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千載佛家圣地?萬世人文經(jīng)典

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

    法門寺合十舍利塔鋼骨結構體系工程
    被譽為“千載佛家圣地，萬世人文經(jīng)典”的法門寺合十舍利塔是陜西省實施文化強省戰(zhàn)略中的重點工程，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巧奪天工的技藝、爭優(yōu)創(chuàng)精的意識，僅用10個月的時間完成總高度148米，總用鋼量1.63萬噸的鋼結構安裝任務，質(zhì)量優(yōu)良，獲得了2007年中國建筑鋼結構金獎。
    工程難點
    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(nèi)傾斜14.8422°,54m標高處向外傾斜36°，74m標高處向內(nèi)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(wěn)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)。施工過程中結構在自重、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，安裝精度受現(xiàn)場環(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的位移變化，隨著結構高度的增加，該變化是疊加的，要不間斷的連續(xù)觀測。鋼骨結構監(jiān)測和砼筒體監(jiān)測要同步進行，要對每一層的觀測數(shù)據(jù)進行分析比較，必須控制施工進度，把每層的位移值同理論預調(diào)值相結合，確定出下層安裝的施工預調(diào)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月下旬進場，要求實現(xiàn)年底封頂，鋼骨結構總重量為1.63萬噸，構件數(shù)量多，型號復雜，每月要安裝20m的高度，2000噸的重量才能滿足要求，主樓和附房同時施工，施工場地狹小，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，鋼骨安裝分四個工作面四臺塔機同時安裝，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(xiàn)場安全管理的重中之重，成了整個施工管理最頭疼，最棘手的問題。
    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(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鍵的部分，施工難度特大。
    8、施工安全技術要求高
    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。大量傾斜的單根構件在形成框架前需采用大量的臨時加固措施以及預變形值來保證其穩(wěn)定和設計就位。操作平臺必須通過設計計算確定，采用結構型輕質(zhì)類裝配式體系，來保證作業(yè)安全。
    關鍵技術
    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臺外附式塔吊進行安裝；54m以上斜柱吊裝采用予調(diào)測控技術，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，通過計算得出吊耳位置和吊索長度，使吊鉤豎向通過斜鋼骨柱中心。采用兩根鋼絲繩調(diào)節(jié)角度，吊裝時上端掛一根短繩，下端掛一根長繩和一個倒鏈。掛在塔吊吊鉤上，然后起吊至高空，旋轉、滑動到安裝部位上空，下落入位。
    整個吊裝過程中，地面和安裝部位各有一名吊裝指揮員，用對講機協(xié)調(diào)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。之后張拉上部纜風繩，頂部水平拉至安裝好的直鋼骨柱上，兩側各拉纜風繩，拉至下一層鋼骨柱的頂部。纜風繩上半段采用鋼絲繩，下半段采用倒鏈。纜風繩拉好后，用兩臺全站儀從地面控制斜鋼骨柱頂部反光貼片點的空間坐標位置，并在高空安裝處配以水準儀和鋼尺，通過纜風繩進行微調(diào)，調(diào)整到位后，擰緊底部安裝螺栓，然后沿長度方向滿焊。
    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行專門培訓考核，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，在機械科學研究院哈爾濱焊接研究所進行了低溫焊接試驗，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(qū)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(jié)鋼骨柱頂部的實際柱中心線為準，安裝鋼骨柱的底部對準下節(jié)鋼骨柱的中心線即可。在每一節(jié)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(jié)柱的定位軸線。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調(diào)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，其標高誤差通過調(diào)整上一層鋼骨的制作長度來消除，以減少標高積累誤差。鋼骨柱標高的調(diào)整，每安裝一節(jié)鋼骨柱后，對柱頂進行一次標高實測，標高誤差超過5mm需進行調(diào)整，用鋼板墊到規(guī)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(nèi)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控制，24m～44m部分斜柱采用全站儀進行空間位置的定位，54m以上部分也采用全站儀進行鋼柱空間位置的定位。但是在進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的設計三維坐標中作為該點的設計坐標進行測量定位。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程中的安全，同時經(jīng)過計算可以將操作平臺設計成結構安裝過程中的臨時剛性連接體系，利用操作平臺安裝傾斜結構構件，同時加強結構的整體穩(wěn)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)過計算設計才可以使用。外斜柱安裝時，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，將兩個鋼柱之間的空隙用安全網(wǎng)補上，使外側形成一個封閉的圍護。
    8、臨時連接桁架卸載
    為了避免重力荷載在結構施工過程中引起的結構平面變形以及結構完工后位形控制等問題，在該結構的79～84米標高處加設臨時支撐桁架。在結構全部安裝完，混凝土澆筑完后，需要對臨時連接桁架進行卸載。為了保證卸載工作的順利進行以及對結構的影響在可控范圍內(nèi)，項目部采取了緩慢逐級同步釋放應力的卸載方法，并在卸載過程中全程監(jiān)控控制點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、空間聯(lián)測控制技術、Q345c焊接及冬季施工技術等新技術，并圓滿完成施工任務。通過上述技術的創(chuàng)新應用，使本工程的各項技術指標均達到了設計要求，利用全站儀空間測量控制技術測量控制誤差不超過3毫米，其中在109米至117米許愿橋合攏時東西向間距誤差4～6毫米。127米主體頂標高誤差不超過4毫米。現(xiàn)場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施工過程中沒有發(fā)生一起安全質(zhì)量事故。
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