钢结构提升方案.docx
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钢结构提升方案
新世纪环球中心冰场屋面
钢结构整体提升
专
项
施
工
方
案
编制单位：
编制：
审核：
批准：
第一章编制依据
第二章工程概况
第一节冰场屋面概况
第二节冰场屋面结构布置
第三节技术保证条件
第三章施工计划
第一节施工进度计划
第二节材料与设备计划
第四章施工工艺技术
第一节液压设备技术参数
第二节液压提升工艺流程
第三节施工工艺方案
第四节冰场屋面提升施工方法
第一小节冰场提升单元划分及概况
第二小节提升吊点布置选择及液压系统布置
第三小节提升单元构件组装及焊接
第四小节液压提升设备安装
第五小节设备的检查及调试
第六小节冰场屋面正式提升
第五章施工保障措施
第一节施工组织体系
第二节施工技术措施
第三节应急预案
第四节监测监控措施
第六章劳动力计划
第一节现场生产及管理人员
第二节特种作业人员配置
第七章施工用电
第八章安全文明施工
第九章计算书及计算简图
第一章编制依据
一、依据文件
1．国家颁布执行的建筑施工验收规范、建筑工程质量评定标准、建筑安装操作规程。
2．设计文件：
业主提供的新世纪环球中心东2区冰场钢结构部分设计图纸。
3、施工现场地形和环境条件。
二、国家及有关部门的技术规范和标准
1、《建筑工程施工质量验收统一标准》GBJ50300—2001
2、《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—2002
3、《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2001
4、《钢结构设计规范》GB50017---2003
5、《钢骨混泥土结构设计规程》YB9082---97
6、《高层建筑结构用钢板》YB4104—2000
7、《钢结构制作安装施工规程》YB9254---95
8、《建筑抗震设计规范》GB50011---2001
9、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98
10、建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002
11、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
12、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
13、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
14、国家和行业颁布的有关现行设计、施工规范和标准
三、公司企业标准
1．公司质量管理手册
2．公司项目管理规章制度
第二章工程概况
第一节冰场屋面概况
1、平面结构尺寸：
东2区冰场钢结构屋面平面尺寸73m（2-D轴～2-M轴）×45m（2-2轴～2-7轴），轴线间距除2-D轴～2-E轴为10000mm，其余轴线间距均为9000mm。
2、屋面构件组成：
冰场屋面钢梁共25榀，构件总重约1200吨，主要由H型钢梁组成，H型钢梁规格如下：
截面形式
规格尺寸
主材
H型钢
1300×500×28×45
Q345B/C焊接
H型钢
1500×800×25×50
Q345B/C焊接
H型钢
1800×500×28×45
Q345B/C焊接
H型钢
1800×800×28×50
Q345B/C焊接
H型钢
600×200×11×17
Q345B热轧
3、冰场屋面主梁连接方式：
根据现场实际情况，在27.950标高受土建结构挑台影响，2-2轴钢梁需在提升前先吊装，与整体提升后2-3轴位置钢梁连接方式如下图所示：
2-7轴主梁与混凝土劲性柱牛腿连接方式如下图示意：
第二节冰场屋面结构布置
1、冰场钢结构屋面结构区域为2-D轴～2-M轴/2-2轴～2-7轴，具体分部如下如所示：
冰场屋面结构平面图
第三节技术保证条件
冰场屋面钢结构的提升，按如下进行配置液压系统及设备，就完全能够从技术上保证结构的整体提升。
一、液压设备配置
1、液压提升器的配置
液压提升系统主要由液压提升器、液压泵源系统、计算机同步控制及传感检测系统组成。
本工程中屋面钢结构单元在整体提升过程中，拟选择YS-SJ-180型液压提升器作为主要提升承重设备。
每台YS-SJ-180型液压提升器标准配置12根钢绞线，额定提升能力为180t。
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1860MPa，单根直径为17.80mm，破断拉力不小于36t。
屋面钢结构每个提升单元设置8/10组吊点，每组吊点设置1台液压提升器，提升过程中的最大反力为133t，每台YS-SJ-180型液压提升器穿12根钢绞线。
单根钢绞线的最小安全系数为：
36×12/133=3.25>3.0，满足使用要求。
提升地锚及吊具采用配合设计和试验的规格。
根据相关设计规范和以往工程经验，液压提升器工作中采用如上荷载系数是安全的。
2、液压泵源系统
液压泵源系统为液压提升器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。
在不同的工程使用中，由于吊点的布置和液压提升器的配置都不尽相同，为了提高液压提升设备的通用性和可靠性，泵源液压系统的设计采用了模块化结构。
根据提升重物吊点的布置以及液压提升器数量和液压泵源流量，可进行多个模块的组合，每一套模块以一套液压泵源系统为核心，可独立控制一组液压提升器，同时可用比例阀块箱进行多吊点扩展，以满足各种类型提升工程的实际需要。
本工程中依据提升吊点及液压提升器设置的数量，共配置2台YS-PP-60型液压泵源系统，分别放置在两侧主楼屋面层上。
3、电器同步控制系统
电器同步控制系统由动力控制系统、功率驱动系统、传感检测系统和计算机控制系统等组成。
电器控制系统主要完成以下两个控制功能：
集群提升器作业时的动作协调控制。
各点之间的同步控制是通过调节液压系统的流量来控制提升器的运行速度，保持被提升结构单元的各点同步运行，以保持其空中姿态。
液压同步提升/滑移施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。
操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布，本工程中配置一套YS-CS-01型计算机同步控制及传感检测系统。
第三章施工计划
第一节施工进度计划
1、冰场屋面施工进度计划表：
施工项目
计划时间
工程量
备注
第一提升12榀钢梁组装
10天
615吨
（2-D轴～2-G轴）
第一提升单元整体组装
7天
第一单元整体提升及就位
7天
第二提升13榀钢梁组装
12天
480吨
（2-H轴～2-M轴）
第二提升单元整体组装
8天
第二单元整体提升及就位
7天
第二节材料与设备计划
1、材料计划：
提前做好冰场构件主材（钢板）及辅材（焊材及螺栓等）的统计，编制采购计划，使构件加工及现场安装不受影响。
2、现场安装主要设备计划表：
序号
设备名称
台数
备注
1
气体保护焊机
10台
2
空气压缩机
2台
3
水平仪
2台
4
经纬仪
2台
5
千斤顶
2台
6
10m钢卷尺
20个
7
50m盘尺
4把
序号
名称
规格
型号
设备单重
数量
1
液压泵源系统
60KW
YS-PP-60
2.5t
2台
2
液压提升器
180t
YS-SJ-180
1.8t
10台
3
高压油管
31.5MPa
标准油管箱
30箱
4
计算机控制系统
32通道
YS-CS-01
1套
5
传感器
锚具、行程、油压
7套
6
专用钢绞线
φ17.80mm
1860MPa
6km
7
对讲机
摩托罗拉
3台
8
激光测距仪
徕卡
1台
3、本工程整体提升主要液压设备如下：
4、液压提升器及液压泵源系统示意图：
YS-SJ型液压提升器
YS-PP-60型液压泵源系统
第五章施工工艺技术
第一节液压设备技术参数
1、冰场屋面主要提升设备技术参数：
1.1液压泵源系统采用YS-PP-60型，设备单重2.5吨；
1.2液压提升器采用YS-SJ-180型，设备单重1.8吨；
1.3高压油管采用31.5MPa标准油管；
1.4计算机控制系统采用YS-CS-01型；
1.5钢绞线采用1860MPaØ17.80mm专用钢绞线；
第二节液压提升工艺流程
1、“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。
液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便等一系列独特优点。
2、液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。
当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。
3、液压提升工艺流程见下图所示：
一个流程为液压提升器一个行程。
当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则一步步向上移动。
液压提升工艺流程图
4、液压提升器工作过程详细步骤如下表所示：
液压提升器提升工作原理表
第1步：
上锚紧，夹紧钢绞线
第2步：
提升器提升重物
第3步：
下锚紧，夹紧钢绞线
第4步：
主油缸微缩，上锚片脱开
第5步：
上锚缸上升，上锚全松
第6步：
主油缸缩回原位
第三节施工工艺方案
1、施工方案的确定
为满足业主使用要求，冰场屋面结构设计进行了很大调整，构件重量大幅增加，致使现场塔机布置覆盖范围的吊量，已不能满足冰场屋面结构的吊装，同时，为确保业主对工期的特殊要求，配合现场土建及其他单位施工的总体施工进度，因此，东2区冰场屋面结构采用整体提升的方案进行安装。
2、方案整体思路
2.1根据以往类似工程的成功经验，若将屋面钢结构在正下方楼面上分块拼装成整体后，利用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升到位，将大大降低安装施工难度，于质量、安全、工期和施工成本控制等均有利。
2.2在此思路指导之下，结合现场主体结构施工工序组织，确定屋面钢结构共分为2个提升单元，每个提升单元单独提升，整个屋面结构两次提升到位。
2.3提升具体思路如下：
✧屋面钢结构在投影面正下方21.0m标高的楼面上散拼成整体提升单元；
✧利用与提升单元两侧的混凝土劲性柱设置提升平台（上吊点），安装液压同步提升系统设备；
✧在提升单元的钢梁的两端设置提升下吊点结构，安装提升专用地锚；
✧在提升上下吊点之间安装专用钢绞线；
✧调试液压同步提升系统；
✧张拉钢绞线，使得所有钢绞线均匀受力；
✧检查屋面结构提升单元以及液压同步提升的所有临时措施是否满足设计要求；
✧确认无误后，开始试提升，即将提升单元提升约150mm后，暂停提升；
✧微调提升单元的各个吊点的标高，使其处于水平。
✧再次检查屋面结构提升单元以及液压同步提升临时措施有无异常；
✧确认无异常情况后，利用液压同步提升系统设备将提升结构单元整体提升至设计标高；
✧提升结构单元与上部结构对接，形成整体；
✧液压提升系统整体卸载，完成屋面钢结构单个提升单元的整体提升安装；
✧按照以上步骤提升其它提升单元，最终完成屋面结构的安装。
3、液压同步提升技术的特点
本工程中采用液压压同步提升施工技术，具有以下的特点：
✧采用“液压同步提升施工技术”安装大型设备，技术成熟，有大量类似工程成功经验可供借鉴，安装过程的安全性有保证；
✧提升过程中采用计算机同步控制，液压系统传动加速度极小、且可控，能够有效保证整个安装过程的稳定性和安全性；
✧液压同步提升设备、设施体积和重量较小，机动能力强，倒运和安装方便；
✧通过提升设备的扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制。
✧提升反力点等和他临时结构合并设置，加之液压同步提升动荷载极小的优点，可使提升临时设施用量降至最小。
✧安装过程十分安全，并且构件可以在安装过程中的任意位置可靠锁定，任一液压提升设备亦可单独调整，调整精度高，有效的提高了结构提升过程中精度控制的可控性。
✧液压提升器通过液压回路驱动，动作过程中加速度极小，对被提升构件及提升框架结构几乎无附加动荷载（振动和冲击）；
✧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。
✧省去大型吊机的作业，可大大节省机械设备、人力资源；
第四节冰场屋面提升施工方法
第一小节冰场提升单元划分及概况
1、本工程中冰场屋面钢结构划分为2个提升单元，提升单元的划分见下图所示：
屋面钢结构提升单元划分
2、提升单元的概况：
序号
名称
位置
主梁数量
说明
1
第一提升单元
2-7线×D～H轴
12
总重约615t，设置8组提升吊点
2
第二提升单元
2-7线×H～M轴
13
总重约480t，设置10组提升吊点
合计
25
第二小节提升吊点布置选择及液压系统布置
1、冰场屋面采用液压同步整体提升，为大跨度、超重屋面钢结构，必须事先选择好
合适的提升吊点。
吊点的选择应首先充分考虑到被提升结构的受力体系特点，以尽量不改变结构受力体系为原则，使得提升吊装过程中，结构的应力比以及变形情况均控制在可以接受的范围内。
2、冰场屋面提升单元吊点布置如下图：
·
提升吊点平面布置图
3、液压系统布置图：
液压系统布置图
4、各提升吊点反力表：
序号
名称
位置
数量
提升反力（T）
1
提升吊点1
2-3/2-6线×M轴
2
20
2
提升吊点2
2-2线×G～L轴
5
55
3
提升吊点3
2-2线×F轴
1
80
4
提升吊点4
2-2线×E轴
1
96
5
提升吊点5
2-2线×D轴
1
60
6
提升吊点6
2-7线×G～L轴
5
55
7
提升吊点7
2-7线×F轴
1
45
8
提升吊点8
2-7线×F轴
1
91
9
提升吊点9
2-7线×D轴
1
133
合计
18
1095
5、提升上吊点的设置
采用液压同步提升设备吊装大跨度屋面钢结构，需要设置合理的提升上吊点。
冰场屋面整体提升施工中，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屋面钢结构整体提升单元上的对应下吊点相连接。
根据以上思路，提升平台利用混凝土劲性柱以及屋面梁牛腿，用型钢制作临时提升平台，液压提升器安装在临时平台的提升梁上，提升专用钢绞线通过牛腿上的开孔穿过与下吊点连接。
6、提升下吊点的设置
屋面结构提升单元在整体提升过程中主要承受自重产生的垂直荷载。
提升吊点的设置以尽量不改变结构原有受力体系为原则。
本工程中根据提升上吊点的设置，下吊点分别垂直对应每一上吊点设置在待提升的钢梁上翼缘上。
根据钢梁提升中心的位置焊接专用吊具，提升下吊点吊具如下图所示：
提升下吊点吊具图
7、托梁与主梁连接设置
拖梁与提升单元部分的主梁连接按如下示意图进行连接：
第三小节提升单元构件组装及焊接
1、全面复测现场钢柱牛腿及埋件的平面位置、标高、轴线距离及跨度等的实际尺寸，以便于构件按提升单元的整体组装，及整体提升后的准确就位。
2、根据现场塔机实际布置及塔机吊重实际情况，构件运到现场后，按划分的提
升单元及构件组装顺序，用塔机顺序将构件吊装至6-7轴/L-M线，如下图所示。
3、钢梁的整榀组装：
按构件组装平台示意图所示，在平台组装区域1进行首榀钢梁的组装，用塔机将钢梁按编号
至
顺序分别吊装至6-7轴/L-M所示区域，放置于组装平台走道的滚筒上，滚筒的数量按钢梁长度及实际重量设置，根据冰场构件重量情况滚筒设置8-10个，可满足构件的单件转运。
4、
至
号钢梁的拖运采用10T牵引滑车组，10T牵引滑车按一组设置，在钢梁上设置牵引钢丝绳及固定牵引钢丝绳的连接耳板，钢丝绳采用Ø17.5mm（6*37+1），将构件转运至组装位置，在转运过程中需按现场组装位置需要设置导向滑轮，以保证构件的就位。
5、钢梁到达组装位置后，用2组（4个）32T千斤顶将钢梁托空，取出滚筒，同步落下钢梁，放置于组装平台钢梁上，再进行组装。
6、首榀钢梁的整体组装完成后，第二榀钢梁的组装按照上述方法进行下一榀钢梁的组装，进行流水作业。
7、完成首榀钢梁的整体组装后，在3-4轴线及5-6轴线设置10T的牵引滑车2组，将整榀钢梁转运至安装位置的正下方，待第二榀组装完成后按此方法转运至拼装位置依次进行按提升单元的整体组装。
8、现场构件组装时的焊接，因节点多、焊接工作量大的特点，采用二氧化碳气体保护焊实施焊接，参照钢结构规程和工艺评定焊接参数，结合现场实际情况，现场焊接施工的焊接参数见下表：
板厚（mm）
焊丝直径（mm）
接接头形式
装配间隙（mm）
焊接层数
焊接参数
焊接电流（A）
电弧电压（V）
焊接速度（m/min）
焊丝外伸长（mm）
气体流量（L/min）
t≤20
1.2
平焊对接
8-10
2-5
200-250
300-350
30-32
35-37
0.35-0.40
0.50-0.60
10-15
20-40
40≥t>20
1.2
8-10
6-8
200-250
340-370
30-32
37-40
0.35-0.40
0.50-0.60
10-15
20-40
t>40
1.2
8-10
8层以上
200-250
340-380
30-32
37-40
0.35-0.40
0.50-0.60
10-15
20-40
t<20
1.2
横焊对接
8-10
2-5
200-250
27-30
0.30-0.40
10-15
20-40
40>t≥20
1.2
8-10
5-8以上
200-320
27-35
0.30-0.50
10-15
20-40
第四小节液压提升设备安装
1、导向架制作及安装
在液压提升器提升或下降过程中，其顶部必须预留长出的钢绞线，如果预留的钢绞线过多，对于提升或下降过程中钢绞线的运行及液压提升器天锚、上锚的锁定及打开有较大影响。
所以每台液压提升器必须事先配置好导向架，方便其顶部预留过多钢绞线的导出顺畅。
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。
导向架横梁离天锚高约1.5～2米，偏离液压提升器中心5～10cm为宜。
具体可在现场用角钢或脚手管架临时制作。
2、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。
3、钢绞线的安装
本工程中，最大单根钢绞线长度约20m，共有10台液压提升器，每台穿12根钢绞线，总用量为120根钢绞线。
穿钢绞线采取由下至上穿法（暂定），即从液压提升器底部穿入至顶部穿出。
应尽量使每束钢绞线底部持平，穿好的钢绞线上端通过夹头和锚片固定。
待液压提升器钢绞线安装完毕后，再将钢绞线束的下端穿入正下方对应的下吊点地锚结构内，调整好后锁定。
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。
4、液压管路的连接
液压泵源系统与液压提升器的油管连接：
（1）连接油管时，油管接头内的组合垫圈应取出，对应管接头或对接头上应有O形圈；
（2）应先接低位置油管，防止油管中的油倒流出来。
液压泵源系统与液压提升器间油管要一一对应，逐根连接；
（3）依照方案制定的并联或串连方式连接油管，确保正确，接完后进行全面复查。
5、控制、动力线的连接
（1）各类传感器的连接；
（2）液压泵源系统与液压提升器之间的控制信号线连接；
（3）液压泵源系统与计算机同步控制系统之间的连接；
（4）液压泵源系统与配电箱之间的动力线的连接；
（5）计算机控制系统电源线的连接。
第五小节设备的检查及调试
1、调试前的检查工作
（1）提升临时措施结构状态检查；
（2）设备电气、油管、节点的检查；
（3）提升结构临时固定措施是否拆除；
（4）将提升过程可能产生影响的障碍物清除。
2、系统调试
液压系统安装完成后，按下列步骤进行调试：
✧检查液压泵站上所有阀或油管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态。
✧检查液压泵站控制柜与液压提升器之间电源线、通讯电缆的连接是否正确。
✧检查液压泵站与液压提升器主油缸之间的油管连接是否正确。
✧系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确。
✧在液压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，截止阀编号和液压顶推器编号是否对应。
✧检查行程传感器，使就地控制盒中相应的信号灯发讯。
✧操作前检查：
启动液压泵站，调节一定的压力，伸缩液压提升器主油缸：
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。
3、分级加载试提升
待液压系统设备检测无误后开始试提升。
经计算，确定液压提升器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。
开始试提升时，液压提升器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加载到60%，80%，90%，95%，100%。
屋面结构在刚开始有移动时暂停作业，保持液压设备系统压力。
对液压提升器及设备系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能开始正式提升。
第六小节冰场屋面正式提升
1、提升顺序
冰场屋面的整体提升按所划分的单元顺序进行，先提升第一单元，再提升第二单元，为确保屋面钢结构单元及主楼结构提升过程的平稳、安全，根据屋面钢结构的特
性，拟采用“吊点油压均衡，结构姿态调整，位移同步控制，分级卸载就位”的同步提升和卸载落位控制策略。
2、同步吊点设置
本工程中最大提升单元共有10台液压提升器。
在每台液压提升器处各设置一套同步传感器，用以测量提升过程中各台液压提升器的提升位移同步性。
主控计算机根据这10个传感器的位移检测信号及其差值，构成“传感器－计算机－泵源控制阀－提升器控制阀—液压提升器－屋面钢结构单元”的闭环系统，控制整个提升过程的同步性。
3、提升分级加载
通过试提升过程中对屋面钢结构、提升设施、提升设备系统的观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件，保证提升过程的安全。
以计算机仿真计算的各提升吊点反力值为依据，对屋面钢结构单元进行分级加载（试提升），各吊点处的液压提升系统伸缸压力应缓慢分级增加，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％，直至屋面结构单元全部脱离拼装胎架。
在分级加载过程中，每一步分级加载完毕，均应暂停并检查如：
上吊点、下吊点结构、屋面钢结构等加载前后的变形情况，以及主楼结构的稳定性等情况。
一切正常情况下，继续下一步分级加载。
当分级加载至屋面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
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