钢结构整体提升施工工法.docx
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钢结构整体提升施工工法
钢结构整体提升施工工法
天元建设集团有限公司
1、前言…………………………………………………………………………………………2
2、工法特点……………………………………………………………………………………2
3、适用范围……………………………………………………………………………………2
4、工艺原理……………………………………………………………………………………2
5、施工工艺流程及操作要点……………………………………………………………3
6、材料与设备…………………………………………………………………………………6
7、质量控制……………………………………………………………………………………6
8、安全措施……………………………………………………………………………………7
9、环保措施……………………………………………………………………………………7
10、效益分析……………………………………………………………………………………8
11、应用实例……………………………………………………………………………………8
钢结构整体提升施工工法
天元建设集团有限公司林传伟王恩年邵长乾廖文博赵石
一、前言
随着社会经济的发展，钢结构建筑物构筑物越来越多，钢结构的施工难度越来越大。
传统的钢结构提升方法有高空拼装等，但高空拼装对钢结构施工而言，无论是安全控制，还是施工质量控制均有较高的难度。
我公司工法人员经过多年认真研究，提出了钢结构整体提升的施工方法，既保证了结构较好的安装精度，同时计算机控制液压同步提升工法为确保施工安全提供了保障。
经多次现场实践、总结经验，不断改进，编制形成了一套完整的施工方法，经过加工、提炼形成本工法。
目前该工法经大量工程实践，效果显著。
采用此工法组织施工的临沂市文化广场工程、临沂市电视发射塔工程及临沂一中南校区餐厅工程等一系列工程均取得了良好的社会和经济效益。
二、工法特点
2.1采用整体提升，在地面进行钢结构的拼装及焊接，降低了施工难度。
2.2通过对钢结构整体提升设备底部的混凝土构件进行临时加固，提升了混凝土构件作为基座的承载能力。
2.3、在混凝土构件上安装了导轨，使被提升构件沿导轨竖直向上运行，避免了在风荷载作用下构件产生水平位移。
2.4、被提升构件到达设计高度后，与屋顶的连接由焊接改为高强螺栓连接，减少了高空焊接工作量，确保了工程质量和施工安全。
三、适用范围
该工法提升重量、跨度、面积不受限制，适用于各种复杂环境钢结构的提升。
四、工艺原理
钢结构整体提升是利用地面拼装，选择合适的受力吊点将钢结构构件整体提升就位的施工方法，较好的保证了结构安装精度。
计算机控制液压同步提升是由主控计算机、提升油缸、泵源系统、地锚、钢绞线、传感器及控制、动力线组成现场实时网络控制系统进行同步提升。
主控计算机控制所有提升油缸统一动作，在提升系统中，每个提升吊点下面均布置一台距离传感器，在提升过程中这些距离传感器可以随时测量当前的构件高度，并通过现场实时网络传送给主控计算机，保证各个提升吊点的位置同步。
通过采取对钢结构整体提升设备底部的混凝土构件进行临时加固、在混凝土构件上安装导轨用于固定被提升构件、被提升构件到达设计高度后，与屋顶的连接由焊接改为高强螺栓连接等一系列措施，减少了高空焊接工作量，确保了工程质量和施工安全。
五、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程：
图5.1施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1钢结构整体拼装
在钢结构施工现场放线进行整体拼装。
在地面上弹好控制线，利用废旧的方钢或工字钢根据现场情况焊制钢结构的拼装胎架。
在地面上进行整体拼装和焊接，可更好的保证施工质量。
5.2.2支座加固
通过反力计算，充分考虑到被提升构件在上升运行中的各种荷载作用，对屋面混凝土构件进行临时加固，确保混凝土构件的安全。
5.2.3安装提升系统
1安装提升上下吊点
钢结构在整体提升过程中主要承受自重产生的垂直荷载，所以提升吊点的设置以尽量不改变结构原有受力体系为原则，根据工程的实际情况来确定提升吊点的数量及位置。
提升上吊点即提升平台，在其上设置液压提升器，液压提升器通过提升专用钢绞线与钢结构整体提升单元上的下吊点相连接。
2钢绞线及液压提升器的安装
据钢结构的荷载计算确定每个吊点的钢绞线的根数。
钢绞线穿过提升油缸，然后用塔吊或其他吊升工具将液压提升器提升至上吊点位置，并焊接固定牢固。
在上下吊点之间放置疏导板，同时将疏导板拉到钢绞线尾部。
3专用地锚的安装
每一台液压提升器对应一套专用地锚结构。
地锚结构安装在提升下吊点专用吊具的内部，要求每套地锚与其正上方的液压提升器、提升吊点结构开孔垂直对应、同心安装。
按照钢绞线下端的标记和疏导板相应位置，安装钢绞线地锚，确保从油缸下端到地锚之间的钢绞线不交叉、不扭转、不缠绕。
4导向架制作及安装
每台液压提升器事先配置好导向架，方便其顶部预留过多钢绞线的导出顺畅，提升过程中，多余的钢绞线可沿提升平台自由向后、向下疏导。
导向架安装于液压提升器上方，导向架的导出方向以方便安装油管、传感器和不影响钢绞线自由下坠为原则，现场可用角钢或脚手管架临时制作。
待液压提升器钢绞线安装完毕后，每台液压提升器顶部预留的钢绞线应沿导向架朝预定方向疏导。
5控制、动力线的连接
在地面布置计算机控制柜，从计算机控制柜引出比例阀通讯线、电磁阀通讯线、油缸信号通讯线、工作电源线；将油缸传感器及距离传感器同各自的通讯模块相连接。
5.2.4设置竖向导轨
被提升构件在高空提升过程中，由于受到风荷载作用以及各吊点提升速度不一致，会产生水平方向位移，特在建筑物立面沿提升路线设置竖向导轨，使构件沿导轨稳定上行，达到控制其水平位移的目的。
5.2.5试提升
1地锚就位与钢绞线预紧
提升系统安装完毕后，对提升系统进行联机调试；启动油缸进行轻微提升，将地锚提到落槽位置，通过调整确保地锚就位。
在地锚就位和钢绞线穿好之后，对钢绞线进行预紧，调节液压泵源系统至一定压力，使每台液压提升器内每根钢绞线处于相同的张紧状态。
2提升分级加载
解除提升结构与地面的所有连接，并去除一切计算之外的载荷。
检查整体提升系统的工作情况（结构地锚、钢绞线、安全锚、液压泵站、计算机控制系统、传感检测系统等），以计算机仿真计算的各提升吊点反力值为依据，对钢结构提升单元进行分级加载，各吊点处的液压提升系统伸缸压力缓慢分级增加，依次为20%、40％、60％、80％，在确认各部分无异常的情况下，可继续加载到90％、95％、100％，直至钢结构全部脱离拼装胎架。
在分级加载过程中，每一步分级加载完毕，均应暂停并检查上吊点、下吊点结构、钢结构等加载前后的变形情况。
一切正常情况下，继续下一步分级加载。
当分级加载至钢结构即将离开拼装胎架时，可能存在各点不同时离地，此时应降低提升速度，并密切观查各点离地情况，必要时做“单点动”提升，确保钢结构离地平稳，各点同步。
3结构离地检查
钢结构提升单元离开拼装胎架约150mm后，利用液压提升系统设备锁定，空中停留12小时以上作全面检查。
各项检查正常无误，再进行正式提升。
通过试提升对钢结构、提升设备系统进行观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件，保证提升过程的安全。
4姿态检测调整
用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差。
通过液压提升系统调整各吊点高度，使钢结构达到水平姿态。
5.2.6正式提升
经试提升合格后进行正式提升，操作员启动计算机控制系统，以计算确定的速度进行提升，保持该速度直至提升至设计标高。
提升前，应通过提前观看天气预报，将提升时间选择在四级风力以内且无雨雪的日子里。
5.2.7钢结构螺栓连接就位
在钢结构接近就位位置时，将提升速度降慢，快到位后，通过逐点手动控制每点油缸上升或下降；微调使钢结构精确提升到达设计位置。
点动调整精度到毫米级，以满足钢结构安装的精度需要。
将液压提升系统设备暂停工作，保持钢结构的空中姿态，利用高强螺栓将被提升构件固定在支座上。
5.2.8提升系统拆除
提升结构就位完成后，提升吊点逐步卸载，卸载分级按20%进行，卸载20%后观察结构变形情况，没有异常情况继续卸载20%，直到荷载全部卸载完成。
液压提升系统设备同步卸载，至钢绞线完全松弛。
5.2.9临时支撑设施拆除
将钢结构整体拼装时所使用的临时支撑胎架拆除干净，保持好现场的施工文明。
5.3劳动力组织：
以临沂市文化广场为例，钢结构尺寸为130m×50m×6.7m,提升高度84米，提升重量4600吨，所使用的劳动力见下表：
表5.3劳动力组织一览表
序号
人员
数量
职责
1
项目经理
1
负责现场的协调工作
2
施工负责人
2
负责现场施工
3
技术员
2
制定施工方案、下达技术交底
4
质检员
1
负责质量控制
5
测量员
4
定位放线、标高测量
6
安全员
1
负责现场的安全工作
7
计算机操作员
1
负责计算机控制器的操作
8
材料员
2
负责施工材料的供应
9
施工人员
24
具体操作
10
合计
38人
六、材料与设备
以临沂市文化广场为例，所用的设备及材料具体如下表：
表6机械设备一览表
序号
设备名称
规格及型号
数量
1
液压泵源系统
YS-PP-60
4台
2
液压提升器
YS-SJ-350
8台
3
液压提升器
YS-SJ-200
8台
4
高压油管
标准油管箱
32箱
5
计算机控制系统
YS-CS-01
1套
6
距离传感器
TLBS-05
16套
7
油缸传感器
PTH008
16套
8
专用钢绞线
1860MPa
20KM
9
对讲机
YYX1-A48
20台
10
手动葫芦
HSZ-A618
20个
11
全站仪
NTS-312B
2台
七、质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1《钢结构制作安装施工规程》YB9254—95
7.1.2《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001
7.1.3《工程测量规范》GB50026—2007
7.1.4《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
7.1.5《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—2001
7.1.6《建筑结构检测技术标准》GB/T50334—2004
7.1.7《建筑施工安全检查标准》JGJ59—99
7.1.8《高空作业机械安全规则》JG5099—1998
7.1.9《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33—2001
7.1.10《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46—2005
7.2质量保证措施
7.2.1施工现场配备齐全的施工检查人员及检查测试设备。
施工操作人员均有上岗证，提升设备证件齐全，材料试验合格。
7.2.2编制钢结构提升方案，对工程的重点难点进行分析；编制现场设备故障应急预案、意外事故应急预案、防雨、防风应急预案等工程应急预案。
并召开专家论证会，对方案的可行性进行反复的论证，做到万无一失。
7.2.3密切关注天气变化情况，在无雨雪及风力小于5级的日期内进行提升，最大限度降低天气对钢结构提升的影响。
7.2.4进行全面有效的测试检查：
1开始提升作业之前，对提升系统及辅助设备进行全面检查及联机调试。
2预提升及正式提升过程中，对吊点结构，临时支撑结构，钢结构本身和提升设备等进行及时的检查，发现异常情况立即停止提升。
八、安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例、结合施工单位实际情况和工程的具体特点明确各级安全生产人员的职责。
8.2编制单项施工方案，对所有参加施工人员进行详细的安全技术交底。
8.3冬期施工，施工现场的布置必须符合防雨雪、防火及防触电等安全规定及安全施工要求，并完善各种安全标识。
8.4进场施工人员必须符合有关劳务人员用工的有关规定及条例，证件齐全，且要服从安全员的指挥和监督。
8.5施工人员进入现场要进行“三级”安全教育，应认真执行各工种的安全操作规程及有关规定。
九、环保措施
9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方下发的有关环境保护的法律、法规。
9.2优先选用先进的环保型机械，减少噪音，并避免夜间施工。
9.3制定节水、节电措施，提高节水、节电意识。
9.4在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬污染周围环境。
9.5加强对工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理。
遵守有关防火及废弃物处理的规章制度。
十、效益分析
10.1经济效益
以临沂市文化广场工程为例，钢结构尺寸130m×55m×6.4m，重量4600吨，提升高度84米，钢结构总造价约4700万元。
我单位采用该工法进行施工，优质、高效、低耗地完成了施工任务。
与传统的高空拼装相比较，直接经济效益为：
节约成本840750元，其中节约人工费183200元、材料费192750元、机械费175000元、技术措施费57800元、工期费用232000元，总成本降低率约为1.8%，取得了较好的经济效益。
10.2社会效益
本工法创造了良好的作业平台，施工人员可在地面进行钢结构的拼装及焊接，节约了大量的时间；提升过程中可在空中任意位置长期可靠固定，随时检查提升过程中的标高及轴线；发现问题能及时进行校正。
此工法得到了建设、监理单位及社会各界的充分认可，收到了良好的社会效益。
十一、应用实例
该工法在我公司施工的工程中得到了广泛的应用，现将应用情况介绍如下：
11.1临沂一中南校区餐厅，建筑面积12000㎡，二层屋面钢结构50m×84m，重量1000吨，设计高度20米，采用整体提升工法组织施工，与传统的空中拼装相比较，工期提前了12天，降低工程成本2%，在确保施工安全的同时，取得了较好的经济效益。
11.2临沂市电视发射塔，钢结构重量500吨，提升高度110米，提升过程安全稳定，保证了工程施工质量，完全达到了预控目标。
11.3临沂市文化广场工程，建筑面积135844㎡，屋面钢结构连廊130m×55m×6.4m,重量达到4600吨，提升高度84米。
采用本工法进行施工，比预计工期提前了20天，且一次就位合拢成功，合格率达到了100%，得到了建设、监理单位的一致好评。
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