北京某大型图书馆钢结构提升施工方案（鲁班奖 地面拼装 整体提升）

3.0 2024-11-11 0 0 998KB 64 页 3.2金币
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一． 工程概况
1．建筑基本情况
建设单位
工程名称
建设地点
建筑规模 基地面积约 22000m2，总建筑面积约 81310 m2；其中地上建筑面积 37231
m2 ，地下建筑面积 44079 m2；建筑高度 27 m；建筑层数地上 5 层，地下 3 层
工程地质勘察单位
结构设计单位
监理单位
施工总承包单位
方案参加编制单位
2．工程概况
****二期暨****工程由地下 3 层和地上 5 层组成，该大楼东西方向长 120m，基
座区宽 90m，屋顶宽 116m。大楼屋顶高 26.19m，基座顶高 8.75m。结构分成沉稳的基
座部份和 4、5 层的钢结构部分，其特点是在建筑顶部两层采用大跨度巨型钢桁架体系。
其中一～二层采用钢筋混凝土框架－筒体结构体系，利用建筑垂直交通单元组成的六
个钢筋混凝土筒体作为本建筑物主要抗侧力构件，三层以上采用巨型钢桁架这一新型
结构体系，由 36 根钢柱承受其重量，同时将 6 个钢筋混凝土筒体升至屋面。南北向设
有 6 榀巨型钢桁架(1.2*10.04*116.45m)，南北向巨型钢桁架之间设置四道柱间支撑构
成东西向 2 榀钢桁架，结构的整体性好。主桁架的立柱、弦杆、腹杆均采用箱型截面 。
钢板厚度主要为 40～80mm，材质主要为 Q345C，其中 40～60mm Z 向性能要求满足
Z15，大于 60mm 板材 Z 向性能要求满足 Z25。
由于本工程钢结构体型巨大，单个杆件重量大，空中组拼难度较大。为保证钢结
构整体安装质量和精度，本工程总体施工方案采用逆作法施工，四层至顶层钢结构地
面拼装完成后，再进行土方开挖，施工地下三层结构。钢结构采用“地面拼装，整体
提升”的施工方案，利用结构体系中的六个钢筋混凝土核芯筒做为主要提升平台。为
缓解施工进度压力，钢结构主要构件 HJ-1、HJ-2、HJ-3、HJ-4、HJ-5 以及主悬臂梁、
主连系梁在图书馆基础结构施工前，在地面拼装完成以后进行整体提升，一些次要构
件在整体提升完毕以后，砼结构施工期间在空中穿插散拼。最终确定整体提升重量约
为 10400 吨。
主要施工流程见 3.1 节钢结构施工工艺流程。
二．提升施工特点、难点分析及应对措施
２.1 提升吊点的确定
本工程整体提升重量大，需提升结构面积广，钢结构构造复杂，杆件刚度差异较大 ，
如何合理布置提升吊点，确保提升施工安全和被提升构件应力和变形在规范允许范围
内，是本提升施工的方案的重中之重。
应对措施
应用计算机有限元计算分析软件，顺序模拟提升施工各工况，结合工程设计状况
通过计算分析确定最佳提升吊点位置和提升吊点所需提升力。
2.2 提升重量重，提升结构面积大，安全性要求高
本工程总的提升重量达到 10200 吨，在国内以前的工程中还前所未有。以前国内
提升重量最重的是上海大剧院钢结构屋架整体提升工程，提升重量为 6075 吨；本工程
提升钢结构的尺寸为 116m×106m，面积约 12300m²，面积巨大。
应对措施
1．多布置的吊点
根据结构的特点，通过计算分析使用六个核芯筒和四副门式钢架布置提升吊点，
共布置 28 个提升吊点；控制系统具有极高的同步控制性能。
2．多使用的提升油缸
在 28 个提升吊点上，共布置 64 台提升油缸，其中 44 台 350 吨提升油缸，20 台
200 吨提升油缸；所选用的控制系统具有较强的控制能力，足以控制 64 台提升油缸和
18 台液压泵站的协调动作。
3．安全系数储备大
64 台提升油缸总体提升能力达到 19400 吨，提升油缸的整体安全储备系数为
1.90，钢绞线的安全系数为 4.35。
2.3 同一提升平台上各点的载荷在提升过程中波动较大
在同一核芯筒上，各吊点之间的距离近，结构刚度大，对位置同步控制极其敏感。
只要位置误差稍有差别，各点的负载将重新分配而发生较大的波动，可能引起结构的
不安全。
应对措施
1．采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略
在计算机控制系统软件设计时，在每个核心筒各吊点之间采取负载分配同步控制
策略，使提升结构在每个核心筒位置上各吊点的负载与理论计算基本一致。
位置同步与载荷分配相结合的控制框图见附图 10。
2．选用高精度压力传感器
在每个提升吊点，选用高精度的压力传感器；这种压力传感器的测量精度在千分之
五内。
3．液压系统的保证
在使用的液压系统中，使用进口比例阀进行提升速度的控制。使用这种电液比例
阀，同步调节精度高。
4、计算机控制系统的保证
本计算机控制系统控制精度高、控制能力强。
2.4 同步控制要求高
在提升过程中，各吊点之间的同步控制要求在 10mm 内；同时，同一核心筒上各吊
点的载荷要控制在与理论计算基本一致的范围内。
应对措施
1、采用位置同步控制策略
在计算机控制系统软件设计时，在六个核心筒上
28 个提升吊点之间采取位置同步同步控制策略，使提升
结构的位置保证同步，同步误差控制在±5mm 之内，满
足本结构的要求。
位置同步控制框图见附图 9。
2、传感器系统的保证
在测量钢结构位置时，使用 20 米长距离传感器。在 20 米的测量范围内，测量精
摘要：

一．工程概况1．建筑基本情况建设单位工程名称建设地点建筑规模基地面积约22000m2，总建筑面积约81310m2；其中地上建筑面积37231m2，地下建筑面积44079m2；建筑高度27m；建筑层数地上5层，地下3层工程地质勘察单位结构设计单位监理单位施工总承包单位方案参加编制单位2．工程概况****二期暨****工程由地下3层和地上5层组成，该大楼东西方向长120m，基座区宽90m，屋顶宽116m。大楼屋顶高26.19m，基座顶高8.75m。结构分成沉稳的基座部份和4、5层的钢结构部分，其特点是在建筑顶部两层采用大跨度巨型钢桁架体系。其中一～二层采用钢筋混凝土框架－筒体结构体系，利用建筑垂直...

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