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第1页共66页一．工程概况1．建筑基本情况建设单位：工程名称：建设地点：建筑规模：基地面积约22000m2，总建筑面积约81310m2；其中地上建筑面积：37231m2，地下建筑面积：44079m2；建筑高度：27m；建筑层数：地上5层，地下3层工程地质勘察单位：结构设计单位：监理单位：施工总承包单位：方案参加编制单位：2．工程概况****二期暨****工程由地下3层和地上5层组成，该大楼东西方向长120m，基座区宽90m，屋顶宽116m。大楼屋顶高26.19m，基座顶高8.75m。结构分成沉稳的基座部份和4、5层的钢结构部分，其特点是在建筑顶部两层采用大跨度巨型钢桁架体系。其中一～二层采用钢筋混凝土框架－筒体结构体系，利用建筑垂直交通单元组成的六个钢筋混凝土筒体作为本建筑物主要抗侧力构件，三层以上采用巨型钢桁架这一新型结构体系，由36根钢柱承受其重量，同时将6个钢筋混凝土筒体升至屋面。南北向设有6榀巨型钢桁架(1.2*10.04*116.45m)，南北向巨型钢桁架之间设置四道柱间支撑构成东西向2榀钢桁架，结构的整体性好。主桁架的立柱、弦杆、腹杆均采用箱型截面。钢板厚度主要为40～80mm，材质主要为Q345C，其中40～60mmZ向性能要求满足Z15，大于60mm板材Z向性能要求满足Z25。由于本工程钢结构体型巨大，单个杆件重量大，空中组拼难度较大。为保证钢结构整体安装质量和精度，本工程总体施工方案采用逆作法施工，四层至顶层钢结构地面拼装完成后，再进行土方开挖，施工地下三层结构。钢结构采用“地面拼装，整体提升”的施工方案，利用结构体系中的六个钢筋混凝土核芯筒做为主要提升平台。为缓解施工进度压力，钢结构主要构件HJ-1、HJ-2、HJ-3、HJ-4、HJ-5以及主悬臂梁、主连系梁第2页共66页在图书馆基础结构施工前，在地面拼装完成以后进行整体提升，一些次要构件在整体提升完毕以后，砼结构施工期间在空中穿插散拼。最终确定整体提升重量约为10400吨。主要施工流程见3.1节钢结构施工工艺流程。二．提升施工特点、难点分析及应对措施２.1提升吊点的确定本工程整体提升重量大，需提升结构面积广，钢结构构造复杂，杆件刚度差异较大，如何合理布置提升吊点，确保提升施工安全和被提升构件应力和变形在规范允许范围内，是本提升施工的方案的重中之重。应对措施应用计算机有限元计算分析软件，顺序模拟提升施工各工况，结合工程设计状况通过计算分析确定最佳提升吊点位置和提升吊点所需提升力。2.2提升重量重，提升结构面积大，安全性要求高本工程总的提升重量达到10200吨，在国内以前的工程中还前所未有。以前国内提升重量最重的是上海大剧院钢结构屋架整体提升工程，提升重量为6075吨；本工程提升钢结构的尺寸为116m×106m，面积约12300m²，面积巨大。应对措施1．多布置的吊点根据结构的特点，通过计算分析使用六个核芯筒和四副门式钢架布置提升吊点，共布置28个提升吊点；控制系统具有极高的同步控制性能。2．多使用的提升油缸在28个提升吊点上，共布置64台提升油缸，其中44台350吨提升油缸，20台200吨提升油缸；所选用的控制系统具有较强的控制能力，足以控制64台提升油缸和18台液压泵站的协调动作。3．安全系数储备大64台提升油缸总体提升能力达到19400吨，提升油缸的整体安全储备系数为1.90，钢绞线的安全系数为4.35。第3页共66页2.3同一提升平台上各点的载荷在提升过程中波动较大在同一核芯筒上，各吊点之间的距离近，结构刚度大，对位置同步控制极其敏感。只要位置误差稍有差别，各点的负载将重新分配而发生较大的波动，可能引起结构的不安全。应对措施1．采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略在计算机控制系统软件设计时，在每个核心筒各吊点之间采取负载分配同步控制策略，使提升结构在每个核心筒位置上各吊点的负载与理论计算基本一致。位置同步与载荷分配相结合的控制框图见附图10。2．选用高精度压力传感器在每个提升吊点，选用高精度的压力传感器；这种压力传感器的测量精度在千分之五内。3．液压系统的保证在使用的液压系统中，使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀，同步调节精度高。4、计算机控制系统的保证本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。2.4同步控制要求高在提升过程中，各吊点之间的同步控制要求在10mm内；同时，同一核心筒上各吊点的载荷要控制在与理论计算基本一致的范围内。应对措施1、采用位置同步控制策略在计算机控制系统软件设计时，在六个核心筒上28个提升吊点之间采取位置同步同步控制策略，使提升结构的位置保证同步，同步误差控制在±5mm之内，满足本结构的要求。位置同步控制框图见附图9。2、传感器系统的保证第4页共66页在测量钢结构位置时，使用20米长距离传感器。在20米的测量范围内，测量精度可达0.25mm。3、液压系统的保证在使用的液压系统中，使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀，同步调节精度高。4、计算机控制系统的保证本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。2.５整体下放600距离长，下放就位精度高根据施工工艺，在结构就位前，需要将结构整体下放600mm。下放过程中，钢结构需要准确落位到钢骨柱上，就位精度要求高。整体提升是主动加载过程，整体下放是被动加载过程，一旦下放同步控制不好，将造成某点的负载超载而引起结构破坏；因此整体下放比整体提升难度更大，危险性更高。对于本工程而言，10200吨结构、28个吊点和64台油缸整体下放，在国内外还从未有先例。就位前的整体下放，是本工程的关键所在，必须采取措施予以安全保证。应对措施1．采取位置同步与载荷分配相结合的控制策略在控制系统中，采取位置同步与负载分配相结合的控制策略，以确保整体下放过程中各点之间的位置同步和载荷合理分配。2．高精度的传感器使用高精度的长行程传感器和压力传感器分别测量钢结构位置和各点的载荷。3．提升油缸的保护在提升油缸上，安装节流阀，控制提升油缸的缩缸速度，防止提升油缸失控，保证同步；安装溢流阀，控制提升油缸的负载，防止提升油缸超载。4．液压系统的保护在使用的液压系统中，使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例阀，第5页共66页同步调节精度高。5．计算机控制系统的保证本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。2.6空中悬停时间长钢结构提升到位后，需要在空中悬停30天左右，进行其它工序施工；在其它工序施工完成后，再整体下放就位。应对措施1．机械锁定将负载转换到下锚上，提升油缸进入安全行程，锁定上锚。另外在提升油缸下部增设安全锚具，确保安全。2．防风措施在核心筒与桁架之间安装楔形块，防止晃动。3．提升塔架的安全提升塔架与核心筒采用桁架连接，以减小塔架长细比，提高塔架承载力；控制整体提升速度，避免提升结构晃动防撞塔架。2.7钢结构在提升过程中与核心筒间距近钢结构在提升过程中，其桁架与核心筒之间的最小间距仅5cm；要求提升设备的安装必须保证较高的定位精度。应对措施采取先依据轴线安装提升平台提升油缸埋件，后根据埋件实际位置向下投点准确定位提升吊耳位置，在进行焊接，确保提升地锚支架和提升油缸安装时的定位准确，二者的垂线误差小于5mm。三．提升施工总体部署3.1人员组织机构1．成立提升施工领导小组第6页共66页2．提升施工专业分包施工人员组织机构项目下设结构计算组、提升监控组、技术顾问组、控制操作组、提升油缸组、液压泵站组、现场操作组、安全管理等部门。3.2钢结构施工工艺流程钢结构施工工艺流程：第7页共66页本工程钢结构提升施工以理论科学计算为依据，钢结构在提升工况下应力及变形、提升平台、提升塔架、提升吊耳等均以理论设计计算为依据。经多方反复讨论，确定钢结构提升以核心筒为主要提升结构，提升吊点确定在钢结构主桁架上弦杆件节点处。由于TG-3、TG-4轴桁架，重心超出核心筒范围，特在这两个桁架端部对称增设提升钢门式塔架辅助提升。所以钢结构提升吊点共计28个，经初土方平整钢结构地面拼装基础施工拼装支撑桩施工钢结构地面就位拼装主体结构土方施工核心筒施工及提升平台施工提升塔架安装提升设备安装调试提升塔架加工提升塔架基础施工试提升试下降，检查各提升设施状况提升吊耳焊接提升吊耳加工提升设备出厂检验提升设备制备提升吊架加工提升厂家确认正式提升安装第三节钢骨柱安装Y形支撑第一次下放，焊接Y形支撑上口第二次下放，焊接Y形支撑下口拆除提升设备拆除地面拼装支撑桩第8页共66页算各提升吊点反力和拟采用提升油缸布置如下：核芯筒编号钢桁架编号提升点编号提升点反力（单位kN）提升油缸布置提升能力（单位：kN）油缸储备系数/利用系数钢绞线安全系数核芯筒1HJ－1HJ－2A4,8542×3501×20090001.85/0.544.34B3,2601×3501×20055001.69/0.593.99C3,9222×35070001.78/0.564.11D6,6894×350140002.09/0.484.35核芯筒3HJ－1HJ－2A4,8912×3501×20090001.84/0.544.31B3,2021×3501×20055001.72/0.584.06C4,0372×35070001.73/0.583.99D6,6654×350140002.09/0.484.37核芯筒4HJ－1HJ－2A4,8802×3501×20090001.84/0.544.31B3,2101×3501×20055001.72/0.584.06C4,0282×35070001.73/0.583.99D6,6554×350140002.09/0.484.37核芯筒6HJ－1HJ－2A4,8612×3501×20090001.85/0.544.33B3,2491×3501×20055001.69/0.593.99C3,9122×35070001.79/0.564.12D6,6794×350140002.09/0.484.37核芯筒2TG3轴上HJ－3E2,5731×3501×20055002.14/0.475.05F1,8131×35035001.93/0.524.45G2,2152×20040001.81/0.554.46TG4轴上HJ－3E2,5331×3501×20055002.17/0.465.13F1,8331×35035001.91/0.524.40G2,2622×20040001.77/0.564.37核芯筒5TG3轴上E2,5341×3501×20055002.17/0.465.13第9页共66页HJ－3F1,8531×35035001.89/0.534.34G2,2502×20040001.78/0.564.39TG4轴上HJ－3E2,5331×3501×20055002.17/0.465.13F1,8531×35035001.89/0.534.34G2,2072×20040001.81/0.554.48合计101,45444×35020×2001940001.91/0.524.35吊点布置及提升构件平面布置见附图1-1～1-4；提升油缸外形尺寸见附图2。3.3提升设备布置根据核心筒和钢结构的特点，在核心筒1、核心筒3、核心筒4、核心筒6上各布置A、B、C、D四个吊点，在核心筒2、核心筒5上各布置2排E、F、G六各吊点，共28个提升吊点。共采用64台提升油缸、18台液压泵站。具体布置参见附图3、4、5、6、7。3.4提升施工主要施工机械设备表序号机械或设备名称型号规格数量国别产地制造年份额定功率（KW）生产能力用于施工部位备注1提升油缸350吨45中国02～05350吨提升备用2台2提升油缸200吨22中国02～05200吨提升备用2台3液压泵站80L/min18中国03～0450KW80L/min提升4计算机控制柜同步控制型3中国03提升备用1台520米长距离传感器20米30中国04提升备用2台6油压传感器30德国04提升备用2只第10页共66页7油缸行程传感器68中国04提升备用4台8锚具传感器135中国04提升备