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）

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1、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

2、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40～60mmZ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

3、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”第16页共66页的施工方案，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

4、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

5、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。第16页共66页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

6、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

7、，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、传感器系统的保证第16页共66页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，