廣州三建-研發(fā)大跨度穹頂鋼結構施工新工法QC課件

1、研發(fā)大跨度穹頂鋼結構施工新工法廣州市第三建筑工程有限公司花都區(qū)亞運新體育館項目創(chuàng)新QC小組發(fā)表人:張四科一、工程概況 廣州市花都亞運新體育館主體鋼結構為圓形殼體結構，直徑為116m，高度為33.3m，整個屋蓋結構由沿圓周均勻分布的24榀徑向桁架和6榀環(huán)向桁架組成，總用鋼量為2800噸，體育館建成后在2010年亞運會期間作為籃球比賽的場地。體育館比賽館效果圖 二、小組概況小組名稱廣州市第三建筑工程有限公司花都區(qū)亞運新體育館項目創(chuàng)新QC小組 課題名稱研發(fā)大跨度穹頂鋼結構施工新工法 課題類型創(chuàng)新型所在部門廣州花都區(qū)亞運新體育館項目部 成立日期2009.9. 1課題活動時間2009.9.1 2010.

2、12.08注冊登記時間2009.9. 1活動次數(shù)15制表人：羅秀斯 審核人：黃志強 日期：2009年9月1日(一)、小組概況：制表人：羅秀斯 審核人：黃志強 日期：2009年9月1日二、小組概況(二)、小組成員概況：序號姓 名性 別職 務 或 職 稱組 內(nèi) 職 務1黃志強男高級工程師組長：全面組織2楊 軼男教授級高級工程師組員：技術指導3麥永健男高級工程師組員：技術協(xié)調(diào)4蘇健康男一級建造師組員：組織協(xié)調(diào)5劉志強男高級工程師組員：鋼結構專業(yè)指導6趙曉彬男高級工程師組員：技術協(xié)調(diào)7勞錦洪男高級工程師組員：技術協(xié)調(diào)8張四科女助理工程師組員：組織、實施9駱慶生男工程師組員：施工組織設計10梁志安男助理

3、工程師組員：方案編制、實施11黃文彬男工程師組員：策劃、實施12何啟成男高級工程師組員：質(zhì)量檢查13余海萍女工程師組員：組織14潘志權男助理工程師組員：實施15羅秀斯女助理工程師組員：資料收集、匯編四、選擇課題1、經(jīng)過現(xiàn)場踏勘，在現(xiàn)場的西南角近1/4處有山體遮擋，可供通行的道路最寬為6m，不能滿足大型吊車行走和吊裝操作要求。2、如果大型吊車在靠近山體位置的擋土墻上吊裝，會導致山體側向力變大，影響到擋土墻的結構安全。3、由于鋼結構安裝高度33.3m，跨度116m，若用汽車吊是無法直接將桁架吊裝到指定的位置上。四、選擇課題 綜合以上所情況，常規(guī)的鋼結構安裝施工方法不能在本工程完成大跨度穹頂鋼結構安

4、裝，故需要研發(fā)大跨度穹頂鋼結構施工新方法。因此本QC小組在2009年9月1日開始進行QC活動，并定本次活動課題為：“研發(fā)大跨度穹頂鋼結構施工新工法”。（一）、提出方案： 小組運用“頭腦風暴法” 并利用親和圖歸納出四個可供選擇的施工方案。 制圖人：劉志強 審核人：黃志強 日期：2009年11月10日六、提出各種方案并確定最佳方案旋轉雙向累積滑移施工方案內(nèi)部吊裝施工案大跨度穹頂鋼結構安裝方案散裝施工案外部吊裝施工方案（二）、方案分析、評價、選定： 制表人：張四科 審核人：黃志強 日期：2009年11月10日六、提出各種方案并確定最佳方案序號方案名稱方案分析特點小組對各方案進行分析、評價，并通過專家

5、論證評價結果1內(nèi)部吊裝施工方案 由于土建單位在完成施工以后，需要封閉施工通道，若大型吊車進入比賽館內(nèi)部進行桁架的吊裝，短時間難以完成安裝任務，面臨著有進無出的局面。另外大型吊機進入館內(nèi)對首層混凝土結構的承載力提出了較高的要求，需要考慮加固措施，增加措施費用。再則桁架的高空散拼需要搭設大量的支撐胎架，安全施工保證系數(shù)小，工期要求時間長，造成工期滯后的可能性較大。 優(yōu)點:容易實施；成本較低；缺點：受結構承載力限制；安全系數(shù)低。 不選2外部吊裝施工方案 在現(xiàn)場的西南角，有1/4山體遮擋，可供通行的道路最寬為6m，根據(jù)桁架起吊重量和吊裝半徑分析，不滿足吊裝的機械SCX2500型250t履帶吊機外形尺寸

6、為長*寬=11920mm*8250mm，道路限制了吊車行走和轉身等基本操作。 優(yōu)點:容易實施；成本適中；缺點：地耐力要求高；場地道路要求寬敞。 不選（二）、方案分析、評價、選定：（續(xù)上表） 制表人：張四科 審核人：黃志強 日期：2009年11月10日六、提出各種方案并確定最佳方案序號方案名稱方案分析特點小組對各方案進行分析、評價，并通過專家論證評價結果3散裝施工方案 采用汽車吊外圍吊裝，西南角位置采用滿堂腳手架搭設，原位散件拼裝的方法，同樣面臨著吊車有進無出的局面，以及增加了工期嚴重滯后的可以性。 優(yōu)點：施工比較方便；缺點：完成安裝難度很大，人工投入量非常大；現(xiàn)場焊接量非常大；現(xiàn)場明火作業(yè)存在

7、安全隱患。不選4旋轉雙向累積滑移施工方案 比賽館鋼結構共24榀徑向桁架，5榀環(huán)向桁架。根據(jù)結構特點，選擇環(huán)向桁架作為滑移單元為累積滑移的方向，結合支座布置和安裝需要，將滑移軌道設置在環(huán)桁架1和環(huán)桁架5下方，在2-3軸至2-11軸區(qū)域設置高空拼裝平臺。采用2臺SCX2500型250t履帶吊進行拼裝，拼裝完成后分別逆時針和順時針頂推滑移。優(yōu)點：施工進度很快；能利用工程的混凝土結構設置外圈滑移軌道，不會影響主體結構；缺點：在環(huán)型雙向累積滑移安裝從來沒有應用過，沒有可參考項目；需要一定的費用。選用（三）、累積滑移方案分析 制表人：張四科 審核人：黃志強 日期：2009年12月05日六、提出各種方案并確

8、定最佳方案 旋轉雙向累積滑移施工技術，是一種創(chuàng)新性技術。小組成員運用創(chuàng)新思維，相互啟發(fā)。旋轉雙向累積滑移方案幾根軸線位置的構件為一榀滑移單元環(huán)型雙向滑移軌道（三）、累積滑移方案分析 制表人：張四科 審核人：黃志強 日期：2009年12月05日六、提出各種方案并確定最佳方案1、 確定“幾根軸線位置的構件為一榀滑移單元” 由于旋轉雙向累積滑移單元滑移從未施工過，沒有可直接借鑒的工程實例,小組成員對每個方案逐一進行分析、評定。幾根軸線位置的構件劃分為一榀滑移單元方案二：5根軸線位置的構件劃分為一榀滑移單元；對接累積安裝。方案三：5根軸線位置的構件劃分為一榀滑移單元；雙向旋轉累積滑移安裝。方案一：3根

9、軸線位置的構件劃分為一榀滑移單元；對接累積安裝。六、提出各種方案并確定最佳方案方案分析、評定制表人：駱慶生 審核人：黃志強 日期：2009年12月8日 （三）、累積滑移方案分析方案方案分析專項評估綜合評定方案一：3根軸線位置的構件劃分為一榀滑移單元；對接累積安裝 1、設計容易，技術成熟；2、費用低；3、滑移控制系統(tǒng)不連續(xù)；4、對接高空散裝量大；5、流水性差，預計施工進度效果不理想。 小組對方案進行分析、評價，并通過專家論證未能達到預定目標，不采用此方案. 方案二：5根軸線位置的構件劃分為一榀滑移單元；對接累積安裝。 1.設計較容易。2.需要一定費用，但不會很高；3.滑移控制系統(tǒng)不連續(xù)；4.對接

10、高空散裝量較少；5.流水性較差，預計施工進度效果不太理想。 合攏效果很好，但由于機械性能和耐久性能的影響，不適用現(xiàn)場實際使用,不采用此方案. （三）、累積滑移方案分析 制表人：余海萍 審核人：黃志強 日期：2009年12月09日六、提出各種方案并確定最佳方案2、 選擇“環(huán)型雙向滑移軌道” 滑移軌道設置構造是旋轉累積滑移的技術核心部分。小組成員對提出以下方案進行分析、評定。環(huán)型雙向滑移軌道方案二：內(nèi)圈軌道支撐塔架+箱型梁+鋼軌；外圈軌道混凝土結構梁+預埋件+鋼軌方案三：內(nèi)圈軌道支撐塔架+箱型梁+16#槽鋼；外圈軌道混凝土結構梁+預埋件+槽鋼。方案一：支撐塔架+箱型梁+鋼軌制圖人：余海萍 審核人：

11、麥永健 日期：2009年12月19日滑移單元散裝單元結論：未能達到預定目標，不采用此方案六、提出各種方案并確定最佳方案方案一模擬分析結果優(yōu)缺點分析支撐塔架+箱型梁+鋼軌 1、具有一定的圓順平滑效果，但較容易卡軌；2、對高空拼裝的技術間歇時間過長；3、由于散拼量大，焊接收縮量大。 1.設計容易；2.費用低；3.機械性能較強；4.精確性一般；5.滑移連續(xù)性不好；6.現(xiàn)場焊縫多，影響焊接質(zhì)量。 模擬圖 結論：從模擬分析的結果可以看出，方案三不僅能夠達到很好的滑移合攏效果，并且適用于現(xiàn)場使用,采用此方案 制圖人：潘志權 審核人：麥永健 日期：2009年12月19日六、提出各種方案并確定最佳方案方案三模

12、擬分析結果優(yōu)缺點分析內(nèi)圈軌道采用“支撐塔架+箱型梁+16#槽鋼”；外圈軌道采用“混凝土結構梁+預埋件+槽鋼”。 1具有很好的圓順平滑效果，滑靴與滑軌間隙恰當，不容易卡軌；2、技術先進，設計有一定難度；3、滑靴對停推和頂推的工況頻繁變換適應性能好；4、材質(zhì)要求低，可避免頂推滑移對結構的損害。5、滑移工效高。 1、技術先進，設計較難；2、費用較高；3、機械性能高；4、耐候耐久性優(yōu)；5、合攏效果算好。 （五）、確定最佳方案： 經(jīng)小組討論、模擬分析并通過專家論證，滑移軌道設置構造的最佳方案：內(nèi)圈軌道采用“支撐塔架+箱型梁+16#槽鋼”；外圈軌道采用“混凝土結構梁+預埋件+槽鋼”。六、提出各種方案并確定

13、最佳方案（六）、大跨度穹頂鋼結構安裝主要步驟：設計內(nèi)、外圈滑移軌道“內(nèi)圈軌道支撐塔架+箱型梁+16#槽鋼；外圈軌道混凝土結構梁+預埋件+槽鋼?！卑惭b內(nèi)外圈滑移軌道穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏七、制定對策 序號對策目標措施地點負責人完成日期1設計內(nèi)、外圈滑移軌道 1、在2010年3月30日前制定內(nèi)、外圈滑移軌道設計要點和安裝要求、滑移支座設計要點、防卡軌措施。2、設計出內(nèi)、外圈滑移軌道安裝施工圖； 1：制定內(nèi)、外圈滑移軌道設計要點和安裝要求、滑移支座設計要點、防卡軌措施。2、設計內(nèi)、外圈滑移軌道安裝施工圖?，F(xiàn)場辦公室劉志強2010年3月30日前2安裝內(nèi)、外圈滑移軌道 1、兩條軌道同心圓中心線允許

14、偏差控制在10mm之內(nèi)。2、兩條軌道平行值控制在3mm以內(nèi)。3、軌道（槽鋼）的接頭高差1mm。1：安裝滑移軌道。2：現(xiàn)場測量放線，控制兩條軌道同心圓中心線偏差 、兩條軌道平行值、軌道的接頭高差。3：制作滑移支座 。工地現(xiàn)場楊軼2010年4月30前3構件滑移安裝并合攏 1、上下雙滑道不同步控制在15 mm以內(nèi)。2、桁架豎向位移控制在5mm以內(nèi)。 1：制定安裝工藝流程。2：對結構滑移進行模擬分析。3：穹頂桁架鋼構件液壓同步滑移。4、穹頂桁架鋼構件構件安裝合攏。 工地現(xiàn)場麥永健2010年3月50日前經(jīng)小組成員的集體研究，運用5W1H方法，制定如下對策表： 八、對策實施實施一：設計內(nèi)、外圈滑移軌道內(nèi)外

15、圈滑移軌道設計要點項目措施1.1：制定內(nèi)、外圈滑移軌道設計要點和安裝要求；提出內(nèi)、外圈滑移軌道安裝要求。責任人黃志強實施人勞錦洪、劉志強、張四科實施地點現(xiàn)場辦公室實施時間2010.02.1003.28滑道結構圖八、對策實施實施一：設計內(nèi)、外圈滑移軌道項目措施1.2：制定滑移支座設計要點 ：在兩條滑移軌道均無法直接利用永久結構作為滑移支座時分別設計臨時滑移支座，滑移支座與滑道槽鋼的接觸面積通過計算來控制局部比壓，保證滑移過程中槽鋼不出現(xiàn)明顯變形，并避免出現(xiàn)時效摩擦。責任人黃志強實施人勞錦洪、劉志強、張四科實施地點現(xiàn)場辦公室實施時間2010.02.1003.28滑移軌道的鋪設安裝示意圖八、對策實施

16、實施一：設計內(nèi)、外圈滑移軌道項目措施1.3：制定防卡軌措施：在水平滑移過程中，防止出現(xiàn)“卡軌”和“啃軌”現(xiàn)象的發(fā)生，將滑移支座前端設計為“雪橇”式，并將其兩側制作成帶一定弧度的型式。責任人黃志強實施人勞錦洪、劉志強、張四科實施地點現(xiàn)場辦公室實施時間2010.02.1003.28鋼滑塊示意圖及實物圖八、對策實施實施一：設計內(nèi)、外圈滑移軌道效果檢查：在 2010年3月28日完成制定了內(nèi)、外圈滑移軌道設計要點和安裝要求、制定滑移支座設計要點、防卡軌措施，并設計出內(nèi)、外圈滑移軌道安裝示意圖、V字形柱腳處臨時加固桿件及軌道三維模型圖、內(nèi)、外圈滑軌道施工圖、滑道與滑塊布置圖等，得到建設單位、設計單位、監(jiān)理

17、單位確認，我們完成了對策目標。吊裝示意圖八、對策實施實施二：安裝滑移軌道項目措施1：安裝滑移軌道：內(nèi)圈滑移軌道搭設支撐胎架，支撐胎架之間用結構梁相連；外圈滑移軌道設在環(huán)桁架5下方,支撐柱用H型鋼連接。滑移軌道采用16a槽鋼反扣在H型鋼上作為滑移軌道槽。責任人楊軼實施人蘇健康、趙曉彬、梁志安、何啟成實施地點項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20八、對策實施實施二：安裝滑移軌道項目措施3：將滑移支座前端制作為“雪橇”式，防止滑移支座與兩側滑道的“卡軌”和“啃軌”發(fā)生。 責任人楊軼實施人蘇健康、趙曉彬、梁志安、何啟成實施地點項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20滑靴實物圖八、對策實施

18、實施二：安裝滑移軌道項目措施4：為消除不易控制的應力應變，保證后面的滑移支座與頂推點、以及所有滑移支座之間的同步性，沿滑道方向，在相鄰的滑移支座之間加設臨時水平聯(lián)系桿件和液壓頂推器頂推點連接耳板。 責任人楊軼實施人蘇健康、梁志安何啟成、丁 琪實施地點項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20八、對策實施實施二：安裝滑移軌道效果檢查：在2010年4月15日，我小組成員在完成后的滑道進行抽查，其抽查結果如下：自編號12345678910兩條軌道同心圓中心線允許偏差值（mm）85978810854兩條軌道平行值()+2.5+1.8+0.5-2-2.5-2.8-2.1+0.2+0.8+1.2軌道的

19、接頭高差值（）0.20.50.90.40.50.40.20.40.80.1自編號11121314151617181920兩條軌道同心圓中心線允許偏差值（mm）5578957567兩條軌道平行值()+1.5+1.8+0.9-1.5-1.8-2.5-2.0-0.9+1.2+1.5軌道的接頭高差值（）0.50.80.10.40.20.50.60.40.50.2自編號21222324252627282930兩條軌道同心圓中心線允許偏差值（mm）5421355897兩條軌道平行值()+2.6+2.1+2.8-2.1-2.4-2.0+1.9+1.8-2.0-1.9軌道的接頭高差值（）0.80.40.50.

20、70.50.50.60.50.80.9我們達到“兩條軌道同心圓中心線允許偏差控制在10mm之內(nèi)；兩條軌道平行值控制在3mm以內(nèi)；軌道（槽鋼）的接頭高差1mm”的分項目標！制表人：梁志安 審核人：黃志強 日期：2010.4.15滑移單元劃分內(nèi)外滑移軌道、滑移分段拼裝胎架的設置按工藝流程拼裝滑移劃分選擇液壓滑移裝置依次累計進行滑移并同時檢測結構應力應變值鋼結構滑移臨時支撐與固定支座的轉換就位鋼結構支撐胎架的卸載完成鑲嵌縫的合攏折架實量下料調(diào)整實際偏差制定卸載方案工藝流程圖八、方案實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏項目措施1：制定安裝工藝流程。責任人麥永健實施人余海萍、駱慶生、羅秀斯、潘志權、

21、黃文彬?qū)嵤┑攸c項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20八、對策實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏項目措施2：對穹頂桁架鋼構件滑移進行模擬分析：通過模擬分析，設置合理的臨時支撐系統(tǒng)，并在結構受力及變形最大處設置觀測控制點，使施工技術人員根據(jù)監(jiān)測的結果對工藝的安全性做出及時準確的判定。責任人麥永健實施人余海萍、駱慶生、羅秀斯、潘志權、黃文彬?qū)嵤┑攸c項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20安裝完成后效果圖滑移單元的劃分示意圖八、對策實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏 滑移過程模擬圖八、對策實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏項目措施3.1：穹頂桁架鋼構件滑移過程中采用計算

22、機同步控制，有效保證整個安裝過程的穩(wěn)定性和安全性。責任人麥永健實施人余海萍、駱慶生、羅秀斯、潘志權、黃文彬?qū)嵤┑攸c項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20滑移液壓泵源系統(tǒng)YS-PP-60型液壓泵源系統(tǒng) 八、對策實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏項目措施3.2：操作人員通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓滑移過程及相關數(shù)據(jù)的觀察和控制指令的發(fā)布。通過人機界面的操作，實現(xiàn)自動控制、順控、手動控制以及單臺液壓頂推器的點動操作，從而達到安裝工藝中所需要的同步頂推、姿態(tài)調(diào)整、單點毫米級微調(diào)。責任人麥永健實施人余海萍、駱慶生、羅秀斯、潘志權、黃文彬?qū)嵤┑攸c項目現(xiàn)場實施時間2010.03.

23、3004.20液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面八、對策實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏項目措施4：采用液壓同步系統(tǒng)控制方法，保證各個頂推點的液壓頂推設備配置系數(shù)基本一致；實現(xiàn)在不同半徑軌道上的同步滑移。責任人麥永健實施人余海萍、駱慶生、羅秀斯、潘志權、黃文彬?qū)嵤┑攸c項目現(xiàn)場實施時間2010.03.3004.20累計滑移第一、二、三、四單元 滑移支座間環(huán)形鋼管加固 穹頂桁架鋼構件滑移及焊接完成八、方案實施實施三：穹頂桁架鋼構件滑移安裝并合攏效果檢查：在2010年5月26日，我小組成員對安裝合攏后的屋蓋進行抽查，其抽查結果如下：自編號12345678910上下雙滑道不同步控制偏差值（）121

24、089121115101214桁架豎向位移（）3242245312自編號11121314151617181920上下雙滑道不同步控制偏差值（）141210101298523桁架豎向位移（）3322154543自編號21222324252627282930上下雙滑道不同步控制偏差值（）1210141098541010桁架豎向位移（）2244335421制表人：張四科 審核人：黃志強 日期：2010.5.26我們達到“上下雙滑道不同步控制在15 mm以內(nèi)；桁架豎向位移控制在5mm以內(nèi)”的分項目標！ 在2010年5月28日， 小組成員對完成的屋面進行了隨機抽查，抽查情況見下表。制表人：麥永健 審核人

25、：黃志強 日期：2010年5月28 日九、效果檢查自編號12345678910豎向變形偏差值（mm）-11.2-10.5-10.8-11.3-11.2-11.5-10.5-10.5-11.3-11.5側向位移偏差值()-10.2-10.6-10.3-11.2-11.0-10.9-10.5-11.2-11.1-12.0自編號11121314151617181920豎向變形偏差值（mm）-10.8-10.3-11.9-11.2-10.6-11.5-11.2-11.5-11.2-11.9側向位移偏差值()-10.3-10.5-11.0-11.6-11.2-10.9-12.0-10.6-10.5-10

26、.9自編號21222324252627282930豎向變形偏差值（mm）-11.2-10.9-10.1-10.2-10.0-10.6-10.5-11.2-11.2-10.5側向位移偏差值()-10.9-10.3-10.2-10.9-11.0-11.5-12.0-10.6-10.8-10.9制表人：麥永健 審核人：黃志強 日期：2010年5月28 日九、效果檢查自編號31323334353637383940豎向變形偏差值（mm）-10.1-10.2-10.5-10.5-11.0-10.6-10.0-10.6-10.9-10.1側向位移偏差值()-10.2-10.5-10.9-11.0-10.6-

27、11.5-10.8-11.2-11.5-11.5自編號41424344454647484950豎向變形偏差值（mm）-10.5-10.6-10.5-10.2-10.5-10.2-10.3-10.4-10.1-10.5側向位移偏差值()-10.9-11.1-11.5-11.5-11.3-11.5-10.8-11.2-11.6-11.8續(xù)上表 從統(tǒng)計表顯示：穹頂鋼結構屋蓋的“豎向變形偏差值均不大于-9.9；側向位移偏差值均不大于-10.1”，符合設計和規(guī)范要求。達到目標值！大跨度穹頂鋼結構完工后內(nèi)、外實物圖九、效果檢查由此表明：大跨度穹頂鋼結構高空旋轉雙向累積滑移施工是成功的。經(jīng)濟效益： 經(jīng)過此次QC活動，不但是在有形的經(jīng)濟效益還是無形的社會效益都是和小組的努力創(chuàng)新是分不開的，從公司的經(jīng)濟效益證明中可以看出，通過這次活動，節(jié)約了大型設施費82.62萬元、人工費11萬元，除購買定位裝置、研制開發(fā)軟件及參考資料0.62萬元外，我們的施工成本共節(jié)約93萬元取得的直接經(jīng)濟效益：82.621