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千载佛家圣地?万世人文经典

作者：中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-23 10:05:50 [收藏]

    法门寺合十舍利塔钢骨结构体系工程
    被誉为“千载佛家圣地，万世人文经典”的法门寺合十舍利塔是陕西省实施文化强省战略中的重点工程，也是佛教文化的里程碑工程。承担本工程陕西省机械施工公司凭借着巧夺天工的技艺、争优创精的意识，仅用10个月的时间完成总高度148米，总用钢量1.63万吨的中国建筑金属结构信息网安装任务，质量优良，获得了2007年中国建筑中国建筑金属结构信息网金奖。
    工程难点
    1、造型奇特，结构复杂
    合十舍利塔整体为双手合十造型，在24m标高处向内倾斜14.8422°,54m标高处向外倾斜36°，74m标高处向内倾斜36°。该塔体钢骨结构由竖向钢骨柱和水平钢骨梁组成，结构造型复杂，其中竖向钢骨柱有十字形、矩形、日字形、L形、折线型，水平钢骨梁有工字型、箱型、桁架、槽钢等。
    2、结构体系的不稳定性
    本工程结构体系，54m是最重要的转换层，54m以上东西两手掌开始独立工作承受荷载，在109m～117m处合拢成连体结构。竖向呈倒立的棱形状态。施工过程中结构在自重、施工荷载和附加弯矩的共同作用下，内力的发展和变形的变化非常复杂。
    3、施工质量要求高，安装精度控制难
    本工程由于倾斜角度大，钢骨柱在自重和附加弯矩的作用下，内力发展和变形的变化极难掌控。箱形断面的柱子，位置和方向性均极强，安装精度受现场环境和温度变化等多方面的影响，安装精度极难控制。
    4、结构变形测试复杂，难度大
    本工程结构的整体变形主要反映在结构各层拐点的位移变化，随着结构高度的增加，该变化是叠加的，要不间断的连续观测。钢骨结构监测和砼筒体监测要同步进行，要对每一层的观测数据进行分析比较，必须控制施工进度，把每层的位移值同理论预调值相结合，确定出下层安装的施工预调值，确保整体结构位形符合设计位形值。
    5、工程量特大，工期特紧
    该工程设计工期4年半，业主要求1年半完成，钢骨结构07年4月下旬进场，要求实现年底封顶，钢骨结构总重量为1.63万吨，构件数量多，型号复杂，每月要安装20m的高度，2000吨的重量才能满足要求，主楼和附房同时施工，施工场地狭小，构件堆放困难，对安装工期压力极大。
    6、立体施工，交叉作业难度大
    在不到3000平方米的地方，钢骨安装分四个工作面四台塔机同时安装，塔臂互相交错，相互影响。钢构安装和土建砼施工垂直作业，安全隐患极大，垂直作业面多达五、六层：钢构安装、操作架搭设、钢构焊接、钢筋帮扎、模板支护、砼浇注，下边还有材料清理，上下共20m距离，各施工人员立体作业，安全防护尤为重要，防高空坠落，坠物，防电火花伤人就成了施工现场安全管理的重中之重，成了整个施工管理最头疼，最棘手的问题。
    7、结构施工中的倾斜悬挑大
    塔楼高127m，54m-74m向外倾斜54°，74m-104m向内倾斜54°，悬臂部分外伸22.5m。悬臂部分安装是本工程最为关键的部分，施工难度特大。
    8、施工安全技术要求高
    施工安全包括结构安全和生产安全，其中首先要保证结构安全，结构安全是生产安全的前提。大量倾斜的单根构件在形成框架前需采用大量的临时加固措施以及预变形值来保证其稳定和设计就位。操作平台必须通过设计计算确定，采用结构型轻质类装配式体系，来保证作业安全。
    关键技术
    1、吊装方法
    该工程正负零以下两千多吨中国建筑金属结构信息网吊装采用4台履带吊站在19m深坑边分层吊装。正负零以上采用4台外附式塔吊进行安装；54m以上斜柱吊装采用予调测控技术，就位固定采用撑拉措施；部分重型构件采用两台塔吊双机抬吊；操作台采用垂直移动式散装平台。
    2、斜钢骨柱的安装
    本钢骨结构工程构件形式多、安装比较复杂，其中斜钢骨柱的吊装最为复杂。斜钢骨柱采用两点吊，吊耳焊在箱型钢骨斜面靠筒体内的壁上，上下段各一块，通过计算得出吊耳位置和吊索长度，使吊钩竖向通过斜钢骨柱中心。采用两根钢丝绳调节角度，吊装时上端挂一根短绳，下端挂一根长绳和一个倒链。挂在塔吊吊钩上，然后起吊至高空，旋转、滑动到安装部位上空，下落入位。
    整个吊装过程中，地面和安装部位各有一名吊装指挥员，用对讲机协调指挥塔吊司机作业，斜钢柱就位后先将柱接头处的四块连接耳板临时固定，螺栓不拧紧，然后沿倾斜方向的上下两面各焊接两块150×500厚度不小于20mm的钢板，增加钢柱在墙体平面外的刚度。之后张拉上部缆风绳，顶部水平拉至安装好的直钢骨柱上，两侧各拉缆风绳，拉至下一层钢骨柱的顶部。缆风绳上半段采用钢丝绳，下半段采用倒链。缆风绳拉好后，用两台全站仪从地面控制斜钢骨柱顶部反光贴片点的空间坐标位置，并在高空安装处配以水准仪和钢尺，通过缆风绳进行微调，调整到位后，拧紧底部安装螺栓，然后沿长度方向满焊。
    3、焊接
    本工程使用钢材强度较高，焊接质量等级要求高，工作量大，需要采取控制焊接变形、消除残余应力、消氢、防风等措施。焊接方法有：手工电弧焊、CO2气体保护焊，焊接位置有：平、立、横、仰。为了保证工程的焊接质量，我公司对参加该工程的焊工进行专门培训考核，使焊工能够熟练掌握各种焊接位置的工艺参数，能够施焊出达到符合设计要求的焊缝质量。我公司针对该工程冬季施工焊接，在机械科学研究院哈尔滨焊接研究所进行了低温焊接试验，确定了冬季焊接预热及焊后保温措施。焊前预热：采用火焰加热方式，火焰选用中性焰，预热温度控制在100℃～150℃范围，预热区域为焊缝两侧100mm范围，采用红外测温仪测量温度。焊后保温： 焊后保温最有效、最直接的方法是加盖保温性能好、耐高温的硅酸铝纤维毡和保温棉，冬季高空焊接完，加盖宽度不小于600 mm，厚度52mm，使其缓慢冷却。
    4、钢骨柱的校正
    对竖向钢骨柱，以下节钢骨柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢骨柱的底部对准下节钢骨柱的中心线即可。在每一节柱的全部构件安装、焊接、拴接完成并验收合格后，才能从地面引测上一节柱的定位轴线。对斜向钢骨校正方法与竖向钢骨垂直校正一样，利用控制相关构件垂直度，间接控制了钢骨的倾斜角度；顶部定位主要采用空间坐标以及相对量测法。
    5、标高控制
    采取柱与柱之间接合处适当加大间隙来调整。每一层各钢骨安装焊接完毕后，均要用水准仪测定其柱顶标高，其标高误差通过调整上一层钢骨的制作长度来消除，以减少标高积累误差。钢骨柱标高的调整，每安装一节钢骨柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过5mm需进行调整，用钢板垫到规定要求。
    6、测量
    采用建筑坐标系分级测放控制、外控基准、随层内控构件的总体测控方案。在24m以下中国建筑金属结构信息网安装采用地面轴线控制，24m～44m部分斜柱采用全站仪进行空间位置的定位，54m以上部分也采用全站仪进行钢柱空间位置的定位。但是在进行斜柱安装前应计算出该斜柱的预留变形量，并将预留变形量加入该点的设计三维坐标中作为该点的设计坐标进行测量定位。在24m以下采用样冲刻痕方式，34m以上采用反光贴片，贴片均在每层标高控线上。
    7、操作平台的搭设
    在每层钢梁之上搭设安装操作平台有利于结构安装过程中的安全，同时经过计算可以将操作平台设计成结构安装过程中的临时刚性连接体系，利用操作平台安装倾斜结构构件，同时加强结构的整体稳定性和刚度。中国建筑金属结构信息网的操作架通常采用吊架，挂架，夹持型操作架等，用于施工的操作架必须经过计算设计才可以使用。外斜柱安装时，为了保证安装人员的安全，防止构件的坠落，在钢柱吊装之前，在预吊装的钢柱之上安装部分外围护，待钢柱安装完毕，将两个钢柱之间的空隙用安全网补上，使外侧形成一个封闭的围护。
    8、临时连接桁架卸载
    为了避免重力荷载在结构施工过程中引起的结构平面变形以及结构完工后位形控制等问题，在该结构的79～84米标高处加设临时支撑桁架。在结构全部安装完，混凝土浇筑完后，需要对临时连接桁架进行卸载。为了保证卸载工作的顺利进行以及对结构的影响在可控范围内，项目部采取了缓慢逐级同步释放应力的卸载方法，并在卸载过程中全程监控控制点应力变化及位形变化并作出判定。
    在该工程施工中，我公司采用了倾斜结构安装施工技术、空间联测控制技术、Q345c焊接及冬季施工技术等新技术，并圆满完成施工任务。通过上述技术的创新应用，使本工程的各项技术指标均达到了设计要求，利用全站仪空间测量控制技术测量控制误差不超过3毫米，其中在109米至117米许愿桥合拢时东西向间距误差4～6毫米。127米主体顶标高误差不超过4毫米。现场焊接焊缝一次合格率大于99.5%。安全施工采用高空操作平台及其他安全措施在整个施工过程中没有发生一起安全质量事故。
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