国家图书馆二期钢结构整体提升施工技术(PPT)

国家图书馆二期暨数字化图书馆工程,钢结构整体提升施工,汇报内容,工程概况工程特点施工方案的选择整体提升方案的简介几个难点及提升控制措施提升施工过程改进意见和建议,1建筑基本情况建设单位：中国国家图书馆工程名称：国家图书馆二期工程暨国家数字图书馆工程建设地点：建筑规模：总建筑面积约为81310m2；其中地上建筑面积：37231m2，地下建筑面积：44079m2。,一工程概况,2主要设计及参建单位建筑设计单位：结构设计单位：监理单位：施工总承包单位：,3工程简介国家图书馆二期工程暨国家数字图书馆工程主楼和地下车库两部分组成，主楼结构由地下三层和地上五层组成。该建筑基础底板标高13.6m，钢结构屋面结构标高26.19m。主要建筑内容为密集型藏书库、阅览室、图书加工用房、学术交流用房、珍品图书保存库和展示厅、数字图书馆的大型计算机机房、数字资源存储机房、数字处理间等（四库全书和甲骨文是镇馆之宝）。,主楼南北方向剖面,二、工程特点和难点,建筑规模大：本工程长120m，宽116m，所以机械设备的选用和布置显得尤为重要；结构构件形式以箱型为主：且箱型截面尺寸最大宽度达到1200mm，高1500mm，最大板厚为80mm，且其中隔板众多，焊接非常困难，厚板焊接质量不易控制，焊接工作量大且要求高（焊缝填充量估计在330吨左右），所以确定正确合理的钢结构加工工艺及焊接工艺是保证本工程钢结构加工质量的前提（1500mm长的电渣焊工艺）。,二、工程特点和难点,地下室的范围布满在屋顶钢结构的下部，并超出外边线，对屋顶钢结构的施工造成巨大困难；钢结构体量大：本工程钢结构总重约12300t，且大部分集中在刚性节点的六榀主桁架、四榀次桁架及主、次桁架间刚接/栓接的主梁上。最重构件为HJ-1，其重达765t(不含节点短肢)，其外形尺寸为长116.6m*宽1.2m*高10.04m。因此屋顶钢结构的施工方案的选择决定着整个工程施工方案的合理性。,钢桁架及主梁均采用箱型截面，桁架长116m，高10.04m,最重单榀桁架1100t,总工程量约12300t。钢板厚度范围主要为2580mm，材质为Q345C，其中4060mm板材Z向性能要求满足Z15，大于60mm板材Z向性能要求满足Z25。桁架杆件连接采用全焊接形式，各层主梁与桁架弦杆连接采用栓焊结合，焊缝等级为一级。单根构件最重达到61吨。,HJ-3,HJ-1、2,WJ-1,桁架结构,三、施工方案的选择,钢结构高空散拼方案利用常规的高空散拼方案，（此方案不合理，无法实施）。地面拼装、整体顶升方案（安全性有问题）主要桁架提升，其他构件散拼方案（施工简便方面稍差、高空拼装精度要求高、施工难度大）整体提升方案（格构柱作承力构件、钢管柱作承力构件、混凝土框架作承力构件、利用主体电梯井筒混凝土结构作承力构件，整体提升方案）,四、整体提升方案的简介,场地平整完毕后进行局部人工挖孔桩施工，施工混凝土拼装平台；然后拼装屋架钢结构，构件拼装完毕进行土方开挖、地下室结构施工和六个电梯井筒结构施工，待筒体结构施工至设计标高后，施工提升平台，安装提升设备进行提升。提升到位后，施工1、2层混凝土结构和将来用于支撑屋顶区重量的钢柱和Y型支撑，最后采用塔吊高空散拼方案施工其他构件和剩余混凝土结构，最后将提升平台凿除。,四、整体提升方案的简介,通过计算分析优化确定共布置28个提升吊点，吊点设于桁架上弦。共布置64台提升油缸，其中44台350吨提升油缸，20台200吨提升油缸；8座控制台。6个筒体和两个临时塔架。提升方案演示。,五、几个难点及提升控制措施：,确定提升重量（原则是保证安全的前提下兼顾施工的简便和质量控制。屋顶钢结构主要钢结构在地面拼装，保证组拼的钢结构有足够的刚度和强度，剩余构件在整体提升完毕以后穿插散拼。最终确定整体提升重量约为10388t）；确定吊点位置（尽量符合最终受力状态。经计算和设计核算批准每个电梯井筒4个点，辅助架南北各2个共28个吊点）；,五、几个难点及提升控制措施：,提升节点设计和提升平台设计（吊耳设计、上弦、对应吊耳处钢桁架内加加强隔板、焊接质量保证；平台悬挑钢-砼设计与钢结构比较）；承力构件的加固措施（临时支撑桩柱、地基处理、墙体内加钢骨柱、钢梁、平台安全等）；,A点吊耳,B点吊耳,C、E点吊耳,D点吊耳,五、几个难点及提升控制措施：,提升的平稳和均匀、同步性（重中之重、不均匀会造成各吊点受力不均匀，会造成倾覆。采取双控措施，提升控制方案选择位置同步与载荷同步相结合的控制策略：核心筒内载荷同步，同时监控位移变化；核心筒间位置同步，同时监控载荷变化。,行程传感器，测量油缸行程,油压传感器，测量载荷,长距离传感器，测量钢结构绝对位移,各种传感器,提升长距离传感器,传感器,传传感器下部与桁架固定点,五、几个难点及提升控制措施：,与建筑物之间的间距控制（钢结构在提升过程中，其桁架与核心筒之间的最小间距理论上只有50mm；要求提升设备的安装须保证较高的定位精度；保证措施上下对位及过程中的控制）；,提升滑动支撑图片,五、几个难点及提升控制措施：,原位提升与下降（钢结构提升到位后，需要在空中悬停近60天，进行钢结构劲性柱及Y型支撑安装等工序，完成后再整体下放600mm就位。）；设置滑靴（轨）方便对接。,五、几个难点及提升控制措施：,卸载：钢结构卸载过程是指由提升系统受力向正式结构自身受力逐渐转化的过程，卸载实施的成败直接关系到整体钢结构的安全，是本工程整个钢结构提升施工施工质量的最终检验。卸载过程分为两步：首次卸载比例为40，提升设备所卸载荷由该滑靴板(连接板)焊缝承受。部分卸载后锁紧油缸锚具，然后立即进行Y型支撑下口的焊接，焊接完成后，再利用提升钢绞线剩余弹性变形将提升油缸下锚开启，进行分级卸载，卸载比例为20、10、5。,六.提升施工过程,国家图书馆钢结构整体提升施工提升距离为15.65m，超过设计标高600mm，钢结构整体提升施工共分为六个过程：试提升过程：2006年10月11日正式提升过程：2006年10月14日2006年10月17日空中悬停阶段：2006年10月18日2006年11月29日整体下降过程：2006年11月30日部分卸载过程：2006年12月18日最终卸载过程：2006年12月25日,1号电梯井,2号电梯井,3号电梯井,6号电梯井,5号电梯井,提升平台,南提升架,北提升架,国图桁架全景图片,南侧提升平台图片,南侧提升架图片,四提升点(D)图片,三提升点(A),两同提升量(B)提升点,两不同提升量(C)的吊点,单提升点(F),三千斤顶工作及固定图片,四千斤顶工作及固定图片,提升泵站图片,提升控制平台,钢结构提升前状态,钢结构提升过程中状态,钢结构提升结束后状态,钢结构提升结构应力变化曲线,空中悬停提升到位后锁紧油缸下锚。钢结构与六个核心筒间在上下弦杆位置利用木楔楔紧，保持在原轴线位置。开始安装劲型柱和Y型支撑。,整体下降整体同步将结构降至设计标高，与Y型支撑上口对接。,卸载钢结构卸载过程是指由提升系统受力向正式结构自身受力逐渐转化的过程。Y型支撑上口焊接完成后，进行下口焊接和提升系统卸载。卸载过程分为两步。,七、施工体会及改进意见,钢结构的提升重量是经过认真计算和综合考虑的，不是为了追求最重或世界记录而确定。应该遵循最经济和最安全的方案来确定提升重量。劲性混凝土的提升平台可根据具体情况可以换成钢