高层建筑双塔连体钢结构整体提升施工工法_secret

'高层建筑双塔连体钢结构整体提升工法1.前言石家庄******工程建筑面积71000m2，地下三层，地上二十五层，建筑总高度103米，结构形式为框架剪力墙结构。该工程主体结构形式为大底盘、双塔、空中联体结构，地上一至五层裙房为整体结构（城市商业广场），五层以上对称耸立着两座20层双塔楼（商业主楼），双塔在20层以上以五层钢结构空中连体，构成类似“凯旋门”形式的建筑。该工程20层以上中间连体部分为钢结构，与连体结构相连部位为型钢混凝土梁柱。双塔连体钢结构长25.2m，宽24.6m，实高18.5m，重量410吨，安装高度96.9m。该连体钢结构是在五层裙房顶制作成型后采用穿心式液压千斤顶整体提升吊装就位。图1-1提升效果图图1-2牛腿布置2.特点：2.1将高空中连体钢结构制作移到平地进行，便于测量和质量控制。地面组装整体桁架，提升到空中安装就位。2.2避免搭设高空脚手架的经济耗费和安全隐患。2.3同步提升工艺避免钢结构的局部杆件受力不均而损坏的现象。2.4就位控制准确，安全风险小。2.5吊装过程受自然环境（风、雨、雪、雾）的影响较小。3.应用范围适用于大体量、大重量的构件的空中安装，高层建筑间的连体结构安装，超大空间（体育场馆、会议厅、多功能厅）的整体屋架安装，大型起重机和其它吊装方法完成不了的质量大、起升高度高的大型结构吊装，吊车无法靠近的其它部位的结构安装。4.工艺原理在双塔楼24层顶的④、⑦轴与、、、轴的8个交叉点，预埋8个吊装牛腿，安放16个穿 心式液压千斤顶，每个千斤顶通过中心布置一束钢绞线与被吊装的钢结构通过下吊点相连。结构吊装时,通过计算机控制，液压传动，机械作用使千斤顶内的钢绞线沿千斤顶中心上移，将钢结构整体吊起，直至吊装到对接位置。（如左图：吊装牛腿、千斤顶位置图）5.工艺流程和操作要点5.1工艺流程施工准备→安装支承牛腿→安装千斤顶→穿钢绞线→吊物锚固点安装→预紧钢绞线→控制系统安装→试提升→正式提升→就位→连接→拆除提升装置。5.2操作要点5.2.1施工准备：1、土建施工垂直度控制、牛腿等预埋；土建施工进行专项控制，确保外墙结构总体垂直度、平整度控制在10mm以内。改进测量控制方法：对外墙模板施工除在内侧进行控制外，同时进行“外控”，即在外墙大角位置用激光经纬仪侧设轴线控制线，外墙模板校正直接由“外控”轴线引测，减少了测量次数，避免工人自行由内向外引侧轴线造成的误差，减少“内控”轴线引测次数过多形成的累计误差。解决了外墙模板没有控制基准的问题。改进支模方法：重新制作顶板侧模，通过加宽顶板侧模，使顶板侧模可以通过下部的下返部分模板与墙体的接触得到有效控制。为防止大模板拼装中底部出现跑位，拼缝不平等问题出现，在墙体钢筋绑扎时，上口、下口需设置顶模筋；阴、阳角部位和丁字墙部位，两面均用两根顶模筋加强，顶筋距角边50～70mm，模板与模板拼接的部位顶筋位置距板接茬缝50～70mm，其余部位按间距1000～1500mm设置，顶筋长度为墙厚２mm，上、下口顶筋位置相同，制作时必须严格按墙体线和模板控制线无误差操作。2、上支撑点及下锚点验算及加固措施桁架在吊装过程中，全部荷载集中于吊点处的梁柱，除与吊点相交的梁柱外，其他结构构件几乎不参与工作，为改变这种状态，对塔楼结构采取临时加固措施，采用2L125×10角钢做斜支撑将部分外力传至其他构件，使更多的构件参与工作，保证吊装过程中结构安全。图5.2-1上支撑点图5.2-2上支撑点加固示意图下吊点处采用2L125×10角钢做临时加固，经计算，吊装过程中桁架各杆件应力均远小于钢材屈服强度，构件处于安全状态。3、制作、组拼、焊接、验收连体钢结构；钢结构拼装在群房顶进行，作业台设在群房顶板，F-5、F-6轴线无柱的主次梁结构，以此为平台进行钢结构拼装，必须对其进行验算：经验算知：5层桁架完全拼装完成时，F轴梁刚好达到极限强度，标准荷载下挠度为27㎜，约为1/570（在允许范围内），但在极限荷载下已达极限承载力，因此施工过程中应采取措施如下措施： 1）在6层增加水准线，每天早8：00晚5：00两次测量楼板挠度；2）测量值挠度值由监理进行记录，每天早9：00晚5：30由总包方、监理、钢结构分包会商监测结果，必要时可请设计院共同会商；3）为了减少措施费用，根据挠度实际值和会商结果，由总包方、监理、钢结构分包共同确定何时采用何种方法进行加固，任何加固方案需经监理确认后方可实施；4）可取如下加固方案（按难易程度）：a如在拼装完三层桁架时，挠度在会商结果认为可以接受的范围内，将首层桁架全部节点焊接完毕，使桁架首层形成整体，可拆除支撑在F梁上的支点，将桁架自重全部传至F-4、F-7柱此法最为简单。b当挠度在会商结果认为不可以接受时，监理立即下达停工令。之后，可采取钢结构自平衡：即从F榀一层底中部拉斜杆（索）至E榀三层梁顶部，再由E榀三层梁顶部拉斜杆（索）至D榀一层底中部，形成自平衡。拉力为75t。c当b方法效果不明显时，可采取沿F轴加斜拉杆（索），从F榀一层底中部至91.9m标高处对称加拉斜杆（索），锚固在F-4、F-7柱上。单杆张拉力为35t，此方法会影响钢结构拼装进度。b、c两办法效果均不明显，a、b、c三法同时使用；上述办法均不见效，在5层底搭脚手架，将荷载部分转移到4层顶板。表5.2-16层顶板施工挠度监测记录日期时间挠度值mm记录人监理人4、桁架吊装过程中，有效杆件内力计算：图5.2-3桁架有效杆件内力计算结果5、保证整体吊装结构整体性吊装过程中，每榀桁架之间有次梁连接，没有铺板，次梁与桁架梁连接为铰接，吊装共为8个吊点，如行走不均匀，则有可能造成桁架变形，为此用Φ20钢筋做临时斜拉杆以保证结构吊装时结构的整体稳定性。 图5.2-4对支撑点处结构临时加固6、编制整体提升方案，组织专家组对方案进行论证、修订、完善、批准；5.2.2安装支承牛腿：搭设防护架，用塔吊吊装两端8个支承点牛腿，校正、焊接、验收，在牛腿上分别焊接好支撑千斤顶的支座。（见下图）图5.2-5牛腿安装图5.2-6千斤顶安装5.2.3安装千斤顶：用塔吊吊装千斤顶到支承牛腿上安装就位，每个支承牛腿上安放两个千斤顶。（右图）图5.2-7 5.2.4穿钢绞线：用塔吊配合将钢绞线穿入千斤顶的穿心孔，钢铰线的长度大于起吊高度。5.2.5起吊物锚固点的安装。连体钢结构的起吊锚固点设置在支承千斤顶的正下方，用钢板制作起吊托板，穿入钢铰线以夹具锚固，吊点周围进行加固处理。（如右图）图5.2-8下锚点预紧钢丝绳图5.2-9上锚点钢丝绳穿入千斤顶5.2.6预紧钢绞线：系统全部连接并经检查完善后启动系统使钢绞线处于收紧状态。5.2.6控制系统安装：接通机群油缸系统、泵站系统、传感器系统、计算机控制系统，电控线、油路试调试，油缸进行空行程调试。5.2.7试提升：通过集群千斤顶顶升动作试提升30cm后，锁定千斤顶夹具，空中悬挂静置24小时，测量结构构件的变形情况，查看有无异常。起吊前和起吊后分别用经纬仪和水准仪检查联体构件的整体垂直度和整体平面弯曲偏差情况，偏差值不得超过《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001规定的允许偏差限值。图5.2-10提升前检测桁架变形图5.2-11正式提升5.2.8正式提升：试提升稳定后，通过集群千斤顶协同循环往复动作正式开始提升。千斤顶提升工作程序如下：①下锚具松驰，上锚具夹紧，被吊物负荷通过钢绞线传递于上锚，油缸伸缸，张拉钢绞线，带动被吊物上升一个伸缸行程。②当油缸全部伸出后，下锚具夹紧，被吊物负荷通过钢绞线传递于下锚，由支承支座悬吊被吊物禁止，上锚具松驰，油缸完全回缩；③油缸缩缸到位后，上锚具夹紧，下锚具松驰，被吊物负荷再次通过钢绞线传递于上锚，油缸伸缸，张拉钢绞线，带动被吊物再次上升一个伸缸行程。④通过上下锚具负荷的转换，油缸的伸缩，将重物通过油缸的伸缩动作逐步提升至规定高度。集群油缸系统通过计算机控制系统对所有油缸的动作统一控制，统一指挥，动作一致（千斤顶的锚具松紧、油缸伸缩完全一致），完成结构件的提升作业。提升过程中每桁架节点和牛腿支座部位均安排一名监测人员，随时监测千斤顶和桁架行走情况，发现异常，立即停止作业，有总指挥安排排除故障。 图5.2-12提升过程中图5.2-13提升就位5.2.9就位：通过油缸的反复动作，将结构件吊至规定高度后，下锚具夹紧，四周用手拉葫芦固定后等待焊接连接。5.2.10连接：将连体钢结构与两塔楼的边柱预留钢板进行焊接连接。在提升过程中连体钢结构与塔楼边柱的预留间隙30mm，焊缝较宽，应采用堆焊与主杵桁架牛腿焊接，采用UT探伤检验。经质量验收合格后，拆除提升装置。图5.2-14焊接图5.2-15桁架与支座固定6、材料与设备泵站2台、启动柜2套、40吨千斤顶18台（2台备用）、控制箱2只、主控柜一台、压力传感器4台、锚具、电缆、油管、对讲机、钢绞线（直径10mm的低松驰1860钢绞线，长度大于起吊高度）、手拉葫芦8只、经纬仪、水准仪、钢尺、电焊机等。表6.1LSD40型千斤顶技术性能参数1公称升力400KN6穿心孔直径Φ1042额定油压21MPa7整机质量Kg3提升活塞面积1.9144×10-2m28外形尺寸包括吊环300×323×17174回程活塞面积1.1310×10-2m2取下吊环300×323×11105行程300mm9开启夹片小油箱油压15MPa表6.2油泵数据及参数主泵公称流量37.0L/min辅泵公称流量15.0L/min主泵额定压力31.5Mpa辅泵额定压力5.0Mpa 主泵电机功率15.0KW辅泵电机功率4.0KW油箱有效容积240.0L工作环境温度0。C~40。C7、质量控制7.1质量标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001塔楼边柱砼垂直度控制在5mm内；连体钢结构边跨与塔楼边柱的间隙控制在30mm±5mm；千斤顶伸缩同步误差≤1.5ｍｍ；7.2质量保证体系：成立以项目经理为组长，技术负责人、质检员、安全员、吊装组长参加的质量管理小组。施工中严格按ISO9001：2000体系标准进行施工管理，执行书面交接记录。项目经理全面负责吊装作业的指挥、协调和组员职责的落实质量；技术负责人进行方案的编制，专家组论证的修订、完善、审批，方案的交底；质检员负责实际操作过程的检查验收，执行方案的情况，意外情况回报；安全员负责操作人员安全措施的监督、检查、意外情况回报；吊装组长负责计算机系统、泵站系统、油路系统、千斤顶系统的工作情况巡查。8、安全管理措施8.1所有施工人员均经专业培训合格。进入施工现场必须带好安全帽，高空作业必须系好安全带、穿防滑鞋。操作过程中的小型工具、螺栓等小型配件严禁在空中抛掷，必须放入工具袋中。8.2安装千斤顶的牛腿支承构件和连体桁架的提升吊点均进行受力验算，连体桁架内需进行临时支撑，满足承载力要求。8.3指挥联络信号明确通畅。所有人员服从统一指挥，发现问题立即汇报。8.4在各个提升点千斤顶周围用架子管搭成平台并配好护栏、防护网等，以保证人员的安全和方便管路的连接。8.5选择天气状况较好的时间进行提升作业，如在提升过程中遇雷电、下雨、5级以上大风天气时，应停止作业并使用手拉葫芦等方法做临时锚固。8.6异常情况紧急报警：在每个吊点设置有紧急停机按钮，一旦出现异常情况可实现全系统停机。8.7施工现场设置警戒标志，提升期间严禁非操作人员进入作业现场，现场内用电线路、设备、洞口全部设置防护并立牌警示。8.8各专业工种（起重工、电焊工、电工、指挥、架子工、测量员、塔吊司机等）均必须严格执行本工种安全操作规程。8.9所有设备在提升前均要进行保养、检查，千斤顶要经过保养清洗并经压力试验方可使用，提升前质量管理小组共同对整个提升系统进行全面检查，确认无误后方可进行提升操作。8.10钢绞线使用前进行细致的检查鉴定，确保无断丝和损伤。8.11大风应急预案：下吊点处，随桁架吊装内侧两榀桁架各跟随1个5吨倒链共计4个，当吊装出现较大的风时，巡视及监测人员接到吊装总指挥命令，迅速用倒链将桁架固定到塔楼上，确保安全。9环保措施9.1提升设备油管布置部位垫好塑料薄膜，防止油管损坏时污染场地。9.2安装拆卸设备时做好防油泄露工作，避免泵系统油外溢。9.3焊接作业做好防护，防止焊渣乱溅，焊条头及时回收。10、应用实例及效益分析效益分析：如果采用常规方案施工需要搭设脚手架耗用钢管400吨以上，按河北定额，约需租赁费 85万元，同时，由于自重增加又需要进一步加固裙房砼结构，采用整体提升技术提升成本按1000元一吨计算，仅需41万元，直接节省成本54万元。另一方面也减小了搭设大量脚手架的安全风险和大批钢管进场占用场地对正常施工的影响，同时节省了搭设脚手架工期约25天。由于在低处组装、施工测量方便可靠，误差减小，施工精度和质量更为可靠。社会效益尤为显著。效益分析对比表类别整体提升搭设脚手架起重机备注经济效益成本41万元成本85万元裙房面积大，臂长和吊重量不能满足，无法实施。搭设脚手架时裙房还需加固工期3天完成工期25天完成社会效益多点同步起吊散件组拼高空组拼、焊接受风力影响大，质量不易控制。安全可靠有安全隐患不占用场地占用场地大起吊平稳高空作业难控制11应用实例石家庄******为河北东信大江山房地产公司投资，2004年8月开工，建筑面积71000m2，地下3层，地上25层，建筑总高度103米，双塔连体结构，东西两塔间距25.2米，两塔楼之间在20层以上为钢结构桁架连体，连体部分钢结构桁架长25.2米，宽24.6米，实际高度18.5米，重量410吨。在裙楼屋顶组装，安装就位高度94.9米，实际提升距离62米。怡博苑外廊楼为石家庄联邦伟业房地产公司投资，2003年3月开工，地下2层，地上27层，建筑总高度为98.35米，由A、B座组成，在顶层有两层连廊展厅，长28.56米，宽10.2米，高6.8米，重130吨，采用6个千斤顶同步提升就位。 1.前言12.特点：13.应用范围14.工艺原理15.工艺流程和操作要点26、材料与设备67、质量控制78、安全管理措施79环保措施710、应用实例及效益分析711应用实例8'