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千載佛家圣地?萬(wàn)世人文經(jīng)典

作者：鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:05:50 [收藏]

    法門(mén)寺合十舍利塔鋼骨結構體系工程
    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)施文化強省戰略中的重點(diǎn)工程，也是佛教文化的里程碑工程。承擔本工程陜西省機械施工公司憑借著(zhù)巧奪天工的技藝、爭優(yōu)創(chuàng )精的意識，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)噸的鋼結構安裝任務(wù)，質(zhì)量?jì)?yōu)良，獲得了2007年中國建筑鋼結構金獎。
    工程難點(diǎn)
    1、造型奇特，結構復雜
    合十舍利塔整體為雙手合十造型，在24m標高處向內傾斜14.8422°,54m標高處向外傾斜36°，74m標高處向內傾斜36°。該塔體鋼骨結構由豎向鋼骨柱和水平鋼骨梁組成，結構造型復雜，其中豎向鋼骨柱有十字形、矩形、日字形、L形、折線(xiàn)型，水平鋼骨梁有工字型、箱型、桁架、槽鋼等。
    2、結構體系的不穩定性
    本工程結構體系，54m是最重要的轉換層，54m以上東西兩手掌開(kāi)始獨立工作承受荷載，在109m～117m處合攏成連體結構。豎向呈倒立的棱形狀態(tài)。施工過(guò)程中結構在自重、施工荷載和附加彎矩的共同作用下，內力的發(fā)展和變形的變化非常復雜。
    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，安裝精度受現場(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、結構變形測試復雜，難度大
    本工程結構的整體變形主要反映在結構各層拐點(diǎn)的位移變化，隨著(zhù)結構高度的增加，該變化是疊加的，要不間斷的連續觀(guān)測。鋼骨結構監測和砼筒體監測要同步進(jìn)行，要對每一層的觀(guān)測數據進(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調值相結合，確定出下層安裝的施工預調值，確保整體結構位形符合設計位形值。
    5、工程量特大，工期特緊
    該工程設計工期4年半，業(yè)主要求1年半完成，鋼骨結構07年4月下旬進(jìn)場(chǎng)，要求實(shí)現年底封頂，鋼骨結構總重量為1.63萬(wàn)噸，構件數量多，型號復雜，每月要安裝20m的高度，2000噸的重量才能滿(mǎn)足要求，主樓和附房同時(shí)施工，施工場(chǎng)地狹小，構件堆放困難，對安裝工期壓力極大。
    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)工作面四臺塔機同時(shí)安裝，塔臂互相交錯，相互影響。鋼構安裝和土建砼施工垂直作業(yè)，安全隱患極大，垂直作業(yè)面多達五、六層：鋼構安裝、操作架搭設、鋼構焊接、鋼筋幫扎、模板支護、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)，安全防護尤為重要，防高空墜落，墜物，防電火花傷人就成了施工現場(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、結構施工中的傾斜懸挑大
    塔樓高127m，54m-74m向外傾斜54°，74m-104m向內傾斜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
    施工安全包括結構安全和生產(chǎn)安全，其中首先要保證結構安全，結構安全是生產(chǎn)安全的前提。大量?jì)A斜的單根構件在形成框架前需采用大量的臨時(shí)加固措施以及預變形值來(lái)保證其穩定和設計就位。操作平臺必須通過(guò)設計計算確定，采用結構型輕質(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
    該工程正負零以下兩千多噸鋼結構吊裝采用4臺履帶吊站在19m深坑邊分層吊裝。正負零以上采用4臺外附式塔吊進(jìn)行安裝；54m以上斜柱吊裝采用予調測控技術(shù)，就位固定采用撐拉措施；部分重型構件采用兩臺塔吊雙機抬吊；操作臺采用垂直移動(dòng)式散裝平臺。
    2、斜鋼骨柱的安裝
    本鋼骨結構工程構件形式多、安裝比較復雜，其中斜鋼骨柱的吊裝最為復雜。斜鋼骨柱采用兩點(diǎn)吊，吊耳焊在箱型鋼骨斜面靠筒體內的壁上，上下段各一塊，通過(guò)計算得出吊耳位置和吊索長(cháng)度，使吊鉤豎向通過(guò)斜鋼骨柱中心。采用兩根鋼絲繩調節角度，吊裝時(shí)上端掛一根短繩，下端掛一根長(cháng)繩和一個(gè)倒鏈。掛在塔吊吊鉤上，然后起吊至高空，旋轉、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，用對講機協(xié)調指揮塔吊司機作業(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)的空間坐標位置，并在高空安裝處配以水準儀和鋼尺，通過(guò)纜風(fēng)繩進(jìn)行微調，調整到位后，擰緊底部安裝螺栓，然后沿長(cháng)度方向滿(mǎn)焊。
    3、焊接
    本工程使用鋼材強度較高，焊接質(zhì)量等級要求高，工作量大，需要采取控制焊接變形、消除殘余應力、消氫、防風(fēng)等措施。焊接方法有：手工電弧焊、CO2氣體保護焊，焊接位置有：平、立、橫、仰。為了保證工程的焊接質(zhì)量，我公司對參加該工程的焊工進(jìn)行專(zhuān)門(mén)培訓考核，使焊工能夠熟練掌握各種焊接位置的工藝參數，能夠施焊出達到符合設計要求的焊縫質(zhì)量。我公司針對該工程冬季施工焊接，在機械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所進(jìn)行了低溫焊接試驗，確定了冬季焊接預熱及焊后保溫措施。焊前預熱：采用火焰加熱方式，火焰選用中性焰，預熱溫度控制在100℃～150℃范圍，預熱區域為焊縫兩側100mm范圍，采用紅外測溫儀測量溫度。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
    對豎向鋼骨柱，以下節鋼骨柱頂部的實(shí)際柱中心線(xiàn)為準，安裝鋼骨柱的底部對準下節鋼骨柱的中心線(xiàn)即可。在每一節柱的全部構件安裝、焊接、拴接完成并驗收合格后，才能從地面引測上一節柱的定位軸線(xiàn)。對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以及相對量測法。
    5、標高控制
    采取柱與柱之間接合處適當加大間隙來(lái)調整。每一層各鋼骨安裝焊接完畢后，均要用水準儀測定其柱頂標高，其標高誤差通過(guò)調整上一層鋼骨的制作長(cháng)度來(lái)消除，以減少標高積累誤差。鋼骨柱標高的調整，每安裝一節鋼骨柱后，對柱頂進(jìn)行一次標高實(shí)測，標高誤差超過(guò)5mm需進(jìn)行調整，用鋼板墊到規定要求。
    6、測量
    采用建筑坐標系分級測放控制、外控基準、隨層內控構件的總體測控方案。在24m以下鋼結構安裝采用地面軸線(xiàn)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)行斜柱安裝前應計算出該斜柱的預留變形量，并將預留變形量加入該點(diǎn)的設計三維坐標中作為該點(diǎn)的設計坐標進(jìn)行測量定位。在24m以下采用樣沖刻痕方式，34m以上采用反光貼片，貼片均在每層標高控線(xiàn)上。
    7、操作平臺的搭設
    在每層鋼梁之上搭設安裝操作平臺有利于結構安裝過(guò)程中的安全，同時(shí)經(jīng)過(guò)計算可以將操作平臺設計成結構安裝過(guò)程中的臨時(shí)剛性連接體系，利用操作平臺安裝傾斜結構構件，同時(shí)加強結構的整體穩定性和剛度。鋼結構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)計算設計才可以使用。外斜柱安裝時(shí)，為了保證安裝人員的安全，防止構件的墜落，在鋼柱吊裝之前，在預吊裝的鋼柱之上安裝部分外圍護，待鋼柱安裝完畢，將兩個(gè)鋼柱之間的空隙用安全網(wǎng)補上，使外側形成一個(gè)封閉的圍護。
    8、臨時(shí)連接桁架卸載
    為了避免重力荷載在結構施工過(guò)程中引起的結構平面變形以及結構完工后位形控制等問(wèn)題，在該結構的79～84米標高處加設臨時(shí)支撐桁架。在結構全部安裝完，混凝土澆筑完后，需要對臨時(shí)連接桁架進(jìn)行卸載。為了保證卸載工作的順利進(jìn)行以及對結構的影響在可控范圍內，項目部采取了緩慢逐級同步釋放應力的卸載方法，并在卸載過(guò)程中全程監控控制點(diǎn)應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構安裝施工技術(shù)、空間聯(lián)測控制技術(shù)、Q345c焊接及冬季施工技術(shù)等新技術(shù)，并圓滿(mǎn)完成施工任務(wù)。通過(guò)上述技術(shù)的創(chuàng )新應用，使本工程的各項技術(shù)指標均達到了設計要求，利用全站儀空間測量控制技術(shù)測量控制誤差不超過(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米主體頂標高誤差不超過(guò)4毫米?，F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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