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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）

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

****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40～60mmZ向性能要求满足Z15，大于60mm板材Z向性能要求满足Z25。

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

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YD／T 2740.3-2014标准下载，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，测量精度可达0.25mm。

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。

2.５整体下放600距离长，下放就位精度高

根据施工工艺，在结构就位前，需要将结构整体下放600mm。下放过程中，钢结构需要准确落位到钢骨柱上，就位精度要求高。

整体提升是主动加载过程，整体下放是被动加载过程，一旦下放同步控制不好，将造成某点的负载超载而引起结构破坏；因此整体下放比整体提升难度更大，危险性更高。对于本工程而言，10200吨结构、28个吊点和64台油缸整体下放，在国内外还从未有先例。就位前的整体下放，是本工程的关键所在，必须采取措施予以安全保证。

1．采取位置同步与载荷分配相结合的控制策略

在控制系统中，采取位置同步与负载分配相结合的控制策略，以确保整体下放过程中各点之间的位置同步和载荷合理分配。

使用高精度的长行程传感器和压力传感器分别测量钢结构位置和各点的载荷。

在提升油缸上，安装节流阀，控制提升油缸的缩缸速度，防止提升油缸失控，保证同步；安装溢流阀，控制提升油缸的负载，防止提升油缸超载。

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。

5．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。

钢结构提升到位后，需要在空中悬停30天左右，进行其它工序施工；在其它工序施工完成后，再整体下放就位。

将负载转换到下锚上，提升油缸进入安全行程，锁定上锚。另外在提升油缸下部增设安全锚具，确保安全。

在核心筒与桁架之间安装楔形块，防止晃动。

提升塔架与核心筒采用桁架连接，以减小塔架长细比，提高塔架承载力；

控制整体提升速度，避免提升结构晃动防撞塔架。

2.7钢结构在提升过程中与核心筒间距近

钢结构在提升过程中，其桁架与核心筒之间的最小间距仅5cm；要求提升设备的安装必须保证较高的定位精度。

采取先依据轴线安装提升平台提升油缸埋件，后根据埋件实际位置向下投点准确定位提升吊耳位置，在进行焊接，确保提升地锚支架和提升油缸安装时的定位准确，二者的垂线误差小于5mm。

2．提升施工专业分包施工人员组织机构

项目下设结构计算组、提升监控组、技术顾问组、控制操作组、提升油缸组、液压泵站组、现场操作组、安全管理等部门。

3.2钢结构施工工艺流程

本工程钢结构提升施工以理论科学计算为依据，钢结构在提升工况下应力及变形、提升平台、提升塔架、提升吊耳等均以理论设计计算为依据。

提升能力（单位：kN）

油缸储备系数/利用系数

根据核心筒和钢结构的特点，在核心筒1、核心筒3、核心筒4、核心筒6上各布置A、B、C、D四个吊点，在核心筒2、核心筒5上各布置2排E、F、G六各吊点，共28个提升吊点。共采用64台提升油缸、18台液压泵站。具体布置参见附图3、4、5、6、7。

GB／T 50784-2013 混凝土结构现场检测技术标准(完整正版、清晰无水印).pdf3.4提升施工主要施工机械设备表

钢绞线选用低松弛高强度预应力钢绞线，强度等级1860Mpa，直径15.24mm，符合国家标准。

1200*1100*1700

3.7控制设备技术规格与要求。

控制系统配备多种先进的传感器，以检测提升过程中的系统状况。

处理传感器信号景观道路工程施工组织设计，发控制信号给泵站

实时测量提升结构的空间位置

四．提升施工理论计算分析