CCTV主楼倾斜超高层钢结构综合施工技术(丰富附图).ppt

CCTV主楼倾斜超高层钢结构综合施工技术 主要内容 一 工程综述二 主要施工技术三 安全与质量管理四 获得的相关荣誉 工程综述 总体概况 建设单位 中央电视台新台址建设工程办公室设计单位 大都会建筑事物所 OMA 建筑设计单位华东建筑设计研究院 ECADI 国内设计单位奥雅纳工程顾问 ARUP 结构设计 机电设备设计顾问监理单位 北京远达国际工程管理有限公司施工总承包 中国建筑工程总公司钢结构安装单位 中建钢构有限公司 位于北京东三环中路和光华路交汇处的东北角 地处CBD核心地带 主楼总建筑面积47万 有三层地下室 由两座双向向内倾斜 度的塔楼通过底部裙楼和顶部的L型大悬臂构成一个折角门式建筑 而顶部的悬臂结构从塔楼1和塔楼2的162 2m标高处 F37层 分别外挑67 165m和75 165m 在空中折形对接 塔楼1共52层 屋顶最高处 停机坪 标高237 000m 塔楼2共46层 屋顶最低处标高194 000m 裙楼共9层 屋顶标高46 450m 悬臂共14层 宽39 1m 高达56m 工程综述 总体概况 由外框筒 内框筒 核心筒钢结构三个部分组成 外框筒由双向倾斜6 偏移率为148 6 1000 从柱底到柱顶钢柱水平直线偏移达到36 955m 的重型钢柱 边梁和支撑形成的以蝶形节点为主的三角形网状结构体系 内框筒和核心筒为钢框架体系 随着外框筒的倾斜 一侧内柱逐渐减少 而另一侧内柱通过转换桁架重新增加 整个结构以大 重 复杂节点 高强厚板钢构件组成 钢结构总量14万吨 包括幕墙钢构 构件数量达5万多件 工程综述 总体概况 工程综述 钢结构简介 悬臂钢结构总重达1 8万多吨 包括混凝土楼板 幕墙 装饰等荷载 整个悬臂约为5 1万吨 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6 20mm厚钢板组合楼面 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6 8 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 工程综述 钢结构简介 主要采用Q345 Q345GJC Q390D Q420D Q460E等钢材 在结构重要部位大量采用Q390D Q345GJC钢材 局部采用Q420D Q460E钢材 厚度40mm以上钢板达70 最厚钢板135mm 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 截面形式构件截面有箱型 日字型 目字型 西字型等多种形式 主要构件非标准性较强 且带有多向接头的复杂节点 构件起吊的平衡性不好把握 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 截面形式 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 节点形式 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 钢柱连接形式 工程综述 钢结构简介 目字型柱对接 日字型柱对接 外框钢柱重量20 85吨 埋入式钢柱柱脚最重97吨 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 塔楼与裙楼构件 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 悬臂构件 单件最重41吨 单件最重25吨 转换桁架 高8 5m 跨度38 592m 单榀最重245吨 分段后 单杆件最重36吨 格构单元 工程综述 钢结构简介 典型构件特征 幕墙钢格构 1 工程量大 分布广 平面规划要求高2 结构倾斜 构件水平和垂直运输较难3 超大悬臂安装是最大的难度4 预调和结构变形控制难度大5 焊接工作量大 质量要求高6 幕墙钢格构安装难度大7 结构的特殊性 决定了施工风险巨大 需要保证结构和人的安全 工程综述 施工重点 难点 CCTV主楼钢结构施工主要根据钢构件分布区域采用大型塔吊并辅助临时稳固措施进行安装 在两座塔楼的核心筒各布设两台动臂塔吊 即一台M600D塔吊和一台M1280D塔吊 在裙楼布设两台M440D动臂塔吊和一台C7050平臂塔吊 随着塔楼向的倾斜 设在塔楼1和塔楼2核心筒内的塔吊分别经过11次和14次爬升 2次移位重装 以满足吊装要求 工程综述 安装方案概述 工程综述 安装方案概述 构件中转场地设置 一台150吨履带吊一台100吨平板拖车 塔楼F37层以下施工平面布置 工程综述 安装方案概述 悬臂施工平面布置 整个结构采用半自动CO2气体保护焊进行焊接 用电脑温控仪进行电加热控制预热温度和后热温度 并用红外线测温仪控制层间温度 在焊接过程中采取焊前 焊中和焊后的实时跟踪监测 保证构件的焊接应力应变和变形达到预控状态 安装前经过全过程施工工况模拟计算分析 确定出反变形预调处理数据 通过安装坐标体系换算和附加实时修正值计算出安装坐标 利用高精度智能全站仪 激光铅直仪 水准仪等先进测量仪器对钢构件安装的空间位形进行三维坐标测量 同时采取了GPS定位技术进行辅助校核 工程综述 安装方案概述 工程综述 四新技术应用 2005年4月28日举行开工典礼 2005年11月10日地下室埋入式钢柱开吊 2006年2月13日央视新址主楼钢结构安装开工 2006年8月8日北京奥运会倒计时两周年之际钢结构施工至地上5层 工程综述 施工历程 2007年1月25日塔楼2施工至F18层塔楼1至F10层 裙楼封顶 2007年5月25日塔楼2施工至F30层裙楼幕墙格构主龙骨安装完成 2007年7月17日央视新址塔楼2钢结构施工封顶 2007年10月14日 塔楼1钢结构封顶塔楼2 塔楼1悬臂分别于8月1日 10月4日展开 工程综述 施工历程 2007年11月15日塔楼2 塔楼1悬臂施工形象 2007年12月8日悬臂第一阶段七点成功合龙 较计划提前一个星期 2007年12月8日悬臂第一阶段七点成功合龙 项目团队合影 2007年12月25日悬臂第一阶段底部桁架下弦完成 工程综述 施工历程 2007年12月26日项目隆重举行悬臂合龙庆典 2008年1月25日悬臂第二阶F37 F39层转换桁架结构全部完成 2008年3月27日悬臂第三阶施工完成 悬臂封顶 至此主楼结构完成 工程综述 施工历程 2008年8月北京奥运会时央视新址主楼外观 工程综述 施工历程 在塔楼1和塔楼2的外筒角部有13根柱脚埋入混凝土基础内的钢柱 钢柱脚材质为Q390D 除C7 C37 C85 C97为单向倾斜6 外其余均为双向倾斜6 塔楼1埋入式钢柱脚布置图塔楼2埋入式钢柱脚布置图 主要施工技术 1 重型埋入式钢柱安装 分布位置 吊车站位区雷达探测 重量在30 97吨不等 安装位置分散 需要采用450吨汽车吊站于基坑边缘吊装 一部分距基坑边坡较近 对基坑安全影响大 另一部分距边坡较远 需设置延迟开挖区域 吊机两个支腿压力对站位区域较大 达到167 5t 主要措施 汽车吊站位处 雷达监控基坑边是否有空鼓 对吊装区域采取临时加固措施 钢柱就位稳定 型钢基座和刚性调节丝杆 主要施工技术 1 重型埋入式钢柱安装 施工特点 埋入式钢柱柱底支撑示意图 埋入式钢柱临时稳固斜撑设置示意图 柱底临时型钢基座与刚性调节支撑设计 主要施工技术 1 重型埋入式钢柱安装 主要施工技术 1 重型埋入式钢柱安装 埋入式钢柱吊装与就位 措施刚性调节丝杆 埋入式钢柱校正与稳固 主要施工技术 1 重型埋入式钢柱安装 埋入式钢柱安装完成情况 主要施工技术 1 重型埋入式钢柱安装 小结 所采用的方法和措施 避免了重型吊机下基坑作业 避免了对土建作业的影响 同时保障了基坑安全 确保了施工质量 这对安装深基坑内重型钢构件具有可推广运用价值 栈桥一 栈桥二 钢栈桥布设 主要施工技术 2 大型临时钢栈桥设计与运用 CCTV主楼钢结构施工作业面广 受地下室施工影响 施工现场狭窄 构件的现场运输和起吊区受到限制 在塔楼1和塔楼2的内侧各设置了一座重达600多吨的大型临时钢栈桥 栈桥架采用钢框架形式设在混凝土基础上 顶面铺16mm钢板与室外地面相平 栈桥承载能力达4 4t M2 钢栈桥特点 主要施工技术 2 大型临时钢栈桥设计与运用 小结 临时钢栈桥设于建筑物内部 有效解决了吊装受限和构件转运的问题 有利于各专业交叉施工 使施工平面管理更加有序 确保了工期 这对施工现场狭窄 混凝土地下室结构顶板承载能力弱不能满足钢结构构件转运的工程来讲 使用临时钢栈桥可为钢结构施工带来很大主动性 具有重要借鉴价值 主楼外框柱共97根 除13根埋入式钢柱外 其它钢柱都设计有 75mm高强预应力锚栓 共计586根 锚栓主要由碳 铬合金材料热轧制而成 极限抗拉强度达1030N mm2 锚栓最长达6m 其倾斜角度与钢柱角度相同 在6 8 45 之间 预应力锚栓概况 主要施工技术 3 双向倾斜高强预应力锚栓施工 主要施工技术 3 双向倾斜高强预应力锚栓施工 高强预应力锚栓设计装配简图 主要施工技术 3 双向倾斜高强预应力锚栓施工 锚栓系统埋设 采用定型装配套架 预应力锚杆张拉组装图 有接长筒 预应力锚杆张拉组装图 预应力锚杆张拉照片 主要施工技术 3 双向倾斜高强预应力锚栓施工 锚栓张拉 采用双控 小结 采用的施工控制方法和措施有效地保证了安装精度 为整个结构提供了有力的抗拔支座 经鉴定达到国际先进水平 具有较高地推广运用价值 在 L 型裙楼F6 9层间设置了三个大空间演播厅 通过跨越结构外框筒的14榀大跨度重型转换桁架结构构建而成 桁架最大跨度39 9m 截面最大高度15m 单榀最重为198 1吨 在两座塔楼37层162 2m标高处设有承上启下 支承大悬臂的重型转换桁架 跨越塔楼内外筒 共17榀 桁架最大跨度51m 最大高度为8 5m 单榀最重612吨 分段单杆件最重67吨 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 巨型转换桁架分布 塔楼转换桁架特征 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 桁架特征 裙楼转换桁架特征 67吨 9个接头 20吨 5个接头 39吨 11个接头 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 安装方法概述 采用施工模拟计算 合理分段与单元组合 大钢管原位胎架支承 双机协同吊装 单元块状阶段成型 荷载逐步传递的安装方法 根据胎架位置和塔吊性能进行桁架分段 保证安装就位方便 减少临时支撑措施投入 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 吊装工况分析 35 700 25 700 15 700 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 裙楼桁架安装方式 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 塔楼桁架安装方式 主要施工技术 4 箱形截面重型转换桁架安装 小结 借助计算机分析技术 采用经济合理的临时支撑体系 各部位胎架通盘考虑周转使用 并充分利用吊机性能进行双机协同作业 提高了施工速度 保证了质量和安全 降低了施工成本 对同类工程提供了可借鉴的范例 桁架安装图片 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 1 结构形式颠覆了传统的垂直结构体系 重点考虑 如何克服重力影响 确保大楼在施工过程中的结构安全 以及如何保证结构最终成型满足设计位形 2 内筒结构刚度比外框结构刚度弱 单重在10 80吨范围的构件较多 吊装就位距离远 需要充分利用M1280D和M600D大型动臂塔吊的性能协同作业并辅助临时稳固措施进行安装 局部采用双机抬吊 施工特点 控制方法 1 结构施工全过程模拟计算分析 2 制定专项施工质量验收标准 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 控制方法 3 构件分段与临时连接耳板及吊点布置 4 钢柱安装坐标值与标识确定 外筐筒钢柱按2层分1节 核心筒和内筒钢柱按3层分1节 通过计算确定钢柱安装预调值 按照安装坐标体系换算出钢柱顶部的深化设计坐标值和安装坐标值 每节钢柱选取四个点位进行坐标控制 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 控制方法 5 塔吊支承位置加固 采用型钢对电梯井核心筒四周进行加固 保证塔吊运行时 结构的稳定性 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 控制方法 6 高精度仪器进行测量控制 采用 内控法 与 外控法 相结合进行钢结构安装测量控制 在塔楼安装阶段采用高精度激光铅直仪进行平面基准控制点位传递 高精度全站仪高程传递和空间三维坐标测量技术 借助专门的刚性调节装置进行测量校正 采用具有自动捕捉跟踪功能的高精度智能全站仪进行监测与复核 确保大悬臂结构安装前 两座塔楼的整体精度达到预控目标 在悬臂安装阶段用激光铅直仪从F2层 地面基座 开始引测测量控制点至悬臂底部楼层 采用智能全站仪进行构件的空间三维坐标测量 采用GPS全球卫星定位技术进行基准点位的校核 确保悬臂结构在两种测量技术的 双控 下实现快速 高精度合龙 外主控制点布置图 主控制点坐标 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 主控制点布置 在主楼周围地面和相邻建筑屋顶设立6个控制点建立闭合的主控制网 并按照现场安装坐标系进行转换 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 主控制点布置 以F10 F18 F26 F37层作为内控点转换层 每隔40 50m转换一次 在悬臂施工时 用塔楼F37层内控点与悬臂的内控点进行闭合校核控制点精度 内控制点布置图 在平面上 先内筒柱沿长方向由中间向两侧展开 然后外筒柱以倾斜对角为分界线 由倾斜外侧 阳面 向内侧 阴面 展开 即阳角至阴角 阴角 阳角 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 安装顺序 两座塔楼 裙楼同时展开安装 核心筒领先外框筒2 3层 主体钢结构安装与其他专业施工保持4 6层的施工节奏 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 安装顺序 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 安装图片 单机标准吊装 构件重85吨 超过塔吊最大起重量5 M1280D主吊 M600D辅吊 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 安装图片 双机抬吊 在外框转角处 部分钢柱的连接接头多达15个 其构造十分复杂 体型巨大 单件重量达120t 属于大型 三超 构件 超宽 超高 超重 这类构件超出最大吊装设备 M1280D塔吊的最大起重80吨的性能要求 根据设计要求钢柱无法减小分节 需要将钢柱部分箱体或牛腿与主体分离后进行吊装 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 安装图片 分体吊装 主要施工技术 5 倾斜超重复杂节点高层钢结构安装与测量控制技术 安装图片 钢柱测校 小结 采用上述施工方法和技术手段 有力保证了本工程特殊体型结构的施工质量 开创了双向倾斜超重复杂节点高层钢结构的施工实例 为今后类似工程的施工提供了宝贵的施工经验和技术财富 提高了我国的钢结构施工技术水平 施工特点 1 超重超大 高空悬挑跨度大 高空作业安全保障难 安装风险大 2 受自重和塔楼变形影响 合龙前 后的受力状况不同 传力方向发生改变 3 安装的预调值较大 合龙前没有达到正常的受力状态 其结构位形 应力与变形不确定性较强 4 构件重量较大 需要分段 散件安装 措施量大 安装精度控制难 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 关键工艺 1 全过程施工计算分析 实体模型虚拟仿真技术 2 重型悬挑构件的 斜拉双吊杆结合水平可调支撑 精确定位工艺 3 40m跨轨道式悬挂移动操作平台的设计与运用 4 高强销轴 键快速合龙技术 主要采用了 两塔悬臂分离安装 逐步阶梯延伸 空中阶段合龙 的施工方法 利用移位后的两台M1280D塔吊进行吊装 从根部向远端逐跨延伸安装 通过预调值处理结合实际观测修正逐步消除累积误差的方法 采用高精度全站仪测量和GPS全球卫星定位 双控 技术进行测量控制 安装方法 在塔楼安装完成后 同时从两个塔楼向中间延伸安装 平面上分三区九跨 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 安装顺序 立面上分三个阶段 第一阶段 两塔楼悬臂分离施工 F37 F39层刚性件7处合龙 完成10处合龙 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 安装顺序 立面上分三个阶段 第一阶段 两塔楼悬臂分离施工 F37 F39层刚性件7处合龙 完成10处合龙 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 安装顺序 第二阶段 逐跨阶梯延伸安装 F37 F39层的转换层结构全部完成 立面上分三个阶段 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 安装顺序 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 立面上分三个阶段 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 安装顺序 悬臂底部测量控制点布置图 悬臂测量控制基准点引测图 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 悬臂测量控制点布置和引测 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 全过程施工计算分析 临时措施 局部 设计模型 全过程模拟计算模型 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 悬臂主要以底部的悬挑边梁和桁架下弦为基础构件 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 因此主要采用了 斜拉双吊杆结合水平可调支撑 精确定位工艺 1 3 2 1 高强钢拉杆2 可调钢管支撑3 大吨位双向调节校正与稳固支撑 竖向定位与稳定 高强钢拉杆Q460 100可调钢支撑Q345 325 8 侧向定位与稳定 大吨位双向调节校正与稳固支撑Q345 325 8 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 悬挑构件斜拉双吊杆结合水平可调支撑的精确定位工艺 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 悬挑构件斜拉双吊杆结合水平可调支撑的精确定位工艺 悬臂转换桁架安装 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 悬挑构件斜拉双吊杆结合水平可调支撑的精确定位工艺 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 悬挑构件斜拉双吊杆结合水平可调支撑的精确定位工艺 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 40m跨轨道式悬挂移动操作平台的设计与运用 由于悬臂底部悬空162m 为确保人员安全作业 在两个悬臂底部以外框边梁为依托 各设计安装了一个40m跨的大型轨道式移动操作平台 该平台以三角形桁架为承力结构 宽2m 自重达15吨 平台随悬臂底部构件延伸安装而移动 主要有三个功能 1 为悬臂底部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 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70 120mm 销轴材质40Cr 直径为71 121mm 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 高强销轴 键快速合龙技术 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 高强销轴 键快速合龙技术 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 4 8 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3 12mm以内 特别是在早上6 00 9 00点钟和夜间21 00 00 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 00 9 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 主要施工技术 6 双向倾斜超大悬臂钢结构安装 高强销轴 键快速合龙技术 小结 在悬臂施工中所形成的一系列新技术 新工艺 为国内首创 不仅操作简单 施工成本低 而且安全高效 能够有效保障施工质量 这些创新技术的成功运用 经济和社会效益显著 甚至在世界范围内都具有重要的经济价值和科学意义 其技术成果必将影响深远 施工特点 主楼外框转角处的部分钢柱为单箱形 日字形和目字形的箱体结构 节点为T型和L型蝶形节点 柱体上连接接头最多达15个 其构造十分复杂 体型巨大 主要材质为Q420D和Q390D低合金钢 钢板较厚 最大板厚达100 单件重量达120t 属于大型 三超 构件 超宽 超高 超重 为满足结构受力和吊装要求 需将该部分钢柱部分箱体或牛腿与主体进行分离安装 现场焊接 这样就形成了长达14 88米的超长斜立焊缝 主要施工技术 7 高强异型节点厚钢板现场超长斜立焊施工技术 目字柱取一箱体分离 目字柱取 型体分离 箱形柱取两牛腿分离 14 88m长焊缝 主要施工技术 7 高强异型节点厚钢板现场超长斜立焊施工技术 关键工艺 1 半自动药芯焊丝C02气体保护焊现场焊接技术 2 超长斜立焊缝现场焊接的电脑自动控温 密集电加热技术 3 多人同步对称 分段分层退焊技术 4 防焊接变形加固与实时位形监测技术 主要施工技术 7 高强异型节点厚钢板现场超长斜立焊施工技术 主要施工技术 7 高强异型节点厚钢板现场超长斜立焊施工技术 小结 采用上述方法成功解决了超重构件吊装问题 为类似工程提供了宝贵的技术手段 具有较高的推广运用价值 经鉴定达到国际先进水平 主要施工技术 8 多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接技术 施工特点 主楼钢柱截面有日 目 西字型等多箱体形式 现场对接焊时 不能一次焊接完成 需要设置后焊板件 分阶段焊接 需要先焊接完内箱板 再焊接外箱板 结构母材包括 类钢的Q235B Q345GJ Q345C A572Gr 50 Q390D Q420D和Q460E共七种牌号钢材的焊接连接 西 字型柱对接 目 字型柱对接 日 字型柱对接 板厚 60 100mm最大截面 1000 1000 板厚 40 110mm最大截面 1400 1000 板厚 60 100mm最大截面 1000 980 主要施工技术 8 多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接技术 焊接方法 主要采用了半自动CO2气体保护焊进行焊接 用电脑温控仪进行电加热控制预热温度和后热温度 并用红外线测温仪控制层间温度 在焊接过程中采取焊前 焊中和焊后的实时跟踪监测 保证构件的焊接应力应变和变形达到预控状态 主要施工技术 8 多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接技术 目 字型钢柱的焊接顺序 西 字型钢柱的焊接顺序 主要施工技术 8 多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接技术 不同厚度 不同材质的焊接预热 层间和后热温度控制表 采用电脑温控仪进行焊前预热和后热保温的电加热 确保焊接质量 主要施工技术 8 多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接技术 电加热运用 焊缝探伤自检 焊接刚结束的焊缝 主要施工技术 8 多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接技术 小结 针对构件形状 依托先进技术手段和先进焊接设备 使用电加热控制焊接温度克服了传统火焰加热的局限性 保证了多箱体复杂节点钢柱高空对接焊接的质量 节约了施工成本 具有显著的经济效益 值得推广运用 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 为了使结构施工成型后的位形满足设计要求 施工中需要对结构进行 反变形 控制 也就是对构件的加工长度和节点的安装坐标设置预调整值 构件的加工预调值等于构件的加工长度与构件设计长度的差值 用来补偿施工过程中构件的轴向压缩和拉伸所产生的变形 构件的安装预调值等于构件节点的安装坐标与构件节点设计坐标的差值 用来补偿施工过程中构件节点所产生的位移 结构预调值计算分析 特点 塔楼倾斜方向内侧柱加工预调值较大 外侧柱加工预调值较小 甚至为负值 塔楼底部构件的安装预调值较小 而在顶部构件的安装预调值较大 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 结构预调值计算分析 1 悬臂结构合拢前 两塔楼单独受力 独立变形 2 悬臂结构合拢后 两塔楼共同受力 协调变形 合拢前后 结构的受力和变形有着本质不同 鉴于本工程的特点 采用两阶段综合迭代法计算结构的预调值 设计状态 中间状态 初始状态 合拢状态 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 预调值理论计算与修正 预调值计算建立在整个结构模型从基础到屋顶 从空间X Y Z三个方向进行预调 对于塔楼结构 分摊在每节钢柱顶上的X Y向预调值相对于下节柱顶为10 20mm左右 Z向的预调值较小 仅为几毫米 而对于悬臂结构底部边梁 单个构件的 向预调整相对值达到15 36mm 向达到10mm左右 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 构件施工预调值计算 通过全过程模拟分析所得出的预调值为构件节点中心线型点位的预调值 在实际施工时需要将计算分析所得的预调值通过平移 插值等方法转换成构件端部表面点位的预调值 作为施工控制依据 外框柱构件加工预调值 已知钢柱A B两节点中心的加工预调值为 而实际分段点为距A点往下L1处 构件需考虑的加工预调值为 分段点上下端的预调值 即 a b 和L3长度范围内的节间预调值 C 其公式如下 a L1 L1 L2 L3 1 b L2 L1 L2 L3 2 C L3 L1 L2 L3 3 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 构件施工预调值计算 主要体现在外框柱 内筒柱 悬臂底部边梁和转换桁架的关键性 基础性 构件 依据计算出的轴线方向两节点中心之间的安装预调值 采用线性插值法进行换算 求得构件分段处中心的安装预调值 通过平移 柱或边梁构件四个外表面的定位控制点预调值与分段处中心点预调值相等 已知钢柱A B两节点中心的安装预调值分别为 A B 而实际分段点C在距B点往上H1处 A B C三点的标高分别为Z1 Z2 Z3 构件需考虑的安装预调值为 分段点处的安装预调值 即 C 其公式如下 C A B H1 H B其中H1 Z3 Z2 H Z1 Z2 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 预调值实施控制方法 1 构件的预调长度调整范围在3mm以内的 通过调节安装间隙实现 超过3mm的 则在工厂加长调整 并调整构件端部角度 2 安装预调值的实现主要是调整安装焊缝间隙与角度 在悬臂施工时 钢梁与柱连接的螺栓孔加工成长孔 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 结构变形监测 施工过程中对结构棱角 外廓中部 腋部 转换桁架 悬臂等关键部位选取600多个监控点 采用静力水准仪系统 智能全站仪 GPS静态差分测量系统进行高程和水平方向的位移监测 即控制点的X Y Z三维坐标变化情况 便于掌握结构在温度 日照 风载 地基沉降 自身压缩变形等因素影响下的整体变形情况 为结构预调实施和修正提供数据保障 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 结构变形监测 小结 严格按照既定的施工步进行施工 使实际工况与模拟计算工况尽量吻合 这是结构预调成功的关键 该技术的成功运用 不仅开创了高层钢结构实施反变形控制技术的先例 而且为类似结构体系的设计提供了重要的理论依据 也必将促进钢结构安装精度控制水平的提高 主要施工技术 9 倾斜钢结构安装预调实施与变形测量控制 由于CCTV主楼特殊的结构造型 在两个塔楼和悬臂施工阶段 结构构件内力会发生较大的变化 在悬臂合龙前 部分构件承担的内力大于悬臂合龙连成整体后的内力 为了减少这类构件出现较大的施工应力 提高结构的安全性 因此 设计考虑了将这部分构件按照一定的施工工况进行延迟后装 以避免出现较大的内力 这些构件统称为延迟构件 在施工中需要进行结构仿真计算分析 根据分析结果 当结构施工基本达到计算要求的条件时 采取相应的技术措施对延迟构件进行安装 概述 主要施工技术 10 延迟构件安装 塔楼1与裙楼连接区域 塔楼2与裙楼连接区域 主要施工技术 10 延迟构件安装 悬臂延迟构件区域的临时支撑胎架设置 施工工况分析 工况一 塔楼内框筒安装到41层 外框筒安装到39层 工况二 塔楼一和塔楼二封顶 悬臂安装第一跨 主要施工技术 10 延迟构件安装 加固结构模型图加固结构变形图 加固结构的Vonmiss应力图牛腿YZ方向的剪应力图 计算结果表明 延迟构件区域胎架的最大变形为1mm 其最大应力为207 46MPa 295MPa满足规范的要求 其的最大剪应力在XZ方向 其值为80 17N mm2小于Q345B的钢材的抗剪强度设计值170N mm2 满足规范的要求 主要施工技术 10 延迟构件安装 胎架计算分析 延迟处临时支撑构件与下部结构件预拼装 延迟处临时支撑构件安装 延迟处上部构件安装与校正 主要施工技术 10 延迟构件安装 安装图片 安装方法概述 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 幕墙单元呈不规则的棱形 其龙骨依附在外框构件表面 主龙骨构件为1米高的H型钢 单根长达20米 单件最重达5吨 根据结构主体双向向内倾斜的特征 阳面 的龙骨采用塔吊直接吊装 阴面 的龙骨采用塔吊挂设特制牵引式平衡吊具和移动式微型吊机吊装两种方式进行吊装就位 悬臂底面的龙骨采用吊挂大型平台方式进行安装 以全站仪测量三维坐标进行构件定位 吊装完成后分区域进行龙骨单元整体测量校正 利用塔吊下挂牵引式平衡吊具进行吊装 利用移动式微型吊机进行双机抬吊 安装方法概述 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 幕墙单元呈不规则的棱形 其龙骨依附在外框构件表面 主龙骨构件为1米高的H型钢 单根长达20米 单件最重达5吨 根据结构主体双向向内倾斜的特征 阳面 的龙骨采用塔吊直接吊装 阴面 的龙骨采用塔吊挂设特制牵引式平衡吊具和移动式微型吊机吊装两种方式进行吊装就位 悬臂底面的龙骨采用吊挂大型平台方式进行安装 以全站仪测量三维坐标进行构件定位 吊装完成后分区域进行龙骨单元整体测量校正 利用塔吊下挂牵引式平衡吊具进行吊装 利用移动式微型吊机进行双机抬吊 悬臂底部格构采用 塔吊定点吊装 高空原位悬挂平台 散件组装 的方法进行安装 要点 1 充分利用塔吊性能 设置大型吊装钢平台 2 根据平台大小将格构分成板块 3 格构散件装入平台内 由塔吊吊钩穿过悬臂楼层提升平台完成高空悬挂 4 将平台与结构本体连接固定好 塔吊松钩 上人组装格构 悬臂底部 吊装平台 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 安装方法概述 幕墙主格构安装 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 安装图片 牵引式平衡吊具由型钢扁担 轨道 配重和小车组成 长度12m 起重量6吨 主要用于倾斜面幕墙钢结构吊装 以解决作业面倾斜使塔吊受限制而不能将构件一步吊装到位的情况 必须经过负载 空载 静态 动态等试吊试验合格 幕墙主格构安装 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 安装图片 必须经过负载 空载 静态 动态等试吊试验合格 微型移动吊机由 吨卷扬机 吊臂和车架组成 可在楼层移动 额定起重量 吨 主要用于倾斜幕墙格构次龙骨吊装以及其他临边构件吊装 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 安装图片 吊装平台 吊装平台内部 主要施工技术 11 倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装 安装图片 小结 本工程倾斜幕墙不规则钢格构龙骨安装所使用的方法和措施 既经济又安全 提高了施工工效 有利确保了幕墙的安装进度和质量 具有推广运用价值 概述 主要施工技术 12 施工全过程模拟计算分析 CCTV主楼施工过程中 由于留有后浇带 延迟构件 悬臂合拢等较为复杂的施工阶段 需要采用施工分组较为方便的计算软件进行模拟 SAP ANSYS MIDAS等一般性的施工模拟分析软件可较方便的实现分阶段分组 本工程施工模拟分析主要采用SAP2000 并用ANSYS复核 对安装过程的各个阶段进行施工模拟分析 可以准确反映安装过程中各阶段的结构变形 受力特征 临时结构等构件安装 拆除过程也可以通过程序的 添加 移除 功能实现 分析的施工阶段共28步 包括塔楼施工 悬臂段合拢 后期施工阶段等各个阶段 施工阶段确定 主要施工技术 12 施工全过程模拟计算分析 施工阶段9 悬臂第01步 区第01跨 塔楼1外筒施工至屋顶 屋顶梁尚未安装 施工阶段15 悬臂对接第07步 7根构件合拢 悬臂施工阶段施工模拟 主要步骤 主要施工技术 12 施工全过程模拟计算分析 施工阶段17 悬臂对接第09步 10根构件合拢 施工阶段26 悬臂对接第18步 悬臂段转换层完成 塔楼 裙楼F1 F10延迟构件安装完成 悬臂施工阶段施工模拟 主要步骤 主要施工技术 12 施工全过程模拟计算分析 施工阶段27 悬臂对接第19步 悬臂段上部钢结构安装完成