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.pptx

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1、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杨帆工程概况工程特点网架顶升仿真技术分析现场实施情况相关科技成果关键技术效益分析BIM应用演示目录一二三四七六八五PART01工程概况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有限公司工

2、程概况项目简介1、工程概况项目简介原生产幸间1、工程概况2、网架简介PART02工程特点工程特点场地受限、工期紧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 量约680t，其中，接近2/3的 重量集中在空调机房区域，由 此造成

3、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。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。工程重点、难点PART03 PART04关键技术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1、顶升基础工况条件关键技

4、术相关照片网架顶升改 变网架自身受 力状态，将加 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2、杆件加固变为永久加强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

5、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网架设计板顶升，形成三处铰接支撑，可以防自身重量止顶升过程中因顶升架发生偏斜造成偏心过大的千斤顶损坏。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两侧坡 差高度达到 1.8m，坡度 为3%。利用不同高度

6、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

7、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升目的，其 顶升和降落精度误差不超过0.5mm。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。关键技术7、网架顶升过程缆风绳设置PART05网架顶升仿真技术分析本工程网架高度为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

8、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，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1、支顶部位的选择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

9、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2、顶升点位置优化不考虑压杆稳定时，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。技术分析顶升工

10、况分析结果3、顶升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 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4、嵌补工况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

11、架脱离而退出工作。0 2 4 6 8 10 12 14 16 18卸载位移(mm)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18卸载位移(mm)技术分析顶升点1 顶升点2 顶升点3 顶升点4 顶升点5 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20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15450400350300250200

12、1501005005、分步卸载分析120010008006004002000支座反力(kN)顶升力(kN)PARTO6现场实施情况ED施工过程中必须 按施工方案施工ACB危大方案实施五必须 施工作业前必须进 行安全技术交底施工作业前必须 编制施工方案施工方案完成后必须经验收合格方可进入下道工序现场实施情况施工方案必须按规定审批或论证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

13、织现场条件验收方案编制、内部审批经条件验收后，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。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 科委办公室备案现场实施技术交底建科委备案顶升前条件验收方案编制完成后，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、监理进行审批专家论证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

14、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。现场实施情况三单元顶升点位四

15、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。现场实施情况四单元顶升点位网架拼装后经验收合格，顶升设备进场，包括：顶升架、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

16、钢柱拉结，保证顶升过程网架稳定；六、组合钢结构试顶升现场实施情况现象、网架支座离开地面是否等高等，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。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、网架杆件有无弯曲六、组合钢结构试顶升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

17、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

18、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，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

19、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。现场实施情况PART07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，缩短了施工作业量，缩短了施工工期工期,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

20、用费用85.385.3万元万元对于门架及网架组合式坡角钢结构，在地面对于门架及网架组合式坡角钢结构，在地面整体拼装完成，然后整整体拼装完成，然后整 体顶升就位法节约了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、工时，材料费，设备费，并满足施工工艺、质量、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。效益分析安全、进度及成本等多方面的安全、进度及

21、成本等多方面的整体控制的要求。整体控制的要求。了业主单位的认可,召开表彰大会,授予项目部 诚信担当保安全,匠心建造保顶升n锦旗一面。效益分析了业主单位萌认可,君开囊彰大会,项目网架整体顶升完成后,得到PART08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相关科技成果汇报完毕汇报完毕谢谢 谢谢!