现代施工技术(6)--高层钢结构施工ppt课件

.,高层钢结构工程施工1钢结构构件1.1钢结构构件的截面形式柱：柱截面可以采用H形、箱形、十字形、圆形等。梁：多为轧制或焊接的H型钢梁，也可使用复合截面。1.2钢结构构件的连接方式柱与柱的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-12。柱与梁的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-13。梁与梁的连接：高强螺栓连接、焊接连接。图5-14。1.3钢构件的制作在加工厂制作的流程为：编制构件制作指示书,原材料矫正,放样、号料、切割,制孔,边缘加工,组装和焊接,端部加工和磨擦面处理,除锈和涂装,验收和发运,.,柱与柱的连接柱与梁的连接,.,梁与梁的连接,.,2高层钢结构的安装2.1结构安装前的准备工作2.1.1制定钢结构安装方案钢框架结构的安装方法：分层安装法、分单元退层安装法,钢框架的安装方法,.,钢框架的安装顺序,.,一流水段的安装流程,.,2.1.2高层钢结构构件的质量检查在中转库进行质量复检，主要内容是：a.构件尺寸与外观检查b.构件加工精度的检查c.焊缝的外观检查和无损探伤检查2.1.3钢构件的运输和现场堆放宜采用平运；堆放场地应平整、坚实、排水良好；构件应分类型、单元、型号堆放。2.1.4钢柱基础准备安装前应对建筑物的定位轴线、基础中心线和标高、地脚螺栓位置等进行检查；基础检测2.1.5柱基地脚螺栓准备地脚螺栓的预埋方法：直埋法、套管法,.,2.1.6标高块设置,标高块设置示意图1-标高块2-基础表面3-钢柱4-螺栓,.,2.2钢结构构件的安装2.2.1钢构件的起吊,钢柱吊装钢梁吊装1-吊耳2-垫木,.,2.2.2钢构件的校正a.柱的校正：包括标高、轴线位移、垂直度等。校正顺序：先调整标高，再调整轴线位移，最后调整垂直度。b.梁的校正：预留焊缝变形量、梁面标高的校正。,钢柱顶的激光测量装置示意图,.,2.2.3高层钢结构的焊接施工a.焊接准备工作,检验焊条、垫板和引弧板焊接工具、设备、电源准备焊条预热焊缝剖口检查气象条件,b.焊接顺序：从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序。一节柱（三层）的竖向焊接顺序是：上层主梁,压型钢板支托,压型钢板点焊；下层主梁,压型钢板支托,压型钢板点焊；,中层主梁,压型钢板支托,压型钢板点焊；上柱与下柱焊接。,.,c.焊接工艺流程d.焊接工艺：预热、焊接e.焊缝质量检验：外观检查、无损伤检验,.,2.2.4高层钢结构的高强螺栓连接施工a.高强螺栓的连接方法摩擦型连接承压型连接张拉型连接混用连接和并用连接b.高强螺栓连接的施工：扭矩法、转角法,.,案例中央电视台新址上海环球金融大厦深圳京基100,中央电视台新台址工程（CCTV）,一工程概况及特点二工程难点的认识和理解三钢结构安装施工技术四多媒体演示,内容,1工程概况及特点,1.1基本情况,中央电视台(CCTV)新台址建设工程位于北京市中央商务区(CBD)规划范围内,计划2009年建成。约234m高的中央主楼是该工程建设中的主要建筑,其独特的建筑形式、复杂的结构体系(如图1)一出现,就引起了民众和专家学者的广泛关注。建筑设计由荷兰大都会建筑事务所(OMA)完成,结构设计由奥雅纳工程顾问公司(ARUP)和华东建筑设计研究院有限公司(ECADI)共同完成。,.,CCTV新台址主楼是由9层裙楼、3层地下室、两座斜塔(地上各52层和49层)和连接两塔楼的悬臂部分组成的一个不规则的空间门式结构。两个塔楼均以6双向倾斜,高度分别是234m和194m,在37层(163m标高处)处通过L形的长悬臂连为一体,形成了独特的“倾斜”、“悬臂”、“大体量空中连体”的结构形式。两塔楼悬臂外伸67m和75m,高度55m,悬臂结构共14层,重量达14104t,由37、38层转换桁架及框筒结构支承。整个结构用钢量达13105t,是世界上单体用钢量最大的建筑。,.,1.2钢结构概况,钢结构分布在塔楼1、塔楼2、悬臂、裙楼四个部分,.,1.2钢结构概况,塔楼,塔楼分为塔楼1和塔楼2，两座塔楼结构相似。塔楼由核心筒、内部结构、外框筒三部分组成。塔楼内部核心筒及内柱为竖直，塔楼1和塔楼2外框筒双向倾斜。塔楼1在F21F23、F28F30、F36F38，塔楼2在F22F24、F37F39之间设有转换桁架。,.,钢结构概况,裙楼由与塔楼类似的网格状外框柱、内框柱梁和转换桁架组成，裙楼的柱由钢筋混凝土柱、钢柱和型钢混凝土组成，首层以上主要为全钢结构。平面内布置钢柱82根。,.,钢结构概况,悬臂结构从塔楼37层至顶层外伸，悬臂底面为水平，顶面与两座塔楼的顶面位于同一个倾斜面内。塔楼1悬臂外伸67.165m，塔楼2悬臂外伸75.165m，悬臂底标高162.200m，共有14层，悬臂宽39.1m。悬臂部分总重量为13949t，其中37层39层部分为4395t。,.,钢结构概况,塔楼和悬臂屋顶为一个整体倾斜面，从塔楼1向塔楼2方向倾斜下来，倾斜的屋顶在平面上也呈交叉格状，与整体外框相适应。,.,1.3钢构件特点,连接形式,.,1.3钢构件特点,连接形式,1.4工程难点,钢结构工程量大、分布范围广。结构倾斜，水平和垂直运输难度大。悬臂安装。预调值和结构变形控制测量控制要求焊接工作量大、质量要求高安全防护要求高,2钢结构安装施工技术,钢结构安装方案总体概述总体施工流程及施工顺序塔楼钢结构安装悬臂钢结构安装,.,2.1安装流程与顺序,.,总体施工流程,.,钢结构安装施工顺序,2.2主塔楼钢结构安装,.,主塔楼的安装步骤1,安装塔吊,.,主塔楼的安装步骤3,安装外框钢柱,.,主塔楼的安装步骤4,塔吊改为内爬式，安装地上部分钢柱,.,主塔楼的安装步骤5,F1-F21楼层安装,.,主塔楼的安装步骤8,主塔楼安装到顶层,2.3悬臂钢结构安装,概述,施工难点和重点：设计技术要求：悬臂安装完成后，悬臂底面为水平，允许向上微翘。达到设计荷载后，不容许悬臂端出现下垂。采用块体逐步扩大、高空散件组装的方法重点：按预调值进行加工，安装施工的全过程必须按具体的施工组合工况对预调值进行动态控制。,.,施工流程,.,安装分区,.,块体扩大完全散装法-步骤1,F37F39悬臂I、II区第一跨和转换桁架支座斜腹杆安装，F39平面增加的临时支撑,.,块体扩大完全散装法-步骤2,F39F43层悬臂I、II区第一跨安装，并增加临时水平桁架段，此时塔楼施工至顶部（除悬臂顶层边梁）,.,块体扩大完全散装法-步骤4,悬臂外框筒、转换桁架继续按块体扩大安装，为了减小悬臂整体向塔楼倾斜方向偏心，加快悬臂外侧块体扩大安装进程,.,块体扩大完全散装法-步骤6,测定外界气候条件及施工缝开合变化规律，施工缝处所有构件一端就位，连接杆件采用转轴翻转形式，1.5小时内完成全部高强螺栓临时连接固定，然后进行精确定位、焊接。,.,块体扩大完全散装法-步骤9,安装F42F45楼层外框筒、钢柱和钢梁，并拆除临时水平桁架,.,块体扩大完全散装法-步骤11,安装屋面斜支撑和屋面钢梁,2.4焊接施工,焊接接头形式焊接材料准备焊接工艺冬季焊接施工注意事项,.,典型节点-,“目”字形钢柱对接节点的焊接顺序,.,冬季施工,上海环球金融中心,上海环球金融中心（SWFC）是目前全球已建成，人可到达结构最高位置的超高层建筑，地下3层，地上101层，总高度492m。,1工程概况,.,台北101大厦,金茂大厦,马来西亚双塔,上海环球金融中心,工程主体结构由核心筒、周边的巨型柱、带状桁架、巨型斜撑以及核心筒和周边巨型结构之间的伸臂桁架共同组成。,2上海环球金融中心巨型铸钢节点,单件重量达34.3吨体形相当复杂，共有多达12个分枝分枝截面极不规则，截面形式有箱型、BH型、十子型和不规则四边形材质为SCW550安装高度达390m在高空呈双向倾斜处于临边位置,巨型铸钢节点,巨型铸钢节点,巨型铸钢节点,巨型铸钢节点,带状桁架,带状桁架,伸臂桁架,内埋桁架,2.1铸钢节点与带状桁架,2.2巨型铸钢节点的二次制作,制作厂对巨型铸钢节点进行二次加工，在巨型铸钢节点每个分枝上焊接一定长度的短牛腿，短牛腿的材质与同巨型铸钢节点分枝连接的主体钢结构材质相同，实现了在超高空进行同种钢材的焊接。,巨型铸钢节点二次制作流程,.,巨型铸钢节点牛腿在胎架上进行制作,巨型铸钢节点牛腿制作前,巨型铸钢节点牛腿制作后,2.3巨型铸钢节点的GPS测量,整体施工测量选G1、G2两个控制点，采用高精度大地型双频GPS接收机（Leica1230）三台（套）对两个巨型铸钢节点上M1、M2两个特征点进行了复核测量。,G1、G2控制点位置,GPS静态观测网,GPS静态测量，复核常规测量控制结果。GPS动态测量，考察监测点的动态变化特征。,.,G1控制点,M1特征点,GPS静态测量结果分析（1）两种测量坐标的吻合性存在一定的系统偏差，但从两个复核点坐标所计算的距离来看，两者距离差异仅为3.2mm，表明GPS测量和常规测量相对关系都是好的，系统性偏差的原因可能与投点有关。（2）标高偏差较大，数值约为30cm。（3）垂直度总偏差值为39.9mm，完全控制在规程允许范围之内。,GPS测量坐标与常规方法测量坐标之差,GPS动态测量结果分析（以M1点为例）（1）M1点X方向离散性较好，Y方向存在明显位置变化，引起其标准偏差估值偏大，由现场情况分析，主要是塔吊施工影响。（2）根据频谱分析结果，由于动态监测是在阴天、无风条件下进行的，同时受施工塔吊干扰，没有明显的动态主频特征。,M1点动态监测的平面离散性,M1点的频谱分析结果,.,2.4巨型铸钢节点安装的危险源分析,巨型铸钢节点安装危险源,物体打击,高空坠落,坍塌事故,起重伤害,触电伤害,未正确使用防护用具,防火设施不完善,未培训无证上岗,危险品事故,雷电恶劣气候伤害,2.4.1巨型铸钢节点超高空安装危险源,2.4.2事故树分析法事故树是从一个可能的事故开始一层一层的逐步寻找引起事故的触发事件、直接原因和间接原因，并分析这些事故原因之间的相互逻辑关系，用逻辑树把这些原因以及它们的逻辑关系表示出来，通过数理逻辑分析，对系统中各种危险进行定性和定量分析。事故树的构成,事件符号,逻辑门符号,2.4.3以巨型铸钢节点超高空安装坠落事故为例进行危险源分析,坠落事故危险源分析事故树图,.,最小割集求解及发生高空坠落事故的主要原因分析事故树最小割集求解如下：TT1T2(X11X12X13X14X5X6)(X7X8X9X10)(X1X2X3X4)对坠落事故发生的影响由大到小的顺序为：X1X2X3X4X7X8X9X10X5X6X11X12X13X14发生高空坠落事故的原因主要有如下几个方面：（1）安全规定或者经费不到位而不设置防护设施（2）没有经过严格的安全作业培训以及现场安全作业巡检制度缺陷（3）使用非熟练工人（4）直接操作或使用的设备及工具的缺陷（5）不良天气情况下作业,.,最小径集求解及高空坠落防范措施成功树最小径集的求解：TT1T2(X11X12X13X14X5X6X7X8X9X10)(X1X2X3X4)预防高空坠落事故成功树的最小径集有3组：P1X5、X6、X11、X12、X13、X14，P2X7、X8、X9、X10，P3X1、X2、X3、X4防止高空坠落事故的安全措施：（1）P1成功路径中的基本事件说明，作业人员必须进行严格安全培训，并且还要进行严格的安全作业检查，关键作业面安排熟练工人，还应杜绝在恶劣天气下进行作业，工具、设备必须定期安全检查。（2）P2、P3成功路径中的基本事件说明，无论对于预防坠落设施还是坠落后防护设施，必须引起充分的重视，给予足够的经费投人，还要建立完善的安全巡检制度并责任到人。,.,2.5远程验收监控系统在巨型铸钢节点安装过程中的应用,2.5.1远程验收监控系统的概念远程验收监控系统是由：（1）远程监控和视频采集子系统；（2）信息传输网络；（3）归档管理子系统；（4）验收报表子系统；（5）图档管理子系统；（6）知识中心子系统;六部分有机整合的一个系统。,2.5.2远程验收监控系统的示意图,2.5.3远程验收监控的软件系统,知识库调用,功能调用,视频控制,报表填写,图纸调用,.,2.5.4远程验收监控系统在SWFC巨型铸钢节点安装过程中的应用实施全过程监控节约工期、加快施工进度保障验收及相关作业人员安全存储施工资料,.,.,.,2.5.5现场验收监控操作流程验收监控时由专业培训过的现场操作人员携带一套中继设备和两套视频设备到验收监控楼层现场。现场操作人员在验收层架设中继设备。现场操作人员在验收监控点附近位置架设摄像机。在验收监控点附近放置视频服务器，与中继设备进行有线或无线连接并调试。接收验收监控中心指示，打开设备开始监控验收，一台摄像机确定监控验收部位，另一台摄像机观察监控验收细部。,架设中继设备,架设摄像机,安装视频服务器,监控验收,深圳京基100超高层钢结构综合施工技术,1、工程概况2、施工部署3、巨型钢管混凝土柱施工4、伸臂桁架与顶模协调同步施工5、超高空钢管桁架拱形结构施工6、大型弯扭网壳式雨棚结构施工7、超高层钢结构施工监测,工程名称：蔡屋围京基金融中心建设单位：深圳市京基房地产股份有限公司初步设计单位：泰瑞法瑞建筑设计事务所结构初步设计单位：(ARUP)奥雅纳工程咨询有限公司国内设计单位：深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司监理单位：上海建设工程监理有限公司、深圳九州监理总包单位：中国建筑第四工程局有限公司钢结构施工单位：中建钢构有限公司,1、总体概况,+441.8,总平面效果图,1、总体概况,地下4层，地上100层建筑高度441.8m占地面积4.2万m2，主楼建筑面积23万m2高宽比9.5:1钢结构总量5.8万吨最厚钢板130mmQ420GJC,1、总体概况,三维巨型桁架结构,钢筋混凝土核心筒结构,2、结构概况,顶拱,雨棚,2、结构概况,斜撑与Z2柱节点斜撑X节点腰桁架与Z1柱节点,腰桁架与Z2柱节点,顶拱万向支座节点,伸臂桁架与Z2柱节点,3、典型节点,核心筒领先外框610层外框30层开始安装幕墙,1、立面分区,主要构件堆场：南广场、西马路、塔楼西北角南广场承载力加固到6t/m2，重型车辆行车区域加固到8t/m2,2、堆场设置,塔吊平面布置图,3、塔吊性能,基础底板施工前，用400吨汽车吊安装2#塔吊，地下室使用1台塔吊,4、塔吊安装,2#塔吊基础,4、塔吊安装,1层时安装1#塔吊，地上使用两台塔吊,4、塔吊安装,塔吊爬升4F/次共23次,5、塔吊爬升,55F76F核心筒平面布置,77F94F核心筒平面布置,墙体变化,6、塔吊移位,6、塔吊移位,2#塔吊移位至外框示意,6、塔吊移位,核心筒单片墙局部加固,6、塔吊移位,一、2#拆1#,二、370R拆2#塔吊,三、SDD20/15拆370R,四、SDD17/3拆SDD20/15,7、塔吊拆除,巨型钢管柱平面布置,Z2柱最大截面示意,1、钢管柱概况,截面变化,1、钢管柱概况,Z2节点柱分段示意,钢柱分节长度示意,Z1柱1层/节Z2柱23节/层Z3柱13层/节,2、构件分段,钢筋环,3、操作平台,柱内钢筋绑扎高度,4、吊装,焊工由柱顶进入柱内焊接,柱内竖向肋板焊接对接,5、焊接,现场多名焊工同时对称施焊,5、焊接,低于柱顶,低于上节柱最下层横隔板,6、钢筋绑扎,C60C80高抛自密实，辅助人工振捣，蓄水养护,泄水孔,1、柱顶下1100mm，mm10孔2、设在钢柱朝核心筒一侧，便于后期钢柱表面清洗,泥浆清理,7、混凝土浇筑,36F40F、54F58F伸臂桁架平面布置图,72F76F伸臂桁架平面布置图,1、伸臂桁架概况,铸钢节点,核心筒,外框柱,1、伸臂桁架概况,2、构件分段分节,伸臂桁架与顶模钢平台平面关系,2、构件分段分节,伸臂桁架与顶模钢平台立面关系,2、构件分段分节,外侧两榀伸臂桁架分段,中间两榀伸臂桁架分段,2、构件分段分节,钢丝绳与平台杆件相冲突,a.从顶模空档吊入,b.构件平行移动,c.遇到阻碍时更换吊点,d.双机抬吊移动并旋转,3、筒内构件吊装,e.再次遇到阻碍时更换吊点,钢丝绳与平台杆件相冲突,f.继续移动旋转,g.换成单机吊装,h.最终就位,3、筒内构件吊装,3、筒内构件吊装,2,1,3,4,5,6,7,8,9,伸臂桁架构件安装、核心筒顶模顶升、核心筒墙体混凝土浇筑交替施工,3、筒内构件吊装,4、外框节点吊装,伸臂桁架大斜臂安装就位,与外框柱一侧先焊接,与核心筒一侧临时连接,与核心筒一侧焊接完成,5、大斜臂安装,顶拱94Ftop,1、顶拱概况,顶拱结构,竖向临时支承,水平临时支承,2、安装措施,由中间向两边，自下而上顺序安装,3、安装顺序,4、补装构件,400m以上高空，顶拱高50m，2个月内完成吊装,5、工期,1、雨棚概况,2、雨棚分段分片,利用装修、幕墙使用的脚手架安装雨棚,3、雨棚安装,桥梁,隧道,0,大跨度,1、施工监测现状,局部构件的人工定期离线监测,1、施工监测现状,监测内容：温度、应力、位移,根据京基100项目的特点和施工监测的目的，形成了一套高精度、高效率、高集成度、高自动化、高可控性的施工监测系统。,2、监测系统组成,传感器系统,选型考虑：对象、环境、精度要求,3、硬件系统选型,静态采集仪,弹动式模组,扩充模组,选型考虑：与传感器、软件系统兼容性,3、硬件系统选型,采集系统,控制器,无线路由器,信号接收器,传输距离较远，选用高频率（2.4GHz）无线网络,3、硬件系统选型,无线传输系统,数据分析储存系统,高性能计算机,Excel,Fortran,Origin,3、硬件系统选型,系统总界面,监测界面,采集数据的收集与实时趋势显示,传感器失效、监测数据超限的实时预警,4、软件系统开发,18F应变测点,37F、55F温度测点,温度测点：考虑季节温差、日照温差等因素影响，以及结构竖向及水平向不均匀温度场分布规律，布设在梯度变化较大的位置。,应变测点：布设在结构中受力较大、状态复杂、对结构整体承载力与稳定性具有重要影响的部位。,桁架层位移测点,位移测点：布设在结构整体位移或内外筒相对变形理论值较大区域。,5、监测测点布设,一个