安装公司-大跨度组合式超重偏心坡角度钢结构整体同步顶升施工技术交流.pdf

1、目录 一 工程概况 三 关键技术 四 BIM应用演示 五 网架顶升仿真技术分析 八 效益分析 二 工程特点 七 相关科技成果 现场实施情况 六 工程概况 1、项目简介 工程名称 天津一汽丰田汽车有限公司泰达工厂12万辆新能源车项目-总装车间扩建工程 工程地点 天津市经济开发区第九大街81号。建筑占地面积 17460.37m2 建筑层数及高度 主体为单层，局部设二层空调机房，高度19.50m 建筑类别 工业生产厂房 结构类型 斜放四角锥网架、门式轻钢结构 建设单位 天津一汽丰田汽车有限公司 设计单位 机械工业第九设计研究院有限公司 监理单位 长春一汽建设监理有限公司 施工单位 中国建筑第六工程局

2、有限公司 工程概况 1、项目简介 工程概况 2、网架简介 工程特点 场地受限、工期紧 工程重点、难点 顶升同步控制 在顶升过程中，网架的偏移和倾斜对顶升支架的受力状态都有不同程度的影响，还会影响网架结构自身的受力状况，使构件应力产生重新分布，对结构顶升和结构自身都极为不利。应力比控制 整体顶升过程模拟及应力比控制，结构在成型之前其边界条件及荷载条件与设计差异较大，经计算应力比较小，还是监测重点。实际施工控制应力比不超过0.8。顶升就位后嵌补 网架顶升至就位标高后，需进行高空嵌补钢柱位置网架，因此，嵌补顺序为模拟计算分析的难点。网架重量偏心 本工程三单元网架东侧设有门式刚架空调机房，整体顶升重量

3、约680t，其中，接近2/3的重量集中在空调机房区域，由此造成网架重量不均衡。两种连接方式 网架包含螺栓球及焊接球，一根杆件两端连接方式为栓接和焊接，连接处质量控制和检查为本工程控制重点。关键技术 1、顶升基础 工况条件 关键技术 相关照片 场地土质差，顶升基础利用工程桩及地坪形成整体永久结构。在满足顶升地基承载力的同时，加固补强地坪结构，将顶升基础设置在地坪桩上。利用液压同步顶升动荷载极小的优点，以及顶升架采用标准节和吊具可以重复利用的特点，可以使顶升临时设施用量降至最少，有利于施工成本控制。关键技术 2、杆件加固变为永久加强 工况条件 关键技术 相关照片 网架顶升改变网架自身受力状态，将加

4、强杆件替换成永久结构加强杆件 在无法满足顶升要求时，使需要加强或加固的杆件数量最少。利用仿真模拟技术，模拟网架整体顶升时的应力以及变形，根据计算结果加固杆件，将网架中受力变形大的杆件替换成永久结构加强杆件，满足整体顶升需求，抵消顶升过程中自重应力产生的变形，使其形成稳定的整体以便顶升。关键技术 3、网架顶升十字托梁设计施工 工况条件 关键技术 相关照片 斜放四角锥网架上弦球的正下方存在下弦杆件，无法直接顶升上弦球。设计采用型钢十字托梁带球托支顶网架上弦球，十字托梁的每个悬挑端分别支顶一个上弦球节点，避免了液压千斤顶无法直接支顶上弦球节点的问题，亦可避开网架的下弦杆件的阻挡。上弦球与顶升架上部十

5、字托梁球托支座铰接，使其原支撑点一变四，在一定程度上分散顶升反力，支撑受力更加稳定。关键技术 4、三铰支座设计解决网架重量偏心 工况条件 关键技术 相关照片 网架设计自身重量偏心过大 设计上弦球与球托铰接，顶升架与十字托梁铰接，千斤顶采用万向顶托板顶升，形成三处铰接支撑，可以防止顶升过程中因顶升架发生偏斜造成的千斤顶损坏。有效消除顶升过程中网架重量偏心的影响，使各顶升点的顶升反力相对均匀，保证网架整体顶升稳定。关键技术 5、利用顶升架初始节调整网架坡度 工况条件 关键技术 相关照片 网架两侧坡差高度达到1.8m，坡度为3%。利用不同高度的顶升架初始节调整适应网架坡差，进而确立同步顶升水平面。通

6、过顶升架初始节调整网架坡度，有效保证了网架顶升过程平稳，避免了高空调整网架坡度的安全风险。顶升同步性好，劳动强度低，效率高，施工安全，能够加快工程进度，降低施工成本。关键技术 6、PLC多点同步顶升液压系统 工况条件 关键技术 相关照片 网架顶升分为三、四两个单元，顶升面积分别为5040，8400，顶升过程必须保证同步，否则将存在倾覆风险 采用PLC多点同步顶升液压系统，利用终端多组千斤顶来达到平衡、安全与高效的网架顶升目的。实现智能自动化数控。根据网架特性设计计算机PLC信号处理与液压系统，输入外部监控设施的位移信号，输出液压系统油量控制信号，利用终端多组千斤顶来达到平衡、安全与高效的网架顶

7、升目的，其顶升和降落精度误差不超过0.5mm。关键技术 7、网架顶升过程缆风绳设置 工况条件 关键技术 相关照片 现场多风，网架与顶升架必须进行有效拉结，使两部分形成整体 顶升架体，采用双道斜拉倒挂柔性缆风绳与网架下弦球进行锁定，使顶升架体与网架形成整体，顶升过程的安全性有保证。网架四个角，分别沿两个方向用缆风绳及手拉葫芦与相邻钢柱拉结，随顶升高度升高进行调整。技术分析 1、支顶部位的选择 本工程网架高度为2.42.7m，网架按3%找坡。考虑到用于大吨位顶升的自锁式液压千斤顶的初始长度和行程通常都较大，若选择支顶网架下弦球节点，则网架在散拼时必须在其下方预留液压千斤顶及配套顶升设备的安装空间，

8、最大散拼高度将会超过5m，低空作业安装施工不便。因此，为尽可能减小网架结构的地面散拼高度，选择支顶网架上弦球节点，将液压千斤顶及配套顶升设备的安装空间包含在网架高度范围内，同时按最低点为零层板垫层顶标高-0.25m进行拼装。技术分析 2、顶升点位置优化 网架顶升点的数量和位置直接影响到网架结构在顶升施工过程中的安全性，因此，有必要针对网架的顶升点数量和位置进行优化分析。普通网架由于荷载相对均匀，杆件和球节点的布置也相对均匀，相应的，顶升点布置也应该相对均匀。然而本工程的网架，由于三单元网架东侧存在局部二层的设备机房门式钢架，荷载较大，大直径的焊接球节点集中分布在网架支座附近和门式钢架范围内。同

9、时，门式钢架在网架顶升前完成安装，随着网架结构一同顶升，整体顶升重量约680t，其中，接近2/3的重量集中在网架东侧1/3的部分。因此，本工程网架的顶升点布置也偏向东侧。技术分析 3、顶升工况分析 不考虑压杆稳定时，杆件应力水平较低，最大压应力仅为80.8MPa；考虑压杆稳定后，杆件最大应力为327.5MPa；应力比超过0.8的杆件有6根，超限杆件集中分布在顶升点附近的受压腹杆；网架节点最大挠度21.5mm；最大顶升反力为653.8kN。技术分析 4、嵌补工况分析 网架嵌补工况的分析结果与顶升工况类似，但是由于嵌补杆件和球节点的加入，网架刚度和应力发生重分布，应力比超过0.8的杆件有8根。因为

10、嵌补工况的8根应力比超限杆件包含顶升工况的6根，故杆件加强措施应以嵌补工况为准，加固或加强8根杆件。技术分析 5、分步卸载分析 网架支座安装完成后，进行20个顶升点同步卸载，千斤顶同步、稳定、缓慢下降，卸载过程中按荷载和位移双控制同步，直至完全卸载。分步卸载分析时，分别按照千斤顶的卸载位移量为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、7mm、10mm、15mm、18mm进行分析。卸载过程中，各顶升反力越来越小，顶升托梁陆续与网架脱离而退出工作。050100150200250300350400450024681012141618卸载位移(mm)顶升力(kN)顶升点1顶升点2顶升点3顶升点4顶升点5

11、顶升点6顶升点7顶升点8顶升点9顶升点10顶升点11顶升点12顶升点13顶升点14顶升点15顶升点16顶升点17顶升点18顶升点19顶升点20020040060080010001200024681012141618卸载位移(mm)支座反力(kN)永久支座1永久支座2永久支座3永久支座4永久支座5永久支座6永久支座7永久支座8永久支座9永久支座10永久支座11永久支座12永久支座13永久支座14永久支座15 现场实施情况 A 施工作业前必须编制施工方案 B 施工方案必须按规定审批或论证 E 施工方案完成后必须经验收合格方可进入下道工序 D 施工过程中必须按施工方案施工 C 施工作业前必须进行安全

12、技术交底 现场实施情况 方案编制、内部审批 专家论证 建科委备案 顶升前条件验收 技术交底 现场实施 经专家论证后，根据专家组提出的论证意见进行方案修改，修改后，专家组组长签订意见，报建科委办公室备案 经条件验收后，按照条件验收各方提出的意见进行现场调整，调整后由项目部组织现场技术交底及安全交底。方案经监理审批合格后，将项目基本信息表上传至天津市建科委邮箱报备，由建科委指定专家组组长及成员并确定专家论证时间，组织相关单位参加专家论证。根据论证修改后方案组织实施，网架拼装完成及顶升设备全部安装调试完成后，邀请专家组组长、两名专家及相关参建单位负责人组织现场条件验收 方案编制、内部审批 专家论证

13、建科委备案 顶升前条件验收 技术交底 现场实施 方案编制完成后，经公司、工程局内部进行评审，根据评审意见修改后，报送业主、监理进行审批 方案编制、内部审批 专家论证 建科委备案 顶升前条件验收 技术交底 现场实施 现场实施情况 现场实施情况 网架采取地面拼装整体同步顶升的施工工艺，屋面檩条、空调机房主钢构件均在地面拼装完成。网架拼装过程采取从中间向两侧逐网格延伸，先下弦、后上弦的工作顺序。网架焊接完成后组织验收，本工程为二级焊缝，根据规范要求对焊缝进行20%抽检探伤，为保证顶升安全，现场对焊缝进行100%探伤自检。网架拼装完成后，在网架四周设置四个检测点，用于顶升过程中监测与控制。现场实施情况

14、 现场实施情况 本工程液压系统采用超高压63MPa泵站为各个自锁式千斤顶提供动力，每个泵站通过同步比例阀可为20台自锁式液压千斤顶提供动力。经优化分析及反复试算，三、四单元网架均设20个顶升点。现场实施情况 三单元网架有两点顶升重量为66.5t、66.7t，其余顶升点顶升重量均小于60t，液压千斤顶取0.6的折减系数，因此三单元选择18台100吨液压千斤顶,2台120吨液压千斤顶，可满足顶升需求。现场实施情况 四单元网架各顶升点位顶升重量均小于22.8吨，液压千斤顶取0.6的折减系数，四单元选择20台100吨液压千斤顶，可满足顶升需求。现场实施情况 网架拼装后经验收合格，顶升设备进场，包括：顶

15、升架、液压油缸、液压泵站、顶升架底座、中央控制台等设备，设备进场后由项目部组织进场设备验收，验收包含设备外观质量，检测报告，经检查确认无误后，组织顶升设备安装调试。调试主要分为空载调试及荷载调试。现场实施情况 经顶升前条件验收合格后，解除钢网架与地面的所有连接，认真检查顶升系统的工作情况（液压千斤顶、顶升支架、同步顶升系统、检测系统等）；网架四角，分别沿两个方向用缆风绳及手拉葫芦与相邻钢柱拉结，保证顶升过程网架稳定；现场实施情况 经检查无误后开始第一步顶升，待网架离开地面5cm时，悬停2小时，观察地基沉降情况、下部的顶升支架是否正常、有无严重的偏斜、网架杆件有无弯曲现象、网架支座离开地面是否等

16、高等，根据沉降情况及各项检查结果进行调整，调整完成后再将网架二次试顶升10cm，再次悬停2小时以上，检查整个顶升系统的情况，对网架杆件、顶升架及油缸情况进行检查，经检查无误后方可进行下一步正式顶升施工。现场实施情况 试顶升经检查确认一切正常后，开始正式顶升，在顶升过程中每次顶升20cm，顶升到一个标准节后应对网架进行检测，网架各个顶点标高差距不得大于1.5cm。在正式顶升过程中，顶升高度超过标准节高度5cm，将网架四角的缆风绳拉紧，确保网架及顶升支架稳定后，作业人员在顶升架位置进行标准节安装。安装后通过液压千斤顶将顶升架回落至顶升架底座，液压千斤顶回落至新增加标准节底部顶紧，继续顶升，反复上述

17、步骤，直至顶升至设计标高。顶升至设计标高后，将顶升架底部支垫牢固，液压千斤顶回落，确保网架全部由顶升架支撑受力。在安装至第三节及第七节标准节后，斜拉倒挂柔性缆风绳与网架下弦球进行锁定，使顶升架体与网架形成整体。现场实施情况 现场实施情况 网架顶升至设计标高高出30cm后，进行网架支座处嵌补，嵌补包括螺栓球网架及焊接球网架，为了确保嵌补施工安全，嵌补过程中，全部使用升降车进行人员高空操作，吊车辅助配合进行安装，全部嵌补完成后，因嵌补部位杆件及球为主要受力点，因此进行第三方100%探伤无损检测，全部点位检测合格后方可进行下一步网架整体回落。现场实施情况 经无损探伤检测全部合格后，进行网架整体回落，

18、回落前，将液压千斤顶全部回顶，将顶升架最底部一节拆除，观察网架及顶升架稳定性。静置1小时后，经检查无误，开始顶升架回落，每次回落高度不超过10cm，且每次回落后，检查顶升架及网架受力情况，直至回落至柱顶支座处，待网架全部落座完成后，顶升架继续回落，直至网架与顶升架分离。现场实施情况 网架与顶升架分离后，将液压千斤顶继续回落，先拆除千斤顶，拆除过程中，利用吊车吊钩将顶升架顶部吊牢，拆除千斤顶，千斤顶拆除后，利用升降车将倒拉缆风绳拆除，由作业人员与吊车配合将顶升架整体拆除，吊放至地面，对顶升架进行分解，顶升作业完成。效益分析 通过网架整体同步顶升技术通过网架整体同步顶升技术,比原始的施工方法减少高

19、空拼装焊接比原始的施工方法减少高空拼装焊接作业量，缩短了施工工期作业量，缩短了施工工期,提高了施工安全性，减少了大型施工机械施提高了施工安全性，减少了大型施工机械施工台班、人工等费用，同等条件下，网架整体同步升方式节约费用工台班、人工等费用，同等条件下，网架整体同步升方式节约费用85.385.3万元万元 传统施工方法按理想状态考虑，两个班组传统施工方法按理想状态考虑，两个班组3030人计，工期至少人计，工期至少9090天，天，利用网架整体顶升，作业班组利用网架整体顶升，作业班组2323人组织流水施工，共用人组织流水施工，共用6161天完成，工天完成，工期提前期提前2929天。天。对于门架及网架

20、组合式坡角钢结构，在地面整体拼装完成，然后整对于门架及网架组合式坡角钢结构，在地面整体拼装完成，然后整体顶升就位法节约了工时，材料费，设备费，并满足施工工艺、质量、体顶升就位法节约了工时，材料费，设备费，并满足施工工艺、质量、安全、进度及成本等多方面的整体控制的要求。安全、进度及成本等多方面的整体控制的要求。效益分析 相关科技成果 网架整体同步顶升施工技术在本项目的成功应用，在保证施工安全、质量的同时，节约工期、降低成本、获得行业内外的一致好评。该工艺已申报受理两项发明专利，10项实用新型及工法一项，相关发明创造推动网架体系进一步发展，对类似工程具有指导和借鉴意义。相关科技成果 相关科技成果

21、相关科技成果 序号 专利 类型 状态 1 大跨度组合式超重偏心坡角钢结构整体同步顶升设备 发明专利 已受理 2 大跨度组合式超重偏心坡角钢结构整体同步顶升施工工法 发明专利 已受理 3 一种用于钢结构网架安装的十字托梁 实用新型 已受理 4 一种隐性的设备基础 实用新型 已受理 5 一种用于高处作业的平衡梁 实用新型 已受理 6 一种用于钢结构网架整体同步顶升的装置 实用新型 已受理 7 一种自适应可调节避让式顶升架 实用新型 已受理 8 一种组合式多用途双球铰顶升架 实用新型 已受理 9 一种自适应偏心可调托梁 实用新型 已受理 10 一种可降低作业面的深入式液压顶升装置 实用新型 已受理 11 一种可更换外撑的调节球托 实用新型 已受理 12 一种伞骨固定式柔性可调网架顶升单元 实用新型 已受理 工法 1 大跨度组合式超重偏心坡角钢结构整体同步顶升施工工法 申报中 汇报完毕汇报完毕 谢谢 谢谢 !