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钢结构数控整体提升施工工法

1前言

1.1计算机控制整体提升技术采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制和液压同步提升原理结合现代施工工艺，将结构在地面拼装后，整体提升到预定位置进行安装就位，实现了大吨位、大跨度的大型结构构件的高空整体同步提升。

1.2液压同步提升系统采用计算机控制，通过跳频扩频通讯技术传递控制指令，全自动完成同步动作、负载均衡、姿态并正、应力控制、操作锁闭、过程显示以及故障报警等多种功能。

是集机、电、液、传感器、计算机控制于一体的现代化先进设备。

2特点

2.1设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强；可通过提升设备的扩展组合，提升重量、跨度及面积不受限制。

2.2采用柔性钢绞线承重，只要有合理的承重吊点，提升高度及提升幅度不受限制。

2.3提升油缸锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可以在提升过程中的任意位置长期可靠锁定。

2.4提升设备体积小、自重小，承载能力大，特别适宜于在狭小空间

或室内进行大吨位构件提升安装。

2.5大量安装工作在地面完成，减少高空作业，保证安装精度要求。

2.6减少施工临时设施，缩短施工工期。

3适用范围

本工艺适用于提升大吨位、大跨度的钢结构构件的高空整体提升施工。

4施工程序：

钢结构构件的验收→提升平台制作、安装→地锚吊点制作、安装→定位校核→安装液压提升设备→预提升加载→正式提升→钢结构构件与结构的连接安装

5操作要点

提升示意图

5.1提升平台制作、安装：

提升平台制作、安装应根据采用的设备、欲吊装的构件、与操作平台固定的结构构件进行设计。

5.2固定地锚吊点制作、安装：

地锚吊点制作、安装应根据采用的设备、欲吊装的构件经计算、设计而成。

5.3定位测量校核：

根据提供的定位数据进行放线校核。

5.4安装液压提升设备

5.4.1液压提升系统的配置

5.4.1.1.液压提升系统准备工作

①液压泵站的检测与调试，泵站耐压实验、泄漏检查、可靠性检查：

②液压提升器的试验；

③液压提升器的主油缸及锚具缸的耐压和泄漏试验，必要时更换新的密封圈；

④液压锁的可靠性试验；

⑤各种锚环的安全检查；

⑥安全锚、地锚安装后的全面检查；

⑦电气控制系统检测与试验；

⑧控制柜、启动柜及各种传感器的检测与调试：

⑨钢绞线质量检测。

5.4.1.2..提升承重系统配置

1承重系统由经计算确定规格、数量的液压提升器、提升地锚及钢绞线三部分组成。

2每台液压提升器配置l8根钢绞线，最大设计提升重量经计算确定。

钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度为应经计算确定。

5.4.2液压提升系统安装

5.4.2.1.液压提升牛腿焊接完毕后（经计算设计而成），用塔吊将一定数量的液压提升器和液压泵站吊至提升平台并固定；

5.4.2.2.提升器中的钢绞线要在高空穿入，每台提升器穿18根钢绞线，其中左旋与右旋各半，左右旋应间隔穿入提升器内；

5.4.2.3.连接泵站与液压提升器主油缸、锚具缸之间的油管。

连接完之后检查一次；

5.4.2.4.电缆线连接好泵站中的启动柜及液压提升器及就地柜和控制系统，并装好各类传感器，完成之后检查一次；

5.4.2.5.放下疏导板至地锚上部，调整疏导板的位置，使疏导板上的小孔对准提升器液压锁的方向，注意不应使疏导板偏转超过15度，以防钢绞线整体扭转；

5.4.2.6.下吊点固定地锚，并调整地锚孔的位置，使其与疏导板孔对齐，依次将钢绞线穿入地锚中，穿出部分留长不小于10cm。

穿完之后用地锚锚片锁紧钢绞线，注意钢绞线穿地锚时，应避免钢绞线相互缠绕，穿壳之后再检查一次。

5.4.3钢绞线安装

5.4.3.1.用砂轮切割机将钢绞线切割成需要的长度，其中左旋、右旋各一半。

并用打磨机将钢绞线两头打磨平整、圆滑、不松股；

5.4.3.2.将提升器固定在提升横梁上，其液控单向阀一律朝向泵站：

5.4.3.3.将梳导扳置于横梁底部，调整梳导板孔的位置，使其与提升器各锚孔对齐，注意三角形结构；

5.4.3.4.将导向管从天锚穿过各层，并确保位置正确。

然后将导向引针插入导向管的内孔，直至导板孔外，接着把“子弹头”旋在导向引针的螺纹上。

然后将待穿的钢绞线插入“子弹头”，反向依次穿过各层，使其露出天锚1米；

5.4.3.5.用吊机将每组钢绞线一起吊到高空，穿钢绞线，或者利用卷扬机单根穿钢绞线。

5.4.3.6.依次穿好所有钢绞线，提升器中每一层钢绞线，必需左旋线、右旋线间隔排列；

5.4.3.7.钢绞线穿好后，用上、下锚具缸锁紧钢绞线，调整天锚处于浮动状态；

5.4.3.8.最后将梳导板梳至钢绞线另一端，然后穿过地锚。

5.5系统调试

5.5.1检查泵站启动柜及液压提升器之问传输线的连接是否正确；

5.5.2检查泵站与液压提升器主油缸、锚具缸之间的油管连接是否正确；

5.5.3系统送电，校核液压泵主轴转动方向，在泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和提升器编号是否对应；

5.5.4按动各油缸行程传感器的2L、2L-、L+、L和锚具缸的SM、XM的行程开关，使控制柜中相应的信号灯发讯；

5.5.5在安全锚处于正常位置、下锚紧的情况下，松开上锚，启动泵站，调节一定的压力（5Mpa左右），伸缩油缸；检查A腔、B腔的油管连接是否正确：

检查截止阀能否截止对应的油缸；检查比例阀在电流变化时能否加快或减慢对应油缸的伸缩速度。

5.6预提升加载：

钢绞线作为承重系统，在预加载后，每根钢绞线应保持相同的张紧状态，调节泵站压力（3Mpa），使所有钢绞线处于基本相同的张紧状态。

5.7正式提升

5.7.1经过系统的、全面的检查无误后，可进行正式提升。

提升速度不得大于4～6m/h。

5.7.2钢结构构件刚开始提升时，两侧的升缸压力应逐渐往上加，最初压力为所需压力的40％，在一切都稳定的情况下，可加到60%，80%，90％，100％。

在钢结构构件提升离开支架50mm后，应全面检查各承重构件。

5.7.3在钢结构构件提升离开支架后，停止提升，延续24小时，观察各种结构设施的稳定性、安全性。

5.7.424小时过后，结构稳定、安全，可继续提升。

5.7.5在提升过程中，地面测量人员利用激光测距仪测量不少于三个吊点离地的高度。

以便配合提升控制人员调节各个吊点的同步提升。

5.7.6提升过程中应密切注意地锚、钢绞线、提升器、安全锚、液压泵站、计算机控制系统、传感检测系统等的工作状态。

5.8钢结构构件安装

5.8.1整体提升到预定高度后，将提升仪器的各种安全锚锁住，进行钢结构构件的定位处理，将螺栓穿入孔中，使用手动扳手进行初拧，达到设计应力强度的70-80%，待准确定位后，进行终拧，达到设计应力强度的100%。

5.8.2如进行焊接连接，在整个就位焊接过程中，始终在纵横两个方向用经纬仪进行定位，保证了安装和连接效果。

5.8.3机具设备钢绞线符合（EVRONRM138-79）标准，φ15.24，高强度低松弛钢绞线。

6机具设备

液压提升器（其型号及规格视提升构件而定）、变频调速液压泵站（其功率视提升构件而定）、YT型计算机控制系统、激光测距仪、全站仪、经纬仪、水准仪、自整角机、通信系统、同步传感系统、钢绞线（钢绞线符合（EVRONRM138-79）标准，φ15.24，高强度低松弛钢绞线）、构件固定提升地锚（规格形式视构件的形状、重量经设计、计算而定）、电焊机等。

7质量标准：

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）。

8安全措施

8.1提升设备安全措施

8.1.1在钢绞线承重系统增设多道锚具，如安全锚、天锚。

8.1.2液压提升油缸装液压锁，以防油管破裂，重物下坠。

8.1.3液压和电控系统采用连锁设计，以免提升系统误操作造成事故。

8.1.4控制系统应具有异常自动停机，短电保护。

8.2提升控制点设置

8.2.1应保证各个吊点均匀受载。

8.2.2应保证提升结构的空中稳定，以便结构能正确就位，也即要求各个吊点在上升或下降过程中能够保持同步。

8.3现场设备故障应急处理

8.3.1油缸故障：

提升所使提升器，应配有上下两道安全锚，提升过程中如油缸发生漏油等故障，必要时可将安全锚锁死，然后更换油缸。

8.3.2泵站故障：

泵站一些漏油故障只需更换垫圈即可，如电机出现故障必要时可在高空维修。

8.3.3油管损坏：

提升过程中，如油管爆裂，提升器上的液控单向阀自动锁死，更换油管即可。

8.3.4控制系统故障：

提升使用的电器应选用系统稳定性高的电器，一些简单故障现场即可调试，必要时更换控制系统。

8.4钢绞线使用注意事项

8.4.1钢绞线在运输、储存、安装、使用和拆卸的全过程不准出现折弯现象。

8.4.2钢绞线表面不准有焊疤等损伤；钢绞线表面不准有凹坑等缺陷。

8.4.3钢绞线的平均受力安全系数n≥2．75为宜。

8.4.4在任何情况下，电焊机电流不准通过钢绞线导电；

8.4.5入库储存的钢绞线应保证平顺圆滑，并涂液态防锈油；对于重复使用的钢绞线，应做抽样强度检测，发现强度下降，不准使用。

8.5现场安全措施

8.5.1钢结构构件提升施工严格遵守安全操作规程。

8.5.2各工种人员要持证上岗，严格遵守本工种安全操作规程，施工前所有施工人员要对施工方案及工艺进行了解，熟悉操作过程和具体步骤。

8.5.3所有进场设备进行检查记录，合格后方可使用。

8.5.4在施工过程中，施工人员必须按施工方案的作业要求进行施工，如有特殊情况进行调整，则必须通过一定的程序以保证整个施过程安全。

8.5.5高空作业点下面不允许站人，并做好安全防护措施，防止高空坠落事故。

8.5.6施工用电、照明用电按规定分线路接线，对于绝缘保护层裸露的线要严禁使用；夜间施工必须有足够照明。

8.5.7雨雪天气停止高空作业，大雨停止现场作业，出现雷雨时结构有可靠的避雷措施；如遇大风天气，停止提升，同时张好抗风缆绳。

9劳动组织

10经济效益分析

11应用实例：

本工法主要应用于本公司承建的北京航空航天大学东南区教学科研楼工程。

附；北京航空航天大学东南区教学科研楼钢结构技术总结

北京航空航天大学东南区教学科研楼

钢结构提升技术总结

1、工程总体概况

北京航空航天大学教学科研楼工程位于海淀区学院路37号北京航空航天大学院内，设计功能为教学、科研、会议、办公为一体的现代化教学科研场所，结构形式为框架剪力墙结构，地下2层，地上11层，局部6层，由A、B、C、D、E、F、G七个塔楼围合而成，各塔楼之间采用钢连桥连接，A、G塔楼之间由钢桁架连接在一起。

整个钢结构工程共使用约为2000T钢材。

2、钢结构概况

本工程涉及钢结构工程的施工可分为六个组成部分：

⑴Ⅰ区九层以上钢桁架；⑵Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区7～11层钢连桥；⑶Ⅲ区D座钢架；⑷A～G座大堂及屋顶钢结构；⑸中心区钢楼梯；⑹劲性柱与劲性梁。

其中Ⅰ区九层以上钢桁架的施工采用本工法进行施工。

Ⅰ区九层以上钢桁架该部分为本工程钢结构中的重点和难点，其工程量所占比重比例最大，钢桁架投影面积为56.7m×32.4m,钢桁架横跨在A、G座之间，桁架至地面无建筑物。

其下弦底标高为37m，上弦标高为46m，由三层杆件组成。

桁架净跨度为56.7m,共由六品桁架组成，其中HJ1（120T）2榀，HJ2（170T）2榀，HJ2（25T）2榀（如图所示）。

桁架间通过H型钢水平梁连接。

整个钢结构总重量约为860T。

3、简要施工程序

3.1在结构整体提升工作中，采用8台200吨提升油缸，分别布置在8根劲性柱，顶部；提升过程中，采用2台泵站，每台泵站驱动4台提升油缸，每台泵站的额定流量：

160L/Min，这样提升理论最高提升速度可达10m/s；整个提升过程采用计算机集中控制，保证各吊点提升高度、速度保持一致。

液压提升系统

3.2钢桁架提升方法及过程

3.2.1利用塔吊安装牛腿及提升系统，下吊点加固，连接提升地锚

3.2.2系统调试，分级加载，提升离地，静载24小时

3.2.3桁架整体提升，通过计算机控制调整各点标高

3.2.4整体提升就位，利用提升器将结构锁定，桁架与支座焊接就位

3.3钢结构的就位焊接

桁架提升到预定高度后，首先进行桁架的定位处理，将螺栓穿入孔中，使用手动扳手进行初拧，达到设计应力强度的70-80%，待准确定位后，进行终拧，达到设计应力强度的100%。

桁架与劲性柱接头大样

翼缘板为坡口熔透焊接连接，焊缝等级为一级，24小时后，进行探伤试验，在整个就位焊接过程中，始终在纵横两个方向用经纬仪进行定位，保证了安装和连接效果。

4、小结

4.1钢结构工程与其他专业相互配合施工的主要内容是劲性混凝土柱和梁施工，在其施工前，应结合各方图纸，利用工程软件进行大样图绘制，以准确确定钢结构上的留孔位置，以避免现场施工中，钢筋与型钢梁、柱发生矛盾时现场开孔，影响钢结构的质量。

4.2Ⅰ区桁架的组拼、提升的钢桁架总重量达860T，为了保证桁架的顺利提升，在施工过程中，我们严格控制钢结构组拼，校正。

因此，焊缝质量是整个组拼工作中的重点。

桁架的提升过程中，通过同步传感器，监测各吊点之间的位置偏移量，以确定各牵引器的工作正常，及时进行校正。

以提高整个提升质量。

4.3由于钢结构是一门最近几年开始广泛应用的技术，设计和施工方面均有许多改进之处，因此施工方加强与设计人的沟通尤为重要，把技术措施和改进意见提前做好，对加快施工进度，保证施工质量将起到重要的作用。