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    類型9鋼結構施工概述

  • 上傳人:z***
  • 文檔編號:28958
  • 上傳時間:2016-07-28
  • 格式:DOC
  • 頁數:50
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    關 鍵  詞:
    鋼結構 施工 概述
    資源描述:

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    1、第一章 鋼結構施工概述第一節 鋼結構工程概況本工程的主體鋼結構包括:混凝土核芯筒內的勁性柱、外筒結構、樓層結構(包括塔頂轉換層和空中漫步道)和天線桅桿等。勁性柱共設置 14 根,沿混凝土核芯筒周邊布置,為工字型截面型式。鋼結構外筒是電視塔主要的垂直承重及抗側力結構,包括三種類型的桿件:立柱,環和斜撐。外筒共有 24 根立柱,由地下二層柱定位點沿直線至塔體頂部相應的柱定位點,全部采用鋼管混凝土組合柱。柱截面尺寸由底部的鋼管直徑 逐漸減小到頂部的 ,柱內填充混凝土的強度等級為 撐的材料為鋼管,其直徑大小為 850700 。斜撐與鋼管混凝土柱的連接采用相貫節點剛接形式。外筒的環梁共有 46 組,環梁

    2、材料亦為鋼管,環梁直徑均為 800。環梁與鋼管混凝土柱通過外伸的圓柱節點相貫連接。所有現場節點均為焊接連接。內外筒之間共設置 37 層樓層。樓層鋼結構為主次梁結構,主梁一端與混凝土核芯筒連接,另一端與鋼外筒連接??紤]內外筒存在垂直位移差,連接節點采用鉸接。部分樓層采用重型桁架和懸掛結構。在+和+,圍繞核芯筒外側旋轉而上設有空中漫步道,對應核芯筒樓層處設置休息平臺。漫步道懸挑橫梁長度約 ,采用 H 型鋼。連接桅桿天線和外筒鋼管混凝土柱的轉換層從+至+,高 。共設置八榀轉換桁架,中間與橢圓鋼環連接,外端與鋼外筒連接?;炷梁诵就岔敇烁呔佑谵D換層之下約 200結構穩定后中間填充柔性墊層。轉換桁架上下

    3、弦桿采用 600箱形截面,斜桿采用 600桿為 600 的鋼管。桅桿天線高度達 156 米,位于塔體頂部,下部采用格構式鋼結構,上部采用全鋼板焊接成箱形截面。桅桿天線平面形狀為正八邊形和方形兩種形式,底部正八邊形平面輪廓為 x 部平面輪廓為 x 程鋼結構總重逾 5 萬噸。圖 電視塔結構外框軸測圖第二節 構形式特殊本工程的主體結構由混凝土核芯筒和鋼結構外筒組成。其混凝土核芯筒為一等截面(內凈尺寸 17m14m)橢圓柱體,設有大量建筑孔洞,細長而柔;其鋼結構外筒為由 24 根圓錐形立柱、46 組環梁及分布其間的斜撐組成的變截面橢圓筒體。由于鋼結構外筒自下而上作 45扭轉,因此使外筒所有構件均為三維

    4、傾斜,這種獨特的結構形式為目前國內外所僅見。內外筒之間分區域疏密不均地設置了 37 層樓層。由于樓層的大量缺失,整個結構既似塔桅,又兼有超高層的特點,因此使得內外筒之間的相互作用和共同工作值得重視,也使結構施工階段的穩定問題凸現。在塔體頂部,設置由內環、外筒和桁架等主要構件組成全鋼結構的轉換層,其上尚有格構結構和箱型截面組成的天線鋼桅桿,考驗著施工承包企業的技術應變能力。量大,高度高整個工程鋼結構重量逾 5 萬噸。鋼結構外筒基礎平面為一長軸 80 米,短軸 60 米的橢圓。由于其中心與混凝土核芯筒的中心不重合,偏差達 9 米多,使安裝作業半徑倍增。塔體高達 454 米,其上天線桅桿長達 156

    5、 米,整個結構高 610 米,雄踞世界之最。俗話說:“高一分,險三分” ,給結構施工帶來較大風險。件重,高空焊接量大鋼結構主要構件立柱鋼管的截面直徑為 2000200厚為500位長度重量達 mm,最大分段重量達數十噸;部分樓層桁架重 50 余噸,轉換桁架每榀最重更是達 100 余噸。構件重量重,安裝作業半徑大,對于合理選用起重機械和構件單元劃分提出了要求。鋼結構外筒均采用鋼管構件,高空節點為焊接等強連接。焊接量大,且高空作業條件差,如何優化節點構造型式,改善高空作業條件,選擇合理的焊接工藝成為解決問題的關鍵。裝精度高,影響因素多根據投標技術文件,鋼立柱的安裝精度為 1/2000,且不大于 5遠

    6、高于一般超高層建筑和塔桅的安裝要求,這就為測量定位和施工過程控制提出了極大的挑戰。除了測量、焊接等影響安裝精度的因素外,由于結構的扭轉和超高度,在恒載作用下變形顯著且關系復雜;隨著結構高度的升高,在季度溫差、晝夜溫差及因日照引起的結構溫差作用下使結構的變形控制難度大增。而不同材質的內外筒,因線膨脹系數的微小差別引起的變形差,也顯得不可忽視。工環境新電視塔工程緊鄰珠江,岸邊原有一環衛碼頭,經適當改造后,可供部分鋼結構水運至工地,而獲舟楫之利。由于裙房施工有工期要求,將會對塔樓鋼結構施工總平面布置產生一定影響,因此需要全盤考慮。廣州屬于亞熱帶季風氣候,根據廣州市近幾年氣象資料分析,常年平均氣溫 最

    7、熱 7 月平均氣溫 ,最冷一月平均氣溫 極端最高氣溫 ,極端最低氣溫 年平均相對濕度 78。廣州市區電視塔擬建區域秋冬季的平均風速較春夏季要大,年平均風速 s,雖近二十五年來未出現十級以上大風,但在多風季節,仍將給結構吊裝帶來相當的風險。正常年景,3 6 月份濕度大且雨量充沛,亦將對施工特別是高空焊接帶來重大影響。而廣州年平均雷暴日為 ,新電視塔又處于雷電災害多發區。施工階段的防雷和避雷問題必須引起重視。結構與其它各工序之間的搭接施工為了滿足總工期的要求,土建地下室必然與鋼結構安裝搭接施工;為了滿足內外筒結構的整體剛度以及大型塔吊對混凝土核芯筒的受力要求,混凝土核芯筒、鋼結構外筒以及樓層須同鋼

    8、結構的吊裝順序同步施工,并保持適當的步距。這對工程的總體協調管理和鋼結構吊裝過程中的施工控制都將產生影響。鋼管柱內混凝土的澆筑,以及混凝土樓層的施工與鋼結構多道工序的施工交叉搭接,緊密相關。期要求鋼結構的安裝工期雖逾兩年,但隨著施工高度的升高,吊裝作業工效逐漸降低,施焊相對困難,測量及變形控制的難度增大。天線桅桿施工時, “華山天險一條路” ,作業面也更為狹窄,加上氣候影響,各工序交叉搭接,施工進度仍十分緊張。結構安裝的難點和關鍵綜合廣州新電視塔的結構特點和工程要求,可見本工程的鋼結構的施工面臨巨大的挑戰,其技術風險應予重視。鋼結構安裝的難點和關鍵歸納如下:重設備的選擇、布置和吊裝單元的劃分根

    9、據鋼結構施工的周邊環境條件和混凝土核芯筒先于鋼結構施工的特定條件,選擇合理的起重機機型、數量和布置位置,滿足大半徑、超高度的結構安裝和施工進度要求,是鋼結構安裝的基礎條件之一。超高空塔式起重機的轉換和拆除也是一個難題。因結構構件的體量較大,形式多樣,單件重量重,如何合理劃分吊裝單元,充分利用起重設備的性能,并減少高空散裝和高空焊接,提高安裝效率,是應首先考慮的問題。精度的測量、校正和定位鑒于本工程形體復雜,空間節點坐標多變,安裝高度高,而結構安裝精度的要求十分嚴格的情況,選擇合理和可靠的高精度測量技術,包括基準控制網的設置,測量儀器的選用,測點布置,數據傳遞和多系統校核等,是本工程結構安裝確保

    10、施工質量的關鍵之一;而在超高空進行大型構件的校正和定位也是本工程的難點。構(構件)在安裝過程中的穩定問題由于本工程鋼立柱雙向傾斜,樓層缺失處鋼外筒與混凝土核芯筒之間多無永久的可靠連接。因此,在施工荷載、風荷載等作用下,結構在施工階段的任一時刻,如何確保結構穩定亦是關鍵問題之一。合理的吊裝順序和有效的臨時支撐系統則是必不可少的施工措施。高空作業的安全操作設施本工程由于結構形式特殊,絕大部分均為凌空作業,如何設計合理的安全操作系統,包括垂直登高、水平通道、作業平臺和防墜隔離措施等是安全生產的基本保證。設計這一安全操作系統,除安全可靠外,尚須兼顧周轉方便,校正、焊接等設備的放置,超高空作業中改善人員

    11、心理狀態視覺屏障的設立以及防風防雨措施等。工階段的結構驗算、施工控制和施工監測針對本工程內外筒因不同材質而存在的變形不協調問題;特殊結構形體引起的扭轉問題;在結構自重荷載、溫度荷載、風荷載作用下的結構變形和安全問題;在施工荷載(如起重機械、混凝土機械等)作用下結構整體或局部可靠度問題,均必須進行各施工過程的結構驗算和分析,用以指導施工和控制施工。為了確保結構在施工階段全面受控,必須建立貫穿施工全過程的施工控制系統,以信息化施工為主要控制手段,并根據結構驗算和分析結果,對結構溫度、結構應力和變形的特征點進行施工監測。施工監測宜與結構的健康監測相結合。擇合理的焊接工藝,確保超高空焊接質量鋼結構外筒

    12、構件連接主要采用全位置等強對接焊,焊接要求高,焊接工作量大,焊接操作條件差。因此,選擇合理的焊接手段、工藝參數和焊接工程的組織至關重要,事關結構施工質量和進度。而合理的焊接順序對結構變形的控制亦不容忽視。結構與混凝土結構施工的合理搭接從底板施工起,鋼結構即與混凝土結構交叉施工。而塔樓施工時混凝土核芯筒外所附的塔式起重機等施工荷載對混凝土的強度等有一定要求;鋼管內澆筑混凝土和鋼結構安裝搭接穿插,相互間亦有影響,處理好鋼結構與混凝土結構施工的合理搭接,亦是本工程施工有序進行的關鍵。頂鋼結構轉換層和天線桅桿的安裝塔頂鋼結構轉換層,構件布置較復雜且單件重量重,而在安裝時,塔式起重機的起重量因超高而折減

    13、,結構安裝的難度較大。天線桅桿長達 156m,又安裝在 454m 的塔頂。如何充分利用塔吊進行桅桿的安裝是可供的選擇之一;提升或頂升工藝的采用仍不可避免。施工時桅桿的重心高于提升(頂升)點,在桅桿提升過程中如何保持垂直度,以及克服風荷載等是施工的關鍵。第三節 裝總體技術路線根據本工程結構特點,作業環境,工期要求,資源配置情況,以及綜合考慮了各種技術經濟條件,在多方案比較的基礎上,選擇了如下的施工技術路線,其可表述為:1)塔樓安裝以外掛內爬式塔吊和重型履帶起重機為主要施工機械,以每一環作為施工區段,根據起重能力和樓層(支撐)布置狀況劃分吊裝單元,以樓層梁或臨時支撐作為施工階段外筒結構穩定構件,自

    14、下而上,柱、斜撐和環梁同步施吊,綜合安裝區段鋼結構。2)測量在底板面及周邊可通視區域建立平面和空間測量基準網,采用高精度全站儀及垂準儀沿混凝土核芯筒外壁垂直傳遞,建立測量中繼站;以分段柱端中點及環梁與柱交點處設測點。通過兩個測站互相測校,在避免環境因素影響的條件下進行每一組柱的精確定位;以液壓千斤頂組進行構件校正糾偏,以臨時裝配板作臨時固定,適時采用 位系統進行定位復核。3)焊接以半自動焊為主,手工焊為輔,根據焊接規程和焊接工藝評定要求,按規定的焊接順序,對稱連續施焊,嚴格控制焊接質量和焊接變形,及時進行焊縫的無損檢測。4)安全設施以施工電梯為主,爬梯為輔進行垂直登高,以樓層梁,臨時支撐及環梁

    15、作水平通道,每外筒節點分設三個可整體裝拆全封閉作業平臺,在適當的區域設置防墜隔離設施。5)天線安裝改外掛內爬塔吊為外附自升塔吊,進行天線桅桿格構結構和臨時輔助鋼結構的安裝,在格構結構內適當的部位分段組裝實腹式天線段,設液壓可調導輪導軌系統作導向及抗風糾偏裝置,以鋼絞線穿心式液壓千斤頂為提升設備,由計算機多參數自動控制,實現實腹段天線的超高空連續提升、一次就位安裝。6)結構施工驗算及變形控制根據多種載荷條件及不同施工工況,采用兩個以上的結構驗算程序,進行結構內力和變形計算,通過施工控制及信息化手段,指導安裝全過程,對結構關鍵點進行溫度、內力和變形的全過程監測,確保結構施工受控。重機械的選擇和布置

    16、1)主要施工機械選擇本工程選用 00t)履帶起重機兩臺和 200tm)塔式起重機兩臺作為鋼結構安裝的主機。2)00t)履帶吊施工內容兩臺 00t )履帶起重機沿 C 區外圍高處開行,與80t、150t 履帶起重機配合,負責柱腳安裝,C 區混凝土底板、核芯筒初始段的施工配合,塔吊安裝;與 200tm)塔吊配合,進行+下鋼結構安裝及其余鋼結構構件的翻駁就位工作。3)00t)履帶吊開行區域的處理由于鋼結構施工時,A 區地下室已施工至凝土平臺,故擬搭設專用鋼棧橋,將 00t )吊車等施工荷載直接傳遞至底板上,基本上不影響混凝土結構的施工和受力。這種施工措施在其它工程中經常采用,技術上是成熟的。4)選用

    17、 00t)履帶吊的優點和多臺外附式塔吊相比,采用 00t )履帶起重機固然增加了搭設棧橋的代價,但“失之東隅,取之桑榆” ,將在鋼結構安裝過程中將得到補償。首先由于 00t)履帶吊的起重能力大于重型塔吊,且其沿周邊開行,使作業半徑大為減小,為最初幾環鋼外筒結構及樓層安裝帶來極大便利:柱子的分段重量可達 80t,減少鋼柱的分段不僅可減少高空焊接和提高安裝效率,而且大大簡化了臨時支撐和降低定位的難度;+樓層有四榀鋼桁架,單榀最重達 50 余 t,采用 300t) 履帶吊后,可實現整榀安裝,而避免高空散裝。采用 00t )履帶起重機施工成本低于重型塔式起重機,可適當減少機械配置的數量,而且沒有外附式

    18、塔吊因依附鋼外筒所傳遞的施工荷載對鋼結構變形控制帶來的負面影響。采用00t)履帶起重機后,也使外掛于混凝土核芯筒的塔吊可以從2000tm 降低至 1200tm,從而減小塔吊對混凝土核芯筒的施工荷載。5)塔吊施工內容兩臺 200tm)外掛內爬塔吊負責塔樓除 00t)起重機安裝以外的其他所有鋼結構。其中一臺經置換成位于塔樓頂的自升式外附塔吊,負責天線桅桿的安裝和配合工作。6)塔吊使用工況選擇一般框筒結構的超高層建筑,其塔吊多以內爬形式設置,且借用核芯筒內電梯井筒居多。但本工程由于選用重型塔吊,其塔吊的固定和爬升凈空要求大于核芯筒內電梯井的尺寸,勉強布置,將影響核芯筒結構的完整性和正常施工。由于核芯

    19、筒平面尺寸相對小(14m17m) ,即使能布置內爬塔吊,由于不滿足兩臺塔吊同時作業的凈距要求而只能設置一臺,這樣又不滿足結構安裝的進度要求,內爬塔吊還不能滿足塔頂天線桅桿結構的安裝。而采用外掛內爬塔吊則能較好的解決內爬塔吊不能解決的矛盾,塔樓至頂均可保持兩臺塔吊同時作業,而且為塔吊的超高空轉換提供了便利。外掛內爬的塔吊形式是塔吊設計和制造時的既有配置,但對混凝土核芯筒會產生不同于內爬時的施工荷載。為了確保核芯筒能滿足外掛塔吊的要求,我們首先盡可能減小外掛塔吊對核芯筒的施工荷載。其一,在滿足結構安裝的條件下,盡量降低塔吊的起重能級(現為 1200tm) ;其二,減小塔吊的懸臂段長度(現控制在 2

    20、8m 以內) ;其三,減小塔身與核芯筒外壁的距離(現控制在 3m 左右,兼顧核芯筒模板系統的作業空間) ;其四,增大附墻支架的間距(一般塔吊支架間距 12m,現調整為 當四個樓層高度) ;其五,我們通過調整塔吊爬距(現控制在 1/2 支架間距) ,使混凝土核芯筒與鋼結構安裝高度之差控制在 2535m 。按照這一爬距進行爬升,可以使其中一臺位于同一環低端的塔吊始終處于被安裝結構的上面,這樣,在爬升至細腰段進行鋼結構安裝時,有效避免由于鋼外筒距離核芯筒較近而產生的相碰問題;而位于同一環高端的塔吊位置雖然低于被安裝鋼結構,但是這一區域的鋼外筒與核芯筒有一定距離,不會產生相碰情況。施工至細腰處時的塔吊

    21、立面和平面位置如下圖所示:圖 腰段時塔吊立面布置圖圖 腰段時高端塔吊爬升框與外框筒平面相對位置圖另外,我們在施工順序的安排上考慮塔吊上支架作用的核芯筒部位的混凝土齡期大于七天,在廣州這樣的溫、濕度條件下,混凝土的強度是能夠滿足要求的。由于位于北側的塔吊布置部位,混凝土核芯筒留有觀光電梯預留孔洞,須在塔吊支架作用部位設置合理的構造措施進行補強,充分利用既有勁性結構,并增設臨時水平鋼梁等以確保局部結構的強度和安全性。采用上述綜合措施,經整體和局部驗算,采用外掛塔吊是完全可行的。7)塔吊外掛內爬的優點在本工程中,采用附著于核芯筒的外掛塔吊,與在周邊設置外附塔吊相比,其優越性也是不言而喻的。首先,其高

    22、度可隨結構升高而升高,不似外附塔吊的塔身受到超常高度的限制;其次,其作業面覆蓋的效率大大高于外附塔吊,兩臺塔吊即可覆蓋所有作業面。再則經過技術處理后,其附墻于混凝土核芯筒遠比外附塔吊的附墻于鋼外筒或核芯筒壁而不得不采用超長附墻桿來得可靠,且對鋼結構安裝影響小。鑒于本工程中采用外掛內爬塔吊比內爬或外附塔吊具有如此鮮明和突出的優點,雖然須對混凝土核芯筒作局部補強,但補強措施可靠易行,故是一種積極的關鍵選擇。結構構件安裝順序的考慮鋼結構構件安裝順序應考慮在安裝過程中結構(構件)的穩定,盡快形成單元剛度,確保施工階段的及時定位和不同氣候或環境條件下的結構安全。同時應兼顧焊接順序,合理安排吊裝和焊接的搭

    23、接施工。1) 鋼柱及其它構件的同步安裝鑒于本工程鋼柱呈雙向傾斜,又附帶各種節點分段,有較大的偏心。為了確保鋼柱在安裝校正過程中的安全,在目前起重機械配置的可能條件下,每條作業線擬采用雙機配合,柱、支撐(樓層主梁) 、斜撐和環梁同步安裝的方法。即以一臺主機吊裝鋼柱,另一臺主機安裝與其相應的其他構件的方法邊吊邊校,并使其盡快形成單元剛度。這種方法可簡化大量高空臨時措施,保持較高的工效,并保證結構在任一時刻的穩定和安全。2) 樓層結構與鋼外筒同步安裝本工程鋼塔樓共有 37 層樓層,其中少量是懸掛樓層,大部分樓層主梁與鋼外筒相連。如果先安裝鋼外筒構件,不安裝樓層鋼梁,則必然要加設大量的臨時鋼支撐,才能

    24、保證鋼外筒在吊裝過程中的可靠定位和穩定。但是這樣做,當安裝樓層鋼梁時,與眾多的臨時支撐必然發生置換上的困難。而先安裝鋼樓層結構,則其外側又無所依靠。故擬采用鋼外筒與樓層結構同步安裝的方法,將是較為可取的選擇。3) 懸掛樓層的安裝本工程在標高+有懸掛樓層,通過懸掛柱與上一層鋼結構連接。懸掛樓層有自下而上的順作法和自上而下的逆作法兩種安裝方法。所謂順作法,即按常規的施工順序,用承重臨時支撐支承,將懸掛樓層安裝到指定位置,待其上承重樓層安裝完畢后,再與其相連接,最后拆除臨時支撐。逆作法即先安裝上部的承重樓層,然后自上而下,逐層安裝懸掛樓層(即上海東方明珠電視塔上球懸掛樓層安裝方法) 。兩種方法各有利

    25、弊。順作法將需要較多的承重臨時支撐,且可能超過下層(+臺等)的荷載許可。懸掛柱與上層承重結構的連接還要有特殊措施。逆作法則對安全設施的要求較高。經過綜合比較,擬采用逆作法進行安裝。即先將懸掛樓層構件分批就位于下層平臺(以不超過樓層許可荷載為限) ,以分塊(分片)組裝,吊車吊裝或局部提升的方法進行安裝。安裝操作腳手以部分懸掛和部分落地腳手相結合,確保施工安全。4) 塔頂轉換層的安裝在標高+有結構轉換層。轉換層以鋼內、外筒及多榀桁架組成。由于內筒結構及鋼桁架單件重量較重,只能采取高空散件分段組裝,分段重量控制在 30t 內(桁架弦桿可整根吊裝,避免分段焊接) 。為了確保安裝質量,所有分段構件均應在

    26、制作廠內預拼裝,并設置定位板。按先內后外,自下而上的順序進行安裝和焊接。兩臺外掛塔吊的位置已避讓轉換層的結構,以保證結構安裝的正常進行。使用階段鋼內筒與混凝土核芯筒通過柔性墊層封閉,但在安裝階段,須另設臨時剛性支承進行標高的控制和定位,在轉換層結構完成后,適時進行置換,以滿足設計要求。5) 結構吊裝順序和焊接順序的協調由于結構安裝進度和變形控制的要求,結構吊裝和焊接不可避免地發生同時施工的情況。吊裝不僅對焊接作業的安全,同時對焊接質量也會有影響,要求在時間和空間上錯開。構安裝精度的控制鑒于本工程的超常高度和結構特殊形式已超過國家有關施工規定涵蓋的范圍,部分結構安裝標準仍采用國標,實際上已提高了

    27、安裝精度的要求,特別是對鋼柱的傾斜度,又比國家標準提高了一倍,達 1/2000,層間偏差5標柱垂直度 1/1000,10,這一要求是非常高的。影響結構安裝精度的因素非常多,除鋼結構構件的制作精度必須保證外,在安裝過程中還應抓住以下幾個關鍵:1)了提高測量精度,首先應合理設置測量的基準網,它包括場內和場外兩部分,平面和空間相結合,并組成一個系統,定期復測,校核合格后方可使用;準儀,全站儀和垂準儀等) ;減少對位誤差,并盡可能減少由轉站引起的附加誤差;高數值傳遞的精度;在測校每一根鋼立柱時由兩臺全站儀同時測定,以一臺為主測量,另一臺復測。如果測校一致或符合要求則通過;如果略有超差,可通過加權平均的

    28、方法進行平差,以提高精度;如果測校結果異常,則必須作系統分析,查出原因方可繼續,以保證測量結果的可靠度;統進行復核。在基準網測設時,包括轉站時,即應用位系統進行復核。由于 低精度(10況下可隨測隨讀,而在高精度(3況下,測讀效率較低,不能滿足吊裝時隨校隨測的要求,只能以復核為主。而上述兩套系統采用不同的基準(一為相對位置、一為絕對位置) ,測設結果必然會發生差異,對于結構測量過程中發生的異常情況,應設置測量技術專業組及時分析處理;證多項措施的不折不扣的執行。2)構構件的安裝精度還必須采用有效的校正手段和固定措施來實現。鑒于本工程結構構件重,雙向傾斜,大偏心,凌空作業條件差,而精度要求又高的情況

    29、,采用常規的機械方式進行校正已不能滿足要求,固擬采用手撳液壓千斤頂組合操作裝置來實現構件的校正,該裝置輕巧靈便,易于安裝和轉移。雖為手動,但輸出力大,可在20t100t 范圍內任意選擇,且拉力和頂力均可提供(拉力為頂力的 1/3) 。作業平穩連續,可用作精細調整,且具有液壓和機械自鎖機構,防止因泄漏而失效。擬在鋼立柱連接節點,沿兩正交直徑的兩端,中心對稱,設置 4 個拉壓雙作用液壓千斤頂,負責鋼立柱傾斜度校正和標高的調整;在斜撐下端設置兩個液壓千斤頂,負責可能發生的鋼柱的扭轉方面的校正和輔助環向校正;在臨時支撐一端設液壓千斤頂,作輔助徑向校正及適應核芯筒和鋼外框筒由于施工原因造成的少量偏差。連

    30、接節點處即用臨時定位板進行固定。定位板采用摩擦型高強螺栓連接,以適應復校及焊接變形調整的需要。3)據一般經驗估計,焊縫的橫向收縮量為 10厚。如果不對稱焊接,還會造成構件的偏斜。因此,除了強調對稱連續施焊的要求外,選擇合適的焊接順序,包括不同構件的焊接順序,如柱、環梁、斜撐的焊接先后順序;同一構件分段之間的焊接順序,如每環二十四段環梁分段的焊接順序;單一構件的焊接順序,如一個環梁分段兩端焊縫的施焊先后順序,等等,均會對結構的變形產生影響。本工程中,建議事先對各種節點焊接型式進行收縮變形量的測試,不超過焊縫間隙可調范圍,由焊縫間隙調整進行補償;超過焊縫間隙可調范圍的,在構件制作時即留有收縮補償余

    31、量。梁、斜撐的焊接順序,建議按環梁、柱、斜撐的順序施焊。鑒于變形情況的復雜性,擬在焊接過程中進行實時變形監測,采用信息化施工方法,即在焊接時,鋼柱柱頂測點的棱鏡保留著,由測站的全站儀作定時檢測,并作記錄,超過一定限值即予報告。根據測得結構的變形規律,對焊接順序作優化調整,從而控制結構的焊接變形。在對環梁施焊時,由于有二十四個分段,焊接順序不當,累積變形十分可觀。擬采用間隔焊接的方法,即先焊十二個不連續的分段,再焊間隔的六個分段和三個分段,最后焊三個閉合分段,使焊接變形逐段消化,不使累積。在對環梁或斜撐單一構件施焊時,兩個端點不可同時焊接,應先焊接一端,再焊另一端,使得先焊一端的收縮量,在另一端

    32、得到部分補償。4)為兩種狀況:第一種為不同時段的環境溫度變化,如春夏秋冬季節溫差或晝夜的氣溫溫差;第二種為同一時刻的結構不同部位的溫差,主要是由于太陽光照射情況下,陰面和陽面部位結構溫度不同。季溫差最大可達 40左右,而晝夜溫差最大也近 10 。計算機以第 43 環為研究對象,通過模擬計算,結構的平面位移尚不太大,但垂直方面位移可達 120混凝土核芯筒與鋼外筒因溫度引起的垂直位移差為 36右。擬以廣州市的常年平均氣溫 22為標準溫度,即作為鋼結構制作和安裝的溫度基準。制作和預拼裝階段根據實時氣溫和基準溫度的差值,進行修正。安裝階段,在附近(可通視部位)高層建筑上設高度基準點(該高層的沉降和變形

    33、應已穩定) ,進行溫度改變時的跟蹤觀察。以計算機的計算結果作參考,在測量定位時,作實時修正。由陽光直射造成的結構變形則更為無序,難以用計算機仿真進行精確計算,而此種影響對細長結構又極為敏感。目前唯一的方法即避開陽光直射的時機,在結構適當部位布置溫度傳感器,選擇結構溫差基本消除的情況下(如陰天、夜間或凌晨)進行結構安裝的最終測量定位。5)結構自重作用下的結構變形控制和可能安裝誤差的調整。重引起的結構豎向變形顯著,而由于結構扭轉所引起的結構水平變位也應重視。在結構驗算過程中,我們假定鋼柱的每一分段均以設計坐標定位,以消除前道工序的累積誤差。但在后道工序的影響下,鋼柱節點的最大豎向壓縮累積變形仍達

    34、30右,不符合安裝精度要求。而水平矢量位移也接近 50右,考慮到安裝誤差及溫差的影響,不采取措施,亦難以符合結構安裝精度要求。結構由于自重引起的變形,必須采取預變形的特殊措施,才能滿足結構變形控制的要求,即根據結構在不同工況下的變形規律和數值,在深化設計、制作和安裝階段進行一維或多維(視變形值確定)的反向預調整。鑒于計算機模擬計算時,有關技術參數(包括邊界條件)假定的近似性,其計算結果和結構的實際狀態必然存在差異,在施工的初期階段,必須對結構緊密監測,及時與計算結果對照分析,優化技術參數,以使計算機的計算結果更符合實際。安裝過程中眾多因素影響結構安裝精度,安裝位置偏離設計位置是必然存在的。為減

    35、小施工風險,擬每四個區段作一個標高的調整,即逢四及四的倍數環的鋼柱在工廠制作時留有 50余量,根據現場實測情況,進行修割,作為標高上的補償措施之一。全設施的設置和安全隔離的重要性本工程由于結構樓層的特殊布置,使得大部分鋼外筒安裝時處于凌空狀態,安全操作設施的合理設置顯得特別重要。安全操作腳手除與通常工程中一樣,須結合結構特點,布置垂直登高、水平通道、操作平臺、臨邊設施外,有幾點值得強調:1)安全設施必須便于周轉置換,周轉過程中也必須保證安全。2)安全設施,特別是操作平臺,必須有視覺隔離屏障。由于是超高空作業,一般人均有恐高癥狀,影響作業安全和效率。在上海東方明珠工程施工中專門就此作過科學測定和

    36、研究。設立有效的視覺隔離屏障后,人的心跳、血壓和情緒均得到較大的改善,因此在工作時間較長及工作較為集中的操作平臺上,與其它封閉措施相結合設置視覺屏障實屬必要,也是“以人為本”的重要體現。3)操作平臺必須全封閉,以滿足焊接時的防風防雨,以及防止零星物件的下墜。圍護材料必須是不燃或阻燃材料,謹防高空火險。安全隔離措施的重要性。由于高空墜物危險性極大,即使是一個螺釘或一個扣件這種質量小的物件墜下,自由落體的加速度,使其破壞力不亞于一顆子彈,極易傷人。故必須采取多重防墜隔離措施。除操作平臺封閉隔離外,在作業層設置安全平網或挑網,以及在墜落物可能傷及的部位,如工地內的建筑物上和專設人行道上必須設置多層隔

    37、離屏障,以防不測。桅桿天線的安裝和校正本工程鋼天線桅桿總長度 156m,其中格構部分長 腹箱型部分長 裝在+454m 的塔頂上。這樣一根桅桿,即使拔地而起,其安裝也是一個不小的工程,何況要安裝在 454m 的高空,總高度要達到 610m,其安裝難度可想而知。1)格構結構的臨時調整與補強根據最新版招標圖,天線桅桿的結構作了較大調整,最小截面格構結構為對邊距 八邊形,其上邊長 正四邊形箱形桅桿已無法置于格構結構內,為了實現實腹鋼桅桿的連續提升,快速就位,減少施工風險,邊形截面以上設置臨時鋼框筒結構通過抱箍(避免焊接)與原 構結構組成一體,不僅解決井字形平撐后裝及 邊形截面四角斜桿后裝造成的不完整,

    38、形成可靠的提升承重結構,使實腹段鋼桅桿在格構結構內順利組裝,而且該臨時結構又可作為安全登高和操作腳手的支承結構,一舉兩得。臨時鋼結構在天線鋼桅桿安裝完成后,由塔吊拆除。2)利用塔吊進行格構結構安裝的必要性盡可能利用塔吊來直接安裝或輔助安裝鋼天線桅桿是一個積極的思路,否則構件的垂直運輸將變的十分困難。塔樓安裝時布置的兩臺外掛塔吊因平衡壓鐵將與天線桿相碰,無法作全回轉作業,故須進行塔吊的置換。利用兩臺外掛塔吊實現此種置換是容易實現的。置換后的塔吊座落在塔頂桁架上,經驗算桁架經適當處理后完全能承受塔吊傳來的施工荷載。塔吊改為自升式外附塔吊,以盡可能滿足吊裝高度和便于拆除。其安裝位置的確定,既要考慮到

    39、滿足天線桅桿的安裝,又要考慮到今后拆除的便利,施工時塔吊的起重能力為30t??紤]到格構部分結構不宜進行頂升或提升作業。故擬用塔吊分段或分件安裝至標高+。塔吊隨著結構安裝的高度而升高,并設附墻桿與桅桿連接,經驗算,此工況能保證結構的安全和塔吊的正常使用。3)鋼桅桿實腹部分連續提升安裝實腹式天線桅桿一般內部裝有天線設備,擬采用分節組裝、整體提升的安裝方法。即根據塔吊的起重能力和設備的允許條件分成若干段,由塔吊自下而上組裝于+構結構內部設置的承重平臺上。為了適當減少提升的距離,桅桿的頂端于格構結構之上約 15 米。實腹式一體化天線桿,結構自身重 160t,考慮設備重 20t,總重約180t,采用 “

    40、鋼絞線承重,液壓千斤頂集群作業,計算機同步控制”的提升工藝,即在適當部位設置八只穿式液壓千斤頂,與鋼絞線配合,在計算機的控制下作連續垂直提升。液壓千斤頂的配置提升能力應為提升荷載的 以上;鋼鉸線的荷載為抗拉強度的三分之一以下。計算機可根據垂直度、油壓等多項參數,實現多目標實時控制和自動連續作業。每小時提升速度 612m。天線桿提升過程中除結構自重外,最敏感的荷載是風荷載。為了保證高重心細長桿在提升過程中的穩定,不致傾斜,設置專用導輪導軌系統,以強制對中,確保提升過程中的垂直度控制和抗傾覆。導軌固定在格構結構的適當位置,共設三組。在提升過程中,確保其中兩組同時工作。根據導輪對導軌的反力,應對格構

    41、結構的適當部位作必要的加強。為了使天線桅桿提升至設計位置時能作臨時固定,天線桅桿底部須增設起嵌固作用的接長段,接長段長為 ,待提升段與下部結構可靠連接后,再行拆除。天線桿提升前應對組裝完畢的結構和提升裝置作全面的檢查驗收,并對提升階段的氣候條件作詳細跟蹤預測,選擇適當的氣候條件(特別是風速情況) ,才能實施提升。天線桿的校正,利用事先設計于接長段上的兩組導輪裝置,增加其液壓糾偏功能,進行桅桿的垂直度校正,并用楔塊進行臨時固定。天線桿垂直度的控制,在提升階段裝有垂直度傳感器,作實時檢測并將數據傳遞至計算機進行控制;在最終垂直度校正時,擬在天線桿的頂端和底端事先設測量標志(正交的兩個方向) ,利用

    42、 行定位測量,并在周圍適當位置設置經緯儀進行復測。值得一提的是天線桿的垂直度在陽光照射下不斷變化。上海東方明珠電視塔天線桅桿安裝時,天線桿頂端日夜位移最大達 300400本工程對日照溫差的影響更為敏感,故何時進行垂直度校測值得研究。天線桿垂直提升工藝雖然是成熟的,但畢竟存在一定風險,尤其是氣候條件的影響尤為顯著。關鍵是縮短提升作業的時間,減少天氣變化的不確定性。我們采用實腹段天線桿一次連續提升,估計 46 小時即可完成,再加上校正和臨時固定,總共作業時間也不會超過 1012 小時。相對于每節逐段頂(提)升的方法,時間成倍縮短,風險也大為減少,可確保提升安裝作業的安全可靠。如果根據連續提升施工工

    43、藝要求,對天線桅桿的 構結構可作適當調整的話,則整個天線桅桿的施工過程將更為完善和快速。圖 時支撐的設置本工程由于塔樓樓層的大量缺失,在安裝過程中必須采用適當的臨時支撐,以滿足施工階段構件的精確定位和結構穩定的要求,并兼作高空的水平通道。1)臨時支撐設置為了確保每一組鋼柱在安裝過程中的定位及任一時刻結構穩定,經分析比較,認為每一區段(無樓層的)在安裝時宜設置 24 根水平支撐。支撐一端鉸支于混凝土核芯筒外壁,另一端鉸支于鋼柱與環梁連接節點的內側面,呈徑向布置。由于鋼外筒環梁呈傾斜布置,不在同一水平面上,故根據外筒節點標高,選擇相近標高的混凝土核芯筒內的樓層作為支撐內側的標高。這樣布置,一方面可

    44、減小支撐的傾斜度,另一方面便于作業人員以此作為通道,由核芯筒的施工電梯垂直登高后,便捷地到達每一個作業部位。臨時支撐布置時,尚應避讓塔吊支架和測量垂直傳遞路徑有影響的部位。2)臨時支撐構造根據計算,臨時支撐承受一定軸力,同時因自重和水平通道上的施工荷載而承受彎矩。由于最長的臨時支撐達 30 余米,故擬采用寬翼緣 H 型鋼作為臨時支撐的主材,便于長度的調節,同時在其上平面宜于設置走道。對于支撐過長的,則采用張弦梁結構,梁下設預應力鋼索及撐桿,使支撐輕便,而易于轉換。水平通道的結構可提高支撐的側向剛度,保證支撐的平面外穩定。臨時支撐的一端設調整裝置,以滿足鋼立柱的徑向校正和定位,以及適應混凝土核芯

    45、筒壁可能的施工誤差。3)臨時支撐的周轉使用根據結構驗算,結合考慮涂裝等下道工序施工要求,及隔離層設置的需要,在無樓層的部位擬設置三道水平臨時支撐,作周轉使用,周轉時可以塔吊輔助,以提高轉換的效率。在由于其上樓層結構影響臨時支撐轉換的部位,擬采用卷揚機將臨時支撐拆除,下放至其下的樓層平臺上,進行轉換。在某些部位必須保留通道的,如內力和位移監測點,可保留若干支撐作通道,至施工結束。結構安裝作業流程框圖1)主要作業流程第一節鋼外筒安裝施工準備a. 測量基準網測設;b. 80t、150t、300t 履帶吊起重機組裝;c. C 區核芯筒、柱腳、底板施工;d. 鋼棧橋的搭設;e. 工廠制作構件驗收和現場接收;f. 1200tm 塔吊組裝。塔頂轉換層鋼結構安裝第 i 節鋼外筒及相應樓層安裝(i2)+平臺梁安裝1200tm 塔吊轉換施工臨時鋼結構的拆除實腹式天線桿組裝及提升固定第 i+1 節鋼外筒及相應樓層安裝( i2,3 ,4,42)塔吊的拆除格構式天線桅桿安裝

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