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        中國石油大廈主中庭鋼結(jié)構(gòu)索桁架整體提升施工技術(shù)
        
                                  
                    
        作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
        
					時(shí)間：2009-12-22 20:26:15					[收藏]
        
               
        
                
        				
        				
        

               
        
               
          
				
          
    
          
    摘要：中石油大廈主中庭屋蓋結(jié)構(gòu)施工，采用地面拼裝、整體提升的方法，屋蓋的面積達(dá)1600多m2，為預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)尚屬首次。
          
    關(guān)鍵詞：整體提升；預(yù)應(yīng)力索；千斤頂；泵站
          
   
          
  中國石油大廈工程所需整體提升鋼結(jié)構(gòu)部分為中庭屋頂，長43．2m，寬40．5m，是由兩榀桁架HJ2和31榀桁架SHJ組成。其中HJ2單重約200 t，SHJ單重約6 t，總重約600t，加上31根索及索頭，中庭屋面結(jié)構(gòu)總重約650 t。安裝就位標(biāo)高為53．5 m。針對(duì)提升重量大、安裝標(biāo)高較高的結(jié)構(gòu)，整體提升有高空組拼式和地面拼裝后整體提升兩種方法。
          
    高空組拼式安裝方法需要在中庭范圍內(nèi)由地面到53．5 m高空搭設(shè)滿堂腳手架，地下室還需要支頂，工作量大，工期長，工作效率低。
          
    地面拼裝后整體提升的方法是先將散件在地面胎架上拼裝，最后整體提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高，難度相對(duì)空中散拼大大降低，具有工作量小、工期短、工作效率高等特點(diǎn)。
          
    結(jié)合本工程的特點(diǎn)，經(jīng)過計(jì)算分析決定采用地面散拼后整體提升就位的安裝方法。
          
本工程提升的難點(diǎn)和重點(diǎn)在于面積大、結(jié)構(gòu)體系柔、提升點(diǎn)多。針對(duì)這種結(jié)構(gòu)體系，在提升的過程中，必須要保證各提升點(diǎn)的同步性。為達(dá)到同步提升的目的，我們首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體提升計(jì)算分析，分析每個(gè)提升點(diǎn)的受力，對(duì)千斤頂和油泵進(jìn)行合理的布置，使各個(gè)提升點(diǎn)同步進(jìn)行提升。
          

          
1主中庭屋蓋施工準(zhǔn)備
          

          
1．1施工模擬計(jì)算
          
1．1．1 HJ2、頂棚上弦整體拼裝計(jì)算
          
    先在地面拼裝頂棚張弦梁結(jié)構(gòu)上弦與HJ2桁架，在頂棚上弦中部設(shè)置六處支撐點(diǎn)，兩側(cè)與主樓的連接處每8．1 m處設(shè)置一個(gè)支撐。
          
    由于在地面拼裝，結(jié)構(gòu)荷載僅有結(jié)構(gòu)自重，荷載小，支撐點(diǎn)在滿足結(jié)構(gòu)拼裝要求的情況下，上弦結(jié)構(gòu)變位和應(yīng)力很小，說明張弦梁結(jié)構(gòu)是安全的。
          
1．1．2 HJ2、頂棚鋼結(jié)構(gòu)整體提升
          
    在地面拼裝完HJ2和頂棚上弦的構(gòu)件，安裝下弦的索，并施加預(yù)應(yīng)力，施加到最終預(yù)應(yīng)力的100％。
          
    頂棚整體提升時(shí)，一定要保證張弦梁結(jié)構(gòu)兩側(cè)提升點(diǎn)在提升過程中各提升點(diǎn)的同步性，盡可能控制各提升點(diǎn)提升高度差異，這樣才能保證整體結(jié)構(gòu)在提升過程中內(nèi)力分配均勻和結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。
          
    在提升過程中，頂棚結(jié)構(gòu)中部最大起拱值為88mm，X向水平的最大位移為3．78 mm，l，向水平最大位移為1．5mm。整體提升時(shí)HJ2在結(jié)構(gòu)自重下的撓度為13．62 mm，基本滿足施工過程中結(jié)構(gòu)的撓度要求。兩側(cè)的HJ2由于剛度較大，所以豎向位移較小，約14mm的位移，完全能保證提升過程中的剛度要求。各支座間最大位移差為6．4 mm。
          
    各提升點(diǎn)的內(nèi)力為鋼結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值，建議各提升點(diǎn)的內(nèi)力設(shè)計(jì)值為1．2×1．5xE，高差的允許值控制在10 MM為宜。各提升點(diǎn)高差過大，易引起相鄰提升點(diǎn)的提升索松弛，造成提升力卸載，部分提升點(diǎn)分擔(dān)較多的內(nèi)力。
          
1．2提升體系的設(shè)計(jì)和布置
          
1．2．1提升吊點(diǎn)及同步觀測點(diǎn)的布置
          

          


          
 在提升過程中，我們除了監(jiān)控提升的14個(gè)點(diǎn)以外,在屋面中間還設(shè)置了5個(gè)觀測點(diǎn)。
          
1．2．2提升油缸的選擇與布置
          
    根據(jù)提升油缸的選用原則和現(xiàn)有的設(shè)備能力以及本工程的實(shí)際情況，在本工程中使用40t提升油缸。選用的所有油缸都經(jīng)過多項(xiàng)工程的成功應(yīng)用，提升油缸從未出現(xiàn)故障，表現(xiàn)出很高的可靠性。
          
    根據(jù)各個(gè)提升吊點(diǎn)的受力情況以及結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，我們?cè)?、6、9、13號(hào)提升點(diǎn)各布置3臺(tái)提升油缸，其他各個(gè)提升吊點(diǎn)各布置兩臺(tái)提升油缸。各吊點(diǎn)的提升油缸布置見表1。
          
表1各吊點(diǎn)提升油缸布置
          


          
1．2．3液壓系統(tǒng)的選擇與布置
          
    作為提升油缸進(jìn)行提升作業(yè)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，液壓泵站的選擇應(yīng)滿足提升油缸驅(qū)動(dòng)數(shù)量、提升速度、提升過程中同步調(diào)節(jié)性能以及控制模式等要求。
          
根據(jù)上述原則，結(jié)合本工程提升油缸的布置。共準(zhǔn)備6臺(tái)液壓泵站，流量為4Q L／min，兩側(cè)主結(jié)構(gòu)上各布置3臺(tái)。該規(guī)格的泵站為雙泵、單比例閥和雙路液壓泵站．提升速度可達(dá)3 m／h．
          

          
2主中庭屋蓋現(xiàn)場施工
          

          
    經(jīng)過幾次專家論證，模擬現(xiàn)場計(jì)算，對(duì)已有結(jié)構(gòu)測量定位，提升托座安裝等準(zhǔn)備措施，中庭整體屋面開始試提升。設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主及各方專家親臨現(xiàn)場指揮。
          
    第一次試提升，準(zhǔn)備一次提升300 mm(300 mm是一個(gè)油缸行程)。但提升最初桁架出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)，由于設(shè)計(jì)提供屋面各點(diǎn)的受力值與實(shí)際值有出入，初步認(rèn)為可能是桁架外側(cè)點(diǎn)受力值偏大或內(nèi)側(cè)點(diǎn)受力偏?。澡旒鼙旧沓霈F(xiàn)了外高內(nèi)低的情況(圖3)。
          
    為盡快找到準(zhǔn)確的屋面各點(diǎn)受力值，并能隨時(shí)控制提升14個(gè)點(diǎn)的油缸流量及壓力大小，我們?cè)诿總€(gè)點(diǎn)增加截流閥，南、北各兩個(gè)減壓閥(圖4)。
          
    要求測量全程監(jiān)控，每提升25 mm測量一次整體標(biāo)高，然后單點(diǎn)調(diào)整水平度，保證整體基本水平后再繼續(xù)提升。第一次6號(hào)點(diǎn)提升25 mm，9號(hào)點(diǎn)提升20 mm9此-時(shí)以14號(hào)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0)，最大偏差出現(xiàn)在6號(hào)點(diǎn)(0，59)；隨后再單提6號(hào)點(diǎn)40mm，9號(hào)點(diǎn)提升20mm, 以14號(hào)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0)，最大偏差出現(xiàn)在13號(hào)點(diǎn)(0，-39)。
          


          
 經(jīng)過1 d的提升，以14號(hào)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0)，最大偏差出現(xiàn)在6號(hào)和13號(hào)點(diǎn)(0，一9)，為保證整體能保持穩(wěn)定的趨勢上升，決定調(diào)整油泵位置和油路連接形式。
          
    在正式提升過程中，為保證提升屋面上空四周沒有障礙物，專門安排一個(gè)人員在整體屋面上隨著屋面提升檢查墻面突出物，及時(shí)消除隱患。夜間提升時(shí)在6個(gè)測量點(diǎn)設(shè)置探照燈，方便測量。各個(gè)提升點(diǎn)及測量處均設(shè)有人員并配有對(duì)講機(jī)，隨時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)配(圖5)。各個(gè)泵站油缸伸縮量和測量標(biāo)高值統(tǒng)一匯總到總指揮臺(tái)，由總指揮臺(tái)分析研究后，發(fā)出下步提升命令。
          
    最初以每次行程20-60MM向上提升，逐步掌握提升受力值及油缸壓力值后，最大一次行程為4800mm(圖6)。
          
    提升初期整個(gè)過程全部在人為控制下完成，后期根據(jù)找到的平衡點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制完成提升過程。其中與主結(jié)構(gòu)托座對(duì)接也是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程。整體屋面接近已有結(jié)構(gòu)托座是在夜間，為方便對(duì)接，決定第二日上午進(jìn)行。主結(jié)構(gòu)托座是連接在桁架柱上的，由于整體垂直度有些許變形，導(dǎo)致托座與桁架連接時(shí)出現(xiàn)偏差。其中8、9號(hào)點(diǎn)和對(duì)角點(diǎn)1、2號(hào)點(diǎn)托座偏差比較小。其余6、7、13、14號(hào)點(diǎn)在提升時(shí)最大偏差10mm。我們采用千斤頂矯正對(duì)接偏差。桁架托座的加勁板與屋面之間空隙很小，為防止相互碰撞，采用楔子分開或切割連接板(圖7)。
          


          
經(jīng)過3 d的試提升，正式提升3 d后，中庭屋面終于與結(jié)構(gòu)對(duì)接完成，下一步工序就是將桁架與托座焊接，將屋面處托座安裝。
          
3結(jié)束語
          
    結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，有針對(duì)性地編制合理的施工工藝，是確保現(xiàn)場施工質(zhì)量的重要前提。施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行已定的工藝要求是施工質(zhì)量的保證。同時(shí)，謹(jǐn)慎大膽的采用新工藝新技術(shù)，可起到提高施工質(zhì)量及施工效率的作用。
          
          
		  
          				
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          文章標(biāo)題
          
            
          
        
        
     
        
     
     
        
     
     


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