综合楼钢结构工程施工方案#北京#钢结构转换桁架#工艺图#型钢混凝土梁.pdf

万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 1 目录 目录 一、工程概况. 1 1.1 工程概况.1 1.2 编制依据.4 1主要国家法规 4 2主要国家施工、质量验收规范 4 3国家、行业颁布的施工规程、技术规范、标准 5 4北京市地方标准、规程 5 5.企业文件. 5 6.其他参考文件. 6 1.3 实施目标.6 1.3.1 质量目标 . 6 1.3.2 工期目标 . 6 1.3.3 管理目标 . 6 1.3.4 安全目标 . 6 1.3.5 文明施工目标 . 6 二、工程难点分析. 7 2.1 构件焊接变形控制.7 2.2 拼接节点形式的选择.8 2.3 钢构件吊装方法的选择.9 2.4 钢桁架提升的过程模拟及对周围结构的影响.9 2.5 钢桁架就位及纠偏.9 三、施工总体部署 10 3.1 施工总平面布置图10 3.2 吊装机械的选择10 3.3 项目组织机构图11 3.4 劳动力配置计划12 3.5 设备配置计划13 3.6 施工进度计划及保证措施14 四、钢柱的吊装 16 4.1 柱子分节及吊装顺序16 4.2 柱子吊装工艺16 五、钢桁架的拼装 18 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 2 5.1 钢桁架梁的分节18 5.2 钢桁架梁拼装胎架的设计18 5.3 钢桁架梁拼装18 六、钢桁架的提升 19 6.1 钢桁架提升过程有限元分析19 6.1.1 工况一 20 6.1.2 工况二 22 6.1.3 工况三 24 6.1.4 工况分析 27 6.2 提升装置的设计及桁架本身的加固27 6.2.1 提升架的设计 27 6.2.2 就位后的抱杆装置 27 6.2.3 提升架对核心筒的影响 28 6.2.4 钢桁架自身的加固 28 6.3 提升设备的选用及设计29 6.3.1 提升系统及设备 29 6.3.2 相关设备安全度的计算 31 6.4 钢桁架的提升32 6.4.1 提升工艺流程 32 6.4.2 具体操作步骤 32 6.5 钢桁架就位36 6.5.1 桁架拼装前的保证措施 36 6.5.2 提升前的保证措施 38 6.5.3 预防及纠偏措施 38 6.6 钢桁架提升过程测控39 6.6.1 桁架提升前的测量 39 6.6.2 桁架提升过程中的安全监测 39 七、质量保证措施 41 7.1 工程质量总目标及质量保证体系41 7.2 施工质量保证措施41 7.3 保证监理制度的实施42 7.4 遵守现行规范或规定42 八、安全生产、文明施工及应急预案 43 8.1 安全生产、文明施工总目标43 8.2 安全生产、文明施工管理体系及保证措施43 8.2.1 安全生产、文明施工管理体系 43 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 3 8.2.2 安全生产管理制度 43 8.2.3 消防措施 44 8.2.4 各部位施工的安全措施 44 8.2.5 恶劣天气安全措施 45 8.2.6 高空作业安全措施 45 8.3 构件吊装及钢桁架提升过程中各种突发情况预案 .45 8.3.1 针对大风、大雨、防雷等的预案 45 8.3.2 针对千斤顶的预案 46 8.3.3 针对控制系统的预案 46 8.3.4 针对提升间断时间较长的预案 46 九、各种承载力验算 47 9.1 提升装置计算书47 9.1.1 构件内力 47 9.1.2 构件承载力验算 48 9.2 拼接平台计算书59 9.3 核心筒承载力验算61 9.4 主要焊缝承载力验算63 9.4.1 吊点焊缝验算 63 9.4.2 提升架与钢骨左节点连接焊缝 64 9.4.3 提升架与钢骨中节点连接焊缝 65 9.4.4 销轴的承载力计算 66 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 1 万泉寺综合楼钢结构安装工程 施工方案施工方案 一、工程概况一、工程概况 1.1 工程概况工程概况 万泉寺综合楼位于北京市丰台区，建筑面积 4.108 万平方米，地下 2 层，地 上 8 层，建筑高度 30 米，使用性质为一类综合楼，地上为餐饮及办公，地下一 层为办公室入口大堂、餐饮厨房和设备用房，地下二层为地下车库和设备用房。 其整体效果图如下： 图 1.1 综合楼整体效果图 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 2 钢结构部分主要结构形式为钢结构转换桁架，桁架跨度为 53.5 米，单件构 件重量超过 60 吨。桁架的上标高为 29.3m，共两榀桁架，桁架间距为 10.4m。桁 架由劲性混凝土柱支撑，柱高为 41.2m。桁架设计采用图集轻型屋面梯形钢屋 架 （05g515） 。钢柱截面为焊接箱形截面，其尺寸为口 5005004040，钢 柱之间的连接梁为型钢混凝土梁，截面为 500800。四根劲性混凝土柱组成一 个稳定的承力体系，支撑转换桁架。其平面图及剖面图如下图所示： 图 1.2 钢桁架平面图 图 1.3 钢桁架立面图 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 3 钢桁架整体结构图如下图所示： 图 1.4 钢桁架整体轴侧图 钢桁架内腹杆截面均为箱形截面，节点对接采用熔透焊，焊缝等级为一级， 箱形梁柱连接节点如下图所示： 图 1.5 箱形节点连接图 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 4 本工程主体钢结构总重约 1200 吨，另外现场还需要搭设钢桁架拼装胎架以 及柱顶提升支架。 1.2 编制依据编制依据 1主要国家法规1主要国家法规 名 称 标 准 号 中华人民共和国建筑法 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国计量法 建设工程质量管理条例 北京市施工现场管理有关文件及管理办法 北京市建设工程施工实验实行有见证取样和送检制度规 定 2主要国家施工、质量验收规范2主要国家施工、质量验收规范 名 称 标 准 号 建筑工程施工质量验收统一标准 gb50300-2001 钢结构工程施工质量验收规范 gb50205-2001 建筑工程施工现场供用电安全规范 gb50194-93 建设工程文件归档整理规范 gb/t50328-2001 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 5 3国家、行业颁布的施工规程、技术规范、标准3国家、行业颁布的施工规程、技术规范、标准 名 称 标 准 号 工程测量规范及条文说明 gb50026-93 建筑工程冬期施工规程 gbj104-97 建筑钢结构焊接技术规程 jgj81-2002 4北京市地方标准、规程 4北京市地方标准、规程 名 称 标 准 号 建筑工程施工测量规程 dbj01-21-95 建筑安装分项工程施工工艺规程 dbj01-21-96 北京市文明施工管理规定 北京市建筑工程施工安全操作规程 dbj-62-2002 建设工程监理规程 dbj01-41-2002 建筑工程资料管理规程 dbj01-51-2003 5.企业文件 5.企业文件 1）我公司编制并经复审完善的 iso9001质量管理手册及质量保证体系的相 关程序文件。 2）我公司编制并经复审完善的 iso14001环境管理手册及环境保证体系的相 关程序文件。 3）我公司编制并经复审完善的 ohs18001职业安全卫生管理手册及该保证体 系的相关程序文件。 4）我公司制定的编制施工组织设计、施工方案管理办法 。 5）我公司制定、颁发的施工现场管理工作实施细则 。 6）其它我公司内部管理制度。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 6 6.其他参考文件 6.其他参考文件 1）类型近似的工程施工经验资料。 2）对施工现场的实地考察所得数据。 3）本工程施工组织设计。 1.3 实施目标实施目标 1.3.1 质量目标质量目标 质量上，严格按设计和业主的要求及施工规范进行施工，分部分项工程合格 率 100%。 1.3.2 工期目标工期目标 工期上，我公司的工期目标严格按照合同文件要求的工期要求制定，采用合 理的施工方案，尽量使钢结构工程的施工不占用关键线路上的关键工期。同时我 司将排除一切不利因素的影响，优化网络计划，力争提前完成施工任务。 1.3.3 管理目标管理目标 精心组织，科学管理，严格按总平面图进行现场临建搭设，搞好文明施工， 争创“文明、优良、标准化”现场。 1.3.4 安全目标安全目标 加强安全管理，采取有效的安全防护措施，工程施工过程中达到：无死亡、 无重伤、无火灾、无中毒、无坍塌。重伤和死亡事故为零，负伤率小于 0.3%； 杜绝火灾事故。 1.3.5 文明施工目标文明施工目标 协助总包确保北京市安全文明工地， 确保北京市安全文明施工 “双优” 工地。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 7 二、工程难点分析二、工程难点分析 2.1 构件焊接变形控制构件焊接变形控制 本工程主体钢结构主要构件为箱形截面，板厚较大，箱形柱的板厚度达到 40mm，箱形梁板厚度达到 50mm，因此构件现场过程中如何控制构件的变形为 工程中的一个难点。 1、采用合理的焊接工艺及顺序：现场焊接采用 co2气体保护焊，焊接的顺 序遵循对称分层焊接。如下图所示： 图 2.1.1 柱子拼接焊接顺序 2、接口处的坡口形式及间隙：严格按照建筑钢结构焊接技术规程中的 规定执行。 3、对于温度较低采用焊前预热、焊后保温的措施。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 8 2.2 拼接节点形式的选择拼接节点形式的选择 本工程中的钢构件为工厂加工，然后进行现场组拼，对于柱子来说，需要保 证拼接口的精确对准以保证柱子的垂直度与工厂预拼装一致； 对于钢桁架的斜腹 杆来说，需要保证斜腹杆的角度以及接口的准确性。因此，对于柱子采用四周限 位的措施。 图 2.2.1 柱子接口限位措施 拼接节点所用的高强螺栓为 10.9 级 m24 高强螺栓； 限位内板厚度为 20mm； 外夹板厚度为 18mm。 对于箱形梁对接，根据建筑钢结构焊接技术规程 （jgj81-2002）中箱形 梁拼接节点的构造要求，需要将腹板焊缝与上下翼缘焊缝错开一定的距离，因此 在腹板焊接完毕后可以先焊接下翼缘拼接板，此时，下翼缘的拼接板就由仰焊转 化为平焊。如下图所示： 图 2.2.2 箱形梁接口形式 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 9 2.3 钢构件吊装方法的选择钢构件吊装方法的选择 本工程现场场地比较狭小，吊车站位的空间受种种因素制约，一是场地东侧 总包方布置了较多的钢筋堆放场地及钢筋加工棚；二是东侧有高压线。这样就对 吊车的臂展有较大的限制。对于本工程来说，钢桁架的安装有两种方案的选择： 1、高空拼装：在钢桁架设计标高下方搭设承重脚手架，然后对于工厂制作 出的构件进行高空拼装。此方案存在三个弊端：1）钢桁架的拼装时间滞后：拼 装时间为劲性柱施工到标高为 29.26m 处， 这样会使钢结构整体施工时间滞后； 2） 所用吊车吨位较大，臂展较长，因此会对现场总包方塔吊的旋转范围限制较大， 同时较长的吊车臂展对东侧的高压线也构成较大的威胁；3）高空拼装存在大量 的高空作业，不利于现场的安全管理。 2、钢桁架地面拼装、整体提升：在地下室混凝土地面上搭设拼装胎架，对 钢桁架进行拼装，然后使用液压中空系统对钢桁架进行整体同步提升。此方案与 高空拼装相比有以下优越性：1）钢桁架拼装时间提前：与高空拼装相比较，钢 桁架地面拼装的完成时间为劲性柱施工到标高为 29.26m 处，因此就将钢结构的 整体施工时间缩短；2）吊车吨位较小，所需提升的高度较低，因此对于塔吊及 高压线的影响能降到最低；3）地面拼装即有利于安全管理，也有利于焊接。 综合考虑两种方案的优缺点，同时结合我公司的实力以及以往类型的工程经 验，对于本工程的钢结构安装决定采用以下方案：柱子分段吊装，钢桁架地面拼 装、整体提升。 2.4 钢桁架提升的过程模拟及对周围结构的影响钢桁架提升的过程模拟及对周围结构的影响 本工程提升过程中，需要针对有可能出现的各种不利情况进行模拟分析，以 确保钢桁架的安全，同时提升的过程对两侧核心筒的影响也需要精确计算。具体 见第九章节。 2.5 钢桁架就位及纠偏钢桁架就位及纠偏 钢桁架整体提升到设计标高后，如果使八处对接口完全准确无误对接为本工 程重点、难点。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 10 三、施工总体部署三、施工总体部署 本钢结构工程构件较多，且单体构件较重，同时在施工过程中与总包方存在 多处交叉施工，机械设备存在旋转范围的重叠，因此如何合理的布置现场施工场 地、合理安排吊装时间成为本工程能否顺利施工的重点。 3.1 施工总平面布置图施工总平面布置图 根据现场勘察道路情况以及钢结构位置，确定了吊车站立位置以及钢桁架的 拼装场地，如下图： 图 3.1.1 吊车站位及拼装场地图 3.2 吊装机械的选择吊装机械的选择 现场东侧吊车站位场地宽约 15m，吊车所占用的范围为 15m20m，吊车吊 装所需要的回旋半径为 22m，最大起重高度应大于 40m。根据此参数要求，选用 150t 汽车吊，其参数如下： 工作幅度为 22 米； 主臂长度 41.98 米； 倍率为 3； 起重吨位为 14.6 吨； 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 11 起升高度为 36 米； 根据柱子分节的情况，重量最大的柱子小于 10 吨，因此此吊车完全能满足 现场吊装的要求。吊车的回旋半径及站位图如下图所示： 图 3.2.1 吊车现场站位图 3.3 项目组织机构图项目组织机构图 我公司对此项目高度重视，组建了由公司产品研发部、设计部、工程部、总 工办等部门构成的项目部，包含结构设计、机械自动化设计、工程施工管理等各 专业优秀的人才。 拟组建的项目经理部的具有以下特点： （1）主要领导：具有较强的创优意识，主管过同类工程过施工的项目管理 和工程，所承担的工程均为优质工程；精心组织、严格管理，受到建设单位及监 理单位的好评，赢得了良好的社会信誉。 （2）项目班子：干练作为施工企业基层优秀领导集体，拟组建的本项目经 理部将在年龄、知识结构层次上具有较大优势，精力充沛、年富力强。 （3）管理人员：文化层次高、业务能力强；主要管理人员都具有本科以上 学历，并具有中高级职称；各级业务人员，均拥有相应行业资质证书及 5 年以上 岗位工作经验。 （4）大部分管理人员有从事专项工程施工管理经验，能与业主、监理及兄 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 12 弟分包单位密切配合，协调整个项目的全过程管理。 我公司在项目管理上有着成套的管理方案，进场后将按公司的管理规定编制 项目质量计划 ，明确项目经理部的管理体系，和各类管理人员的配备及所在 项目上承担的任务。项目主要构架如下： 图 3.3.1 项目组织机构图 3.4 劳动力配置计划劳动力配置计划 本钢结构工程总重约 1200 吨，施工的项目包括钢构件的吊装，焊接，提升 设备的调试以及钢桁架的整体提升，具体劳动力配置计划如表 3.4.1： 表 3.4.1 劳动力配置计划 序号序号 人 员 名 称人 员 名 称 数量数量 单 位单 位 1 起重工 5 人 2 电工 2 人 3 测量工 3 人 4 焊工 15 人 5 设备安装工 5 人 6 架子工 5 人 7 普通工人 10 人 8 安全巡视 4 人 9 合计 49 人 项目经理 于滨 执行经理 于崇 技术负责人 董建伟 设备负责人 朱莹 测量负责人 侯云龙 安全负责人 张志高 质检 朱启鑫 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 13 3.5 设备配置计划设备配置计划 本钢结构工程综合性较强，因此除了常规的钢结构安装所用的设备外，需要 配置专业的自动化提升液压同步控制系统。具体配置计划如表 3.5.1 所示： 表 5.3.1 主要设备机具配置计划 序号序号 名称名称 型号规格型号规格 数量数量 备注备注 1 汽车吊 150t 1 台 2 汽车吊 80t 1 台 3 汽车吊 50t 1 台 4 卷扬机 2 台 5 直流电焊机 4 台 6 交流电焊机 4 台 7 磨光机 150 10 台 8 气割设备 4 套 9 倒链 5t 10 个 10 倒链 2t 5 个 11 同步提升液压泵站 4 台 12 主控制台 1 台 13 控制柜 4 台 14 拉线位移传感器 4 个 15 压力传感器 4 个 16 行程开关 4 套 17 提升千斤顶 共三套工具锚 8 台 18 顶压器 4 套 19 自动工具锚 8 套 20 总电箱 1 个 21 高压油管 长度根据现场调整32 根 22 钢丝绳 12 600m 23 对讲机 10 台 24 水准仪 s3 2 台 25 全站仪 nts-202 1 台 26 棱镜 6 个 27 钢尺 5 件 28 塔尺 2 杆 29 垫板 t=10mm 根据现场情况 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 14 30 垫板 t=20mm 根据现场情况 31 垫板 t=30mm 根据现场情况 3.6 施工进度计划及保证措施施工进度计划及保证措施 3.6.1 施工进度计划 施工进度计划 本钢结构工程柱子吊装需要与总包交叉施工，因此吊装的进度依赖与总包的 施工进度。 钢桁架的地面拼装时间约 45 天， 提升准备时间及提升时间约为 12 天， 少量的附属构架高空拼接时间为 15 天。具体工期安排见表 3.6.1。 表 3.6.1 施工进度计划 3.6.2 施工进度保证措施 施工进度保证措施 1、保证工期的管理措施、保证工期的管理措施 （1）建立强有力的项目经理部，配置高效项目管理层。本工程施工的项目 经理、技术员、质检员、安全员均由有丰富工程施工管理经验的人员担任，并针 对技术、质量、安全、文明施工、后勤保障工作配置项目副经理主抓分项工作。 （2）严格执行奖罚制度，对各个工种、工序实行严厉的奖罚制度，对工期 有重大影响的工序实行重奖重罚。 （3）在总进度计划控制下，坚持逐月、逐周编制出具体工程部位施工计划 和工作安排。如发现未能按节点工期完成计划，要及时检查，分析原因，迅速采 取补救措施和调整计划。 （4）定期召开工程例会，由项目经理主持，各施工班组参加，总结工作完 成情况，协调工程施工内部矛盾，并提出明确的计划调整方案。 （5）对影响工程的关键工序，项目经理要亲自组织力量，加班加点进行突 击，有关管理人员要跟班作业，确保关键工序按时完成。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 15 2、保证工期的技术措施、保证工期的技术措施 从技术措施入手是保证工期最直接有效的途径， 为此必须高度重视以下三个 方面因素的影响： （1）设计变更因素 设计变更因素是进度执行中最大的干扰因素，其中包括设计图纸本身欠缺、 变更或补充造成增量、返工，打乱施工流水节奏，致使施工减速甚至停顿。因此 必须做到项目经理部要通过理解图纸与设计意图，进行自审、会审和与相关单位 交流，采取主动态度，及时发现问题，最大限度地实现事前预控，把影响降到最 低。 （2）资源配置因素 a.劳动力配置。在保证劳动力的条件下，优化工人的技术等级和思想、身体 素质的配备和管理，以均衡流水为主，对关键工序、关键环节和必要工作面根据 施工条件及时组织抢工期，可根据总包施工情况进行 24 小时作业。 b.材料配置。按照施工进度计划要求及时进货，做到既满足施工要求，又要 使现场无太多的积压，以便有更多的场地安排施工。 c.机械配置。为保证本工程的按期完成，我们将配置足够的中小型机械，不 仅满足正常使用，还要保证有效备用。另外，要做好机械设备的定期检查和日常 维修，保证施工机械处于良好的状态。 d.资金配备。根据施工实际情况编制资金流动计划，根据合同条款申请工程 款，并将工程款合理分配于人工费、材料费等各个方面，同时要合理地利用和支 配企业流动资金，使施工能顺利进行。 e.后勤保障。后勤服务人员要做好生活服务供应工作，重点抓好吃、住两大 难题。 （3）技术因素 a.实行工种流水作业，抢工期间昼夜分两班作业。 b.发挥技术力量雄厚的优势，及时解决现场问题。 c.应用新技术、新材料和新工艺以及计算机等现代化的管理手段为本工程服 务。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 16 四、钢柱的吊装四、钢柱的吊装 4.1 柱子分节及吊装顺序柱子分节及吊装顺序 根据吊车的起重能力，道路运输情况以、加工工艺及相关的技术标准将钢柱 分节如下： 第一节：-11.37m 至2.82m，长度为 14.19m； 第二节：2.82m 至16.52m，长度为 13.7m； 第三节：16.52m 至29.26m，长度为 12.74m； 钢柱的吊装顺序依次为 1-2-3-4。见下图： 图 4.1.1 钢柱吊装编号 4.2 柱子吊装工艺柱子吊装工艺 钢柱吊装的工艺流程如下图： 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 17 图 4.2.1 柱子安装工艺流 吊装最远端柱子 调整柱子垂直度，并使用揽风索固定 柱脚焊接 吊装相邻第二根柱子 调整柱子垂直度，并使用揽风索固定 吊装两箱形柱间的连梁 进行下一根柱子吊装，并重复上述步骤 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 18 五、钢桁架的拼装五、钢桁架的拼装 5.1 钢桁架梁的分节钢桁架梁的分节 根据钢桁架上下弦节点分布，结合道路运输情况，将钢桁架上下弦的箱形 梁分为四节。 第一节（m） 第二节（m） 第三节（m） 第四节（m） 上弦杆 12.9 8.8 11.4 12.9 下弦杆 13.5 11.4 8.8 13.5 5.2 钢桁架梁拼装胎架的设计钢桁架梁拼装胎架的设计 为了保证构架拼接过程中的精确性，需要在现场拼装场地上搭设一拼装胎 架，此胎架需满足能承载钢桁架所有的重量并且其变形满足相关规范要求。图纸 及计算书见附件1。 5.3 钢桁架梁拼装钢桁架梁拼装 钢桁架整体拼装顺序为： 安装下弦拼装胎架 放线定位拼接起始点 下弦梁吊装 竖 向腹杆吊装 安装焊接上弦拼装胎架 吊装上弦箱形梁 调整上 弦梁标高及位置 吊装斜腹杆 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 19 六、钢桁架的提升六、钢桁架的提升 6.1 钢桁架提升过程有限元分析钢桁架提升过程有限元分析 为了控制钢桁架在提升过程中各个构件的受力处于安全范围内、保证整个桁 架体系的整体稳定性，分析采用了大型有限元分析程序ansys，对钢桁架进行整 体建模分析，桁架采用梁单元beam188来模拟，所有的杆件大小及位置均依照设 计图纸来建模。结构计算模型如下： 图6.1.1 钢桁架有限元模型 钢桁架提升点共四处，具体位置见下图： 图6.1.2 钢桁架提升点位置 提升点 1 提升点 2 提升点 3 提升点 4 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 20 6.1.1 工况一工况一 四个提升点在钢桁架整体提升过程中完全保持同步，四个提升点在提升过程 中始终处在同一个高度。 钢桁架分析结果如下： 图6.1.3 钢桁架整体变形图 图6.1.4 钢桁架构件轴力图 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 21 图6.1.5 钢桁架平面内弯矩 图6.1.6 钢桁架平面外弯矩 图6.1.7 钢桁架第一主应力 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 22 图6.1.8 钢桁架von mises应力 6.1.2 工况二工况二 四个提升点中，提升点4在提升过程中与其他三个提升点的高差为100mm。 此时由于钢桁架的局部倾斜会导致构件内力发生变化。 钢桁架分析结果如下： 图6.1.9 钢桁架整体变形图 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 23 图6.1.10 钢桁架构件轴力图 图6.1.11 钢桁架平面内弯矩 图6.1.12 钢桁架平面外弯矩 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 24 图6.1.13 钢桁架第一主应力 图6.1.14 钢桁架von mises应力 6.1.3 工况三工况三 四个提升点中，提升点1与提升点3保持在同一个高度，提升点2与提升点4在 同一个高度，并且两个高度相差100mm。 钢桁架分析结果如下： 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 25 图6.1.15 钢桁架整体变形图 图6.1.16 钢桁架构件轴力图 图6.1.17 钢桁架平面内弯矩 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 26 图6.1.18 钢桁架平面外弯矩 图6.1.19 钢桁架第一主应力 图6.1.20 钢桁架von mises应力 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 27 6.1.4 工况分析工况分析 通过三个工况的模拟分析可以看出： 1、在最不利的变形情况下，杆件的应力最大为99.6mpa； 2、钢桁架的平面内弯矩、平面外弯矩以及杆件的变形、轴力均在安全范围 内。 本工程钢桁架的整体提升使用了信息自动化控制系统，在提升过程中各个提 升点的相对高差控制标准为50mm。 6.2 提升装置的设计及桁架本身的加固提升装置的设计及桁架本身的加固 6.2.1 提升架的设计提升架的设计 提升架放置在标高为29.26米的柱顶上， 主体挑架与劲性混凝土柱内的箱形柱 相连。整体效果图如下图所示： 图6.2.1 提升架效果图 其中杆件的设计计算见第九章节。 6.2.2 就位后的抱杆装置就位后的抱杆装置 钢桁架提升就位后，在焊接完成前还需要依靠提升装置来支撑钢桁架的自 重，由于焊接需持续较长的时间，因此必须设计一套装置来代替提升钢绞线来支 撑钢桁架的自重，即假设提升点处的钢绞线完全失效，也可以由备用抱杆装置来 支撑该提升点的重量。效果图如下图所示： 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 28 图6.2.2 抱杆装置效果图 抱杆装置设计计算书见第九章节。 6.2.3 提升架对核心筒的影响提升架对核心筒的影响 由于四个提升架均为悬挑结构，因此提升架会对整个核心筒施加一个附加弯 矩，在提升前需要对此弯矩对整体结构的影响进行分析。分析结果显示，由于两 侧核心筒刚度很大，在提升过程中整个核心筒的侧向位移不足1mm，因此，此影 响可以忽略不计，具体计算过程见第九章节。 6.2.4 钢桁架自身的加固钢桁架自身的加固 由于吊点设置在钢桁架的上弦杆节点处，因此在提升过程中钢桁架的上弦杆 受压，因此，必须保证其平面外的稳定性，则在提升前需对两榀钢桁架的上弦杆 进行加固，具体见下图： 图6.1.23 上弦杆平面外稳定加固 提升钢绞线 抱杆装置 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 29 图6.1.24 上弦杆平面外稳定加固三维图 6.3 提升设备的选用及设计提升设备的选用及设计 6.3.1 提升系统及设备提升系统及设备 1、同步提升控制系统：液压移位系统成套技术是中国建筑科学研究院在总 结国内外各种平移转体、提升降落、顶升卸载等设备的优缺点和多项工程经验的 基础上，开发研制的一套基于伺服技术和 plc 控制系统的大型构件整体移位技 术。 液压移位系统是一种配置灵活、 易于扩展、 可动态同步调节、 适应于多泵站、 多顶的远程液压动力及控制系统。可以全自动地完成大型构件的整体移位，实现 力和位移控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能，是集机、电、液、 传感器、计算机和控制技术于一体的现代化先进设备。这种技术在长距离大吨位 构件安装方面的特点和优越性，是传统起重技术不能比拟的。 2、系统特点：相比传统的结构与设备安装技术，液压移位系统具有以下优 点： 1）平移或提升距离长，可达数百米； 2）可以用于牵引尺寸、面积、体积、重量相对较大的安装结构； 3）采用伺服和 plc 控制技术，自动化程度高，可以达到很高的精度； 4）设有安全保护和报警措施，施工可靠性高、可有效的降低施工风险； 5）缩短施工周期、降低施工费用； 6）可通过局部调整来适应各种工程的特点，主要应用于平移、转体、提升、 降落、顶升、卸载等多种工况； 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 30 7）节能减排。 3、系统组成：液压移位系统由动力系统和控制系统两部分组成。其动力系 统由液压泵站、液压千斤顶和承载材料组成，控制系统由信息采集系统、计算机 控制系统（plc、伺服驱动器、工业触摸屏等）及电气控制系统组成。 本工程设备由四台油泵带动八台千斤顶，每一台油泵带动两台千斤顶（包括 一套顶压器和两套自动工具锚） ，作为一台单机。 单机是一台泵站带两台带顶压千斤顶作为一个承载力单元， 在工程应用时由 四台单机联机工作进行整体操作， 联机后数台单机按功能分为主机、 副机和从机。 每台单机都可以作为主机、副机和从机使用，构造完全一样。 图 6.3.1 主要动力构件液压千斤顶及油泵 图 6.3.2 移位动力系统同步提升液压泵站 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 31 千斤顶 顶压器 撑杆 自动工具锚 千斤顶 顶压器 撑杆 自动工具锚 图 6.3.3 移位动力系统提升千斤顶 4、系统参数： 1）同步提升液压泵站：采用双泵工作站，伺服电机驱动，多缸柱塞泵。 动力系统主电机功率：5.5kw； 动力系统副电机功率：3.0kw； 动力系统主泵工作压力：31.5mpa；流量：6l/1500r； 动力系统副泵工作压力：31.5mpa；流量：6l/1500r。 2）提升千斤顶： 最大牵引力：125 吨； 穿心孔径：150mm，12 根15.2 规格钢绞线； 工作行程：250mm。 5、系统功能：1）主机统一命令提升作业，设定提升距离，在设定精度范围 内同时完成提升作业； 2）主机统一命令单行程提升作业，在同一行程内统一实现提升作业； 3）单机调整作业，每台千斤顶可单独作业以便于实时调整作业。 6.3.2 相关设备安全度的计算相关设备安全度的计算 提升共使用8套200t千斤顶，每个千斤顶所承担的重量为75t，则千斤顶的利 用系数k75/200=0.37575t。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 32 6.4 钢桁架的提升钢桁架的提升 6.4.1 提升工艺流程提升工艺流程 钢桁架整体提升总体工艺流程如下： 图 6.4.1 提升总体工艺流程图 6.4.2 具体操作步骤具体操作步骤 图6.4.2 提升支架俯视图 1、提升工装安装：提升前，需要对提升支架进行安装，安装严格按照设计 图纸进行。安装支架后对操作平台两侧进行安全护栏的焊接，并使用安全网进行 封闭，经检查验收合格后方可上人实施操作。 提升工装安装提升工装安装 提升设备工厂调试提升设备工厂调试 提升钢绞线下料提升钢绞线下料提升设备现场安装提升设备现场安装试提升试提升 设备检查设备检查 正式提升正式提升 距最终提升位置距最终提升位置100mm处停止，处停止， 进行标高复测及焊接前的准备进行标高复测及焊接前的准备 焊接完毕，千斤顶卸载焊接完毕，千斤顶卸载 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 33 图 6.4.3 提升支架防护图 2、提升设备工厂调试：本工程提升系统在工厂已经进行软件的修改，硬件 的调试，在到达现场前进行系统的整体联机调试，确保提升过程的顺利进行。 3、提升钢绞线下料：本次使用j15.2mm1860级钢绞线进行提升，下料仔细 检查钢绞线，不得有锈蚀、泥污、尘土等，确保提升安全可靠。 根据钢桁架需要提升的高度和提升装置所需的高度对钢绞线下料， 长度为净 距+500mm （净距为钢桁架在地面时锚固点与柱顶提升点间的距离） ， 提升用共用 8束，每束12根。以固定端锚具为起点，在钢绞线上每隔2m用白油漆划线做标记， 便于提升时观察同步程度。 4、提升设备整体安装调试：在提升支架提升点上方安装提升千斤顶等提升装 置 （带有一套提升用顶压器、 一套锚固用自动工具锚及一套安全用自动工具锚） ； 将泵站布置在相应的核心筒上，接好电气线路和油路，四泵联机空载调试以确保 设备工作无误；在钢桁架提升点下方安装固定端锚具；将已下好料的钢绞线从固 定端向上穿，用钢丝绳牵引并提升至千斤顶提升装置下方，继续向上穿入千斤顶 及工具锚板，端部外露不少于500 mm；钢绞线距离结构较近有棱边处固定软垫以 减少钢绞线的伤害。 图 6.4.4 提升下节点图 图 6.4.5 提升上节点图 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 34 5、试提升：选定各油泵操作人员，明确一人指挥，在安装钢绞线之前，操 作人员应该演习操作程序。各个提升点处配备一组人员，每组人员指定一名为组 长，每位组长配对讲机一台，由总控制台发出提升命令后开始提升，同时，观察 每个提升点处设备的运行情况，如有紧急情况及时反馈给总控台。试提升的高度 为30cm，稳定时间为1小时。对整个提升系统进行全面检查。 表 6.4.1 试提升时检查项目表 设备 检查项目 检查方法 千斤顶 密封情况 是否漏油 油泵 各阀使用情况 操作过程是否顺利符合要求 油表 准确度 有表读数是否与计算结果相符 油管 密封情况 管壁、接头是否漏油 钢绞线 提升长度 4 点 8 顶是否一致 钢绞线 松紧度 4 点 8 顶是否一致 锚具 顶压工装松紧度 夹片夹持、松开是否顺畅 钢桁架脱离拼装胎架后，需要对钢桁架的整体挠度进行测量，待检查无误后 方可进行正式提升。 6、正式提升：试提升全面检查无误后进入提升过程。按试提升时的步骤进 行，如果发现有不正常现象，马上停止，分析原因，解决后继续进行。正常提升 时每2米停机一次，按照钢绞线上作的白色标记进行比对，检查各点之间误差是 否控制在50mm以内，则继续进行，如位移差超过则对提升较慢点单独供油，以保 证各点同步性。为确保提升的同步，在提升现场增加全站仪对结构吊点位移差进 行测量，作为辅助测量措施。 提升过程中随时观察以下情况： 提升时，每台千斤顶提升用顶压器上的夹片是否住钢绞线； 提升时，锚固用工具锚和安全工具锚的夹片是否被正常顶开，回程前检查 锚固用工具锚和安全工具锚的夹片是否夹持好钢绞线； 观察提升过程中钢桁架是否偏斜或产生较大变形，如有此种情况发生，说 明工作平台四个提升点高度不一致，应及时调整； 每次提升到钢绞线上2米划线处，观察各千斤顶提升距离有无较大差别。 7、标高复测及焊接前的准备：待钢桁架整体提升至设计标高下方100mm处， 由中控台发出停止命令，同时对钢桁架的整体情况进行复测，其中主要包括钢桁 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 35 架的挠度、钢桁架四个提升点的高差情况，同时对于钢桁架整体的偏移情况进行 复测，并制定相应的纠偏措施，此过程中需要上方施工人员与设备控制人员统一 协调行动。 设备控制人员根据施工人员测量结果点动调整设备进而调整钢桁架的 四点位移，最终达到设定标高。 8、焊接完毕，千斤顶卸载：纠偏完毕，钢桁架与牛腿接口无误后，先进行 点焊，然后进行对接口焊接。焊接完毕，拆卸提升设备及工装。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 36 6.5 钢桁架就位钢桁架就位 钢桁架与钢柱牛腿的对接共计八处，在提升就位时如何保证各个接口就位的 准确性为钢桁架提升的一个关键点。桁架上下弦的拼接接口如下图所示： 图 6.5.1 钢桁架拼接接口 而实际上， 在钢桁架提升就位后， 接口处两上翼缘盖板为后焊接， 则就位后， 焊接前，其接口情况如下图所示： 图 6.5.1 钢桁架拼接接口 6.5.1 桁架拼装前的保证措施桁架拼装前的保证措施 钢桁架拼装前，需要对拼装胎架进行抄水平，同时对于上下弦的两端部接口 处的位置要在地面精确定位， 上下弦杆拼装时需严格按照定位进行。 如下图所示： 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 37 图6.5.2 钢桁架上下弦端部拼接接口定位 拼接完成后，需要对桁架的上下弦杆的整体长度进行测量，同时还需对已经 安装好的劲性柱上的牛腿之间的净间距进行测量，测量数据应满足l1=l2 6mm；l4=l36mm。 同时，还需要保证两榀上弦之间的间距与柱子上两个上弦牛腿之间的间距相 等l5=l5； 两榀下弦之间的间距与柱子上两个下弦牛腿之间的间距相等 l6=l6。 图6.5.3 钢桁架上弦牛腿间距及主桁架上弦间距 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 38 图6.5.4 钢桁架下弦牛腿间距及主桁架下弦间距 6.5.2 提升前的保证措施提升前的保证措施 在提升前，需要对钢桁架的以下参数进行测量复核。 1、牛腿接口处箱形截面的具体尺寸； 2、与牛腿相对应的上下弦箱形梁的截面尺寸； 3、四个距离：l1、l2、l3、l4； 4、与两榀钢桁架上下弦相连的两个牛腿之间的净间距l5、l6； 5、钢桁架两端l5、l6； 6、l7及l7。 对于测量结果，要进行仔细比较分析，对于其中出现的误差要制定针对性 的调整措施。 6.5.3 预防及纠偏措施预防及纠偏措施 1、 如果出现对接口处截面尺寸误差较大， 则在提升前需对接口截面尺寸进 行局部修改； 2、实际拼装过程中应尽量满足l1=l26mm；l4=l36mm，为了避免出 现接口间隙过大的情况，可以使l2及l3比理论长度略大，这样在即将提升到位 时，可以根据接口的情况进行局部的现场切割； 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 39 3、在桁架拼装过程中要严格控制l7及l7，使其差值不超过5mm。 4、如果出现桁架沿纵向方向错位（如图6.5.5所示） ，则可使用两根倒链在 另一端进行纵向牵引（如图6.5.6所示） 。 图6.5.5 接口纵向错位 图6.5.6 纵向牵引倒链 6.6 钢桁架提升过程测控钢桁架提升过程测控 6.6.1 桁架提升前的测量桁架提升前的测量 为了精确就位，钢桁架提升前需要对就位时所有涉及到参数进行测量，其中 主要包括： 1、各个相对应箱形接口的尺寸：测量使用钢尺； 2、钢桁架上下弦杆牛腿之间的净间距：测量使用红外测距仪； 3、地面已完成拼装的钢桁架上下弦的长度：使用红外测距仪结合钢尺测距； 4、钢柱上两个上下弦牛腿之间的竖向距离：测量使用钢尺配合测距仪； 5、已完成拼装的钢桁架上下弦之间的距离：使用钢尺配合测距仪； 6、同一标高处两个牛腿的水平距离：使用钢尺配合测距仪； 7、同一标高处两个弦杆间的水平距离：使用钢尺配合； 对于测量结果要进行严格的对比，对于出现的偏差必须在提升前纠正。 6.6.2 桁架提升过程中的安全监测桁架提升过程中的安全监测 钢桁架的过程测量主要分为两个阶段：第一个阶段为试提升后的测量，其中 主要包括：1、钢桁架的挠度的测量；2、四个提升点之间的高差的测量。 第二阶段为提升过程中的测量，主要包括四个提升点之间的高差的监测。仪 器监测使用全站仪，在四个提升点处安放反射棱镜，直接从全站仪上读出各个提 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 40 升点相对于全站仪的高差，用于比较提升点之间的相对高差；同时本工程的信息 自动化提升系统可以利用位移传感器直接监测各个提升点之间的高差情况。 两种 测量结果相互印证，如出现任何一种监测结果超出高差50mm的标准，则必须停 止提升，查明原因后方可继续。 同时，在提升过程中，钢桁架中心点的挠度监测也要分阶段进行。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 41 七、质量保证措施七、质量保证措施 7.1 工程质量总目标及质量保证体系工程质量总目标及质量保证体系 本工程的质量总目标为：协助总包争创优良样板工程。 专业施工由专业施工队伍负责实施，施工技术负责人、技术工人均经过技术 培训， 有上岗证。 操作严格按照设计图纸、 规范及施工组织设计的有关规定进行。 各种材料、设备均按规范进行进场验收，并做好材料的堆放及保护工作，验收工 作按规范及设计要求进行验收， 每道工序均由专人把关， 质量保证体系见图7.1.1。 构件进场构件进场 材料员材料员 构件验收构件验收 质检员质检员 技术员技术员 构件吊装构件吊装 生产经理、施工队长生产经理、施工队长 安装调试设备安装调试设备 吊装完毕检查、复测吊装完毕检查、复测 技术负责人、质检员技术负责人、质检员 顶升设备校验顶升设备校验 钢桁架提升钢桁架提升 技术员、技术负责人技术员、技术负责人 材料员材料员 就位测量、焊接就位测量、焊接 测量员、质检员、技术负责人测量员、质检员、技术负责人 提交资料、工程验收提交资料、工程验收 项目经理、技术负责人项目经理、技术负责人 图 7.1.1 工程质量保证体系 7.2 施工质量保证措施施工质量保证措施 （1） 实行岗位责任制。按质量目标分解，将质量责任层层挂牌，层层落实。由 质检员行使质量否决权和奖惩权。 （2） 加强技术管理，明确岗位责任制，认真做好技术交底工作。除进行书面交 底外， 还应组织各班组召开技术交底会， 对施工难点和重点专门进行讲解。 （3） 各种不同的材料必须合理分类，堆放整齐，严格管理。加强原材料检验工 作，严格执行各项材料的检验制度，确保所有材料归档资料完整。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 42 （4） 实行质量奖罚制。实行优质重奖、劣质重罚的方法，最大限度地调动工人 的积极性。 （5） 三检制。质量严格检查，坚持“自检、交接检、专检”三检制。 （6） 根据施工进度安排预检计划，进行预检，办理预检手续，并及时履行签证 归档。 （7） 组织和参加各种工程例会。 7.3 保证监理制度的实施保证监理制度的实施 严格的工程质量监理制度是保证建筑工程具有优良质量的关键。 在执行工程 质量监理制度中，我公司一贯奉行“主动、及时、严格、认真”的原则。本工程在 严格执行内部质量管理体系的同时， 发扬我公司的优良传统， 严格执行监理制度， 使现场的管理严格化、各道工序施工规范化、工程质量优良化，主动接受监理和 总包单位的监督和检查， 促进施工管理水平的提高。 在进场和施工、 竣工各阶段， 作好以下各项工作： （1） 及时、主动与总包联系，提出吊装分项工程的初步施工组织设计方案，同 时与总包方就吊装场地进行沟通，为总包编制施工组织设计提供完整详实 的资料。 （2） 根据总包单位施工组织设计中的工期、质量保证体系、形象进度编制详细 的卸载分包工程的施工组织设计及施工技术方案，呈报监理公司和总包单 位审批。 （3） 提升设备进场前和规范规定使用期后提前向监理申请有见证标定。 （4） 分项工程结束后，按照有关的技术要求，及时整理竣工验收的有关文件和 资料。 7.4 遵守现行规范或规定遵守现行规范或规定 （1）吊装及提升工程应按照本工程设计图纸的要求进行施工。 （2）应遵守预应力用液压千斤顶jg/t 5028 中规定。 （3）应遵守预应力用电动油泵jg/t 5029 中规定。 万泉寺综合楼钢结构安装工程施工方案 43 八、安全生产、文明施工及应急预案八、安全生产、文明施工及应急预案 8.1 安全生产、文明施工总目标安全生产、文明施工总目标 本工程的安全生产总目标为：无死亡、无重伤、无火灾、无中毒、无坍塌， 负伤率小于 0.3%。文明施工总目标为：协助总包确保北京市安全文明工地。 8.2 安全生产、文明施工管理体系及保证措施安全生产、文明施工管理体系及保证措施 8.2.1 安全生产、文明施工管理体系安全生产、文明施工管理体系 （1）纵向管理体系 施工现场成立总包单位领导下的以项目经理为主的安全、文明施工领导小 组。项目经理为该分包工程安全生产、文明施工的第一责任人，项目部设立项目 副经理和安全监督员，统一抓各项安全生产、文明施工管理措施的落实工作。各 生产班组建立相应的安全生产管理小组，设立兼职安全员，配合安全监督员的工 作。 （2）横向管理体系 项目各职能部门都要参与安全生产和文明施工的管理工作， 全体管理和技术 人员都要牢固树立