五.钢结构施工其他应注意问题.doc

一高层钢结构冬季施工应注意措施序号施工内容冬季施工措施1施工测量a.气温低于-20时严禁测量作业，当空气能见度过低时，为减少仪器照准误差，启动仪器自动驱动功能的同时对目标观测点位辅以手电筒照射的方法。b.施工测量使用的钢卷尺和量具，钢结构与土建使用的应相同，每日上下班之前进行温度和气压的测量记录，并适时调整仪器的大气值。c.结合当日测量的温度值与预调整值成果相比，始终保持预调整值成果表的温度条件与当日实测的大气温差值之差应3，当气温值超过该范围时即要求重新计算预调值。2冬季吊装施工a.冬季运输堆存钢结构时，必须采取防滑措施。构件堆放场地必须平整坚实，无水坑、地面无结冰。同一型号构件叠放时，必须保证构件的水平度，垫块必须在同一垂直线上，防止构件溜滑。b.雪后在钢结构吊装施工前，将梁、柱、平台上的积雪、霜、冰用铁铲除去并扫净方可操作。c.钢结构安装前除按常规检查外，尚须根据负温度条件对构件质量进行详细复验。凡是在制作中漏检和运输堆放中造成的构件变形等,偏差大于规定影响安装质量时，必须在地面进行修理、矫正。符合设计要求和规范规定后方能起吊安装。d.绑扎、起吊钢构件的钢索与构件直接接触时，要加防滑隔垫。凡是与构件同时起吊的节点板、安装人员使用的挂梯、校正用的卡具、绳索必须绑扎牢固。直接使用吊环、吊耳起吊构件时要检查吊环、吊耳连接焊缝有无损伤。e.在负温度下安装钢结构时，柱子、主梁、支撑等大构件安装后应立即进行校正，校正后立即进行永久固定。当天安装的构件，要形成空间稳定体系，保证钢结构的安装质量和结构的安全。f.在负温度下安装钢结构时，要注意温度变化引起的钢结构外形尺寸的偏差。如钢结构在常温下制作在负温下安装时，要采取措施调整偏差。g.在负温度下安装构件，编制钢构件安装顺序图表，施工中严格按照规定顺序安装。平面上应从建筑物的中心逐步向四周扩展安装，立面上宜从下部逐件往上安装。h.对要起吊的物件应先查看是否和地面或其它物件冻结，如冻结，先用手撬棍使其松动方可起吊。i.风力大于5级、下雪、浓雾天气，停止高空吊装及安装的配套工序，如焊接、压型钢板、上高强螺栓、校正结构。3冬季焊接施工a.焊接材料的选择、使用为保证焊缝不产生冷脆，负温下焊接用的焊条，在满足设计强度的要求下，优先用屈服强度较低、冲击韧性好的低氢焊条。焊丝包装应完好，如有破损而导致焊丝污染或弯折紊乱时应部分废弃。b.焊接材料的储存焊剂及碱性焊条的焊药易潮，特别是在负温度时，所以它们在使用前必须按照质量说明书的规定进行烘焙。低氢型焊条烘烤温度为：焊条在高温箱中加热到350400后保温1.5个小时，再在高温中降到110后保存，使用时从烘箱中取出立即放入100110的焊条保温筒内，做到随用随取，但需在4小时内用完。用剩余的焊条应重新放入高温中烘干方可使用，焊条烘干次数不得超过两次，焊剩余的焊条如未立即放回焊条保温筒中保存，则需重新烘干后方可使用。碱性焊条的焊药外露2小时后必须要重新烘焙。所使用的焊条、焊丝要储存在通风干燥的地方，保证焊条的良好性能。c.焊接专用机具的检查焊接使用瓶装气体时，对负温下瓶嘴在水气作用下容易产生冰缩堵塞现象，在焊接作业中就要及时检查疏通。瓶内气压低于1Mpa时应停止使用。焊接前要先检查气体压力表上的指示，然后检视气体流量计并调节气体流量。焊机及电压应正常，地线压紧牢固接触可靠，电缆及焊钳无破损，送丝机应能均匀送丝，气管应无漏气或堵塞。d.焊接前搭设防风保温棚对于焊接这一关系到整体安装质量的特殊工序，必须在施工前严格制定计划，在施工中组织专门的人力、物力，比预定正式施焊时提前48个小时进行专题防护。e焊前预热采用履带式陶瓷加热器电加热和火焰加热两种方式，火焰加热仅用于个别部位且电加热不宜施工之处，并应注意均匀加热。电加热预热温度由红外线测温计自动控制，火焰加热用测温笔在离焊缝中心85mm左右的地方测温，测温点应选取加热区的背面。板材厚度不大于25mm的，原则上不预热，但当周围环境温度低于0时应预热到50-80；厚度大于36mm时，预热温度为100-150。预热范围为预热区在焊缝两侧，每侧宽度不小于焊件厚度的2倍，且不小于100mm。 焊前预热及焊后后热 测量预热温度f.焊接保证措施采用焊前大范围加热的方法来消除不经焊前加热即进行焊接时母材与焊缝区的强烈温差，骤热和骤冷是造成钢结构接头区不均匀胀缩的主要因素，不均匀胀缩又是造成母材与焊接接头产生裂纹的主要因素。消除明显温界，最大可能地促使接头在同轴线上均匀胀缩是超厚钢板焊接、尤其是在寒冷地区焊接的重要质量保证环节。这一环节包括了焊前严格加热，施焊过程中，保持持续、稳定并且较高层间温度，全过程的执行窄道焊、有规律地采用左、右向交替焊道。g.焊后加热填充缝焊接和焊接完毕，经自检外观质量符合要求后，立即实施焊后后热过程。对于大长焊缝，尽管作业者严格遵循工艺流程，实施中间再加热，也不可避免由于板厚过大、始端终端焊缝过长、面缝过宽等原因造成的根部与面层的温差、始端与终端的温差、近缝区与远缝区的温差、（水平横向焊缝）下部与上部的温差、（H型钢梁）边翼缘与翼中的温差。由于焊后后热是焊接工艺中相当重要的环节，在寒冷地区焊后后热温度应较温和地区相应提高50100，这一过程通过热感温度仪和水溶式温度测试笔来监控。h.焊后保温在寒冷劲风多发地区，一切焊前加热、中间再加热、后热等都是围绕着骤冷骤热、消除胀缩不均、延缓冷凝收缩这个质保目的，但是仅上述还达不到目的。还需加盖厚石棉布保温，并密封空气流通部位。厚板焊接时，焊缝间的层间温度应始终控制在120150之间，每个焊接接头应一次性焊完。施焊前，注意收集气象预报资料。预计恶劣气候即将到来，并无确切把握抵抗的，则放弃施焊。若焊缝已开焊，要抢在恶劣气候来临前，至少焊完板厚的1/3方能停焊；且严格做好后热处理，记下层间温度。4高强螺栓安装（1）当气温低于-10或风力达5级以上，雨、雪、浓雾天气应停止高强螺栓作业。（2）高强螺栓接头安装时，构件的摩擦面必须干净，不得有积雪、结冰，不得雨淋，接触泥土、油污等脏物。（3）使用高强螺栓前，应对高强螺栓进行外观检查，不得有生锈、丝扣损坏的现象。（4）高强螺栓先进行初拧，消除连接节点板的间隙。初拧合格后应作出标记。操作前应清除连接件连接部位的水分、杂质，保持连接面的清洁干燥。（5）高强螺栓紧固按照如下顺序：钢梁腹板螺栓紧固顺序为从上向下依次紧固；同一平面内紧固顺序为从中间向两端依次紧固。5压型钢板安装及栓钉焊a.压型钢板铺设前应先除去板面上的冰雪。b.在风力5级以上、雨、雪、浓雾天气、不得进行铺板及栓钉焊的施工。c.瓷环如受潮，使用前应在烘箱中加热干燥，表面不得有油污、水等杂质。d.栓钉焊接前，应根据负温度值的大小，对焊接电流、焊接时间等参数进行测定，保证栓钉在负温度下的焊接质量。6防火涂料a. 一般防火涂料最低可在04.4进行喷涂施工，施工时可采用加入速凝剂来提前涂料的初凝时间，对涂料固化后的粘接强度和耐火性能影响不大。b.冬季进行防火涂料施工前，需要对施工楼层封闭，并在楼层内放置加热器，保证环境温度在5以上。c.万一涂层受冻，出现表层疏松现象，待气温回升以后，可在表面喷涂胶粘剂，使其达到所需强度。 7其它措施a.经常检查安全绳是否受冻变脆，如果变脆应立即更换。b.使用榔头时严禁戴手套，在上、下钢柱时手中不得持有任何物体。c.冬季施工现场严禁使用裸线，电线铺设要防碾压，防止电线冻结在冰雪之中，大风雪后应对供电线路进行检查，防止断线造成触电事故。d.大雪后必须及时清扫架子上的积雪，并检查马道平台，如有松动现象务必及时处理，注意马道的防滑。e.电、气焊工更换施焊地点应断电、关气，氧气表、乙炔表应套上防风保温布套。f.冬季保温用品要在安全地点码放好，四周设消防器材，各种可燃保温材料不准堆放在电闸箱、电焊机、变压器四周，防止电热自燃。二特殊钢结构空间测量定位技术一、 工程结构特点简述 广州新电视观光塔位于广州市海珠区新港中路艺苑路，位于广州市新的中轴线上，高度达610m，建成后为广州市标志性建筑。塔体地上部分采用钢骨架钢筋混凝土筒体加外围全钢外筒结构型式。钢外筒由24根钢管柱作支撑，大约10m左右有一道倾斜的环结构，并且有斜撑穿插其中。钢管柱的直径从0.000处的2m向上一直减小直到+460.000左右处的1.2m，单根钢管程锥台形。如图145所示：图6-2-145 塔体结构效果图二、钢结构空间定位难点1）该工程钢结构呈整体闭合，精度要求很高，不但要重视其空间绝对位置，更需精确控制各施工环节的相对精度。特别是外筒柱脚预埋螺栓的精度要求高，这是整体钢结构达到精度要求的基本保障。2）空间结构复杂，随着高度的变化，各点空间三维坐标均变化发生。传统的方法利用构件轴线投影配合经纬仪和水准仪安装已不再适合复杂结构，这就对构件空间定位方法提出很高要求。3）由于核心筒和外筒柱间有错综复杂的钢梁相连，这就影响了附着于核心筒的能够垂直传递控制点的位置，且控制点间的通视条件难以保证。这就必须解决控制点单独传递引起的构件定位偏差。 4）作为空间结构，高空架设仪器和棱镜困难，且稳定性差，单根构件空间定位难度大，单根构件直径达两米，长十几米，呈空间倾斜状态。需设计和制作适用于该工程的测量辅助装置和设施，以满足测量操作及精度控制需要。三、外筒柱脚预埋螺栓的定位钢外筒柱脚的精确定位是整个钢外筒空间定位的保证。这就要求柱脚定位预埋螺栓达到精度要求。由于单个外筒柱脚预埋螺栓的预留基坑很大，砼的浇捣会对柱脚螺栓位置产生一定的影响。为确保预埋螺栓精度，特地采采用定位支架、定位环板控制其安装精度。利用首级控制网，使用GPS在基坑四周布设4个强制归心点的控制网，主要用于柱脚预埋螺栓轴线的放样。为确保所有柱脚埋件的精度，在控制点使用全站仪放样柱脚轴线坐标（a,b,c,d），以此作为柱脚预埋螺栓安装定位依据。根据柱脚中心坐标与轴线坐标的平面相对关系，通过经纬仪、线垂等方法将轴线引至基坑内，绘出柱脚中心点及十字定位线。（如图146）。依次安装定位支架、定位环板及预埋螺栓。（见图147和施工流程图148）。 图6-2-146 预埋螺栓轴线放样示意图 图6-2-147 预埋螺栓控制网布设埋件轴线放线定位支架埋件埋设定位支架、定位环板及预埋锚栓安装柱脚安装和校正混凝土浇筑至-15.700m混凝土浇筑至-14.200m环梁底排钢筋就位柱脚定位板焊接图6-2-148 预埋螺栓流程图精度要求：轴线放样精度 3mm；柱脚埋件安装精度 5mm；底脚螺栓顶面标高 0 +2 mm。四、外筒柱空间测量定位4.1 空间控制网的布置空间控制网的技术要求：根据结构分析，控制网必须布置在核心筒的外筒壁上，垂直传递方向必须通视，不受核心筒和外筒柱键楼层梁等构件的影响。为确保构件定位精度，防止因转点而产生误差，还必须保证每根外筒柱空间测量定位时能和至少2个控制点通视，以保证其控制精度。根据技术要求，利用电脑模拟全部空间结构在平面投影，在合适位置，共选取了6个控制点。为了便于安装稳定的固定于外壁的测量支架，该6点距离底层核心筒外壁约250mm，距离顶层核心筒外壁约850mm。利用前期外围控制网在核心筒外壁放样空间投影控制网H，具体点位如图149所示，图6-2-149 空间投影控制网点位图4.2 控制网的垂直传递随着结构高度的增加，控制点必须垂直传递。当施工至某一层面时，由平面控制点（如下图中的A、C点）垂直传递到该对应层（如下图中的Ai、Ci点），获得各层上的控制点。图6-2-150 控制点传递示意图控制点传递误差分析：按垂准仪仪器标称精度，单次观测，传递到610m最高处的仪器精度引起的误差为610*1000/200000=3.05mm。考虑到长距离垂准仪传递时的激光发散及观测困难问题，考虑在150米左右进行一次原地转点。设观测距离为150米，其传递精度为：150000/200000=0.75mm，按接收靶处的误差为0.5mm，强制归间隙差为0.1mm，则分段传递时误差为（0.752+0.52+0.12）1/2=0.9mm。此为单次传点精度，所有传递点应经复核和平差计算后使用。原点转点后投设的点，应每次从底层基准点进行校核。4.3 外筒柱的空间定位如下图151所示，单根构件直径达两米，长十几米，呈空间倾斜状态，测量定位难度很大。根据结构特征，分析外筒柱的空间特性得知钢外筒由24根中心轴线为空间倾斜直线的钢管柱组成。因此只需进行钢外筒柱的柱顶与柱底空间定位和控制单根钢管柱体的自身旋转即可。图6-2-151单根外筒柱示意图对于钢外筒柱的柱顶空间测量定位，我们制作了专用棱镜支架，此支架确保棱镜中心通过钢管柱中心轴线并到柱顶面为固定距离（工程中为156cm），以便于利用棱镜中心和柱顶中心的三维空间关系预先计算出棱镜中心的坐标。在进行柱顶定位时，直接利用此棱镜来控制柱顶的三维坐标（见图152）。在柱顶和柱底分别刻画了四特征点的刻画线，用来控制柱身的扭转（见图153）。 图6-2-152 钢管柱放置棱镜示意图 图6-2-153外筒柱顶部刻画线示意图安装前期，根据柱身的空间倾斜角度，计算出棱镜中心和柱顶四特征点的空间三维坐标。柱脚安装时，只需将柱底预留孔套入预埋螺栓（见图154），以全站仪控制其顶部棱镜的三维坐标。 图6-2-154 柱脚安装图 图6-2-155 外筒柱安装过程图外筒柱安装时，首先将柱底部刻画线对准已安装柱的顶部刻画线，并保证正确衔接，即完成根部定位及解决空间扭转，然后进行该立柱顶部的精确控制。顶部控制时，主要由全站仪从控制点上测量柱顶中心的棱镜控制其空间位置。当钢管柱柱顶调整到位后，以另一控制点复核柱顶棱镜坐标并测量柱顶四特征点的空间坐标，以复核柱身的扭转情况，复合无误后，固定钢管柱，即完成立柱的定位。立柱定位后，将经过预检的环梁和斜撑按与钢管柱相接的固定位置进行安装，即可完成层内钢结构主体安装。三超高层钢结构测量技术难点与对策一、工程概况中国国际贸易中心三期A阶段工程位于北京市建国门外大街1号国贸中心院内。建成后是一座集超五星级酒店、高档写字楼、国际精品商场等为一体的多功能现代化智能建筑，主塔楼高为330m，总用钢量6万吨。地下三层，地上74层，为北京市最高建筑。本工程为超高层重钢结构建筑，主塔楼外框筒自下而上分三次斜率逐渐向核心筒内收敛，至ROOF外框筒钢柱内收达11.3m之多。施工过程中外框滞后核心筒，并且结构自重大，所以钢构件的自身压缩和不均匀沉降成为本工程测量控制的难点。 图6-1-205国贸三期主塔楼示意图二、测量难点及对策1.本工程为全钢结构，柔性大，结构受自振、风荷载、日照、温差等影响较大。M44OD、M760D两台自爬式动臂塔吊直接附着在核心筒结构上，其吊装过程中的动荷载使核心筒上部结构轻微震动，施工过程中测量控制网向上引测难度大，平面控制网基准点的垂直引测精度尤难保正。对策：通过选择合适的天气、时间同时避免自爬式塔吊吊装时间，采用高精度垂准仪进行轴网控制点多次投测，尽量减少环境影响及投测误差。 2. 外框筒滞后核心筒、土建滞后钢结构，测量控制网的衔接尤为重要。对策：施工过程中统一使用级建筑物控制网，测量精度指标严格控制在测量规范限差之内，外框筒与核心筒轴网联测，土建轴线网与钢结构轴线网联测，做到交圈闭合。由于核心筒与外框筒沉降步调并不一致，施工中通过不断监测并结合模拟验算和沉降资料，总结沉降规律，进行标高预调，来确保同层楼面的标高相一致。3. 轴系之间的转换。对策：随着楼层不断增高，外框筒分三次斜率不断向核心筒收敛，而且随着腰桁架转换层的出现，随之而来的是几套轴系之间的相互转换，结合外柱倾斜值保证轴系之间转换精度。4.外框斜柱的安装测控。对策：斜柱的测控采用经纬仪双向交汇校正及全站仪实时跟踪测量系统。依据钢柱的斜率及轴线控制网图，解析出监测点的坐标及与轴线的平面尺寸关系，采用经纬仪观测各个监测点的坐标，殊情况下采用全站仪观测监测点的坐标，与理论坐标值进行比较，得到纠偏值。三、主要关键技术1.控制轴网的建立场区控制网直接采用北京市测绘院提供的七个高级点，利用测角精度为 1，测距精度为：（2mm+2ppm.D）的Topcon601电子全站仪对场区控制网进行距离及角度的复查。图6-1-206场区控制基准点示意图依据场区控制网结合本工程结构形状布设矩形建筑物方格网，采用全站仪以极坐标和直角坐标定位的方法测设，经角度、距离校测符合点位限差要求后，作为该建筑的轴线控制网图6-1-207建筑物平面控制网布置示意图建筑物轴线控制网的主要技术指标采用：等级适用范围测角中误差测边相对中误差二级框架、高层、连续程度一般的建筑121/150002.轴网竖向传递主塔楼轴线网采用内控法，结合建筑物的平面特点，本工程主塔楼设置 4个主内控点，宴会厅设置8个内控点，商场设置8个内控点，作为该工程的测量内控点。图6-1-208建筑物平面内控点布置图根据铅直仪的投测精度，采取每隔120米设置一道基准点轴线网，采用高精度（1/200000）瑞士徕卡ZL激光铅直仪，进行轴网竖向传递。图6-1-209徕卡ZL激光铅直仪120米光斑在内控点的投测过程中，为消除同心圆误差，同方向旋转激光准直器090180270，激光点在投影面上留下圆形旋转轨迹，移动接收靶使其中心与旋转轨迹圆心同心，通过接收靶上的刻划线使全圆等分并取其中点作为控制点的垂影点。全圆等分取中旋转激光准直器使旋转轨迹与接受靶同心 图6-1-210激光点捕捉示意图3.高程控制网传递（1）建立高程控制网建筑物高程基准点示意图：图6-1-211（2）基坑高程基准点引测图6-1-212悬吊钢尺法（3）0.000以上高程引测上部高程传递采用全站仪天顶测距法。图6-1-213标高竖向传递流程图4.钢结构焊接收缩和压缩作用下的高程控制本工程钢柱的标高控制主要体现在控制各节柱的柱顶标高，由于钢柱的焊接收缩、压缩变形及钢材的线形变形（=K*t*H K即为钢材的线胀系数）等因素的综合影响，随楼层施工高度的不段增高，柱顶实际标高值与设计标高会越差越大，因此柱顶设计标高不能作为标高的控制标准。施工经验证明，钢板厚度大于50mm时，梁-柱焊接收缩一般为2mm，柱-柱焊接收缩一般为3mm。经设计计算，主塔楼钢结构自重压缩值为94 mm，按重量分布在27节钢柱中。因此，为保证结构完成状态实际标高与设计标高相符，我们采取将焊接收缩和结构压缩值反映到工厂，加长柱身，以补偿现场焊接收缩和结构自重压缩。经过现场监测，采取加工预调的方法是可行的。5.外框钢柱斜率控制在外框钢柱测量校正过程中，我们采用经纬仪双向交会校正法，并用全站仪实时跟踪监测。图6-1-214经纬仪双向交会校正钢柱校正采用对斜柱进行反变形施工预调，以补偿结构在施工过程中的变形。施工中焊接应力对于外框柱斜率的影响采用双面同时对称焊接，尽量减少焊接应力对钢柱斜率的影响。6.温度、日照对钢结构垂直度偏差影响与预控由于太阳光的照射，钢柱会向背光的一侧发生附加的倾斜位移，如果钢柱处于自由状态下，四周不受约束，这时可考虑按如下理论公式=a*t*L/2h（其中：柱顶因温差影响产生的位移值、a：钢材的线膨胀系数、t：柱两面的温差、L：钢柱的长度、h：温差方向柱截面的厚度）进行计算。但是结构形式不同日照的影响也会有所不同，钢结构安装后由于外力约束膨胀受到限制，其实际的伸缩量要小于理论值，所以不能简单的按自由状态下的线形膨胀系数计算，施工中我们通过不段观测总结变化规律，进行施工预调。四CCTV斜塔楼悬臂合拢难点及对策一工程概况CCTV主楼高234m，由两座双向倾斜的塔楼通过底部裙楼和顶部的L型大悬臂连成一体，构成一个折角门式建筑，而顶部的悬臂结构从两座塔楼162.2m标高处（F37层）分别延伸67.165m和75.165m，在空中折形对接，以大、重、复杂节点、高强厚板钢构件构成。主楼结构形式如图1所示。悬臂结构共有14层，宽39.1m，最远端高56m，钢结构总重达1.8多万吨,包括混凝土楼板、幕墙、装饰等荷载，整个悬臂约为5.1万吨。悬臂由外框筒、底部转换层和内筒框架结构组成。底部转换层采用620mm厚钢板组合楼面。钢构件主要采用Q390D 钢材，局部节点区域采用Q420和460E，大部分构件的板厚在40mm以上 ，最大板厚达100mm。主要构件有：双向倾斜68.45的外框蝶形节点钢柱；底部15榀连接外框的巨型转换桁架和倒L形多接头重型边梁；内筒H型钢柱、钢梁。整个悬臂钢构件数量达6000多件。图6-1-178整体效果图二难点及对策1. 悬臂总重达1.8多万吨，加之塔楼的双向倾斜，施工中结构的稳定性难度较大。 对策：正式安装悬臂结构，此时幕墙格构在F37层以下，塔楼混凝土楼板还滞后46层；悬臂安装完，才进行幕墙格构和其他附属结构安装。2. 悬臂超重超大超高空，合龙安全性与精度控制难度较大。对策：两段悬臂需以最小自重在短时间内迅速完成合龙。选择“两塔悬臂分离安装、逐步阶梯延伸、空中阶段合龙”的安装方法。采用智能全站仪和GPS技术相结合，进行测量校正，对关键步骤和关键部位进行应力应变监测，以及结构变形监测，特别是悬臂合龙时的监测。3. 受自重影响，悬臂会出现下挠，为保证在承受恒荷载及活荷载下悬臂底部处于水平状态，施工时反变形预调处理与变形处理难度较大。 对策：计算机全过程模拟计算预调值结果，采取工厂制作预调和现场安装预调相结合，在安装中将理论变形值与实际变化对照，及时修正预调值，使结构的变形处于可控状态。三关键技术1.总体安装思路即在平面上以跨为单元，在立面上分成三个阶段，以悬臂外框和底部“基础性”构件为依托，利用大型动臂塔吊进行高空散件安装，分别从两座塔楼逐跨延伸、阶段安装成型；分三次合龙完成悬臂最关键的部位转换层结构，从而为悬臂上部结构安装创造良好的施工平台。1.1悬臂结构合拢工艺流程图6-1-179悬臂结构合拢工艺流程 图6-1-180悬臂安装分区分跨示意图1.2安装分区分跨以悬臂底部转换桁架构成的稳定结构为单元，将悬臂从根部到远端相交处分成I、II、III共三个施工区，每区依次划分成三、四、五个单元跨。具体划分如图3所示。1.3安装阶段划分按照悬臂外框钢柱、水平边梁以及斜撑构成的稳定结构体系，将悬臂分成三个阶段进行安装，具体如图181所示。第一阶段：两塔楼悬臂分离施工F37F39层刚性件7处合龙完成10处合龙第二阶段：逐跨阶梯延伸安装F37F39层的转换层结构全部完成第三阶段：合龙后，F39层以上内外结构逐跨延伸安装完成全部悬臂结构图6-1-181悬臂安装阶段划分示意图2. 主要安装工艺2.1 计算机全过程模拟分析利用XSTEEL钢结构深化设计软件将悬臂安装所需的各项临时稳固措施和定位校正措施纳入悬臂深化设计模型，建立施工各步骤各阶段的力学计算模型，模拟相应的施工荷载、日照、温度、风载以及其他专业施工状况，以最不利工况条件分析各阶段结构变形和受力特征，确定出各临时措施的工作性能，从而判定安装步骤、分区分跨、阶梯延伸安装、阶段合龙的可行性和安全性，以及施工过程中，构件位移的动态变化情况，用以指导施工。同时，通过计算机模型确定临时安装措施的布设位置、截面规格和长度，为悬臂构件安装定位的准确性创造条件。悬臂安装计算模型与临时措施设计模型分别如图182、图183所示。图6-1-183临时措施（局部）设计模型图图6-1-182 全过程模拟计算模型图 主要模拟分析的工况有：（1）单杆件就位；（2）加设支撑；（3）局部未焊接状态；（4）局部焊接成型状态单元未焊状态；（5）单元焊接成型状态；（6）支撑拆除状态；（7）合龙过程的状态；（8）全部成型的状态。2.2 钢构件悬挑定位工艺悬臂底部构件以悬挑边梁和桁架下弦为主要基础构件，因所在部位特殊，连接接头较多，构件截面不规则性较强，单件最重达41吨，单件长约10m，如何保证大、重型复杂构件在悬挑状态下的准确就位和空间稳定性，为其他构件安装提供良好的连接基准点，直至最终顺利合龙，这就需要有可靠的临时支撑系统和定位校正系统，以确保结构的空间稳定性和安装定位的准确性。因此主要采用了斜拉双吊杆与水平可调刚性支撑相结合的精确定位工艺。2.2.1悬挑钢梁安装定位1321、高强钢拉杆 2、可调钢管支撑 3、大吨位双向调节支撑图6-1-184悬挑钢梁安装定位示意图对于重达40多吨的超大型钢构件的悬挑安装就位，至少需要600kN以上的外力才能确保构件的稳定，防止构件端部出现下挠，而采用传统的施工工艺进行安装就位有一定的局限性，因此为便于控制构件的平、立面空间位置，在水平方向上采用设有大吨位双向调节装置的钢管支撑和临时螺栓卡板定位，在竖向上采用高强钢拉杆、液压千斤顶装置和可调钢管支撑进行稳固与张拉校正。采用高精度全站仪进行三维坐标观测，充分利用塔吊的电脑自动控制起重量的功能，在塔吊、大吨位调节支撑和高强钢拉杆三者统一协调配合下进行测量校正，实现悬挑构件的精确定位。如图184所示。所有水平、竖向刚性支撑与结构深化设计一同考虑，作业时，预先设定好定位尺寸，以提高就位的精确性，提高作业工效。临时钢管支撑、钢拉杆与结构本体连接均采用高强销轴连接，便于装拆、周转使用。安装前，在地面将作业操作架、安全防护以及相关稳固定位措施组装到构件上，随同构件一起吊装就位。2.2.2转换桁架安装定位根据转换桁架的重量与外框构件的连接关系，对桁架进行合理分段，将下弦、腹杆和上弦杆进行适当分离或组合，以利于稳固措施设置和就位校正。依次按照下弦杆、腹杆、上弦杆的顺序对转换桁架进行散件安装。安装之前，与转换桁架连接的外框构件和桁架下弦跨中的连系梁已安装焊接完成，并设置好高强钢拉杆稳固、校正系统和临时加固支撑，为转换桁架提供可靠的支承点。之后，安装跨越外框的40m大型轨道式移动平台，此平台在悬臂施工中主要有三个功能：（1）为转换桁架安装提供操作平台和安全防护；（2）为悬臂底部构件安装的安全防护的搭设提供支撑；（3）为悬臂底部的幕墙、防腐、防火涂装提供安全作业平台。最后按照先两侧后中间的顺序对桁架杆件进行安装。根据内业模拟计算结果，需对桁架进行起拱，起拱值主要通过抬高跨中连系梁标高来实现，并利用高强钢拉杆与液压千斤顶协同作业来完成。转换桁架安装工况如图185所示。(3)桁架腹杆与上弦安装(1)跨中连系梁与临时移动平台安装(2)桁架下弦安装图6-1-185 转换桁架安装工况示意图图6-1-186 合龙区域平面图（图中阴影为合龙区域）2.3 合龙工艺悬臂合龙是央视主楼最大的技术难题之一，其构件应力和位移控制是实现结构准确、安全合龙和完工质量目标的关键。构件受自重和塔楼变形影响，合龙前和合龙后的传力方向发生改变，安装的预调值较大，结构变形与应力的不确定性因素较多，这些都需要模拟最不利工况，对悬臂合龙前后结构的安全性进行分析，制定可靠的合龙方式和相关辅助措施。2.3.1合龙位置选择 经过多种方案比较， 合龙位置选择悬臂转折区域，如图186所示。主要分三次由内侧向外侧依次完成底部转换层结构，每次合龙的位置如图187所示，其中第一次合龙最关键，它是后续合龙的基础，第一次合龙点选择外框和桁架下弦处关键受力杆件，以下主要阐述第一次的合龙工艺。（1）第一次合龙： 外框与转换桁架下弦共七根构件相连（2）第二次合龙： 补装第一次合龙区域的剩余构件（3）第三次合龙： 转换层最远端封闭连接完成图6-1-187合龙位置划分示意图2.3.2合龙流程合龙前后的安全性分析选定初次合龙位置设计临时合龙连接接头合龙前结构变形和应力应变监测确定合龙时间安装合龙构件，固定一端观察合龙间隙变化情况合龙间隙达到要求，快速连接固定合龙构件的另一端在测量实时监测下，对合龙构件进行焊接固定，焊接先焊接一端，冷却后再焊接另一端。2.3.3临时合龙连接接头设计由于悬臂合龙构件在合龙过程中，不利工况下内力最大达到4975kN,而合龙构件为高强厚板全熔透焊接连接固定,焊接质量高、焊接时间长，每个焊接点需要两名焊工至少连续焊接16小时才能完成，构件两端受工艺限制，不能同时焊接，因此为了保证两段悬臂能在最短的时间内连接上，避免受日照、温度、风载等外界因素影响而破坏焊接,需要设计临时的合龙连接接头。经过计算，合龙构件端部两侧和下方设置3块高强销轴连接卡板，卡板材质为Q345B，厚70120mm；销轴材质40Cr，直径为71121mm。临时合龙连接接头设计形式如图188所示。图6-1-188临时合龙连接接头示意图2.3.4合龙时间的选择在合龙前，经模拟气候条件计算分析表明，悬臂合龙点的变形受日照和温度变化影响最大，在25温差情况下，合龙点水平相向变形最大25mm，竖向变形最大5mm；在日照作用下，水平最大变形量为23mm，竖向最大变形2mm。而实际施工处于11月下旬和12月初，大气温度在-48，温差变化最大为10，这对合龙非常有利。通过实际观测，合龙点间隙和标高昼夜变化量在312mm以内，特别是在早上6：009：00点钟和夜间21：0000：00点钟，合龙点间隙和标高变化相对稳定，变化量小。随着温度升高，合龙间隙减小；温度降低，合龙间隙增大，因此通过气象预报资料，一周连续观察，选择阴天早上6：009：00点钟进行合龙，随着白天温度升高，合龙构件处于轴向受压状态，对临时合龙接头连接件受力和保证焊接质量有利。2.3.5合龙技术要点（1）悬臂外框和转换桁架必须按照安装预调值和安装步骤进行工厂预拼装，这是整个悬臂安装顺利和精度控制的前提。（2）严格按照实际工况进行模拟计算分析，利用不同计算软件，相互校核，确保分析的准确性。（3）悬臂安装严格按照计算分析的工况进行，在焊前、焊中、焊后实时监测构件变形和结构应力应变。（4）采用用高精度激光铅直仪从地面进行平面基准控制点位传递，用高精度全站仪进行高程传递，并采用GPS全球卫星定位技术进行基准点位的校核，保证悬臂结构的安装精度，确保快速、准确合龙。（5）采用具有自动捕捉跟踪功能的智能全站仪进行上一跨悬臂结构的变形监测，将实测结果与理论分析对照，确定下一跨结构的安装坐标，逐步消除累积误差。（6）与气象台保持紧密联系，掌握10天之内的气候预测情况，合理安排好施工进度，在一周内对合龙点进行两次24小时连续监测，找出合龙点间隙变化与温度的关系，并且在每天上午9：00和下午3：30对合龙点间隙、连接端面的三维坐标进行连续观测，以便在工厂对合龙构件的长度和断面接口角度进行及时修正，并根据现场实测数据，对临时合龙连接接头的卡板进行套模钻孔。（7）合龙过程持续的时间越短，对结构的安全就越有利，因此，为了保证在24小时内完成合龙构件的最终焊接固定，必须提前将构件吊装就位，用高强销轴连接卡板固定构件一端，构件另一端处于自由状态，并观测焊缝间隙的变化情况；在第二天早上预定时间内，将所有合龙构件的另一端同时用销轴连接固定，并楔入连接销键使销轴与连接板连接紧密，防止焊接时焊缝受力。（8）在合龙构件焊接完成后，及时插入安装合龙区域其他关键受力构件，减少合龙构件的受力，提高结构的安全度。五法门寺合十舍利塔倾斜钢结构安装技术一、工程概况法门寺合十舍利塔工程位于陕西省宝鸡市扶风县城北约10Km的法门镇，东距西安市约110Km，西距宝鸡市约90Km。合十舍利塔是法门寺文化景区建设主体结构的核心，属于纪念性佛塔，是供奉佛祖舍利和供人们瞻仰的建筑。法门寺合十舍利塔主塔采用型钢混凝土结构，主塔建筑物总高度148m，混凝土塔身高127m，主体结构主要为主塔、摩尼珠、塔刹和唐塔四个部分（见图250）。主塔底平面为54m54m正方形，地上十二层，地下一层，总建筑面积10.63万m2，其中裙楼地上一层（局部三层），地下一层，建筑面积6.56万m2。合十舍利塔正立面呈双手合十状，塔身结构在高度24m、44m、54m、74m处为转换拐点，其中24m以下为规则竖直筒体结构。24m44m以15向内倾斜，结构外墙在44m处东、西分开各与水平夹角呈54向两侧倾斜， 上升至74 m，74m以上东、西又呈与水平夹角54内收至109m，在109117m处分别以四榀桁架将独立分开的东西两塔体合拢为连体结构。东西立面三次斜折，属双向往复倾斜的超限建筑。图6-1-250法门寺合十舍利塔正立面法门寺合十舍利塔钢骨体系主要由钢骨柱、钢骨梁、钢骨拉杆组成，钢骨柱有：十字柱、矩形柱、日字柱、L柱、折线柱；钢骨梁有：箱形梁、工字梁、桁架梁（见图251）；总用钢量包括地下部分共1.63万t。钢骨柱、钢骨梁地脚螺栓、柱基、底板、钢骨柱底板、32a、40a等构件均采用Q345GJ-C低合金钢，要求热轧或正火状态交货，其碳含量Ceg0.42，焊接裂纹敏感系数Pcm0.29。图6-1-251构件截面形式二、施工技术难点1、造型奇特、结构复杂合十舍利塔外形呈双手合十状，竖向结构为往复斜折，不规则结构。结构体系沿高度方向平面变化大，转换节点多，层面高度大，钢骨柱长度变化多，双向往复斜折的结构形式，使施工安装难度加大。2、结构体系的不稳定性合十舍利塔工程为筒体结构形式的型钢混凝土结构。从计算模型分析钢骨结构体系不稳定、变形大。结构体系54m是最重要的转换层，54m以上东西两“手掌”开始独立工作承受荷载。“手背”侧从44m，“手心”侧从54m开始双向外倾36，在109117m处合拢成连体结构。竖向呈倒立的棱形状态。施工过程中结构在自重、施工荷载的共同作用下，内力的发展和变形的变化非常复杂。因此，在结构安装过程中，随施工过程其安装位形值要不断进行预调，确保结构成型后与设计位形相符合。钢骨结构超前混凝土施工20m安装，必须采取预变形值来调整（见图252），同时要采取加强结构刚度的措施。根据施工工况模拟计算分析，安装至7984m标高时，塔体结构变形较大，为减小混凝土裂缝和结构变形，在此段增设4榀施工加强连接桁架，以确保结构在施工过程中的整体稳定性。3、安装精度控制难、施工质量要求高本工程由于倾斜角度大，钢骨柱在自重和施工荷载的作用下，内力发展和变形的变化极难掌控。箱形断面的柱子，位置和方向性均极强，安装精度受现场环境和温度变化等多方面的影响，安装精度极难控制。施工时必须采取必要措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除，如何进行测量和控制（见图253），使变形在受控状态下完成，以保证每个构件在空中的三维定位准确。图6-1-252安装预调值示意 图6-1-253测量、监控示意4、大倾斜结构设计位形控制难度大对于合十舍利塔主体结构往复倾斜36可能产生的位形变化，其因素是多方面的：、结构自重产生的挠度值；、结构的整体沉降；、施工安装和焊接产生的应力变形；、温度变形；、风荷载变形；、施工附加荷载。这些都可能造成结构变形位移，预调值和精确测控在整个施工过程中至关重要，是保证结构最终达到设计位形的关键。根据工程结构造型的特殊形式，对本工程施工过程结构稳定性及施工预变形进行详细分析，提出了每一施工段的变形预调值。并对每一施工段的工况进行了验算，采取了相应的补强加固措施，使每一施工层都建立在严格科学计算的数据控制之中，每层安装结束以后利用全站仪对结构X、Y、Z三方向位形值进行一次复测，确保满足设计位形值。三、安装技术准备及操作要点1、技术准备1）现场准备结合现场施工环境，设计结构造型，工期进度，最重构件质量，确定在结构体的南北T轴、M轴外侧靠近四个筒仓体部位布置四台塔吊：波坦MC480、MC320各2台外附式塔吊，四台塔吊吊臂均为40m，MC480最大吊重25t，40m臂端头吊重11.9t；MC320最大吊重12t，40m臂端吊重6.7t。每台塔吊各承担一个筒体结构钢构件的吊装工作，配备一个安装作业队负责钢构件的安装和焊接施工。合十舍利塔地下室位于标高-19m，主塔基座为5454m正方形筏板基础，原方案准备在筏板基础轴交汇点设置一台塔吊，后因工期原因不能满足进度要求被取消，改为在基坑边沿用大吨位吊车跨外吊装钢构，基坑宽度54m，深19m，加上放坡距离，使钢构件安装回转半径增大，最远半径达到43m以上。依据现场的施工环境、最大构件重量、钢构安装的回转半径，在东西两侧各配备一台400t和100t履带吊；另一边配备一台300t和150t履带吊满足地下室和24m钢构件的安装需求，24m以上钢构由四台塔吊分别实施完成吊装工作。54m以下构件重量最大超过30t，54m以上构件重量最大达到12t。2）施工模拟及预变形分析法门寺合十舍利塔主体结构进行施工模拟分析及预变形分析的必要性由于建造过程中，建筑结构的几何形状，物理参数和荷载条件等均处于变化之中，结构将会经历一个依次建造、分步变形和逐步增长的复杂力学过程，因而使得整个结构在施工开始直至建造完成期间内，结构的构件内力及变形也十分复杂。法门寺合十舍利塔为竖向多折结构体，在施工过程中，重力荷载及施工荷载除引起结构竖向位移外，还会造成结构产生水平位移，在“双手”合拢前，两塔楼单独工作，如果在施工过程中不进行一定的位形调整，水平位移还会随着结构建造高度的增加发生变化，使得结构的实际位形达不到设计要求，最终给结构体的合拢带来困难。为保证施工建造过程中结构自身的整体稳定性和结构安装完成后满足设计位形要求，必须采用施工过程结构稳定性及施工预变形分析的方法。3）依据结构合理分段合十舍利塔主塔，第一层24m，钢柱分为两节对接，其余层高10m，钢柱均为10m一节，钢柱对接节点选择在结构层标高1.3m处，这样便于操作，筒体内直柱断柱不断梁，利用水平钢梁和拉杆保证结构体系的相对稳定性。钢柱对接在工厂预拼装，将连接板焊好，定好位置，以利于现场对接安装。4）建立完善的结构施工测量控制体系（1）建立施工测量三维控制网图6-1-254三维测量控制网布置图法门寺合十舍利塔结构造型特殊，倾斜角度大，测量控制是工程质量控制的重点之一。以结构15轴和Q轴汇交点，建立独立的建筑坐标体系（见图254），以此为基准计算各控制点三维坐标和其他构件坐标。采用建筑坐标系分级测放控制，外控基准，随层内控构件的总体测控方案。建立平面控制测量系统，依据现场9个控制点作为一级平面控制点：建立高程控制测量系统，利用级施工平面控制点布设成为闭合环线。从测放顺序：级控制点级控制点基准钢骨柱其它钢骨柱。主要测量仪器为高精度全站仪、反射片、棱镜组、激光仪等。（2）、确定钢柱三维定位标识点图6-1-255钢柱三维定位标识点24m以下采用样冲刻痕方式；34m以上采用反光贴片，贴片均在每层标高控制线上；基准钢骨柱测控标识：基准钢管柱测控标识采用坐标法测量。在柱各侧面上贴反光贴片，通过外控网确认。确定钢柱三维空间定位标识点，用激光反光贴片对钢柱进行精确标识。利用全站仪控制时，标识点坐标在理论上考虑预调值，形成新坐标作为钢柱定位控制坐标。利用经纬仪控制直柱时，首先要求控制柱底标高，在柱顶标识观测点时，考虑理论目标点的基础上参考预调值将标识点进行偏移标识构件控点标识（见图255）。2、工艺流程及操作要点1）安装工艺流程（见图256）图6-1-256安装工艺流程2）结构层安装顺序法门寺合十舍利塔工程造型奇特，结构复杂，采用筒中筒结构形式，结构平面分为四个角筒，每个角筒又分为内筒、外筒。每层结构安装顺序：先内角筒后外角筒，先直柱后斜柱，先安装内角筒两个墙体的直柱和横梁，使其形成结构刚度后安装内斜柱，再安装外斜柱（见图257）；74m以下先安装“手心”斜柱后安装手背斜柱，74m以上先安装“手背”斜柱，后安装“手心”斜柱；外角筒先安装外墙斜柱，后安装“手心”、“手背”斜柱，梁随着柱子的安装而安装。尽可能在安装期间形成刚度，逐段安装。四个角筒形成结构后，再安装角筒之间的斜柱和钢梁。图6-1-257内、外筒体示意图（1）安装内筒钢柱、钢梁及柱间支撑内筒两片墙体按照图258标识顺序依次安装，两片墙体安装成形后安装墙体之间的钢梁，最后安装内筒轴-轴之间的钢柱、钢梁及柱间支撑。图6-1-258 图6-1-259（2）安装外筒钢柱、钢梁及柱间支撑外筒安装先安装单片的墙体，外筒单片墙体构件安装顺序（参见图259），将单片墙体成形后采用刚性连接措施与内筒墙体连接，形成一个相对稳定的结构体后再安装外筒其它构件。（3） 安装过程中同步安装所有模拟施工验算提出的加强结构稳定性的构件（见图260）。图6-1-260施工阶段对结构的稳定性的加强措施示意3） 结构安装的测控定位（1）内筒构件安装 安装基准柱选取基准柱（见图258标号为1的直柱），作为该片墙体（参见图257轴墙体）的施工基准柱，安装时首先将其按照施工预调值精确就位，并依据基准柱来安装该片墙体的构件。基准柱的安装质量直接影响到本层结构的安装位形控制，影响整个倾斜结构的安装位形，要求严格控制，其方法为：在已