工程建设公司QC小组大悬挑钢结构安装技术创新成果汇报书

2012年度全国工程建设优

A秀QC成果申报资料

ZJJC

大悬挑钢结构安装技术创新

-----镇江市职工文化活动中心工程QC小组

发布人：

镇江建工建设集团有限公司

2012-5-4

目.录

-工程概况...............................................................................1

二QC小组简介............................................................................1

三选择课题...............................................................................2

1问题的提出.........................................................................2

2调查分析...........................................................................3

3确定课题...........................................................................3

四目标值设定.............................................................................4

1目标................................................................................4

2可行性分析.........................................................................4

五方案选择...............................................................................4

1提出初步安装方案...................................................................4

2初步安装方案分析、评估............................................................5

3初步安装方案选定...................................................................7

4卸载方案分析、对比险证............................................................7

六确定最佳方案和问题遐想................................................................9

1确定最佳方案.....................................................................9

2预测在施工过程存在的问懑.........................................................10

3分析预测问题的主要原因...........................................................10

4关键控制点分析....................................................................10

七制定对策..............................................................................11

八对策实施..............................................................................11

1实施一临时支挎设计（由黄贤斌、黄康南负责实施）.................................11

2实施二卸载前结构脸收（由黄贤斌、张文辉负责实施〉...............................13

3实施三针对局部应力过大（由杨伟波、宋亮负责实施）.............................14

4实施四卸载指挥（由卢松、郝敬旺负责实施）.......................................16

九效果检查..............................................................................19

十巩固措施..............................................................................19

H■—总结.................................................................................19

1质量效益..........................................................................19

2经济效益..........................................................................19

3社会效益..........................................................................19

4无形效益..........................................................................20

5小组活动概况......................................................................20

6成果自我评价......................................................................20

十二体会及今后打算......................................................................20

大悬挑钢结构安装技术创新

-工程概况

镇江市职工文化活动中心位于南徐新城规划中的枣林路北侧，由中国建筑科

学研究院上海分院设计。主楼（A楼）和裙楼（B楼）组合成的造型为“工人”二字。

裙楼1~3层为“工”字下一横，4~5为“工”字一竖，6~7层位“工”字上

一横。裙楼的平面尺寸为85.6*68.3M,主柱网84*8.4M,局部&4*8.8M。

裙楼核心筒（5〜9轴*C~G轴）6层楼面以下为型钢混凝土组合结构，平面尺寸

为33.6*33.6m,共23根柱为型钢混凝土柱，6层楼面及以上为钢框架结构，其

中核心筒外为四周悬挑钢结构，外挑最大17.6m,混凝土现浇楼面。

裙楼（B楼）立面示意如图一所示。

悬桃结构核心筒悬桃结构

1-------------------------------------1-----------------------------------------------------------------------1------------------------------------[11.00

B楼立面示意图（图一）

绘图：黄贤斌时间：2010.7.2

该工程体量大，钢结构工作量8000余t,安装工作量大、工期紧，四周悬挑

结构吊装难度大。本工程质量管理目标为争创省优“杨子杯”。

二QC小组简介

为实现本工程的质量目标，保证工程质量、进度，降低工程成本，解决工程

安装施工技术难点，特成立本QC小组。

QC小组简介如卜表1：

QC小组成员基本情况表表1

镇江建工建设集团有限公司小组

小组名称创新型

大悬挑钢结构安装技术创新QC小组类型

QC小组ZJJG/QCXZ

活动时间10.07.1-11.03.31平均

2010年注册号-2010-04

成立时间年龄38.9

07月年检ZJJG/QCLXZ-2011-1-QC课题ZJJG/QCKT

（岁）

注册号20101注册号-2011-04

序性年文化组内TQC教育时

姓名职务职称

号别龄程度分工间（时）

1男41本科项目经理高工组长62

2男41本科钢构项目技术负责人工程师副组长66

3女41大专安全生产部工程师活动指导66

4男34本科详图细化负责人工程师组员55

5男70本科集团总工程师高工技术顾问62

6男31高中现场施工负责工程师组员35

7男26本科详图细化、施工员助工组员30

8男40高中钢结构安装工长助工组员30

9女35硕士应力监测项目组长工程师副组长20

10男30本科应力监测现场负责工程师组员10

制表：黄贤斌时间：10.07.2

三选择课题

1问题的提出

裙楼悬挑结构为三层楼、屋面，每层钢梁间设有斜撑、钢柱，组成类似桁架

体系。外挑跨度大，悬挑钢梁最重达25.983安装高度高达41m,现场采用2台

塔吊吊装，部分钢梁采用分段吊装，如何确保施工安全、质量、进度是施工过程

的面临的难题。

现场2台塔吊布置参见图二：B楼六层楼面钢梁吊装方案平面示意图。

绘图：宋亮时间：2010.7.2

B楼六层楼面钢梁吊装方案平面示意图（图二）

2调查分析

本工程悬挑结构工作量占整个裙楼钢结构工作量50%以上。

公司钢结构施工范围较广，涉及水泥、粮油、电力行业塔架、库顶钢梁、钢

斗、栈桥等，及工业轻钢厂房、重钢排架柱厂房，民用高层钢结构尚刚介入不久,

悬挑钢结构形式首次施工.查找资料包括从网上搜索了解到悬挑钢结构形式在国

内有些案例，但应用不普遍，施工方法鲜有提及而难以借鉴。四周悬挑结构更为

少见。

3确定课题

从安装工作量、难度而言，悬挑结构安装是整个裙喽钢结构安装过程重中之

重，项目部根据公司要求，在保证工期、质量、安全的前提下，必须节约成本。

为此提出本QC小组活动课题为：

大悬挑钢结构安装技术创新

四目标值设定

1目标

确保悬挑钢结构安装顺利实施，施工方案技术可行、安全可靠、经济合理,

分项质量一次验收合格率96%,安全事故为0。

目标值

检查项目脸收规范标准目标合格率%

一级焊缝超声波探伤评定等级II级96%

扭矩终拧转角偏差10°以内96%

安全事故00

2可行性分析

难1、悬挑结构安装公司内无先例，无经验可

循；

点、

可2、悬挑结构安装质量、高空作业安全控制

是难点。

行

/---------------------------------------

1、公司、项目部领导重视，小组成员积极

性性高，勇于创新，施工班组基本素质高，经

验丰富；

论2、公司多年从事钢结构施工经验积淀；

3、业主请专业应力测试单位对施工各阶段

证进行应力监测，配合施工。

【结论】：QC小组成员在认真分析有利条件和不利因素后认为:

只要大家开拓思维、勇于创新，给出有效的解决方案，严格过程控制,

注重信息反馈，及时优化调整方案，本小组所制定的目标值是可行的。

五方案选择

1提出初步安装方案

围绕课题，小组成员通过“头脑风暴法”集思广益对悬挑钢结构施工方案进

行讨论，提出悬挑钢结构加设临时支撑、不加设临时支撑共四种方案，即：钢管

脚手架逐层支撑方案、梁下临时钢柱支撑方案、凌空直接安装方案、安装脚手-

卸荷钢柱支撑体系方案。

2初步安装方案分析、评估

方案一：钢管脚手架逐层支撑方案分析一览表表2

方案说明优、缺点分析结论

优点：1、悬挑钢梁安装

1IIIIIIIIIIIIIIIII

iriiiiiiiiiiiiiiiiIIIIIIIIIIKI1、钢管脚手架支撑体稳定性好；

ihiiiiiiiiiiiiiiiIIIHIIIIMI

IIIBMIIIIIIIIIIIIiiiaiiiiHiii

iMiiMUMiiicaaiiiiiiiKiiiaa

UlllhUMIIIIIIIiiiiav.taiui系设计简便，支撑稳

IIIIIIIIMIIIIIIIIiiiPiiiiiiii2、钢梁分段安装

lllllllll；lllllllliiriiiiniii

lllllllllhlllllllIMIIIIIIIII

IIIIIIIIIIIBMIIIIMlllllllllll

!!!!!!!»!!：!：!：：定、安全可靠；减少对塔吊起重

IllllllllllltlkV.Illllllllllll

IIIIIIIIIIIIIIP'Illlllllllllll

iiuiiiiiiir.

h：UHIIUI：illllIHUMlSl2、悬挑钢梁可以分成量要求：

iiiiitiir.iiiuiiilllkllfillltl

niiiiriiiiiiiiiiiiiiruiiiii多段安装。3、安全性好：

tiu.i.iiiiii

llllhllhtillllllIHdlhillll

ruiiiiBMii

IhlllllllllCIIIIIilllllllll.U缺点：

FAIIMIIMIIlUlfiiiiiiiinni4、安装完毕后钢

flilllllllilliiiiiiiiiiiinak

1、操作空间太小，钢管脚手架拆除

管扣件用量大；时，脚手架的卸

2、搭设、拆除时不安载过程控制不明

______!_____J________全因素较多；晰，对结构加我

3、所需工期长；不能有效控制，

1、钢管脚弓三逐层搭设，承受三层木娄面钢结构荷

4、对4层混凝土楼面存在结构破坏、

载，钢结构逐层安装，安装完毕逐层拆除：

施加荷载。临时支撑失稳而

2、钢管扣件支架立杆纵横间晅600mm,立杆步距

5、拆除时对结构卸载倒塌的风险。

1000mm；设水平、纵横向剪刀撑等支撑加强带。

应力无法控制。结论：不采用

方案二：梁下临时钢柱支撑方案分析一览表表3

方案说明优、缺点分析结论

优点：1、点状独立支

1、临时钢柱独立支撑三撑三层楼面钢

层楼面钢结肉荷载，利结构荷载的临

于结构卸载：时钢柱利于结

2、临时钢柱位于4层湿构卸载；

凝土柱位置，未对4层2、受限于塔吊

混凝土楼而施加荷载：起重量，局部

3、临时支撑拆除工作量钢梁须分成多

不大。段安装，点状

缺点：支撑无法实

1、临时钢柱支撑体系须现：

设计计算；3、钢梁安装稳

1、在6层钢梁卜设置临时钢柱支撑体系，6层钢2、6层钢梁女装稳定性定性差、操作

结构安装后，直接在6层基础上逐层安装以上2不好；安全性差。

层，安装完毕拆除临时钢柱支撑体系：3、施工操作安全性不结论：不采用

2、临时钢柱与6层钢梁之间设置千斤顶用于结高：

构卸载从而最终拆除临时钢柱支撑体系。4、不利于钢梁分多段安

装。

方案三：凌空直接安装方案分析一览表表4

方案说明优、缺点分析结论

优点：1、不用考虑结

1、无需卸载；构卸载；

2、州省临时支撑。2、安装复杂、

3、梁大部分分段，难度高，焊缝应

减轻对塔吊起重量力复杂，直接影

要求；响结构安装质

缺点：量；

1、施工操作难度大，3、施工操作安

安装精度调整不易；全性差。

2、施工操作安全性结论：不采用

差；

3、构件分段多，现

1、不搭设支撑，利用结构自身特点搭积木式拼装;场焊接量大；

2、安装顺序如图。4、焊接顺序复杂，

焊缝应力复杂。

方案四：安装脚手-卸荷钢柱支撑体系方案分析一览表表5

方案说明优、缺点分析结论

优点：1、点状独立

1、临时钢柱独立支支撑三层楼

撑三层楼面钢结构面钢结构荷

荷载，利于结构卸载的临时钢

我；柱利于结构

2、临时钢柱位于4卸载；

层混凝土柱位置，2、可.根据塔

未对4层混凝土楼吊起重量灵

面施加荷载；活安排构件

3、钢管脚手用量不分段；

大，但大大提高安3、钢梁安装

装稳定性、安全性:稳定性、操作

1、在6层钢梁卜设置临时钢柱支撑体系，计算考虑承4、根据需要，构件安全性高。

受三层楼面钢结构荷载；可分段；结论：采用

2、钢管脚手逐层搭设，钢结构逐层安装，每层安装焊5、临时支撑拆除工

接完成，各层荷载最终传递至临时钢柱，钢管脚手计作量不大。

算仅考虑•层楼面钢结构荷载，安装完毕逐层拆除；缺点：

3、钢管扣件支架立杆纵横间距850*1000mm,立杆步距1、临时钢柱支撑体

1500>i.in；设水平、纵横向剪刀撑等支撑加强带：系须设计计算:

4、临时钢柱与6层钢梁之间设置千斤顶用于结构卸载2、须着重考虑卸我

从而最终拆除临时钢柱支撑体系。方案。

制表人：宋亮制表日期：2010.7.5

3.初步安装方案选定

方案一安装稳定性、安全性好，之所以不采用是钢管脚手架拆除时结构加载

不利。

方案二点状独立支撑三层楼面钢结构荷载的临时钢柱利于结构卸载，但须提

高钢梁安装稳定性、操作安全性，以及考虑局部钢梁多段安装。

方案三不考虑支撑搭设，安装复杂，安全性差，焊缝应力复杂，直接影响结构安

装质量。

方案四能兼顾方案一和方案二的优点，有利于卸载、并能确保安装稳定性，

操作安全性高。

故初步确定方案四-安装脚手卸荷钢柱支撑体系方案作为悬挑结构安装方

案，但须进一步完善卸载方案。

4卸教方案分析、对比验讦

临时钢柱与6层钢梁之间设置千斤顶用于结构卸载。千斤顶按结构特征可分

为齿条千斤顶、螺旋千斤顶和液压千斤顶等种类。齿条千斤顶承载量小不予考虑。

分别就螺旋千斤顶、液压千斤顶方案作可行性进行分析。

进行悬挑钢结构荷载分析以确定千斤顶额定荷载。

分析可知在四角支撑处特别是4*C轴处钢柱受力最大，承受荷载分析如下。

主梁重量：6层（GL1（8.4米）*2+GL3（8.8米）十GL3A（8.8米））/2

（6.99*2+9.28+9.7）/2=16.48T

7层（GL4（8.4米）+GL4（8.8米）*2+GLl（8.4米））/2

（3.96+4.14*2+7）/2=9.621

顶层（GL3（8.8米）*2+GL1（8.4米）*2）/2

（928*2+7*2）/2=16.28T

合计16.48+9.62+16.28=42.38T

次梁重量：6层（GL2（8.8米）*5,2.2*5=11T

7层（GL8（8.8米）*5,1.79*5=8.95T

顶层（GL2（8.8米）*6,2.2*6=13.2T

合计11+8.95+13.2=33.15T

钢柱、支撑重量：(H600*400*30*50(20.5米)+口600*450*70(10)+

口800*500*70(10.5))/2

(0.432*20.5+1,0*10+1.275*10.5)/2=16.12T

钢柱、支撑重量：口600*50(6.4米)0.864*6.4=5.53T

钢结构重量42.38+33.15+16.12+5.53=97.18T

钢结构计算荷载97.18*10*1.35*1.5=1978KN

对于4*D~F、10*D〜F、5~7*A>5~7*K、3*A、11*A、11*K等15处受力较

小，不超过30T,其计算荷载30*10*1.35*1.5=607.5KN

考虑卸荷时不均匀卸荷造成不利影响系数l.5o

螺旋千斤顶选用100ts200t；考虑到先顶升额外荷载，液压千斤顶选用lOOts250t»

卸载方案一：螺旋千斤顶卸载方案分析一览表表6

方案说明优、缺点分析结论

优点：方案理论上

1、由人力通过螺1、靠螺纹自锁作用长期支持重物：可行，初步

旋副传动，螺杆或2、能平稳顶升重物，最大起重量已达数百吨；选定

螺母套筒作为顶3、人力控制螺旋副传动，速比大，可以精确控制行程；

举件，构造简单。4、卸载E寸可直接下行卸载。

缺点：传动效率低，返程慢。

卸载方案二：液压千斤顶卸载方案分析一览表表7

方案说明优、缺点分析结论

优点：方案理论上

1、由液压泵站、

1、结构紧凑，起重量最大达1000吨:可行，但技

油路、阀、液压干

2、传动效率较高术难度较

斤顶、行程及压力

3、控制行程自动化程度高。大，费用可

传感器、计算机及

缺点：能较高

相关控制软件组

1、易漏油，不宜长期支持重物，故应另加垫块，卸载

成；

时先顶升，移去垫块后下行；

2、根据传感器数

2、卸载时先顶升，千斤顶额定荷载、临时钢柱荷载相

据，计算机通过油

应提高，估计提高50%；

阀控制液压千斤

3、计算机、传感器油路控制行程技术复杂、硬件配置

顶动作。

多、费用高昂。

制表人：宋亮制表日期：2010.7.5

对螺旋千斤顶、液压千斤顶方案作对比验证分析。

螺旋千斤顶、液压千斤顶卸载方案对比验证分析一览表表8

序方案

分析项目

号螺旋千斤顶液压千斤顶

直接使用200t螺旋干2501液压千斤顶，另配套泵站、管阀、

1机械、设备

斤顶即可*行程及压力传感器、计算机及控制软件

直接向下行程，简单每步先顶升、调整垫块高度后下行，技

2技术

方便*术上繁琐，需专业单位配合

3人员操作人员要求不高*需专业技术人员

4环境不漏油、不耗能*可能漏油，电机耗电、噪声

临时支撑用钢量估计2201估计增加用钢量30%,

5100元/T220*5100=11220001122000*1.3=1458600

压力、行程传感器-未计

费计算机及软件-未计

5

用液压泵站-19000

管阀-86400

千斤顶243300725400

合计1365300*2289400

6结论为最佳方案虽可行，但费用高昂、技术难度较大

制表：宋亮制表日期：2010.7.5

备注：临时支撑材料费按6000元/T计，制作、安装拆除费用按2100元/T计，型钢作

为物资回收按300()元/T计，每吨耗用按5100元/T计。

六确定最佳方案和问题遐想

1确定最佳方案

经小组成员仔细分析认为，螺旋千斤方案可行，成本低廉，简便适用，可靠

性强，为最佳方案，确定螺旋千斤顶作为卸载工具。

安装脚手卸荷钢柱

支撑体系、螺旋千斤

顶勤费方案

临时钢柱支撑体系、干尸顶平面布置如下图:

制表：宋亮制表日期:2010.7.5

B楼6〜顶层钢结构安装平台钢柱、支撑、系杆、千斤顶平面布置图（图三）

2预测在施工过程存在的问题

小组成员对方案实施过程可能存在的问题作出预测：

①临时支撑作为关键结构可能存在失稳；②卸载过程悬挑钢结构失稳。

3分析预测问题的主要原因

临时支撑失稳的主要原因：设计、施工特别是安装方面原因；

卸载过程钢结构失稳的主要原因：卸载指挥不统一，下沉不同步导致结局部

构应力过大或临时支撑失稳导致结构加载局不过大失稳，或钢结构安装质量存在

缺陷导致结构不能承受设计荷载而失稳。

4关键控制点分析

根据问题的主要原因作关键控制点分析如下：

①临时支撑设计：必须稳固，安全可靠，必须考虑到螺旋下斤顶的安装及卸载操作。

②卸载前主体验收：卸载前必须对核心筒、悬挑结构进行主体验收，在保证

结构施工质量符合要求的情况卜.卸载。

③局部应力过大：由有专业单位编制并实施应力（应变）监测方案，卸载同

时，进行应力（应变）监测，监测卸载全过程应力变化情况，确保卸载安全实施。

④卸载指挥：卸载时必须统一指挥，应力同步监测，按照预定方案有条不紊实施。

七制定对策

针对各关键控制点，根据5W1H的原则，小组成员经过反复论证，认真制定如下对策、

措施，见下表9：

对策表表9

关键

对策目标措施地点时间负责人

□控制点

考虑永久荷载效应控临时支撑稳固、安

黄贤斌

制系数1.35同时考虑全可靠，临时支撑通过设计

黄康南

临时支卸荷时不均匀卸荷影安装符合GB50205确认、专家技术09.21-

1赵怡

撑设计响系数1.5,对砧时支要求，挠度值不评审论证部10.15

郝敬旺

撑进行设计：按照大于设计值的确认程序：

GB50205规范要求施_L15%

悬挑结构螺栓紧

黄贤斌

卸载前螺栓紧固、焊接顺序、固牛靠，终拧转角经过监理

11.01.张文辉

2结构验焊接工艺严格按施工偏差在10度以内报验、验收现场

06-15宋亮

收方案实施焊缝超声波探伤程序

王桂林

二级

由专业应力监测单位制避免结构出现永每步卸载12.06-

局部应杨伟波

3定测试方案，应力（应久性变形,确保卸前须得到现场11.03.

力过大吴周偲

变）监测与卸载同步载过程安全实施测试确认16

确保卸载过程顺

卸载指设定指挥程序，统一每步卸载11.03.李卫忠

4利实施，无安全质现场

挥指挥，应力同步监测检查确认16王桂林

量事故

制表：黄贤斌制表日期：2010.09.20

八对策实施

根据对策表组织实施。

1实施一临时支撑设计（由黄贤斌、黄康南负责实施）

临时支撑由三种不同R能支撑体系组成。

1、钢结构卸荷平台

计算荷载时考虑1.35的组合系数，同时还考虑卸荷时不均匀卸荷造成不利

影响系数1.5o

由钢柱及系杆、支撑系统组成的钢结构卸荷平台，搭设至六层主梁底，柱顶

设置千斤顶，与梁点接触，千斤顶能够承受6、7、顶层钢结构荷载，其目的在

于安装完毕时的卸荷。

计算过程略。

经过计党，钢柱选择双拼槽钢［36c,如图四，实际现场安装图如图五:

卸荷平台钢柱示意图（图四）卸荷平台现场安装图片（图五）

2、脚手支撑支架

考虑到钢结构支撑卸荷平台通过千斤顶活塞仅100mm,在悬挑主梁处设置

脚手支撑支架，对主梁安装起稳固作用。

又由于悬挑主梁分段安装，点接触的钢结构支撑卸荷平台此时不能起到支撑

作用，而脚手支撑架则作为每层钢梁安装的支撑承重支架。

脚手支撑支架仅须考虑一层梁（含部分次梁）的荷载，主钢梁安装并焊接完

毕形成整体后，此时钢结构卸荷平台能够起支撑作用。

脚手支撑支架如图六：

脚手支撑支架现场安装图片（图六）螺旋千斤顶、操作平台现场安装图片（图七）

3、操作平台

操作平台逐层搭设至顶层，由钢管脚手组成。操作平台主要用于钢结构安装

人员操作、小型工具堆放。操作平台搭设如上图七。

效果评价：作为钢结构安装的重要组成部分，临时支撑计算设计方案得到设计单

位、镇江市土木建筑工程技术专家评审认可，临时支撑稳固、安全可靠，临时支

撑安装符合要求，挠度值小于设计值的15%。

设计单位、镇江市专家评审意见扫描图片（图八）

2实施二卸载前结构验收（由黄贤斌、张文辉、宋亮、王桂林负责实施）

卸载前结构验收，严格检杳高强螺栓螺栓紧固情况，排查漏焊情况，检查焊

缝质量状况，包括外观、探伤。现场焊缝基本为熔透焊缝，针对熔透焊缝，先后

自探伤两次，再经专业检测机构探伤合格。以下为高强螺栓钢结构紧固件连接、

钢结构焊接