超大钢结构球体超高空吊装方法创新.docx

1、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

2、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：

3、 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

4、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、

5、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

6、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

7、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

8、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11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

9、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(whe n)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

10、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

11、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）N 4購弓实it篇呈恒豊论正保蚤便甲3C2Ai12n5-12-2&02-a7-22-2-19-2g21012ri7El-图6托桁架测量

12、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9-1205.383684.867287.29-10161.517677.133287.29-1a204.378688.617287.29-10a162.5226

13、73.383287.29-2202.737682.135287.29-11164.163669.865287.29-2a200.511695.315287.29-11a166.389666.685287.29-3197.765698.061287.29-12169.134663.939287.29-3a194.585700.287287.29-12a172.315661.713287.29-4191.067701.928287.29-13175.833660.072287.29-4a187.317702.933287.29-13a179.583659.067287.29-5183.45703.

14、271287.29-14183.45658.729287.29-5a179.583702.933287.29-14a187.317659.067287.29-6175.833701.928287.29-15191.067660.072287.29-6a172.315700.287287.29-15a194.585661.713287.29-7169.134698.061287.29-16197.765663.939287.29-7a166.389695.316287.29-16a200.51666.684287.29-8164.163692.135287.29-17202.737669.864

15、287.29-8a162.522688.617287.29-17a204.378673.383287.29-9161.517684.867287.29-18205.383677.133287.29-9a161.179681287.29-18a205.721681287.2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

16、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方向方冋実测厲整值哩论偏差值2匸112胁，idsBDC, 1673. 96791 898玄E12203.102203. L0L73. 31913施回划 3UO慣91Q14203.102203.1031 , 112305.102203.10d67S. 96T3. SC22216沁讹203.1沁75. S95121-203.10(5203110(2&?9 02

17、IS20J.10Q20X LUG沁9眈901121 s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LS郵22E2, J919287.2述

18、3L9920287.229L2-49212S7.238L35,99222E7.2seo.tG.&9232E7. 2284.339242S7.1-撤2-292&287.22EL59B 4 4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

19、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21&22523052

20、43Eg&552F251&!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15 18）*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

21、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QC小姐 沽动内客戦得曲轻济叢益计晞屋说朗QC课題客称嫂人啊给构球住 制烏仝闭狂舟證;时祈课屋先审创新制 1阳用丁稈洛称住中申曲时执齐吋间1010.1.23-241 U. 7.10.Q 打的费川 1W 吨 kIJO jt/lVfJ-9 ICOC /J月 *用训靈叢帶農I UJJ为三牛也JW-F忙蛆赁抽屮为卯OWM-mODQ 元皿朴矍携梆世用：12Q ,.L/AA H4O A xfrft A-2HiKWU 尼脚IMTJR曲區Nt黄阳1 JUKI Jty *30 e-4000

22、0 it Off葩以勿僧坯 a寸、时计埠屮砂族掘、抚*田出的甩）魯攣丄祛安裝节的工期帥凡 甘妁韋宵机裁軸 M00元/台X30合 -6JMI& 弓灼住耳虬 300 X/A m? A jlMJ Jk-4iXJ )t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20

23、11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CS4行朴纱析屮戟财甲爬”Lf#QC小组话功诊林i4S07J-I24i书发 if机天1-15#3CM0 协15-JO中国隐斑业协金m 釧卜名幕鬲申rj以盖住业円耶oc小爼诂型.泮那门脚公札 水农斋用*弘若嬰側册;和h的w娄 签名生掘.式一斯