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千載佛家圣地?萬(wàn)世人文經(jīng)典

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:05:50 [收藏]

    法門(mén)寺合十舍利塔鋼骨結(jié)構(gòu)體系工程
    被譽(yù)為“千載佛家圣地，萬(wàn)世人文經(jīng)典”的法門(mén)寺合十舍利塔是陜西省實(shí)施文化強(qiáng)省戰(zhàn)略中的重點(diǎn)工程，也是佛教文化的里程碑工程。承擔(dān)本工程陜西省機(jī)械施工公司憑借著巧奪天工的技藝、爭(zhēng)優(yōu)創(chuàng)精的意識(shí)，僅用10個(gè)月的時(shí)間完成總高度148米，總用鋼量1.63萬(wàn)噸的鋼結(jié)構(gòu)安裝任務(wù)，質(zhì)量?jī)?yōu)良，獲得了2007年中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)。
    工程難點(diǎn)
    1、造型奇特，結(jié)構(gòu)復(fù)雜
    合十舍利塔整體為雙手合十造型，在24m標(biāo)高處向內(nèi)傾斜14.8422°,54m標(biāo)高處向外傾斜36°，74m標(biāo)高處向內(nèi)傾斜36°。該塔體鋼骨結(jié)構(gòu)由豎向鋼骨柱和水平鋼骨梁組成，結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，其中豎向鋼骨柱有十字形、矩形、日字形、L形、折線型，水平鋼骨梁有工字型、箱型、桁架、槽鋼等。
    2、結(jié)構(gòu)體系的不穩(wěn)定性
    本工程結(jié)構(gòu)體系，54m是最重要的轉(zhuǎn)換層，54m以上東西兩手掌開(kāi)始獨(dú)立工作承受荷載，在109m～117m處合攏成連體結(jié)構(gòu)。豎向呈倒立的棱形狀態(tài)。施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載和附加彎矩的共同作用下，內(nèi)力的發(fā)展和變形的變化非常復(fù)雜。
    3、施工質(zhì)量要求高，安裝精度控制難
    本工程由于傾斜角度大，鋼骨柱在自重和附加彎矩的作用下，內(nèi)力發(fā)展和變形的變化極難掌控。箱形斷面的柱子，位置和方向性均極強(qiáng)，安裝精度受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和溫度變化等多方面的影響，安裝精度極難控制。
    4、結(jié)構(gòu)變形測(cè)試復(fù)雜，難度大
    本工程結(jié)構(gòu)的整體變形主要反映在結(jié)構(gòu)各層拐點(diǎn)的位移變化，隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，該變化是疊加的，要不間斷的連續(xù)觀測(cè)。鋼骨結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和砼筒體監(jiān)測(cè)要同步進(jìn)行，要對(duì)每一層的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，必須控制施工進(jìn)度，把每層的位移值同理論預(yù)調(diào)值相結(jié)合，確定出下層安裝的施工預(yù)調(diào)值，確保整體結(jié)構(gòu)位形符合設(shè)計(jì)位形值。
    5、工程量特大，工期特緊
    該工程設(shè)計(jì)工期4年半，業(yè)主要求1年半完成，鋼骨結(jié)構(gòu)07年4月下旬進(jìn)場(chǎng)，要求實(shí)現(xiàn)年底封頂，鋼骨結(jié)構(gòu)總重量為1.63萬(wàn)噸，構(gòu)件數(shù)量多，型號(hào)復(fù)雜，每月要安裝20m的高度，2000噸的重量才能滿足要求，主樓和附房同時(shí)施工，施工場(chǎng)地狹小，構(gòu)件堆放困難，對(duì)安裝工期壓力極大。
    6、立體施工，交叉作業(yè)難度大
    在不到3000平方米的地方，鋼骨安裝分四個(gè)工作面四臺(tái)塔機(jī)同時(shí)安裝，塔臂互相交錯(cuò)，相互影響。鋼構(gòu)安裝和土建砼施工垂直作業(yè)，安全隱患極大，垂直作業(yè)面多達(dá)五、六層：鋼構(gòu)安裝、操作架搭設(shè)、鋼構(gòu)焊接、鋼筋幫扎、模板支護(hù)、砼澆注，下邊還有材料清理，上下共20m距離，各施工人員立體作業(yè)，安全防護(hù)尤為重要，防高空墜落，墜物，防電火花傷人就成了施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理的重中之重，成了整個(gè)施工管理最頭疼，最棘手的問(wèn)題。
    7、結(jié)構(gòu)施工中的傾斜懸挑大
    塔樓高127m，54m-74m向外傾斜54°，74m-104m向內(nèi)傾斜54°，懸臂部分外伸22.5m。懸臂部分安裝是本工程最為關(guān)鍵的部分，施工難度特大。
    8、施工安全技術(shù)要求高
    施工安全包括結(jié)構(gòu)安全和生產(chǎn)安全，其中首先要保證結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)安全是生產(chǎn)安全的前提。大量?jī)A斜的單根構(gòu)件在形成框架前需采用大量的臨時(shí)加固措施以及預(yù)變形值來(lái)保證其穩(wěn)定和設(shè)計(jì)就位。操作平臺(tái)必須通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定，采用結(jié)構(gòu)型輕質(zhì)類(lèi)裝配式體系，來(lái)保證作業(yè)安全。
    關(guān)鍵技術(shù)
    1、吊裝方法
    該工程正負(fù)零以下兩千多噸鋼結(jié)構(gòu)吊裝采用4臺(tái)履帶吊站在19m深坑邊分層吊裝。正負(fù)零以上采用4臺(tái)外附式塔吊進(jìn)行安裝；54m以上斜柱吊裝采用予調(diào)測(cè)控技術(shù)，就位固定采用撐拉措施；部分重型構(gòu)件采用兩臺(tái)塔吊雙機(jī)抬吊；操作臺(tái)采用垂直移動(dòng)式散裝平臺(tái)。
    2、斜鋼骨柱的安裝
    本鋼骨結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件形式多、安裝比較復(fù)雜，其中斜鋼骨柱的吊裝最為復(fù)雜。斜鋼骨柱采用兩點(diǎn)吊，吊耳焊在箱型鋼骨斜面靠筒體內(nèi)的壁上，上下段各一塊，通過(guò)計(jì)算得出吊耳位置和吊索長(zhǎng)度，使吊鉤豎向通過(guò)斜鋼骨柱中心。采用兩根鋼絲繩調(diào)節(jié)角度，吊裝時(shí)上端掛一根短繩，下端掛一根長(zhǎng)繩和一個(gè)倒鏈。掛在塔吊吊鉤上，然后起吊至高空，旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)到安裝部位上空，下落入位。
    整個(gè)吊裝過(guò)程中，地面和安裝部位各有一名吊裝指揮員，用對(duì)講機(jī)協(xié)調(diào)指揮塔吊司機(jī)作業(yè)，斜鋼柱就位后先將柱接頭處的四塊連接耳板臨時(shí)固定，螺栓不擰緊，然后沿傾斜方向的上下兩面各焊接兩塊150×500厚度不小于20mm的鋼板，增加鋼柱在墻體平面外的剛度。之后張拉上部纜風(fēng)繩，頂部水平拉至安裝好的直鋼骨柱上，兩側(cè)各拉纜風(fēng)繩，拉至下一層鋼骨柱的頂部。纜風(fēng)繩上半段采用鋼絲繩，下半段采用倒鏈。纜風(fēng)繩拉好后，用兩臺(tái)全站儀從地面控制斜鋼骨柱頂部反光貼片點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置，并在高空安裝處配以水準(zhǔn)儀和鋼尺，通過(guò)纜風(fēng)繩進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整到位后，擰緊底部安裝螺栓，然后沿長(zhǎng)度方向滿焊。
    3、焊接
    本工程使用鋼材強(qiáng)度較高，焊接質(zhì)量等級(jí)要求高，工作量大，需要采取控制焊接變形、消除殘余應(yīng)力、消氫、防風(fēng)等措施。焊接方法有：手工電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊，焊接位置有：平、立、橫、仰。為了保證工程的焊接質(zhì)量，我公司對(duì)參加該工程的焊工進(jìn)行專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)考核，使焊工能夠熟練掌握各種焊接位置的工藝參數(shù)，能夠施焊出達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的焊縫質(zhì)量。我公司針對(duì)該工程冬季施工焊接，在機(jī)械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所進(jìn)行了低溫焊接試驗(yàn)，確定了冬季焊接預(yù)熱及焊后保溫措施。焊前預(yù)熱：采用火焰加熱方式，火焰選用中性焰，預(yù)熱溫度控制在100℃～150℃范圍，預(yù)熱區(qū)域?yàn)楹缚p兩側(cè)100mm范圍，采用紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度。焊后保溫： 焊后保溫最有效、最直接的方法是加蓋保溫性能好、耐高溫的硅酸鋁纖維氈和保溫棉，冬季高空焊接完，加蓋寬度不小于600 mm，厚度52mm，使其緩慢冷卻。
    4、鋼骨柱的校正
    對(duì)豎向鋼骨柱，以下節(jié)鋼骨柱頂部的實(shí)際柱中心線為準(zhǔn)，安裝鋼骨柱的底部對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼骨柱的中心線即可。在每一節(jié)柱的全部構(gòu)件安裝、焊接、拴接完成并驗(yàn)收合格后，才能從地面引測(cè)上一節(jié)柱的定位軸線。對(duì)斜向鋼骨校正方法與豎向鋼骨垂直校正一樣，利用控制相關(guān)構(gòu)件垂直度，間接控制了鋼骨的傾斜角度；頂部定位主要采用空間坐標(biāo)以及相對(duì)量測(cè)法。
    5、標(biāo)高控制
    采取柱與柱之間接合處適當(dāng)加大間隙來(lái)調(diào)整。每一層各鋼骨安裝焊接完畢后，均要用水準(zhǔn)儀測(cè)定其柱頂標(biāo)高，其標(biāo)高誤差通過(guò)調(diào)整上一層鋼骨的制作長(zhǎng)度來(lái)消除，以減少標(biāo)高積累誤差。鋼骨柱標(biāo)高的調(diào)整，每安裝一節(jié)鋼骨柱后，對(duì)柱頂進(jìn)行一次標(biāo)高實(shí)測(cè)，標(biāo)高誤差超過(guò)5mm需進(jìn)行調(diào)整，用鋼板墊到規(guī)定要求。
    6、測(cè)量
    采用建筑坐標(biāo)系分級(jí)測(cè)放控制、外控基準(zhǔn)、隨層內(nèi)控構(gòu)件的總體測(cè)控方案。在24m以下鋼結(jié)構(gòu)安裝采用地面軸線控制，24m～44m部分斜柱采用全站儀進(jìn)行空間位置的定位，54m以上部分也采用全站儀進(jìn)行鋼柱空間位置的定位。但是在進(jìn)行斜柱安裝前應(yīng)計(jì)算出該斜柱的預(yù)留變形量，并將預(yù)留變形量加入該點(diǎn)的設(shè)計(jì)三維坐標(biāo)中作為該點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量定位。在24m以下采用樣沖刻痕方式，34m以上采用反光貼片，貼片均在每層標(biāo)高控線上。
    7、操作平臺(tái)的搭設(shè)
    在每層鋼梁之上搭設(shè)安裝操作平臺(tái)有利于結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中的安全，同時(shí)經(jīng)過(guò)計(jì)算可以將操作平臺(tái)設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中的臨時(shí)剛性連接體系，利用操作平臺(tái)安裝傾斜結(jié)構(gòu)構(gòu)件，同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和剛度。鋼結(jié)構(gòu)的操作架通常采用吊架，掛架，夾持型操作架等，用于施工的操作架必須經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)才可以使用。外斜柱安裝時(shí)，為了保證安裝人員的安全，防止構(gòu)件的墜落，在鋼柱吊裝之前，在預(yù)吊裝的鋼柱之上安裝部分外圍護(hù)，待鋼柱安裝完畢，將兩個(gè)鋼柱之間的空隙用安全網(wǎng)補(bǔ)上，使外側(cè)形成一個(gè)封閉的圍護(hù)。
    8、臨時(shí)連接桁架卸載
    為了避免重力荷載在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中引起的結(jié)構(gòu)平面變形以及結(jié)構(gòu)完工后位形控制等問(wèn)題，在該結(jié)構(gòu)的79～84米標(biāo)高處加設(shè)臨時(shí)支撐桁架。在結(jié)構(gòu)全部安裝完，混凝土澆筑完后，需要對(duì)臨時(shí)連接桁架進(jìn)行卸載。為了保證卸載工作的順利進(jìn)行以及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響在可控范圍內(nèi)，項(xiàng)目部采取了緩慢逐級(jí)同步釋放應(yīng)力的卸載方法，并在卸載過(guò)程中全程監(jiān)控控制點(diǎn)應(yīng)力變化及位形變化并作出判定。
    在該工程施工中，我公司采用了傾斜結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)、空間聯(lián)測(cè)控制技術(shù)、Q345c焊接及冬季施工技術(shù)等新技術(shù)，并圓滿完成施工任務(wù)。通過(guò)上述技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，使本工程的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，利用全站儀空間測(cè)量控制技術(shù)測(cè)量控制誤差不超過(guò)3毫米，其中在109米至117米許愿橋合攏時(shí)東西向間距誤差4～6毫米。127米主體頂標(biāo)高誤差不超過(guò)4毫米。現(xiàn)場(chǎng)焊接焊縫一次合格率大于99.5%。安全施工采用高空操作平臺(tái)及其他安全措施在整個(gè)施工過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生一起安全質(zhì)量事故。
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