攻克连廊钢结构提升技术难关

攻克连廊钢结构提升技术难关
小组名称：郑东商业中心项目QC小组
小组类型：攻关型
发布人：冯瑞丽
中建二局第二建筑工程有限公司
2015年3月8日
目录
1、工程概况
2、QC小组简介
3、课题介绍
4、选题理由
5、现状调查及目标确定
6、原因分析
7、要因确认
8、制定对策
9、对策实施
10、效果检查
11、标准化与巩固措施
12、总结及下步打算
一、工程概况
郑东商业中心C区工程位于郑州市商都路与农业南路交汇处向东200米，总建筑面积12.65万平方米，交通便利，结构造型新颖。

在1号主楼与2号主楼核心筒之间为大型连廊钢结构，此部分钢结构由两榀高度为7050mm,长度为45450mm的巨型箱型桁架组成，巨型桁架之间为大截面型钢结构，其安装高度达67.5米。

二、QC小组简介
小组概况表表一
小组成员名单及职能分工表表二
三、课题介绍
（1）课题难点
1）将重量为480吨的连廊钢结构，一次整体提升就位至67.5m的1#楼与2#楼楼顶之间；
2）该连廊钢结构必须在二层平台上整体拼装完毕。

QC小组围绕以上难点展开攻关。

（2）课题重点
受结构特点和现场施工条件及连廊结构安装高度、重量的限制，在工程施工时，大型起重机械行走及吊装困难，加之桁架构件跨度大，吊装单元吨位较大，所以选择合适的吊装方法确保现场施工的可靠性、安全性以及经济性是本课题的重点之一。

四、选题理由
1.社会关注：近500吨连廊钢结构整体吊装，在省内甚至国内比较少见，为类似工程提供施工技术借鉴资料。

2. 业主要求：公司领导及业主非常关注此事。

建设方要求确保安全，做到万无一失。

3、企业要求：该工程是在郑州东区的大型商业工程，对树立企业形象，提高企业知名度和企业市场竞争力意义重大。

根据以上施工特点，2013年12月5日项目部成立攻关型QC小组，并确定课题：“攻克连廊钢结构整体提升技术难关”。

五. 现状调查及目标确定
1、现状调查
组长组织全体小组成员针对图纸进行讨论，从中发现本工程钢结构杆件自重大，杆件多。

若采用分件高空散装，则不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大的质量、安全风险。

施工的难度可想而知。

针对上述情况，小组成员查阅以往类似工程的成功经验，将钢结构在安装位置正下方拼装成整体后，利用“超大型液压同步提升技术”将其一次提升到位，
将大大降低安装施工难度。

2、确定液压整体提升技术的关键因素
因小组成员对液压同步提升技术没有施工经验，组长聘请钢结构专家，并多次召开专题会议，从液压整体提升的基本原理，影响因素以及施工顺序等方面进行讨论分析，液压整体提升技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。

为实现钢结构从地面整体提升至安装位置，考虑在钢连廊端部将结构断开。

将端部牛腿预先安装好，中部提升部分在就位位置正下方的地面上进行拼装。

利用液压同步提升技术提升到设计标高后，与两侧预装段端对口焊接。

对口焊接完成，卸载折除液压提升设备，提升结束；补装连廊结构。

针对以上思路，QC小组成员会同钢结构施工单位及专家进行论证，一致认为确保同步性是影响连廊钢结构整体提升的关键问题。

3、目标确定
找出主要问题以后，小组针对性的制定了我们的活动目标：
（1）、确保连廊钢结构整体提升一次成功，并保证提升过程的同步性；（2）、就位后对接偏差控制在20mm以内。

六、原因分析
因果分析“鱼刺”图
七、要因确认
从鱼刺图（图1）查出了十二个末端因素，经过QC小组成员集体讨论分析，调查验证，对十二个末端因素进行确认，见下表四
要因确认表
小组成员根据以上因果分析鱼刺图及要因确认，共找出导致连廊钢结构提升不同步的主要因素为:
1、方案未优化；
2、受力模型分析；
3、吊点选择；
4、场地狭窄，拼装困难；
5、对提升工艺不熟悉
八、制定对策
九、对策实施
实施一：选择合理可行的施工方案：
（1）专家论证
2014年4月22日，QC小组邀请河南省钢结构协会专家及上海同济大学
等相关专家，对本工程提升施工方案的相关问题进行评审，专家提出一些包括应急预案、测量控制等意见：
（2）确定施工步骤
Step1：在设计位置正下方拼装场地上拼装提升部分结构,安装两侧预装端，开孔设置为提升牛腿；安装液压提升系统，连接并调试，确保设备正常工作。

Step2：分级加载，将结构提升离地250mm后，暂停并锁定，观察12小时，作为试提升：
Step3：检查完毕后，继续整体提升。

Step4：整体提升至设计位置附近时，点动微调。

Step5：精确就位后对口焊接，拆除临时措施，液压提升完成，补装后补杆件以及补焊开孔牛腿。

（3）实施一效果检查
提升过程中，严格按照细化方案中确定的施工步骤进行，通过监测系统显示，提升过程同步性处于预控范围之内。

实施二：进行受力模型分析：
1. 提升结构验算
（1）结构分析采用3D3S计算
边界条件：提升吊点——Z向固定+XY向弹簧，弹簧刚度0.1N/m。

荷载：验算考虑为自重——DEAD。

节点系数1.2。

荷载组合：1.35DEAD。

（2）计算结果
支座反力示意图（单位KN）
结构变形（单位mm）
结构应力比
（3）结论
结合上述分析可以看出，结构变形及应力水平均满足提升要求，最大提升反力约1083KN，每个吊点处设置一台TJJ-2000型液压提升器满足提升要求。

2.提升牛腿节点计算
提升支架节点采用solidworks建模，workbench进行分析
提升支架模型网格划分
提升反力应力云图（最大应力185MPa）（最大提升反力1100KN，取1.4倍安全系数，按1540KN进行计算）
位移云图（最大位移0.85mm）
提升支架最大应力比为0.291，支架最大应力185MPa，支架所用材质为Q345，其屈服应力为345MPa，因此，该支架能够满足提升要求。

3.下吊具计算
下吊具采用solidworks建模，workbench进行计算
下吊具模型
荷载及边界条件（最大提升反力1100KN，取1.4倍系数，按1540KN进行计算）
下吊具von mises应力图（最大254MPa）下吊具位移云图（最大0.692mm）
从应力分布图上可以看出，吊具局部应力最大254MPa。

吊具所用材质为Q345，其屈服应力为345MPa，因此，该吊具能够满足设计要求。

4.实施二效果检查
（1）、通过设计合理的计算模型，采用一定的计算软件计算，不仅确保提升结构无变形，而且采用的提升器经济合理。

（2）、经现场检查及计算机全程监控，结构应力应变处于预控范围，提升钢连廊受力状态贴近设计状态。

实施三:在裙房屋面进行钢结构整体拼装并在屋面加设钢梁确保屋面结构安全。

实施四：合理布置提升吊点
考虑提升过程中原结构受力体系尽量接近于设计状态，对应原结构每榀主桁架两端设置一个提升吊，提升吊点平面布置图如下：
上吊点设计采用提升牛腿的形式：即利用连廊结构两侧预装段开孔设置为提升牛腿，在提升牛腿上放置提升器。

提升上下吊点立面示意图 实施四效果检查：经现场检查，提升钢绞线及锚具安全有效，钢连廊提升达到预期目标。

实施五：施工方案培训交底
2014年月5月20日QC 小组对操作工人进行现场交底，确保工人能按要求进行操作施工。

提高质量意识与操作技能，制订质量奖罚细责并认真实施。

提升牛
腿
提升器
加固杆
HW400*400*13*21
十、效果检查
1、经过PDCA循环的对策实施，连廊480吨钢结构吊装一次成功，结构承载力满足要求，屋面楼板无变形、无塌陷。

2、通过对策实施，构件变形满足规范要求，对接尺寸偏差仅为17mm（减去为避免对接碰撞构件尺寸加工时有意减少的10mm，构件几乎完美对接），小于原定目标20mm，小组目标实现。

3、2013年7月12日项目承办公司2013年“安康杯”竞赛、“建功在二局、和谐大发展”劳动竞赛暨创建“工人先锋号”推进会。

先后获得郑东新区2013年度施工先进单位、河南省安全文明标准化工地、青年爱美雷锋工地创建单位、河南省结构中州杯等称号。

4、经济效益：相当于高空散装大大节省了周转材料及人工，减少机械台班30万元，减少人工20万元，减少周转材料及满堂脚手架搭拆费元费58万元。

共计108万元，同时因组织交叉施工节约工期20天。

十一、标准化与巩固措施
课题完成后，进行了标准化，完善了巩固措施。

⑴、总结连廊钢结构整体提升技术的施工经验
⑵、编写了《连廊钢结构整体提升作业指导书》
⑶、标准化“形成《钢结构整体提升施工技术》
十二、总结及下一步打算
1、通过本次活动，顺利实现了连廊钢结构安全吊装施工。

同时成功地将复杂条件下，吊装安全问题与房屋结构安全，有机的统一起来；
2、通过本次活动，液压整体提升技术在钢结构吊装工程中得到了很好的应用。

3、同时通过PDCA 循环，小组成员积累了一定的成功经验，提高了小组成员的工作能力、质量意识和创新能力。

活动前后小组成员能力变化雷达图
4、下一步打算
创新没有止境，质量是企业永恒的主题，我们将继续开展QC活动，对遇到的质量技术难题继续开展攻关和探索。

下一步针对钢结构焊接的应力变化开展攻关。