高层建筑钢结构天桥提升新方法[1]

高层建筑钢结构天桥提升新方法建设集团有限公司新城西区商务写字楼一期工程QC小组新城西区商务写字楼一期工程位于文昌西路与贾七路交汇处西南侧，总建筑面积12.8万平方米，钢筋混凝土框架剪力墙结构，其中地下一层整体地下室2.1万平方米，地上六幢7～21层商务写字楼。本工程总造价约2.8亿元，建成后将成为××市新的行政商务中心。本工程E楼18层，F楼21层，E楼与F楼之间在63.8m处设计有一钢结构桁架连廊，连廊宽8.4m，高4.6m，跨度31.54m。主体施工时业主拟取消该连廊，但在外装饰阶段，业主考虑到设计整体效果又要求按图施工该钢结构连廊。该钢结构桁架跨度长（31.54m），安装高度高（63.8m），结构自重大（约120T）；且E、F楼外墙饰面已施工好，其下是整体地下室，如何安全、快速地完成施工任务，满足业主的要求，是我们需要重点研究的课题。1、课题概况H400*400*20*30H400*400*20*30H400*400*20*30H400*400*20*30图一：钢结构天桥平面示意图2、QC小组简介2.1小组情况本小组针对工程特点，坚持开展QC小组活动，实施施工技术创新，全组人员均接受过QC小组知识培训，施工技术管理能力强，人员搭配合理，组员简介见下表：小组名称新城西区商务写字楼一期工程QC小组成立时间2009年3月课题名称高层建筑钢结构天桥提升新方法活动时间2009年3月——2009年7月小组类型创新型受QC教育时间平均达60学时小组注册编号YJQC02-2009课题注册编号YJQCKT02-2009小组情况简介表2.2小组成员情况表序号性别学历职称职务组内职务1男硕士研究员级高工公司总工程师技术顾问2男本科研究员级高工公司工程技术部部长组长3女本科高工公司工程技术部副部长方案策划4男研究生高工项目经理组织实施5男本科工程师项目工程师方案策划6男大专工程师专业项目经理实施7男大专工程师项目副经理实施8男大专助工施工员实施9男本科助工施工员过程记录2.3小组活动情况活动阶段活动内容活动次数出勤人次出勤率（%）P☆选择课题☆设定目标☆提出各种方案及确定最佳方案☆制定对策76095.2D☆对策实施43597.2C☆效果检查21794.4A☆标准化☆总结与今后打算21688.9合计1512894.83、课题选择3.1问题的提出业主要求：按时完成天桥的安装，并保证安全，确保工程的总工期。提出问题因此我们选择的课题：高层建筑钢结构天桥提升新方法公司要求：按时、安全地完成大型钢结构的安装工程，并且尽量做到经济合理，为今后类似工程积累经验。现场情况：1.钢结构天桥安装高度高、跨度大、重量重，并且两边建筑物外墙饰面已完成，吊装空间小，且不能破坏墙面；2.天桥下是地下室，要充分考虑其顶板荷重能力。设备情况：本单位没有大型吊装设备，为了保证工程的工期和经济效益，尽可能利用简单的设备，制定吊装方案。4、设定目标及可行性分析4.1设定目标目标：安全、经济、如期完成天桥钢结构的安装目标分解1、确保各吊点同步：各吊点累计行程差＜30mm2、天桥无摆动，侧向位移＜H/2000（30mm），已完成的外墙饰面不被破坏本工程是扬州西区标志性建筑，市重点工程，业主对施工工艺创新和改进给予充分支持，课题实施有良好的外部条件。有利条件结论：通过开展QC小组活动，可以克服不利因素，充分利用有利条件，使目标得以完成。本工程是公司技术研究的焦点、重点，在技术力量、资金等方面得到集团公司的支持，具备成功实施的资源条件。本QC小组技术力量强，小组成员施工经验丰富，理论基础好，创新能力强，能熟练运用QC工具解决工程问题。与东南大学有长期的合作，可请学院的专家教授进行指导，给予技术支持。工程施工技术难度大，现场施工条件差，工艺创新、实施压力大，工作任务紧张。不利条件工艺创新，具有一定的不可预见风险因素的存在。4.2目标可行性研究5、提出方案并确定最佳方案5.1方案的提出小组成员运用“头脑风暴法”集思广益，根据现场实际情况，针对提升重量大、安装标高较高的钢结构结构，综合考虑各方面因素，提出了如下三种可供选择的方案：方案一：高空散拼式；方案二：大型吊车吊装；方案三：地面拼装后整体提升。5.2选择方案针对以上三种方案，小组成员通过专家咨询、资料检索等方式，从技术的可行性、经济的合理性、安全性、工期等方面进行分析论证，见下表：方案方式方案1方案2方案3方案在两楼间搭设高脚手架（工作平台），将钢杆件吊装至高空施工平台，在施工平台上拼装成型。在地面将天桥拼装制作完毕，采用大型汽车吊将其整体吊装至63.8m楼面处。在地面将天桥拼装制作完毕，最后整体提升到设计标高。技术可行性杆件众多，高空组装、焊接工作量巨大，质量难以控制。采用300T或500T吊车，需从外地租赁，路途上有过桥等诸多技术问题。整体提升技术成熟。经济合理性需搭设高脚手架（工作平台），地下室顶板还需要支撑加固，成本高。大型吊车需从外地租赁，过路过桥费、租赁费高，采用300T吊车尚需对地下室顶板加顶撑，费用高。不需要大型设备进场，对地下室没有附加荷重，投入小，经济性好。施工安全高空作业，安全性差。吊装过程中需控制天桥在空中的稳定，安全性较好。避免高空作业，且整体提升技术成熟，安全性好。施工工期搭设脚手架、地下室顶板需要支撑、高空散拼，工作量大，工期长。大型吊车的租赁不能完全按照施工安排进场，不能确保工期。不受设备影响，随时提升，能保证工期。环境影响对外墙饰面影响较小，但大批钢管进场占用场地，影响正常施工。大型吊车行进及在现场工作，对道路、地基均有较高要求。需在上层结构围护墙上开洞，吊装完成后填补。选择不采用不采用采用方案分析选定表方案3——地面拼装后整体提升采用方案：5.3方案优化1）确定整体提升方案后，小组成员就提升方式进行了讨论，提出三种提升形式：方式A：卷扬机牵引滑轮组钢丝绳提升；方式B：采用钢绞线预应力工程液压千斤顶提升；方式C：计算机控制集群液压千斤顶整体提升。方案方式方案A方案B方案C方案卷扬机牵引滑轮组钢丝绳提升。采用低松弛钢绞线承重，以预应力混凝土张拉液压千斤顶连续多个行程提升。采用钢绞线承重,计算机控制集群液压千斤顶整体提升优点1、提升速度快；2、钢丝绳为常用物资，可反复使用，耗材少。1、提升过程稳定，上下锚具互为锁定措施，安全性能好；2、利用现有的预应力混凝土钢绞线和张拉千斤顶，经济性较好。3、设备体积小，自重轻，承载能力大，特别适宜于狭小空间进行大吨位构件提升；1、提升重量、提升高度(跨度)不受限制；2、设备自动化程度高，操作方便灵活。3、成熟技术，安全性好，可靠性高。缺点1、需要大吨位卷扬机固定在楼面（屋面）上，未设置预埋件的楼面（屋面）不易固定；2、大吨位卷扬机较重，需对楼面（屋面）进行加固；3、卷扬机提升需另外设置安全保险装置；4、挂滑轮组的挑梁比较复杂。非广泛使用的成熟技术，需要考虑一系列技术问题；1、本工程在两高楼间，连接数据线比较麻烦；2、工程体量不大，进场集群提升设备成本高。选择不采用采用不采用提升方式比选表采用钢绞线预应力工程张拉设备——液压千斤顶进行钢结构天桥整体提升提升形式：2）细化方案由于天桥在两端楼面上有一个锚固结构，使其长度长于主楼间的净距，无法整体水平吊装至设计位置，综合考虑各方面因素，小组成员对提升方案进行了细化：将钢结构天桥分为2.02m、27.5m和2.02m三段，即左、右锚固端、中间天桥三段；左右两段锚固端在楼层上预先拼装好，中间天桥在地面拼装后整体提升至设计标高，与左右两锚固段合拢，如下图。钢天桥截断处切口需错开，避免接头在同一平面内。图二：钢天桥切断点平面示意图图三：钢天桥吊装示意图B5.4确定最佳方案钢天桥左右两锚固端在楼层上拼装，中间天桥在地面拼装后采用预应力工程张拉设备液压千斤顶整体提升至设计标高，与左右锚固端焊接合拢最佳方案：6、制定对策表6.1工艺流程施工准备→搭设提升平台→安装千斤顶→穿钢绞线→预紧钢绞线→试提升→提升就位→焊接→拆除提升装置。6.2问题分析根据最终确定的方案，小组针对要达到的目标，对影响提升质量及安全的因素进行分析，通过分析共有6个的问题要解决；树图分析如下：天桥整体提升提升过程的稳定、安全提升平台的稳定、安全系统安装的控制提升过程中天桥抗风控制天桥4点提升同步控制支承点混凝土结构的加强千斤顶支架的稳定、安全钢绞线安装顺序控制吊点布置合理性及可靠性天桥整体提升提升过程的稳定、安全提升平台的稳定、安全系统安装的控制提升过程中天桥抗风控制天桥4点提升同步控制支承点混凝土结构的加强千斤顶支架的稳定、安全钢绞线安装顺序控制吊点布置合理性及可靠性天桥整体提升提升过程的稳定、安全提升平台的稳定、安全系统安装的控制提升过程中天桥抗风控制天桥4点提升同步控制支承点混凝土结构的加强千斤顶支架的稳定、安全钢绞线安装顺序控制吊点布置合理性及可靠性序号项目对策what目标why措施how地点where完成时间when1千斤顶支架的稳定、安全采取增加安全系数措施确保提升平台的安全稳定性平台稳定、满足提升要求，有较大的安全储备1、通过计算，设计出提升平台2、采用钢结构计算的设计值之外，另加使用2.0安全系数，增加安全储备3、计算之外采用钢丝绳斜拉作为安全保障体系4、严格按照设计搭设提升平台办公室施工现场2009.4.202支承点混凝土结构的加强对支承点混凝土结构采取加固措施确保建筑物混凝土结构不受破坏。1、对支承点混凝土梁下加方钢管顶撑2、计算中混凝土梁的受力按照其抗力的50%考虑。办公室施工现场2009.4.203吊点布置合理性及可靠性确定吊点位置、构造位置合理、节点可靠1、通过计算机模拟计算，确定吊点的位置2、确定吊点节点做法3、对提升点处的钢桁架进行加固处理办公室施工现场2009.4.226.3制定对策表按照5W1H制定以下对策表：4钢绞线安装控制对钢绞线进行校直采取编号措施保证钢绞线垂直；每束4根钢绞线从上到下不交叉1、采用10kg线坠校直每束钢绞线。2、对每束4根钢绞线和锚具按照顺时针顺序编号，对号锚固。施工现场2009.4.285提升过程钢结构天桥同步控制多种措施同时采用，保证天桥同步提升各吊点累计行程差小于30mm1、采用一泵双顶以控制一对千斤顶行程同步；2、两幢楼间采用对讲机通话；3、楼面测量各千斤顶抽出的的钢绞线长度，实时调整；4、天桥四角在地面采用绷紧的细钢丝绳随桥提升，计量行程。5、从人员培训、测量器具、测量方法诸方面保证数据可靠办公室施工现场2009.4.306提升过程中钢结构天桥抗风控制采用柔性导索附加缆风绳天桥无摆动，侧向位移＜H/2000（30mm）1、提前收听天气预报；2、采用钢丝绳柔性导索；3、采用钢丝绳卷扬机缆风绳。4、天桥两侧封闭铝板在提升到位后安装。办公室施工现场2009.4.307、对策实施【实施一】采取增加安全系数措施确保提升平台的安全稳定性1．编制提升平台搭设方案，通过准确计算，设计出提升平台：选用2根I25a工字钢，工字钢梁后端在楼面上打孔，用钢螺杆压板（锚板）夹持住混凝土结构大梁，见图四。2．采用钢结构计算的设计值之外，另加使用2.0安全系数，增加安全储备。在此计算模型下，平台上另加了2根200×100×6方钢管。3．计算之外采用2根直径21.5mm的6×19钢丝绳斜拉作为独立安全保障体系。4．使用焊接勾绊使千斤顶稳定在挑台上。5．严格按照设计搭设提升平台。搭设后经总师室组织设计、技术、安全部门验收后方可使用。图四：提升平台示意图效果检查：2009年4月9日，提升平台安装完毕，由×××同志带领小组成员进行了检查，各项加固措施已完毕，至4月30日天桥提升完毕，提升平台架体稳定，满足提升要求。斜拉钢丝绳200×100方钢钢管围护栏杆提升平台2根I25a工字钢【实施二】支承点混凝土结构的加强计算中混凝土梁的受力按照其抗力的50%考虑，对支承点混凝土梁下加方钢管顶撑。使用2根400×250×16焊接方钢管斜支撑在上部平台支承点的混凝土梁下