超大钢结构球体超高空吊装方法创新.docx
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超大钢结构球体超高空吊装方法创新
超大钢结构球体超高空吊装方法创新
工程概况
空中华西村工程位于素有“天下第一村”之称的江苏省江阴市华西村。
地上
72层，地下两层，总高度328米，占地面积2.84万平方米，总建筑面积21.3万平方米。
该建筑中间一个塔，外围三个塔，上部一个50米直径的圆球，意为
1、QC小组简介
QC小组内容简介（表一）
课题
超大钢结构球体超咼空吊装方法创新
小组名称
中建二局深圳分公司空中华西村QC小组
小组活动时间
2010年2月23号~2010年7月20号
小组成立时间
2010年2月23号课题类型创新型
小组注册号
CSCEC-SZ-005
组长
周琦
小组人数
11人
QC教育时间
48小时以上
活动频次
3次/月
审核人：
周琦制表人：
蔡金志制表时间：
2010年2月23号
2、QC小组成员（表二）
序号
姓名
文化程度
职称
职务
组内职务
组内分工
1
周琦
本科
高级工程师
副总工程师
组长
主持小组工作
2
王燕国
大专
工程师
项目经理
副组长
项目负责
3
雷志强
大专
工程师
生产经理
副组长
现场负责
4
蔡金志
硕士
工程师
技术负责人
组员
技术负责
5
胡忠敏
本科
工程师
技术员
组员
焊接技术、质量
6
朱熹莲
高中
技师
安全员
组员
起重、机械
7
李群林
大专
职员
预算员
组员
成本考核
8
刘红桥
高中
职员
安全员
组员
安全
9
王乐
本科
职员
资料、后勤
组员
资料、统计
10
王加林
大专
职员
吊装队队长
组员
安装实施
11
黄永模
本科
教授级高工
技术顾问
总监
技术把关
审核人：
周琦制表人：
王乐制表时间：
2010年2月23号
三、选择课题
1、问题的提出
塔楼顶部球体钢结构的腰桁架中心线从下弦开始往外倾斜，到“赤道”最大
直径处悬挑跨度11米。
并且构件截面大、重量重，塔吊起重能力有限，不能采取整榀甚至分段进行吊装，如果散拼又难于解决胎架和操作平台。
工期因素、安全因素、成本因素，必须找到既快捷又安全、既安全又节约的安装施工方法。
具体分析如下：
（1）、如果搭设脚手架进行高空散装，经计算需脚手架高度30米左右，面积1700多平方米，安装措施投资很大，并且工期很长。
（2）、在300米的高空搭设悬挑脚手架本身的安全风险就很大，搭设措施、安全
防护又有很大的工程量，安全隐患多
2、课题确定
球体钢结构安装的难点要点是在没有满堂红脚手架的情况下采用散件吊装时，腹杆与上弦接口的组对困难，没有脚手架不能去人，搭脚手架又有安全、工期、成本等诸多制约因素。
能不能找到两头兼顾、两全其美的安装方法呢，以此提出了本课题。
四、设定课题目标
1、课题目标
一次性通过球体钢结构安装分项工程的结构验收。
2、目标可行性分析
（1）、可以通过钢结构专业分析软件，搭建球体的三维实体模型，进行仿真模拟安装，提供方案实施提供参考依据。
（2）、充分利用各楼层梁可以用于桁架的临时固定，并可通过楼层梁可以到达桁架上弦的条件，统筹考虑，完善安装程序和措施，能达到课题目标。
（3）、本小组的技术力量强、有多年丰富的钢结构安装施工经验，创新意识强，能群策群力，QC活动，完成课题任务。
五、提出方案并确定最佳方案
1、方案的提出
2010年3月5日至10日，围绕“直径为50米的球形钢结构在300米高空的吊装”这一中心课题，QC小组成员通过“头脑风暴法”集思广益对高空悬挑球体安装方案进行讨论，绘制亲和图加以归类、汇总共提出了三种主要安装方法：
钢管脚手操作架的高空散拼法、桁架分段安装法、上弦与相关腹杆组合安装法。
2、方案对比、分析
塔顶球体桁架吊装方案对比分析（表三）
序号
女装方案名称
安装主要方法
工期、经济成本及可行性分析
优点
缺点
结论
万案
钢管脚手操作架的高空散拼法
从桁架下弦层悬挑搭设钢管脚手架，按原设计分段，从下往上安装桁架杆件
1构件重量在塔吊起重能力范围之内
2不用修改原设计分段
1所有腹杆与上弦的接口都需要搭设脚手操作架，工作量很大；
2工期预计加长30天，成本高出近70万；
3在300米高空脚手架共需悬挑11米，危险性大，安全防护措施难度大。
不适合
万案
桁架分段安装法
地面分段组装和焊接、分段吊装、高空对接
工人可以在上弦和下弦进行安装作业，操作架和安全措施相对简单，成本较低、工期较短
桁架分段不可能太短，塔吊起重能力只有5吨，不能满足分段的桁架重量
不适合
万案
上弦与相关腹杆组合安装法
先吊装上弦楼层的水平钢梁，腰桁架端用钢马凳临时支撑在下层钢梁上。
然后在地面将一段上弦和与之相关的竖腹杆、斜腹杆用螺栓临时连接在一
1工人只需在上弦和下弦进行安装作业，操作架和安全措施取简单，成本低、速度快、工期短；
2通过“爪”字形方案的创新
需要根据组合吊装方案，重新进行桁架制作厂的构件分段。
最佳
起，形成“爪”字形，然后起吊，将上弦与楼层水平钢梁相连，完成腹杆和上弦4支构件的安装
后，散件数量由原来的800件减少为近500件左右。
审核人：
周琦
制表人：
蔡金志
制表时间：
2010年3月12号
3、确定最佳方案
通过对比，分析，第三种方案（上弦与相关腹杆组合安装法）评为最佳方案
六、制定对策
1、关键工序确定
根据方案选择的上弦与腹杆组合安装法编制具体施工工艺并确定关键工序。
场地准备
地面小单元拼装
球体托桁架单兀吊装
是
球体桁架悬挑腹杆及上弦杆件吊装
是
测量尺寸是否合格——
、/否
返工
测量尺寸是否合格否
球体桁架下弦及下弦水平钢梁吊装
1
1是
球体上弦水平钢梁吊装
1
＜测量尺寸是否合格
返工
否
返工
测量尺寸是否合格—
否
返工
焊接
高强螺栓紧固
验收合格
图4球体桁架施工工序图
小组成员认真分析了球体桁架施工的工序流程，综合考虑工期、质量、安全
等因素确定了如下关键施工工序:
（1）球体托桁架单元吊装；
（2）球体下弦及上弦水平梁吊装;
（3）球体上弦钢梁吊装；
（4）球体悬挑腹杆及上弦杆吊装。
2、绘制对策表
针对施工过程中的关键工序，小组成员采用“5W1H”的方法制定了具体的
施工对策。
关键工序对策表（表四）
关键工序
对策
（what）
目标
（why）
措施
（how）
地点
（where）
完成时间
（when）
执行
（who）
球体托桁架单元吊
装
地面拼装单元吊装空中对接
在15天内完成托桁架安装工作，托桁架节点中心线偏差在
2mm以内
1、提前在地面将托桁架单元组对焊接；
2、托桁架地面安装临时安
全平台
施工现场
2010年5月
30日
雷志强
球体桁架下弦及下弦水平钢梁吊装
单元吊装全站仪精确定位
保证下弦杆件安装位置及标高误差在
±2mm以内
1、计算机三维建模测量节
点坐标值；
2、全站仪测量每一个安装
节点坐标值
施工现场
2010年6月
20日
王燕国
球体桁架上弦楼层水平钢梁
吊装
采用可调节标高式马凳临时支架
满足悬挑桁架腹杆及上弦固疋需要，标高误差在
9mm以内
1、制做可调节式临时支
架；
2、水准仪测量水平钢梁标
高
施工现场
2010年6月
30日
周琦
桁架上弦、腹杆吊装
将上弦和腹杆组装“爪”后组合吊装，
桁架节点垂直度偏差值在
5mm以内
解决组合吊装的吊点位置、绑扎方法及吊索数量及长度
施工现场
2010年7月
15日
黄永模
审核人：
周琦制表人：
雷志强制表时间：
2010年4月26号
七、对策实施
实施一球体托桁架单元吊装
托桁架从筒体67层墙体悬挑向外伸出，最大悬挑11米，总计12榀，分为A、B两种类型。
按照深化设计图纸杆件总计48件，如进行高空散拼空中对接次数为36次，小组成员充分考虑结构特点和现场情况，将托桁架进行单元重组，将吊次降低为16吊，空中对接次数降低为4次。
此部分由雷志强、王加林执行。
图5托桁架平面布置图
实施效果：
2010年5月25日对安装完成的12榀托桁架进行了检查，安装质量符合设计要求，其中托桁架实际节点中心线最大偏差值为2mm，最大理论偏差值为土2mm，对策目标实现。
托桁架节点中心线偏差值比较表（部分）
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图6托桁架测量数据（部分）
实施二球体桁架下弦及下弦水平钢梁吊装
球体下弦坐落在12榀托桁架上部是形成球体造型的基础，下弦桁架安装位置的准确是确保球体安装质量的关键所在。
所以小组针对此进行了球体桁架的计算机三维建模。
计算机三维模拟测量，由王燕国、蔡金志执行。
桁架下弦
图7球体桁架三维模型示意
1、在计算机模型中对桁架下弦节点进行测量，输出三维节点坐标数据
下弦桁架节点三维坐标表（表六）
节点编号
x轴坐标
y轴坐标
z轴坐标
节点编号
x轴坐标
y轴坐标
z轴坐标
9-1
205.383
684.867
287.2
9-10
161.517
677.133
287.2
9-1a
204.378
688.617
287.2
9-10a
162.522
673.383
287.2
9-2
202.737
682.135
287.2
9-11
164.163
669.865
287.2
9-2a
200.511
695.315
287.2
9-11a
166.389
666.685
287.2
9-3
197.765
698.061
287.2
9-12
169.134
663.939
287.2
9-3a
194.585
700.287
287.2
9-12a
172.315
661.713
287.2
9-4
191.067
701.928
287.2
9-13
175.833
660.072
287.2
9-4a
187.317
702.933
287.2
9-13a
179.583
659.067
287.2
9-5
183.45
703.271
287.2
9-14
183.45
658.729
287.2
9-5a
179.583
702.933
287.2
9-14a
187.317
659.067
287.2
9-6
175.833
701.928
287.2
9-15
191.067
660.072
287.2
9-6a
172.315
700.287
287.2
9-15a
194.585
661.713
287.2
9-7
169.134
698.061
287.2
9-16
197.765
663.939
287.2
9-7a
166.389
695.316
287.2
9-16a
200.51
666.684
287.2
9-8
164.163
692.135
287.2
9-17
202.737
669.864
287.2
9-8a
162.522
688.617
287.2
9-17a
204.378
673.383
287.2
9-9
161.517
684.867
287.2
9-18
205.383
677.133
287.2
9-9a
161.179
681
287.2
9-18a
205.721
681
287.2
制表：
李群林日期：
2010年5月16日
2、施工过程中采用球体内部坐标控制网进行安装测量，球体外围三个塔楼
顶部建立外部坐标控制网进行测量复核的双控制网（见图8）。
采用全站仪根据
三维坐标值进行测量校正，将测量数据与理论数据比较，控制偏差值在2mm以内后进行固定焊接。
外部控制测量点「塔楼顶部
挤部控制测昱点
内部控制测量点球怵原点
图8球体测量控制网示意
实施效果：
2010年6月12日桁架下弦圆周封闭焊接完成后对其进行了测量复核，所有节点测量数据与理论数据比较，实测最大偏差值为2mm最大理论偏差值为
2mm，满足规范要求。
卜一張杆件坐柘倦芳窗比较缶（部分）
节岂媚号
Y方向
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実测厲整值
哩论偏差值
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图9球体下弦杆件坐标偏差值（部分）
实施三球体桁架上弦层水平钢梁吊装
球体桁架上弦钢梁吊装。
因桁架“爪”字形构件向外悬挑，为保证安装过程
中的稳定性，必须通过上弦水平钢梁进行拉结固定。
水平钢梁安装时利用可调标高的马凳进行钢梁支撑（见图10）。
此部分由周琦、胡忠敏执行。
图10上弦水平钢梁支撑马凳示意图
图11马凳上部节点实物图
实施结果：
2010年6月18日钢梁安装完成后测其标高最大偏差值为6.6mm最大理论偏差值为9mm，对策目标值实现。
钢梁标高偏圭值比鉀（部分）
节点缤号
理论值
实测谊
实际他差值
連论偏苣值
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图12上弦水平钢梁标高偏差值（部分）实施四球体桁架上弦及悬挑腹杆吊装
球体桁架悬挑腹杆及上弦杆吊装。
如何在300m高空安装悬挑距离达11m的大型桁架构件成为球形钢结构安装的重中之重！
为此小组查阅大量资料，多次展开讨论，认真编写球体桁架安装方案，最终确定了采用无支撑爪”字形悬挑安装的创新工法。
此部分由蔡金志、王加林执行。
具体方法为在桁架下弦、上弦水平钢梁安装完成以后，在地面将一段上弦和与之相关的竖腹杆、斜腹杆用螺栓临时连接在一起，成“爪”字形，然后用塔吊进行起吊、就位、安装（见图13）。
安装工人只需在下弦操作面进行腹杆与下弦接口的连接，再将上弦与楼层水
平钢梁完成螺栓连接就快速完成4支构件的吊装。
不需在高空进行腹杆上端与上弦接口的组对工作，降低了施工难度，也并减少了操作架搭设工作量。
提高了效率、降低了成本，无需搭设平台，安全防护易于实现。
图13“爪”字形吊装现场照片
实施效果：
2010年7月1日球体桁架整体安装完成后，实际测量桁架中心线最大垂直度偏差值为5mm，最大理论偏差值为5mm，对策目标实现。
桁架节点中心线弄育度偏莘偵比较走（部分）
节点编弓
实測偏羞値
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图14桁架中心线垂直度偏差值
八、效果检查
1、目标完成情况
采用“爪”字形吊装方案顺利完成球体桁架安装。
根据部分测量数据绘制
了偏差值折线图，其中托桁架节点中心线最大偏差值为2mm,下弦杆件坐标最大偏差值2mm,钢梁标高最大偏差值为6.6mm,超声波探伤一次合格率98%。
均满足设计和规范要求。
（见图1518）
*实测偏差值理论正偏差值理论负偏差值
--实际偏差值
•理论偏差值
图17钢梁最大标高偏差值比较图
图18超声波探伤合格率柱状图
并于2010年7月2010年7月10日钢结构球体桁架一次通过了业主、监理、质检站的专项钢结构检查验收。
2、经济效益
通过采用高空悬挑创新吊装方案节约工期30天，节约成本72万元，取得了很好的经济效益。
这是一张小组对经济效益的分析表，也得到了公司各部门的冃疋
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图19经济效益分析认证表
3、社会效益
通过此次QC小组活动，优质高效的完成了球体桁架安装施工，总结出了高空悬挑球体桁架创新施工工法。
无安全事故发生，球体桁架安装完成后得到了监理、业主和设计单位的一致好评。
九、巩固措施
小组对此次活动进行了总结，于2010年11月12日编写了《超大钢结构球体高空安装施工工法》交于公司审批，并于12月10日通过公司审核，编号为SMW-GF002。
于2011年1月申报了中建总公司系统优秀施工工法。
十、总结及今后打算
通过本次QC小组活动，使小组成员充分认识到了QC活动的重要性，在工程施工中通过科学的分析方法提高了管理和质量水平，为解决工程施工中的难题
提供了有效的解决思路，为实现工程的质量目标奠定了基础
图20自我评价雷达图
下一阶段我小组还将要针对《深圳南山文化中心超高层连廊整体提升滑移技术》开展QC活动，解决技术难题，确保工程质量。
蒂誉证书
中国建筑第二工程局有限公司：
你公司开展的空中华西村QC小组活动（课题：
超大钢结构球体超高空吊装方法创新），荣获二0一一年深圳市工程建设优秀QC小组成果一等奖。
全国「視建设优秀QC小组活动成果
现场评审表
单位名称；中国建筑第二工程局有限公司深圳分公司（盖章）
>o
冲址名称
中建二局澤圳分会司空中半两村QC?
小訥
小ft!
亍id号
CS课眩名称
趙丸钳结构球体粗髙空吊装方汎创新
滦1｛疗记号
CX-2010-001
序号
评审顼n
评审内寄
QC小爼的如职
QC小纽疑山
与帝功记录
话动放瑕及成蚩的績帚、巩网
I、聽播幻关规建比卜水组?
Tk!
相週JS彷记：
2、曲活动时，水坦薩庭的岀勤怙况：
3、小组血迅妙与分那粗内工件前帖况.
1、bniiA动鬧梅QC小细活动丙rt进肓：
2、聪穷世需的丹呼亟的记承囈崔井保存I3.活血承豪定■、兀实*并■反萩话动时堂过程I仏*«廉円询活动觥舟按计划亢民：
久話型g的内养勺說丧鬣啊的一址性.
I、勺處果内壽进拧核宝和碗认.井已临时所册迳的目林12.取卄抽经济做益匕小到站备ah出I耳怛肯芨暉门的认町&九改进的有效措施已埔入有咗*小准：
斗、境场已按新的林帝用业・井忙底烘祝凶兀胶好的未准人
1.QC协fait员吋QC小絹活动探序帽了tHf观*
2.QCd'fflJrt^i时诳、「耳»TM«a
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