超高层结构施工时风险控制要点

1.1 超高层结构
1.1.1 核心筒模架系统垮塌与坠落风险
1风险因素分析
超高层建筑多采用核心筒先行的阶梯状流水施工方式,核心筒是其他工程施工的先导,其竖向混凝土构件施工主要采用液压自动爬升模板工程技术、整体提升钢平台模板工程技术,这两种模板工程系统装备多是将模板、支撑、脚手架以及作业平台按一体化、标准化、模块化与工具式设计、制作、安装,并利用主体结构爬升进行高空施工作业。由于施工高度高、作业空间狭小、工序多、工艺复杂且受风荷载影响大等施工环境的约束显著,因此,这些模架系统的实际应用最主要的风险是整体或是局部的垮塌与坠落,分析归纳这一风险的因素主要有以下几点:
(1) 系统装备与工艺方案设计不合理;
(2) 支承、架体结构选材、制作及安装不符合设计与工艺要求;
(3) 操作架或作业平台施工荷载超限;
(4) 同步控制装置失效;
(5) 整体提(爬)升前混凝土未达到设计强度;
(6) 提升或下降过程阻碍物未清除;
(7) 附着支座设置不符合要求;
(8) 防倾、防坠装置设置不当失效。
2风险控制要点
为确保安全,针对超高层结构核心筒模架系统存在的整体或是局部垮塌与坠落风险,结合前述两种类型模架体系的工艺特点,制定液压自动爬升模板系统风险及整体爬升钢平台模板系统风险控制要点。
液压自动爬升模板系统风险控制要点:
(1) 采用液压爬升模板系统进行施工的设计制作、安装拆除、施工作业应编制专项方案,
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专项方案应通过专家论证;爬模装置设计应满足施工工艺要求,必须对承载螺栓、支承杆和导轨主要受力部件分别按施工、爬升和停工三种工况进行强度、刚度及稳定性计算;
(2) 核心筒水平结构滞后施工时,施工单位应与设计单位共同确定施工程序及施工过程中保持结构稳定的安全技术措施;
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(3) 爬模装置应由专业生产厂家设计、制作,应进行产品制作质量检验。出厂前应进行至少两个机位的爬模装置安装试验、爬升性能试验和承载试验,并提供试验报告;
(4) 固定在墙体预留孔内的承载螺栓在垫板、螺母以外长度不应少于3个螺距。垫板尺寸不应小于l00mm× l00mm×l0mm;锥形承载接头应有可靠锚固措施,锥体螺母长度不应小于承载螺栓外径的 3倍,预埋件和承载螺栓拧入锥体螺母的深度均不得小于承载螺栓外径的冷气机组1.5倍;
(5) 采用千斤顶的爬模装置,应均匀设置不少于10%的支承杆埋入混凝土,其余支承杆的底端埋入混凝土中的长度应大于 2O0mm
(6) 单块大模板的重量必须满足现场起重机械要求。单块大模板可由若干标准板组拼,
内外模板之间的对拉螺栓位置必须相对应;
(7) 液压爬升系统的油缸、千斤顶选用的额定荷载不应小于工作荷载的2倍。支承杆的承载力应能满足千斤顶工作荷载要求;
(8) 架体、提升架、支承杆、吊架、纵向连系梁等构件所用钢材应符合现行国家标准的有关规定。锥形承载接头、承载螺栓、挂钩连接座、导轨、防坠爬升器等主要受力部件,所采用钢材的规格和材质应符合设计文件要求;
(9) 架体或提升架宜先在地面预拼装,后用起重机械吊入预定位置。架体或提升架平面必须垂直于结构平面,架体、提升架必须安装牢固;
(10) 防坠爬升器内承重棘爪的摆动位置必须与油缸活塞杆的伸出与收缩协调一致,换向可靠,确保棘爪支承在导轨的梯挡上,防止架体坠落;
(11) 爬升施工必须建立专门的指挥管理组织,制定管理制度,液压控制台操作人员应进行专业培训,合格后方可上岗操作,严禁其他人员操作;
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(12) 爬模装置爬升时,承载体受力处的混凝土强度必须大于10MPa,并应满足爬模设计要求;
(13) 架体爬升前,必须拆除模板上的全部对拉螺栓及妨碍爬升的障碍物;清除架体上剩余材料,翻起所有安全盖板,解除相邻分段架体之间、架体与构筑物之间的连接,确认防坠爬升器处于爬升工作状态;确认下层挂钩连接座、锥体螺母或承载螺栓已拆除;检查液压设备均处于正常工作状态,承载体受力处的混凝土强度满足架体爬升要求,确认架体防倾调节支腿已退出,挂钩锁定销已拔出;架体爬升前要组织安全检查;
(14) 架体可分段和整体同步爬升,同步爬升控制参数的设定:每段相邻机位间的升差值宜在 1/200以内,整体升差值宜在50mm以内;
(15) 于千斤顶和提升架的爬模装置,提升架应整体同步爬升,提升架爬升前检查对拉螺栓、角模、钢筋、脚手板等是否有妨碍爬升的情况,清除所有障碍物;千斤顶每次爬升的行程为50mm~100mm,爬升过程中吊平台上应有专人观察爬升的情况,如有障碍物应及时排除并通知总指挥;
(16) 爬模装置拆除前,必须编制拆除技术方案,明确拆除先后顺序,制定拆除安全措施,进行安全技术交底。采用油缸和架体的爬模装置,竖直方向分模板、上架体、下架体与导轨四部分拆除。采用千斤顶和提升架的爬模装置竖直方向不分段,进行整体拆除。
整体爬升钢平台模板系统风险控制要点:
(1) 整体钢平台装备的设计制作、安装拆除、施工作业应编制专项方案,专项方案应通过专家论证;
(2) 整体钢平台系统装备的设计应根据施工作业过程中的各种工况进行设计,并应具有足够的承载力、刚度、整体稳固性;
(3) 整体钢平台装备结构的受弯构件、受压构件及受拉构件均应验算相应承载力与变形;
(4) 整体钢平台装备筒架支撑系统、钢梁爬升系统、钢平台系统竖向支撑限位装置的搁置长度应满足设计要求,支撑牛腿应有足够的承载力;
频率补偿电路(5) 整体钢平台装备结构与混凝土结构的连接节点应验算连接强度;混凝土结构上支撑整体钢平台装备结构的部位应验算混凝土局部承压强度;
(6) 整体钢平台装备钢平台系统以及吊脚手架系统周边应采用全封闭方式进行安全防护;吊脚手架底部以及支撑系统或钢梁爬升系统底部与结构墙体间应设置防坠闸板;
(7) 整体钢平台装备在安装和拆除前,应根据系统构件受力特点以及分块或分段位置情况制定安装和拆除的顺序以及方法,并应根据受力需要设置临时支撑,并应确保分块、分段部件安装和拆除过程的稳固性。
(8) 钢构件制作前,应由设计人员向制作单位进行专项技术交底。制作单位应根据交底内容和加工图纸进行材料分析,并应对照构件布置图与构件详图,核定构件数量、规格及参数;
(9) 制作所用材料和部件应由材料和部件供应商提供合格的质量证明文件,其品种、规格、质量指标应符合国家产品标准和订货合同条款,并应满足设计文件的要求;
(10) 整体钢平台装备中,螺栓连接节点与焊接节点的承载力应根据其连接方式按现行国
家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定进行验算。
(11) 整体钢平台装备在安装完成后,应由第三方的建设机械检测单位进行使用前的性能指标和安装质量检测,检测完成后应出具检验报告;
(12) 整体钢平台装备钢平台系统、吊脚手架系统、筒架支撑系统上的设备、工具和材料放置应有具体实施方案,钢平台上应均匀堆放荷载,荷载不得超过设计要求,不得集中堆载,核心筒墙体外侧钢平台梁上不得堆载。
(13) 整体钢平台装备筒架支撑系统、钢梁爬升系统竖向支撑限位装置搁置于混凝土支撑牛腿、钢结构支撑牛腿时,支撑部位混凝土结构实体抗压强度应满足设计要求,且不应小于20MPa;整体钢平台装备钢柱爬升系统支撑于混凝土结构时,混凝土结构实体抗压强度应满足设计要求,且不应小于15MPa;
(14) 整体钢平台装备爬升后的施工作业阶段应全面检查吊脚手架系统、筒架支撑系统或钢梁爬升系统底部防坠闸板的封闭性,并应防止高空坠物;
(15) 整体钢平台爬升作业时,隔离底部闸板应离墙50mm,钢平台系统、吊脚手架系统
、模板系统应无异物钩挂,模板手拉葫芦链条应无钩挂;
(16) 整体钢平台装备宜设置位移传感系统、重力传感系统。施工作业应安装不少于2个自动风速记录仪,并应根据风速监测数据对照设计要求控制施工过程;
(17) 在台风来临前,应对整体钢平台装备进行加固,遇到八级(包含八级)以上大风、大雪、大雾或雷雨等恶劣天气时,严禁进行整体钢平台装备的爬升。遇大雨、大雪、浓雾、雷电等恶劣天气时必须停止使用;
(18) 钢筋绑扎及预埋件的埋设不得影响模板的就位及固定;起重机械吊运物件时严禁碰撞整体爬升钢平台;
(19) 施工现场应对整体钢平台装备的安装、运行、使用、维护、拆除各个环节建立完善的安全管理体系,制定安全管理制度,明确各单位、各岗位人员职责。rbd-446
1.1.2 核心筒外挂内爬塔吊机体失稳倾翻、坠落风险
1风险因素分析
超高层建筑钢结构安装多采用高空散拼安装工艺,即逐层(流水段)将钢结构框架的全部构件直接在高空设计位置拼成整体,一般在施工到一定高度后即采用塔吊高空散拼安装工艺。目前,针对超高层建筑的结构形式广泛采用钢筋混凝土循环周转的外挂支撑体系将塔吊悬挂于核心筒外壁的附着形式,在施工核心筒-钢结构外框架结构时既能随核心筒施工进度持续爬升,又避免了塔身穿过楼板等不利因素;另一方面,这种外挂内爬式塔吊施工方式,既解决了核心筒内部缺少塔吊布置空间的难题,又缩短了钢结构外框筒构件吊装半径,便于重型构件吊装。内爬外挂支撑体系的结构形式有“斜拉式”与“斜撑式”两种。由于塔吊设备自重以及吊装构件重量大,且需要利用已完核心结构外挂,悬挂系统与爬升工艺复杂,高空作业受风荷载影响大,因此,内爬外挂塔吊系统设计、制作、安装以及塔机爬升作业过程控制不当,极易会发生塔吊的机体失稳倾翻、坠落事故。其主要风险因素包括:

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