某工程300t鋼桁架整體吊裝方案

1、1.概述鋼結(jié)構(gòu)桁架總重約300t，結(jié)構(gòu)長度為66.60m，寬度為8m，高度為8m，其安裝就位最高點(diǎn)為 75m，最低點(diǎn)為67m。 由項(xiàng)目部組織相關(guān)人員對各種施工方案進(jìn)行對比論證后，初步確定如下實(shí)施方案：現(xiàn)場桁架地面整體原鉛垂位置拼裝后，采用四吊點(diǎn)同步提升到安裝位置，與高空預(yù)設(shè)牛腿對接連接。在20層鋼桁架上弦處預(yù)設(shè)4.5m長懸挑牛腿，作為提升支撐架，提升上錨點(diǎn)置于懸挑3m處。下錨點(diǎn)置與桁架立柱上且位置正對上錨點(diǎn)。整體結(jié)構(gòu)在提升前根據(jù)需要擬增加部分桿件。主桁架的提升施工擬選用具備同類提升經(jīng)驗(yàn)的A公司完成。整體提升結(jié)構(gòu)如下圖所示： 鋼桁架整體結(jié)構(gòu)圖新加支撐體系F軸提升下錨點(diǎn)位置E軸提升下錨點(diǎn)位置提升段

2、結(jié)構(gòu)圖2.整體提升施工方案主要技術(shù)措施由于構(gòu)件的安裝位置高達(dá)75m，重量達(dá)300t，無法實(shí)現(xiàn)大型起重機(jī)械的直接吊裝法施工，因此選擇液壓穿心千斤頂整體提升法，比較適合本工程。通過在主結(jié)構(gòu)的鋼骨柱上加設(shè)臨時(shí)提升支架，利用液壓穿心千斤頂將構(gòu)件整體提升至安裝位置。采用四吊點(diǎn)提升，每吊點(diǎn)設(shè)2臺(tái)共8臺(tái)LSD75型液壓穿心千斤頂，每個(gè)千斤頂穿9束鋼鉸線。鋼鉸線上端連接在各個(gè)吊點(diǎn)的穿心千斤頂上，下端固定在桁架上弦桿上的下錨點(diǎn)上，通過穿心千斤頂群的同步作業(yè)完成提升。該方法技術(shù)成熟，過程平穩(wěn)可靠，經(jīng)濟(jì)高效，已成功應(yīng)用于多項(xiàng)工程。2.1提升工作原理液壓同步整體提升系統(tǒng)由集群油缸系統(tǒng)、泵站系統(tǒng)、鋼絞線承重系統(tǒng)、傳感器

3、檢測系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)五部分組成。液壓同步提升設(shè)備是一起重量大、使用靈活的新型施工機(jī)械裝置，其工作原理如下圖：集群油缸系統(tǒng)集群油缸系統(tǒng)作為整個(gè)提升工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)整個(gè)大桁架的重量布置吊點(diǎn)及各吊點(diǎn)的油缸數(shù)量。液壓油缸采用穿心式結(jié)構(gòu)，額定提升能力為75t。液壓油缸有上下錨錨具油缸及提升主油缸。通過上下錨錨具油缸的伸縮來控制錨具的松緊，上錨隨主油缸一起運(yùn)動(dòng)。下面以油缸的提升工況說明油缸的工作原理。首先上錨緊，下錨停，油缸伸缸，張拉鋼絞線，將負(fù)載通過鋼絞線作用于上錨；當(dāng)油缸伸缸到底以后，下錨緊，油缸縮缸，上錨松，將負(fù)載由上錨轉(zhuǎn)換至下錨；油缸縮缸到底，上錨緊，下錨停，油缸伸缸，將負(fù)載由下錨轉(zhuǎn)換至上

4、錨，并通過油缸伸缸將重物提升； 當(dāng)油缸伸缸到底，一個(gè)行程結(jié)束，提升重物也隨油缸伸缸提升一個(gè)油缸行程；下錨緊，油缸伸縮，上錨松，將負(fù)載由上錨轉(zhuǎn)換至下錨；這樣通過上下錨具負(fù)載的轉(zhuǎn)換，油缸的伸縮，將重物通過油缸的伸縮動(dòng)作逐步提升至規(guī)定高度。集群油缸系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對所有油缸的動(dòng)作統(tǒng)一控制、統(tǒng)一指揮，動(dòng)作一致（同時(shí)進(jìn)行錨具的松緊，同時(shí)進(jìn)行油缸的伸縮動(dòng)作等），完成結(jié)構(gòu)件的提升作業(yè)。提升油缸的提升力為75噸，額定工作壓力為21Mpa，行程為100mm，理論提升速度4m/h。泵站系統(tǒng)泵站系統(tǒng)作為整個(gè)液壓同步整體提升系統(tǒng)的動(dòng)力源，向油缸提供工作動(dòng)力。通過泵站上各種控制閥的動(dòng)作切換，控制油缸的伸縮及錨具的

5、松緊動(dòng)作。每臺(tái)液壓站由主泵和輔泵組成，主泵功率為15KW，流量為37L/min，額定壓力為31MPa；輔泵功率為5KW，流量為15L/min，額定壓力為5Mpa。通過液壓站的閥體切換來實(shí)現(xiàn)油缸的伸縮。鋼絞線承重系統(tǒng)提升油缸通過鋼絞線、油缸的上下錨具同提升結(jié)構(gòu)件相連接。每個(gè)75t油缸使用9束15.24mm的鋼絞線。每束鋼絞線的破壞承載能力為26t。傳感器檢測系統(tǒng)傳感器檢測系統(tǒng)檢測油缸的位置、油壓及各吊點(diǎn)高差等信號，將這些信號傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)決策的依據(jù)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要由液壓控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和信息反饋系統(tǒng)三部分組成。反饋信號（提升高度）與輸入指令比較，控制液壓

6、系統(tǒng)工作，使提升對象按照輸入的指令要求提升。動(dòng)力系統(tǒng)為液壓泵站和液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)提供能源。作為液壓同步整體提升系統(tǒng)核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，收集各種傳感器信號，進(jìn)行分析處理，發(fā)出相關(guān)指令，對泵站及油缸動(dòng)作進(jìn)行控制，確保提升工作的同步進(jìn)行。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置有手動(dòng)、順控及自動(dòng)三種工作模式，以適應(yīng)不同工況的需求。在手動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對某個(gè)或部分油缸的單獨(dú)操作，以便對結(jié)構(gòu)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整等動(dòng)作。整個(gè)提升系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制，在桁架的兩端點(diǎn)各設(shè)一個(gè)液壓站負(fù)責(zé)向每側(cè)兩吊點(diǎn)位置上的頂升油缸供油，通過頂升油缸的同步頂升、收縮來牽引鋼鉸線，帶動(dòng)鋼桁架的提升。傳感器通過檢測各工作油缸的油壓、油

7、缸的行程及吊點(diǎn)高差將信號匯集于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行處理后，發(fā)出指令對泵站及油缸動(dòng)作進(jìn)行控制，以保證提升工作的同步。2.2提升設(shè)備的選擇及布置設(shè)備選擇由于起吊構(gòu)件的體積大、重量重、不易移動(dòng)，因此必須在構(gòu)件安裝位置的鉛垂位置下樓面進(jìn)行整體拼裝，然后整體提升。起吊點(diǎn)共設(shè)為4個(gè)：分別位于-;-;及-;-柱子外側(cè)3米處的位置。在現(xiàn)場的上述四根柱及相鄰柱上接焊鋼柱及牛腿，每個(gè)牛腿上設(shè)一提升上錨點(diǎn)，對稱布置兩臺(tái)75t液壓穿心千斤頂，每個(gè)千斤頂穿9束鋼鉸線，下錨點(diǎn)設(shè)置于其對應(yīng)上錨的垂直投影位置，下錨固定于桁架的豎向腹桿。錨件均為加工廠內(nèi)焊接工件，在完成桁架組裝及錨件定位后，現(xiàn)場焊于桁架腹桿上。設(shè)備布置提升用液壓

8、站等設(shè)備布置于起吊支架平臺(tái)上，參見布置圖：在提升點(diǎn)須搭設(shè)安全操作平臺(tái)，保證千斤頂安裝的作業(yè)安全，并在提升過程中作為人員檢測的通道。平臺(tái)采用48×3.5腳手管搭設(shè)，滿鋪腳手板，臨邊做1500mm高封閉防護(hù)。同時(shí)每個(gè)提升點(diǎn)須搭設(shè)一鋼鉸線疏導(dǎo)架。提升機(jī)具安全性能指標(biāo)液壓穿心千斤頂：千斤頂在使用前必須經(jīng)檢測部門進(jìn)行檢定。由于主桁架提升總重為296噸，每個(gè)提升點(diǎn)設(shè)兩臺(tái)75噸千斤頂，每個(gè)提升點(diǎn)的最大起升力為74.23噸，則液壓穿心千斤頂?shù)钠鹕芰孟禂?shù)為74.23/（75×2）0.495。參照網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（JGJ7-9）對提升設(shè)備的設(shè)備提升能力利用系數(shù)應(yīng)不大于0.65之規(guī)定

9、，比較后確定選用8臺(tái)該型號液壓穿心千斤頂符合規(guī)定要求。鋼鉸線：鋼鉸線選用6×1+11820型，每束直徑15.24mm，每束鋼鉸線破斷力為26t，每臺(tái)液壓穿心千斤頂配9束鋼鉸線，液壓穿心千斤頂額定起重量為75t，則破斷承載力安全系數(shù)為26×9/753.12，滿足鋼結(jié)構(gòu)起重手冊中規(guī)定安全系數(shù)大于3的要求。2.3.提升工裝設(shè)計(jì)提升點(diǎn)位于75m標(biāo)高，懸挑3.0m，采用臨時(shí)支架體系進(jìn)行加固形成可靠穩(wěn)定體系。同時(shí)為控制桁架在整體提升過程中的變形量及穩(wěn)定性，須增加支撐體系。提升支撐架F軸線支架：結(jié)構(gòu)構(gòu)件支撐架斜撐E軸線支架：支撐架斜撐提升過程中支撐點(diǎn)變形F軸線支撐架X=1 mmY=-2

10、mmZ=0 mmE軸線支撐架X=1 mmY=-2 mmZ=0 mm桁架地面拼裝增加支撐體系鋼桁架在地面拼裝時(shí)，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增加部分桿件。E軸提升下錨點(diǎn)位置F軸提升下錨點(diǎn)位置新加支撐體系提升錨點(diǎn)的設(shè)計(jì)錨點(diǎn)連接件均在廠內(nèi)制作完成，在現(xiàn)場進(jìn)行組裝，現(xiàn)場安裝連接件時(shí)應(yīng)在完成起升牛腿的組裝和焊接后，先安裝上錨點(diǎn)連接件，上錨點(diǎn)連接件安裝前，應(yīng)先完成其在牛腿上定位點(diǎn)的確定，確保連接件兩錨孔中心連線的中心點(diǎn)與建筑物柱子中心偏差值小于10mm，且與牛腿中心偏差值小于5mm；同時(shí)必須用框式水平儀調(diào)整兩孔的上端面的水平偏斜不大于1mm，然后進(jìn)行定位焊接。下錨點(diǎn)連接件的安裝需在桁架整體組裝焊接完成后進(jìn)行。采用

11、激光鉛垂儀將牛腿處錨點(diǎn)連接件的孔中心投射到下錨點(diǎn)連接件上，使二者孔中心同軸偏差值控制在10mm以內(nèi)，同時(shí)要求控制下錨點(diǎn)連接件下孔平面度偏差值在1mm以內(nèi)。上下錨點(diǎn)的加工精確尺寸須根據(jù)千斤頂?shù)耐庑纬叽缂艾F(xiàn)場情況再做細(xì)部調(diào)整。2.4.后裝段的確定 桁架地面拼裝時(shí)預(yù)留接頭部分桿件不安裝，待桁架高空就位后進(jìn)行安裝，主要作用一是避免提升過程中桁架與結(jié)構(gòu)有碰撞，二是避免誤差積累，將誤差在后裝段中進(jìn)行消耗。后裝段初步定為桁架兩端最后一節(jié)的弦桿、斜腹桿及E、F軸線桁架之間在、軸線間的桿件。具體長度結(jié)合構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)圖紙確定。2.5.桁架整體提升驗(yàn)算結(jié)合現(xiàn)場的施工進(jìn)度及計(jì)劃，連接桁架兩端的剪力墻混凝土施工已經(jīng)完

12、成，我們對整個(gè)安裝過程進(jìn)行了全過程計(jì)算機(jī)模擬，對桁架在整體提升過程中的受力及變形進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程參見附錄，計(jì)算結(jié)果如下。整體提升過程中桁架變位Y=-11 mmY=-21 mmFy=791 KN提升點(diǎn)的提升力Fy=643 KNFy=791 KNFy=643 KN2.5.桁架高空對接接頭形式由于構(gòu)件起升過程定位精度偏差、結(jié)構(gòu)變形和土建預(yù)埋鋼柱垂直度等因素的偏差，構(gòu)件高空對接口需增設(shè)后裝段，以便構(gòu)件在高空就位后的調(diào)整和安裝的便利，在其兩側(cè)接口位置的上弦桿與鋼柱牛腿間設(shè)一段不小于1.5m長的后裝段，具體長度根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖確定。在鋼桁架另一端與預(yù)埋牛腿完成焊接，再將此短段與牛腿和上弦桿裝配焊接，弦桿與牛腿接口采用下列接口形式。2.6桁架就位后高空安裝階段驗(yàn)算安裝步驟：第一步，連接67m以及71m與鋼骨柱的所有接口：第二步，松開提升千斤頂，將四根臨時(shí)支撐構(gòu)件HW400X400X13X21拆除（含平面外角鋼支撐），連接剩余接口以及兩端樓層鋼梁、水平支撐。變位計(jì)算Y=-16 mm Y=-8 mm 第一步完成后變位圖Y=-13 mmY=-6 mm 第二步完成后變位圖2.7桁架提升前及過程中測量桁架在地面拼裝前，首先應(yīng)對已預(yù)埋鋼柱各層牛腿的垂直及水平位置偏差值進(jìn)行測量，并將其下層主弦桿各牛腿的垂直投影點(diǎn)引至構(gòu)件拼裝的地面平臺(tái)作為桁架拼裝過程的端部基準(zhǔn)點(diǎn)，以避免桁架整體拼裝完成后的縱向移動(dòng)。