ， 吊车选型受 到限制 ． 只能选用 5 0 t 吊车 ， 对 进场 运输 的钢 构进行卸货 吊装拼接。 3 吊装 条件分析 [ 收稿日 ] 2 0 1 2 ． 0 3 ． 0 1 [ 作者简介】 谢 吴 ， 1 9 7 6 - ， 南 京 河 西 新 城 区 开 发 建 设 指 挥 部 ， 工 程 师 ， 研 究 方 向 土 木 建 筑 施 工 及 其 管 理 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 江苏建筑 2 0 1 2年第 3 期 总第 1 4 8 期 ‘ I I ‘ I ～ 一 ●一 塞 } 女 害 图 3 钢 结构连体立面 连廊钢 结构安装高度达 6 2 ． 2 0 0 m ～ 8 8 ． 1 5 0 m． 自重较 大 ． 且 杆件众多 。 若采用分件高空散装 ， 不但高空组装 、 焊接 工作量 巨大 ． 而且存在较大 的质量 、 安 全风 险。施工 的难 度 也 可想 而知 ．对 后续专 业施工 和整个 工程 的工期 影响很 大 。 若将钢连廊在地面拼装 成整体后 ． 利用“ 超 大型液压同 步提升技术 ”将其一次提升到位 ．将 大大降低 安装施 工难 度 。 对质量 、 安全 和工期等均有利。 4吊点选择 与布置 f 图 4 根据工程特点和现场情况 ． 连廊采用地面拼装 ， 整体提 升 ． 高空延伸安装的方法施工 。即在设计位置正下方 ， 将钢 连 廊整 体吊装的部分在地 面拼装成整体 。由分别安装在两 侧主楼框架柱顶 上箱型断 面提 升梁端的 6套 1 8 0 t 液压提 升设备将钢 连廊 同步提升至设计高度 。高空延伸安装完成 钢连廊 ． 液压提升设备同步卸载后 连廊进入设计受力状态 。 本工程连体钢构单元 在整体提升过程 中． 选 用 Y S S J E 置 幢 i 5 ； } 。 j 5 自 一 、 f ／ h 。 ● ， m ● } ， l l ⋯ J‘ 、 I ’ 3 ，■ 、 - ．f ． ．7 ＼ ， ’ 7口 ． ● 量 盘 _ 图 4 提 升点布 置 1 8 0型液压提升器作为主要提升承重设备 每台提升器 配 置 1 2根钢绞线 。连体钢构每个提升单元设 置 6组吊点 ． 每 组吊点设置 1 台液压提升器 ．提升过程 中最大反力为 7 6 t ． 单根 钢 绞线 的破 断 拉力 不 小 于 3 6 t ．最小 安 全 系数 为 3 6 X1 2 ／ l l 3 ． 2 吊点最大反力 3 ． 8 3 ．0 ． 满足使用要求。根据 相关设计规范和以往工程经 验 ．液压提升器工作 中采用 如 上荷载系数是安全的 表 1 5 液压同步提升原理及使用 1 液压 同步提升技 术是一项新 颖的建筑 构件提 升安 装施 工技术 ， 它 一反传统 的提 升方法 ， 钢绞线 为承 重部件 ． 以液压千斤顶为执行部件 ， 计算机控制 、 液压 同步提 升新 原 理 ． 结合现代化 施工工艺 ， 将大 型构 件在地面拼装 后 ． 整 体 提升到预定高度安装就位 ．通过 油缸 的升缩和上下 锚具 的 交替置换 ， 实现提升 动作 ． 实现大吨位 、 大跨度 、 大面积的超 大型构件超高空整体同步提升 ．同时可实现全 自动同步动 作 、 负载均衡 、 姿态矫 正 、 应力控制 、 操作闭锁 、 过程显示 和 故障报警等多种功能I l 1 操作人员 通过 液压 同步计算机控制 系统进 行液压提升 过程及相关数据 的观察和 或 控制指令的发布。 f 2 液压提升千斤顶工作步骤 ①上锚紧， 夹紧钢绞线； ②提升器提升重物； ③下锚紧， 夹紧钢绞线； ④主油缸微缩 ， 上锚片脱开； ⑤上锚缸上升， 上 锚全松； ⑥主油缸缩回原位。 6 施 工 工 艺 及 监 测 重 点 1 接 IS l 处理 。由于连廊桁架整体提升 过程中 ， 结 构单 元需从下至上通过各层钢牛腿 ．为保证 已安装牛腿结 构不 影响结构单元 的提 升过程 ． 同时考 虑安装精 度要 求 ． 边跨 与 牛腿连接钢梁在拼 装时预留． 在提 升到位后再进行补 安装 。 2 上下 吊点加 固。上吊点是将桁 架上层 1 8层 的框 架梁牛腿局部改造成箱型结构 ． 以此作为提升平 台． 并在其 底部位 于 1 7层桁 架上弦牛腿上 待提升到位后 再将 多余 的 部分切除 ． 临时支撑材料采用 Q 3 4 5 B 。 下 吊点桁架主要增加 通过在上弦杆 吊点处和腹杆节点连接杆件进行 加强 。 3 提升稳定性 临时结 构设 计应考虑荷载 不均匀性 、 提 升不 同步性 、 施工荷载 、 风荷载 、 动荷 载等 因素 。 后续安装 就 位后 ． 焊接必须严禁 大范围 、 大电流焊接 ， 以防钢构局部 受热 出现下挠无法控制 4 同步提升 。控制各吊点间的同步性 误差 1 0 mm ， 裹 1 提 升 点 反 力值 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 3期 总第 1 4 8期 将 6台液压提升器中的一台提升速度 和行程位移定 为标 准 值 ． 在计算机控制下 ． 其 它提 升器分别 与其对 比位移量之差 调整 ． 始终保持 同步 。 4 变形监测。 为掌握和控制结构提升过程中的变形 情 况和位置变化 ． 在提升牛腿和结构杆件上设置反光片测点 ． 通过全站仪全过程测量 三维 坐标 X、 Y、 Z的相对变化情况 。 监 测突然问提升结构 的状态 包括结构挠 度 、 垂直度 、 侧 向 位移 等 根据测点 相对位移 的变化 ． 利用提升同步技术实 时控制和调整结 构的姿态 ． 保证提升过程 平稳 ， 对接顺利 。 在每个牛腿端部 外侧腹板上设 置固定反光 片作为监测点 ． 通过 实时测量监测点坐标变化 ．监测牛腿提升点的下挠和 水平位移变化 在提升结构外立面顶部和底部各设 3个测 点 ， 在 中间桁架底部设 3个测点 ， 测点贴 固定 反光片 ， 监测 结构位移状况 7 整体钢构提升步骤 1 步骤 l 地面安装拼装支架 ， 将钢 连廊拼合完成 ， 连 接体桁架 临时加 固杆 ．在 1 8层平 台设 置提升 台及 吊装 支 撑。f 图 5 1 图 5 提 升步 骤 1 图 6 提升步骤 2 2 步骤 2 安装下 吊点和液压设备 、 提升钢绞线。 f 图 6 3 步骤 3 设 置 6个 传感器 与液压 提升 器配套 。 构 成 “ 传 感器一 计算 机一 泵源控 制 阀一 提 升器 控制 阀一 液 压提 升 器一 连体钢构单元” 的闭环系统 。 控 制提 升过 程的同步性 。 采 用“ 吊点油压均衡 。 结构姿态调整 。 位移 同步控制 ， 分级卸载 就位” 的同步提升和卸载落位 控制策略 各 吊点提升器伸缸 压力应缓慢分级增加 。最初加 压为所需压力 的 4 0 ％， 6 O ％， 8 0 ％， 9 O ％， 在一切 都稳 定的情 况下 。 可加 到 1 0 0 ％， 即钢结 构试提 升离 开拼装胎架 。 离开支架 1 5 0 mm。 暂停提升 ， 静置 4 h 一 1 2 h ； 离地检 查上下吊点结构 、 连体钢结构 等加载前后 的变形情况 ， 以及主楼结构的稳定性 用测量仪检测各 吊点 离地距离 ． 计算 出各 吊点相对高差 ． 通过液压提升 系统设备 调整各吊点高度 ， 使连体钢构达到水平姿态。 图 7 4 步骤 4 检查构件及各项应 急措施 、 设备正 常后 ， 整 体提升钢构。f 图 8 5 步骤 5 连体结构提升就位 ， 桁架杆件 对 口焊接 。按 照“ 正温合拢” 原 则 ． 实施提升结构对接合拢 ． 确保整个过程 温度为零度以上 ． 1 2个接 口同时对接 ，预 留 2 0m m焊接 间 ； f I l 点 口 【 ] I r 1 ． l I I ． 【 ⋯ I 。 l { F l c X X X X I l l l 五 ll _ Il l l ； 昌 l I l I l 匡 L- j I 【 I l - X X X 【 L L_ J【 [ 厂■ [ 一 I Ut I I I I I 图 7 提升步骤 3 图 8提升步骤 4 隙 ， 在距离 O ．5 m时 ， 暂 停 ， 对 各监测 点标高校 正后提升 到 位 ． 对接点标高高差控制在 1 0 m m。并在对接牛腿 上翼 缘 设置定位 卡板 ． 桁架提升 就位后 ． 即被定位卡板 限位 ， 所 有 接 口到位后 ， 将 卡板 和桁架 临时焊接 固定 。 图 9 】 L- j L 【 】 口 口[ } [] 口[ 】 口 口[ 】 厂] 【 一r l L一 『 一I l a } I l。 l f 9 图 9 提升步骤 5 图 1 0 提升步骤 6 6 步骤 6 杆件补缺焊接 ． 拆除提升液压设备。先焊接 下层 6个接 口．再 焊接 上层 6个接 口．预 留 2 0m m焊接间 隙 。 每层按“ 统一对称 、 分区进行 、 单杆双焊 、 双杆单焊” 原则闭 ， 先焊一侧 3 个 接 口． 再焊另外一侧 3个接 口， 每个接 口对 称 焊接。 桁架腹杆 、 框架粱补缺及所有节点焊接工作完成后 ， 6 个提升器 同时卸载按 8 0 ％． 5 0 ％． 2 0 ％直至钢绞线 完全松弛 ． 拆除提升器 。 图 1 o 1 8 提升应 急预案 1 液压器故障 立 即关 闭所有 阀门 ， 切断油路 ， 暂停 提 升 ． 对 油路设备 检查 ， 必要时更换油缸 ， 检修完成后 ， 继续提 升I引 。 2 泵 站故障 主要为停止 工作 ， 漏油 以及 电机 出现故 障 。检查电源是否正常 ． 确定全部 阀门处于开启状态 ， 控制 器 是否正常 ， 确认漏 油位置 ． 更换垫圈 ． 检查 电机 电源是否 正 常。 3 油管损坏 检查接 头 。 提 升中爆裂 立即关 闭油路阀 门 ． 暂停提升 ， 更换调试后再提升 。 4 控制系统故障 关 闭阀门， 可采用手动方式停 止 ， 无 法维修 时更换控制 系统 下转第 7 8页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2 年第 3期 总第 1 4 8期 豳 6 处壳体 中面 向位移示意图 根据 Xm 、 y m 、 的形式 ，选取 、 的形式 ，并将 M 、 、 W和 、 y、 按各 自的级数展开式 代人壳体 微分平衡 方程式 1 7 。 可解得位移 u 、 、 。 4 算例分析 壳体的几何 和物理力学参数 L 2 7 m， ／ 0 ． 6 0 9 1I 1 ， 0 1 5 0 o ， h 0 ．3 m A B O ． 1 6 8 m ， e -- O ． 2 9 0 m ， ， 0 ． 0 0 1 m4 A。 0 ． 0 o 3 m2 , e ． -- 0 ． 3 0 n l 。 L --- o ． O O 0 0 2 r n 4 E 2 ． 6 1 0 P a。 E 2 ． 1 x l 0 “P a 。 O ．2 d ． 2 0 mm ， ／ ． 1 5 3 mm ， d a 1 2 n l m， 1 13 2 0 0 mm， A。 l 7 8 ． 5 4 mn l 2 , hI o ． 1 1 5 m， h - -o ． 1 1 5 m． h 2 0 ．4 6 m 壳体承受竖向均布荷载 例如自重、 雪荷载等 G 1 0 k N ／ m 2 。 则 X 0 ， y ． s i n ； c o s 邛 ， 图6中分别绘出0 3 m - -0 ．6 m厚的混凝土壳体和 0 3肿n6 i n 厚的内衬波纹钢的钢筋混凝土 壳中面的水平位移曲线。普通壳体的V m , l O ．4 4 c m。 而内衬三维 波纹钢板的钢筋混凝土壳体 。。 - 6 l c m。图 7中分别绘 出了 在 0 - 3 m O ． 6 m 厚 的普通钢 筋混 凝土 壳体 和 0 - 3 m O ． 6 m 图 7 U2处 壳体 中面 z向位移分布示意圈 厚 的内衬波纹钢的钢筋混凝土壳中面的竖直位移曲线 普 通壳体 的 w 1 2 ． 6 9 c m．而 内衬三维波纹钢板 的钢筋 混凝 土壳体的 加 一 1 1 ． 0 6 c m。 5 结语 从算例计算结果可以看出 ． 在均布荷载作用下 ． 内衬波 纹钢板后 ． 壳体的竖直位移最 大降低 了 1 2 ％． 水平 位移最大 降低 了 1 2 ％。可 以看出内衬波纹钢板后 ． 壳体 的承载力 、 控 制变形的能力均有 了较大的提高 参考文献 【 l 】 瓦 扎 符拉 索夫． 壳体的一般 理论【 M】 ． 北京 人 民教育 出版 社 ． 1 9 6 2 ． [ 2 ] 哥 尔琴文塞 尔． 弹性 薄壳理论【 M 】 ． 上海 上海科 学技 术 出版 社 ． 1 9 5 6 ． 【 3 】 诺 沃 日洛夫． 薄壳理论【 M 】 ． 北京 科 学出版社 ， 1 9 5 8 ． [ 4 】 铁 木辛柯 ， 沃诺斯 基． 板 壳理论【 M】 ． 北京 科 学 出版社 ， l 9 6 4 ． 【 5 】 何福 宝， 沈亚鹏． 板 壳理论【 M 】 ． 西安 西安 交通大学 出版 社 ． 1 9 9 3 ． ● kr jkr t ● kr - k j| ． - I j - - - k tj薯 ，kr 1 - k， ， 皇■ r jkr 1 - l t jj k 1 - l t 妇 - k ● k - k j ● - } ● k jI } 上接第 3 1 页 5 传 感器无 信号 锚 具传感 器无信 号检查 是否感 应 面到锚板距离过小 ． 调整传感器后仍无信号更 换传感器 。 6 对施工 人员进 行技术 交底 ． 安全 检查 和必要 的安 全设 施 ， 焊接 、 切割施工部位 的防火措施 。 7 防风防雨 从设备 安装开 始 。 及时 了解天气 预报 。 对现场工 况做详 细了解。根据气象预 报安排 吊装时 间 ， 避 免强风天气 ， 若提升 中遇强风 ， 立 即停止提升 。 用 2 O钢丝 绳将提升点与混凝土主楼柱 拉结 固定 。 9 结 语 本工 程中成功 的通 过采用 “ 液压 同步提升施工技术 ” 吊装大型钢构 ， 技术成熟 ， 安装过程安全性 得以保证 ； 提升 过程 采用计算 机同步控制 。 液 压系统 传动加 速度小 ． 有效 的保证 了整个安装过程的稳定性 和安全性 液压 同步提升 设 备具有设 施体积 和重量较 小 ． 机动性 强 ． 倒 运和 安装方 便 、 动荷 载小 的特 点 。 使得 提升临时设施用 量降至最小 设 备 自动化程度高 ， 可靠性 好 。 通 用性强 ， 省去大 型吊机的作 业 ， 可大大节省机械设备 、 人力资源 。 参考文献 【 1 】昊欣之． 建筑钢结构施 工新技 术及应 用【 M I ． 中国电 力出 版 社 ． 2 0 1 l 3 O 一 3 1 ． [ 2 】 戴 为志 ， 高良． 建 筑钢 结构 工程 焊接技 术及 实例【 M】 ． 化 学 工 业 出版社 。 2 0 1 0 1 8 0 1 9 2 ． 【 3 】 林寿 ， 杨嗣信． 钢 结构 工程． 建 筑工程新技 术丛 书 6 【 M】 ． 中国建筑工业 出版社 ． 2 0 0 9 5 7 2 5 8 0 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m