大跨度连廊钢桁架液压整体提升施工技术

大跨度连廊钢桁架液压整体提升施工技术***编辑：***学历：本科专业：施工管理职务：主任工程师工作单位：****钢结构有限公司二0一0十一月大跨度连廊钢桁架液压整体提升施工技术1、前言随着建筑理念的不断更新，建筑的美学要求和功能多样化引发了施工技术的变革，这种变革催生了新的施工技术，使建筑业超越传统、向更高水平迈进。大跨度钢结构是经济和社会发展的需要，在当前国内钢结构在建筑工程中的应用越来越多，随之而来的大跨度钢结构安装的新技术也成为研究和解决的新课题。本文结合工程实践，总结出了大跨度钢结构地面整体组装和应用集群液压千斤顶整体提升施工的一种新技术。2、特点本工法对完成各大跨度超重连廊结构的安装具有以下施工特点：1）施工简洁、方便、工期短；2）确保安装精度，工程质量容易保证；3）减少了高空作业量；4）不需要大型机械设备；5）减少支撑架和钢脚手工具的用量，降低施工成本等特点。3、使用范围本工法适用于位于高层建筑物在任意高度上的桥式连廊钢结构的整体安装，且桥式结构两端拥有提升支点设置位置，被提升结构所在投影面有足够的拼装场地，由于被拼装结构自身重量比较重，对拼装场地地面承载力有严格的要求。4、工艺原理液压提升法是一种用于超大、超重型结构施工的现代施工方法，该工法的基本过程是：先在被提升结构投影面正下方的地面上布置拼装胎架，然后在地面把要提升的结构在胎架上拼装成一个整体，利用两端结构作为提升支点，把千斤顶放置在提升支点上进行固定，向液压千斤顶中穿入专用钢绞线，通过计算机控制液压千斤顶整体同步提升安装钢结构的一种方法。5、施工工艺流程及操作要点工程施工简图5．1工艺流程5．2操作要点结合工程实际情况和现场施工条件，编制切实可行的施工方案及有关的准备工作。a、对施工现场地下室楼板承载力进行验算，对需要加固的部位采取合理的加固措施；b、对提升结构地面拼装选用合适的拼装机械；c、在地下室顶板上铺设运输通道，并对通道楼面进行验算，以保证汽车吊及构件能顺利的进入施工现场，满足现场施工要求；d、对被提升结构及两侧结构进行验算，以保证在施工过程中结构的安全性；e、提升点的设置及提升架的选择、验算、制作和安装。f、对提升结构选择合适的控制体系。被提升结构地面拼装及提升安装过程中应注意的事项：a、根据结构主体施工尺寸偏差，采取合理的拼装顺序及方法，保证地面拼装结构的实际尺寸，保证被提升结构在提升到位后能顺利就位；b、拼装结构在焊接时，采用合理的焊接顺序及方法，以减小焊接过程中产生的焊接变形；c、对于厚板焊接，在焊接前应进行焊前预热，焊后保温，焊接过程中应进行焊接的防风、雨措施；d、被提升结构在提升前，对需要加固的部位进行临时加固，满足提升要求；e、结构在提升前，应组织人员对提升结构及提升支架进行检查；f、提升过程中应安排人员对各重要部位进行监控，应有专人随时观测结构提升的同步性，及时向提升总指挥进行汇报；g、在结构提升过程中，所经过的空间不能有任何障碍物；h、结构提升就位后至焊接检验合格前，提升设备不能运行及拆除。5．3两侧结构的安装由于该工程安装高度为80米，现场场地狭小，大型吊装设备无法进入施工现场，为保证工程能够顺利施工，两侧主体结构及桁架上部结构安装时，在两侧筒体侧面各布置一台塔吊，安装时采用两台塔吊进行施工，安装时先安装结构柱，柱安装完毕后，应及时进行调整，然后安装柱与柱之间的主次梁及斜撑，使结构形成一个稳定整体后进行焊接，如下图：2~7轴结构安装22~34轴结构安装5．4提升结构地面拼装拼装前应先布置拼装胎架，胎架下部铺设路基板，以便平均分布结构对楼面的集中载荷，由于结构提升时是垂直提升，所以，在拼装时一定要保证结构的定位尺寸、安装尺寸及水平度，为此在胎架上焊接调整板块和定位板块，如下图所示：拼装胎架定位板块调整板块路基板水平尺拼装胎架定位板块调整板块路基板水平尺拼装时采用汽车吊进行拼装，拼装过程中由测量人员进行监控，保证拼装结构的轴线位置，满足提升时垂直提升。根据现场施工条件及楼面承受荷载进行验算，对地下室进行加固，楼面进行保护，布置好胎架，选用70吨汽车吊进行上下弦的安装，上下弦进行进行分段安装，安装时先安装下弦构件，由测量人员利用测量仪器控制各段构件安装精度，安装就位后进行电焊固定，防止在后续安装过程中的移位，然后安装下弦间连梁，再安装上下弦间立柱及立柱间的连梁和斜支撑，最后安装上弦及上弦间主次梁，并进行焊接，完成提升前的工作。5.5提升装置的安装在两侧原结构牛腿上安装提升支架，并在提升支架上固定千斤顶，提升支架与原结构连接必须保证为全熔透一级焊缝。提升支架钢绞线液压千斤顶提升支架钢绞线液压千斤顶吊点的选择及提升支架的设置：为满足提升需要，在桁架上弦设置四个吊点，吊点位置设在距离B—7轴2.7m，距离B—22轴2.7m的B—A轴和B—D轴上。吊点及加固如下图：B—7与B-9间吊点设置及加固B—21与B—22间吊点设置就加固为满足提升需要，在两端筒体结构12层处各设置两个提升架，提升架采用三角支架，水平横梁设置在12层，斜支撑底部设置在10层，提升支架采用HN700*300*13*24的双拼H型钢，如下图所示：轴提升支架立面图提升支架平面图5.6整体提升提升系统工作原理a、液压千斤顶系统液压千斤顶作为整个提升工作的执行结构，根据被提升结构的重量选择千斤顶的规格及数量，液压千斤顶提升油缸的下锚连同油缸的支架固定在提升支架上，上锚则固定在主油缸的活塞杆上，能够随主油缸的活塞杆上下运动。油缸原理示意图：提升油缸工作原理：油缸的初始状态是：上锚紧、下锚紧，主油缸全部缩钢。提升开始时，下锚松、上锚紧，由上锚承担提升结构的重量，油缸伸缸，上锚挟钢绞线上升一个行程，使结构随之上升一个行程；油缸伸缸到位后，紧下锚，松上锚，由下锚承担提升结构的重量；油缸回缩，上锚随油缸下降至提升前位置，上锚紧，下锚松，千斤顶完成一个提升循环。通过千斤顶上下锚具负荷的转换，油缸的伸缩，使被提结构随着油缸的伸缩逐步提升到被安装位置。千斤顶系统通过计算机系统对所有油缸进行统一控制，完成提升结构的提升作业。液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和控制指令的发布。b、泵站系统：泵站系统作为整个液压同步整体提升系统的动力源，向油缸提供工作动力，通过泵站上各种控制阀的动作切换，控制油缸的伸缩缸及锚具的放松和锁紧动作。c、钢绞线承重系统提升油缸通过钢绞线、油缸的上下锚具、地锚和安全锚同提升结构件相连接，作为提升过程的承载力系统。（本工程选用四台350吨千斤顶，每台千斤顶使用28根钢绞线，所选用的钢绞线为高强度低松弛预应拉力钢绞线，公称直径15.24mm，抗拉强度为1860N/mm，破断拉力为260.7KN。）d、传感器检测系统传感器检测系统检测油缸位置、伸缩状态，油压及各吊点高差等信号，将这些信号传送至计算机控制系统，作为计算机控制系统决策的依据。e、计算机控制系统计算机作为液压同步整体提升控制系统的核心，通过计算机网络收集各种传感器信号，进行分析处理，发放相关指令，对泵站及油缸动作进行控制，确保提升工作的同步进行。f、同步控制千斤顶上锚每次形成为250mm，提升速度约为3~4m/h，提升过程由计算机进行全自动控制，计算机控制系统对泵站相关控制阀统一发放指令，通过对油缸伸缸速度的同步控制，来实现整个结构的同步提升。结构的提升验算结构验算采用Midas计算软件，被提升结构整体重量为1000吨（包括临时加固杆件），工况分析分为三部分：被提升结构自身的验算；提升过程中对两侧原结构影响的验算；提升支架的验算。整体提升的步骤第一步：提升前准备工作已检查完毕，并做好检查记录；第二步：试提升，提升两个行程（500mm），静止30分钟~1个小时；第三步：搜集数据（挠度、应力、水平移位及结构变形等）；第四步：在确定安全的前提下进行正式提升；第五步：提升过程的监控，提升到位后的调整；第六步：调整后焊接（焊前加热），焊后探伤合格；第七步：临时加固杆件的拆除及补缺构件的补缺焊接；第八步：补缺焊接探伤合格后提升设备的拆除。利用现场两端塔吊，把提升架及提升设备安装到相应位置，并进行设备调试，满足提升要求。由于本次桁架提升为原位垂直提升，所以，在提升前要进行过严格的验算，保证结构能够顺利通过对接牛腿，为此，在加工时，使原结构上弦牛腿比下弦牛腿长150mm，提升结构两端上弦比下弦各短150mm，通过计算，提升时原结构两端各向内侧偏移10mm，为此，在安装时两侧原结构柱向外偏移10mm，保证提升到位时，提升结构上下弦与原结构牛腿之间的间隙在15~20mm，以便桁架在提升过程中能够顺利通过对接口。桁架提升分为试提升和正式提升，试提升使千斤顶运行两个行程，约500mm，进行观测提升架和结构的变形及应力情况，确保安全的情况下，进行正式提升，正式提升时，在各部位安排监控人员，对结构提升过程中的监控，包括各千斤顶行程的监控、千斤顶泵站的监控、两侧原结构的监控、桁架应力的监控等。为保证对接尺寸，在加工时使桁架上下弦预留一定长度，在试提升桁架静止后，对桁架及结构牛腿间隙进行测量，然后用半自动切割机进行切割，如下图：6、施工机械及辅助工器具序号名称型号或规格使用途径1汽车吊70t吊装桁架上下弦2塔吊两台ST7027构件卸车及结构的的安装3液压千斤顶4台350t地面拼装结构的提提升4电焊机焊接5全站仪GPT-75011坐标点的定位6经纬仪DJD2-GC轴线及垂直度控制制7水准仪DSZ3标高控制8红外线测温仪焊接前温度控制9手拉葫芦3t、5t、10t构件调整10扭矩扳手高强螺栓紧固11烘干箱焊条烘干12路基板运输通道铺设7、质量控制钢结构施工应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的相关要求。控制要点为：拼装预拱度，拼装轴线控制，构件几何偏差，厚板焊接前预热，焊接时防变形，焊后热处理，对接口尺寸控制。焊前电加热焊前用红外线测温仪进行测温防变形对称焊及焊接防风焊后用石棉布进行保温8、安全措施8.1施工前进行针对性的安全技术交底，并做好交底记录；8.2施工区域做好隔离措施，专人看管，严谨无关人员进入，严格遵守十不吊规定。8.3进入施工现场必须正确佩戴安全帽；8.4所有焊接位置应搭设操作平台或挂设吊笼，焊接处应做好防火措施；8.5焊接设备必须有可靠的接地措施；8.6高空行走必须拉设生命绳，施工人员必须佩戴安全带，登高时必须安装爬梯，爬梯必须牢靠固定，并拉设登高绳，施工人员上下必须使用自锁器；8.7提升架与原结构焊接处进行探伤，保证全熔透一级焊缝；8.8提升设备必须进行用前检查，并出具检查报告；8.9提升用钢绞线不准有毛刺和快口，准有硬折弯、散股、油漆等现象，严禁钢绞线导电；8.10大风、大雨雪天不得从事露天进行焊接作业，如必须，高空作业，施工人员应注意防滑、防雨、防水及用电防护。不允许雨天需设置卡靠的挡雨、挡风蓬，防护后方可作业。禁止在风速五级以上进行提升或下降工作；操作平台及安全绳拉设焊接吊笼9、效益分析宁波钱湖天地商业中心钢结构工程，建筑标准平面为矩形，建筑整体外形呈“门”字型。南北长约15m，东西长约100m，总高约80米。在B3～B7轴线与B22～B26轴线为钢结构框架支撑筒体，两筒体钢柱为箱型柱，共三十四根，位于+28.820米处A、D轴线各设置一榀转换桁架，两榀转换桁架间由七榀次桁架相连，使A、D轴线与七榀次桁架形成一个整体，用以支撑上部共12层结构的重量，转换桁架上下弦为箱型构件，上下弦间杆件和斜撑及层间结构主次梁为H型钢构件，部分箱型柱采用内灌混凝土形式。