钢结构屋面液压滑移毕业论文 .doc
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1、钢结构屋盖液压滑移 北京集成电路生产厂房中文摘要近些年来,特别是近十来年中国钢产量飞速增加,为我国建筑钢结构的发展提供了一个物质条件。2000年以后,国家政策鼓励用钢,发展钢结构建筑,涌现出一大批钢结构高层写字楼、大跨度场馆及公共建筑,如:北京国贸三期、鸟巢、哈尔滨会展中心等。其中部分大型大跨度场馆多采用“地面拼装、跨内高空吊装”以及“搭设拼装平台、高空散装”的方法进行安装,此类安装方法相对比较简单、实用、效率较高。但对于施工场地内受限制或存在地下室结构的大跨度结构,常规的“地面拼装、跨内高空吊装”的方法就行不通了,须另辟他径。 液压同步顶推滑移的施工方法是近年来解决大跨度钢结构安装的一个常用
2、的方法,能很好的解决大跨度桁架结构安装问题。液压同步顶推滑移的特点是不需要通过对地下室结构进行加固,不受跨内其他结构的影响,采用滑移的方式将结构安装到设计图纸位置。 滑移过程中采用计算机同步控制,液压系统传动加速度极小、且可控,能够有效保证整个安装过程的稳定性和安全性; 液压同步顶推设备、设施体积和重量较小,机动能力强,倒运和安装方便; 滑移顶推、反力点等与其他临时结构合并设置,加之液压同步滑移动荷载极小的优点,可使滑移临时设施用量降至最小。采用“液压同步顶推滑移施工技术”施工大跨度钢结构,技术成熟,有大量类似工程成功经验可供借鉴,安装过程的安全性有保证;关键词:大跨度钢结构、液压同步、顶推滑
3、移目 录1绪论11.1课题背景11.2液压滑移施工内容12方案简述22.1工况分析22.2方案思路22.3滑移工程量32.4流程简述32.5方案优点62.6工程案例63液压滑移系统83.1主要技术83.2主要设备103.3技术特点124方案详述124.1滑移通道布置124.2滑靴设计144.3滑移顶推点154.4滑移拉杆设计164.5主要设备选取165质量控制175.1液压系统同步控制175.2滑移前准备及检查185.3滑移过程质量控制195.4安全文明施工216应急预案226.1现场设备故障应急预案226.2附属设施破坏应急预案236.3自然环境影响应急预案237其他237.1施工用电237
4、.2滑移速度237.3主要设备23致谢23主要参考文献231 绪 论1.1 课题背景本工程对象为北京集成电路生产厂房,属钢屋盖桁架结构的液压滑移,滑移区域标高+19.65米+33.23米,桁架自身高度约13.58米,横向建设规模为33.2米(XB1轴线),纵向建设规模为201.6米(143轴线),总用钢量约1500吨,钢屋盖桁架通过专业支座与下部混凝土结构框架柱相连。图1.1桁架结构剖面示意图图1.2桁架结构立面示意图图1.3桁架结构立面示意图1.2 液压滑移施工内容考虑屋面桁架结构特点及施工工况,在屋面桁架滑移作业施工中,主要完成如下内容:1.2.1 确定液压爬行器外形尺寸和布置;1.2.2
5、 确定滑移轨道的型号,确定布置形式和安装要求;1.2.3 实施逐单元累积滑移; 1.2.4 所有结构单元整体滑移至安装位置。2 方案简述2.1 工况分析屋面桁架结构纵向202m,横向33m,结构自重较大,且杆件众多。安装高度19.733.2 m,若采用常规的分件高空散装方案,需要搭设大量的高空脚手架,不但高空组装、焊接工作量巨大,而且存在较大的质量、安全风险,施工的难度也可想而知,对整个工程的施工工期会有很大的影响。根据以往类似工程的成功经验,若借助Y、B1轴线框架柱,并利用原有的混凝土梁作为滑移梁,混凝土梁经过适当处理使其上表面与框架柱柱顶齐平,滑移梁上表面及柱顶通长铺设滑移轨道,在屋面桁架
6、的端部做临时拼装胎架,再在拼装胎架上散件逐榀拼装桁架,然后利用“液压同步滑移施工技术”将其累积、整体滑移到位。该安装工艺将大大降低安装施工难度,并于质量、安全和工期等均有利。2.2 方案思路根据现场施工条件和钢结构自身特点,对钢屋盖桁架结构可采用单个组合桁架独立滑移或整体滑移两种方案。本案中,综合考虑现场条件,采用以上两种方法相结合的方式进行滑移施工。将整个屋面结构分为3个滑移单元,单元C由7榀主桁架及其间次结构组成,A、B单元由6榀主桁架及其间次结构组成。(如图2.1)图2.1滑移单元划分示意图A、B、C三滑移单元均采用先独立滑移后整体滑移的施工方式进行:首先在拼装区域内拼装第一个滑移单元(
7、A单元)的前两榀主桁架及其间次结构,将其组成一个稳定整体;同步向前顶推9.6米,暂停,在拼装胎架继续拼装下一榀桁架及其间次结构,前三榀主桁架及其间次结构形成整体后,继续顶推滑移9.6米,暂停;类似上述流程,逐步完成滑移单元A的累计滑移,当前6榀桁架累计滑移完成后,将整个滑移单元A整体滑移至设计位置。采用类似方法,完成B单元、C单元桁架结构的滑移安装,并用吊机完成各个滑移单元直接的补杆,整个安装过程完成。拼装区域设置在13轴线,宽度约10米。2.3 滑移工程量累积、整体顶推滑移的屋面桁架区域为,横向XB1轴线,纵向为143轴线。平面尺寸为33m202m,滑移单元单重约500t,总重约1500t。
8、 2.4 流程简述屋面桁架结构滑移的施工流程主要分为如下8个步骤:第一步:设置临时支撑和拼装胎架;第二步:安装布置滑移梁,铺设滑移轨道;第三步:在拼装胎架上分段组装待滑移桁架结构; 第四步:液压爬行系统设备安装、调试,第一单元滑移;第五步:在拼装胎架上分段组装桁架,并与第一单元结构形成整体,滑移;第六步:重复第四、五步,单元A共7个滑移单元,单元B、C各6个滑移单元(单元A、单元B、单元C需整体滑移);第七步:桁架结构整体滑移到位;第八步:屋盖结构整体顶升一定高度,拆除滑移设施及临时支撑,屋盖卸载就位。具体滑移流程如下图所示:滑移通道拼装胎架 图2.2STEP1:土建框架柱施工完毕,在B1、Y
9、轴线框架柱及其间混凝土梁上方通长铺设滑移通道;在13轴线内搭设脚手架作为拼装平台(约10m宽); 图2.3STEP2:在拼装平台上首先吊装单元A第一滑移单元,并安装好液压爬行器,连接泵源系统,调试设备,确保正常后启动2条轨道上的爬行器; 图2.4STEP3:2条轨道上的爬行器同步顶推滑移向43轴线方向滑移9.6米(1个柱距),离开拼装平台位置,暂停; 图2.5STEP4:继续在拼装平台位置吊装好下一滑移单元; 图2.6STEP5:重复上述流程,直至单元A最后滑移单元拼装完成,即整个单元A累积滑移拼装完成; 图2.7STEP6:单元A屋面桁架整体滑移至设计位置; 图2.8STEP7:在拼装胎架组
10、装单元B屋面两主桁架及其间空间次结构;安装液压爬行器,调试系统; 图2.9STEP8:同单元A的累计滑移方法,累计滑移单元B所有桁架结构; 图2.10STEP9:同单元A的整体滑移方法,整体滑移单元B屋面桁架结构至设计安装位置; 图2.11STEP10:同单元A、单元B的累计和整体滑移方法,将单元C屋面桁架结构滑移至设计位置; 图2.12STEP11:单元A、单元B、单元C整体滑移到位后,吊车原位补装后装杆件,屋面安装工作完成。2.5 方案优点本工程中采用液压同步滑移技术进行安装,具有如下的优点: 与传统的卷扬机钢丝绳(钢绞线)牵引不同,顶推滑移启动和制动时,不会因为有柔性钢绞线(钢丝绳)的延
11、伸而使得钢屋盖抖动或颤动,且液压爬行器滑移过程的推进力及推进速度可测和可控。计算机系统通过传感器检测液压爬行器的推进力及速度,控制各爬行器之间的协调同步,当有意外超载或一定的同步超差时,系统会及时做出调整并发出报警信号,从而使滑移过程更加安全可靠; 液压爬行器顶推滑移时,与牵引(钢绞线柔性连接)滑移方式不同,液压爬行器与待滑移构件间采取刚性连接,该连接方式对于滑移跨度及跨距较大、榀数较多的屋盖时,其各滑移(顶推)点的同步性控制较好,各榀屋盖框架柱(支座)就位准确性高; 设备体积小、重量轻,可扩展组合,多点推拉,分散构件、框架柱、滑移梁的受力; 推移顶推反力由距构件很近的一段轨道直接承受,因此对
12、轨道基础处理要求低; 顶推滑移启动、制动时的加速度极小,框架柱、滑移梁上不会有过大的动荷载,使得滑移临时设施用量降至最小; 每榀拼装的屋盖与累积滑移可同时施工,互不影响,加之液压滑移作业绝对时间较短,能够有效保证屋面屋盖的安装工期; 桁架拼装区域可借用原有的框架柱等结构,使得临时设施用量降至最小,有利于施工成本的控制; 有类似的滑移成功案例。2.6 工程案例与本工程类似安装工艺,采用液压同步滑移技术进行结构安装成功的工程如下图所示:图2.13上海 NEC&SVA 电子厂房钢屋面滑移总重量约4000吨,滑移距离约400米图2.14郑州新郑国际机场钢屋盖滑移总重量约5200吨,滑移距离约400米
13、图2.15 广东博物馆钢屋盖滑移总重量约8500吨,滑移距离约120米图2.16 广东平海电厂钢屋盖滑移总重量约1600吨,滑移距离约152米3 液压滑移系统3.1 主要技术3.1.1 液压同步滑移“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构,一端以楔型夹块与滑移轨道连接,另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接,中间利用液压油缸驱动爬行。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时,楔型夹块工作(夹紧),自动锁紧滑移轨道;油缸缩回时,夹块不工作(松开),与油缸同方向移动。爬行器工作示意图如下: 图3.1爬行器工作示意图步骤1:爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹
14、紧,爬行器液压缸前端活塞杆销轴与滑移构件(或滑靴)连接。爬行器液压缸伸缸,推动滑移构件向前滑移;步骤2:爬行器液压缸伸缸一个行程,构件向前滑移300mm;步骤3:一个行程伸缸完毕,滑移构件不动,爬行器液压缸缩缸,使夹紧装置中楔块与滑移轨道松开,并拖动夹紧装置向前滑移;步骤4:爬行器一个行程缩缸完毕,拖动夹紧装置向前滑移300mm。一个爬行推进行程完毕,再次执行步骤1工序。如此往复使构件滑移至最终位置。图3.2液压爬行器现场示意图3.1.2 计算机同步控制液压同步滑移施工技术采用计算机控制,通过数据反馈和控制指令传递,可全自动实现一定的同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和
15、故障报警等多种功能。图3.3液压爬行控制系统组态人机界面3.2 主要设备3.2.1 自锁型液压爬行器自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力,从而实现推移的设备。此设备可抛弃反力架,省去了反力点的加固问题,省时省力,且由于与被移构件刚性连接,同步控制较易实现,就位精度高。图3.4自锁型液压爬行器3.2.2 液压泵源系统液压泵源系统为爬行器提供液压动力,在各种液压阀的控制下完成相应动作。在不同的工程使用中,由于顶推点的布置和爬行器的安排都不尽相同,为了提高液压滑移设备的通用性和可靠性,泵源液压系统的设计采用了模块化结构。根据顶推点的布置以及爬行器数量确定泵源的数量,可进行多个模块的组合,每一
16、套模块以一套泵源系统为核心,可独立控制一组液压爬行器,同时可进行多顶推点扩展,以满足实际顶推滑移工程的需要。图3.5液压泵源系统3.2.3 同步控制系统同步控制系统由动力控制系统、功率驱动系统、计算机控制系统等组成。主要完成以下两个控制功能: 集群爬行器作业时的动作协调控制。滑移工作中,每台爬行器都必须在计算机的控制下协调动作,为同步滑移创造条件。 各点之间的同步控制是通过计算机网络来控制爬行器的同步运行,保持被顶推构件的各点同步运行,以保持其滑移姿态。操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压滑移过程及相关数据的观察和(或)控制指令的发布。图3.6液压传感系统图3.7计
17、算机同步系统主控制器3.3 技术特点1、滑移设备体积小、自重轻、承载能力大,特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件、设备的水平滑移;2、抛弃传统反力架,采用夹紧器夹紧轨道,充当自动移位反力架进行推移;3、可多点推拉,分散对下部支承结构的水平载荷;4、推移反力作用点距滑移支座支承点很近,对轨道安装要求低;5、液压爬行器与被推移物刚性连接,传力直接,就位准确性高;6、工作可靠性好,故障率低;7、液压爬行器具有逆向运动自锁性,使滑移过程十分安全,并且构件可以 在滑移过程中的任意位置长期可靠锁定;8、设备自动化程度高,操作方便灵活,安全性好,可靠性高,使用面广,通用性强。4 方案详述4.1 滑移通道
18、布置4.1.1 滑移梁依据屋面桁架结构受力及下部混凝土框架等条件,本案液压滑移作业共计布置2条滑移通道,分别布置原结构支座位置处。在B1、Y轴线利用原结构框架柱及其间混凝土连梁设置。滑移通道包括滑移梁及滑移轨道,滑移轨道设置于滑移梁正上方。本工程滑移过程中,无需再单独设置滑移梁,可直接利用原结构混凝土梁作为滑移梁。(混凝土梁用作滑移梁需做承重校核,根据滑移结构最大支座反力为570KN计算,梁顶端需与柱顶平齐,在上方直接铺设滑移轨道)框架立柱混凝土梁图4.1滑移梁示意图4.1.2 滑移轨道滑移轨道在整个滑移过程中起承重导向和径向限制构件水平位移的作用。根据现场工况,本工程需在B1轴线和Y轴线的滑
19、移梁上通长布置两条滑移轨道,每条轨道长约205m,轨道由于滑移距离较长,滑移轨道需进行分段现场拼接施工。为了能够在预定工期内开展并顺利的做好屋面的滑移工作,所以在滑移之前,轨道现场安装的精度需予以保证。轨道压板43KG钢轨图4.2滑移轨道布置示意图为保证滑移轨道顶面的水平度,降低滑动摩擦系数,滑移梁及滑移轨道在制作安装时,应做到: 滑移轨道选用43KG热轧钢轨(GB2585-2007); 对滑移面的平面度进行变形矫正; 对滑移轨道垂直方向弯曲矢高应控制在0+8毫米; 滑移轨道上表面应进行手工除锈,打磨光滑; 每段滑移轨道接头高差目测为零,焊缝接头处应打磨平整; 正式滑移前轨道与滑靴各接触面需均
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