巨型铸钢节点超高空安装技术研究及应用

论文摘要

随着钢结构特别是复杂的大型空间钢结构和超高层钢结构在工业与民用建筑中的广泛应用,结构许多节点位置的力学性能和连接方式都日趋复杂,一般节点形式已经难以在构造及制作工艺上满足复杂的受力体系要求。因此,目前在钢结构复杂节点的设计和施工过程中具有良好适用性的铸钢节点形式开始越来越受工程界人士的青睐。国内目前针对铸钢节点的理论分析、力学性能研究以及足尺试验都已经取得了一定的成就,而对铸钢节点特别是复杂巨型铸钢节点的安装技术尚未有系统的总结,因此论文主要从施工角度出发对复杂巨型铸钢节点的安装全过程进行研究与分析。论文以上海环球金融中心巨型铸钢节点为例介绍了巨型铸钢节点超高空安装的全过程。通过对巨型铸钢节点超高空安装技术进行研究,在安装工艺以及分析方法等以下四个方面取得了创新和突破:①巨型铸钢节点的二次制作。将日本制作好的纯巨型铸钢件由国内制作厂进行二次加工,在巨型铸钢节点的每个分枝上都焊接一定长度的短牛腿,短牛腿的材质和与巨型铸钢件连接的主体钢结构构件材性相同。这样就避免了巨型铸钢节点在超高空进行异种钢材焊接,很大程度上保证了巨型铸钢节点在超高空的焊接质量。②巨型铸钢节点的GPS测量。在对巨型铸钢节点安装进行常规测量控制的同时,运用GPS测量技术对巨型铸钢节点上的特征点进行静态和动态测量,复核巨型铸钢节点常规测量控制的结果。③巨型铸钢节点安装的危险源分析。为保证巨型铸钢节点超高空安装的安全性,对巨型铸钢节点的超高空安装进行危险源分析,其中特别以高空坠落为例,利用事故树分析法分析了导致巨型铸钢节点超高空安装过程中发生高空坠落事故的所有可能因素,并根据分析结果提出了防止高空坠落的相应措施。④远程验收监控系统的应用。巨型铸钢节点超高空安装需在高空滞留很长时间,而且安装作业都在临边完成,整个过程中的施工和验收对相关人员的人身安全具有极大威胁,为保证巨型铸钢节点超高空安装顺利完成,在国内首次运用远程验收监控系统对巨型铸钢节点超高空安装全过程进行监控和验收。论文不仅可以为以后铸钢节点的安装提供借鉴,为铸钢节点施工规程的编制提供参考,而且还可以推动巨型铸钢节点在我国钢结构工程中的应用和发展,促进新工艺以及新设备的使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 铸钢节点在钢结构工程中的应用
• 1.2.1 铸钢节点在国外钢结构工程中的应用
• 1.2.2 铸钢节点在国内钢结构工程中的应用
• 1.3 国内铸钢节点的研究现状和存在的问题
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 铸钢节点的特性及分类
• 2.1 铸钢的分类及牌号表示方法
• 2.1.1 铸钢的分类
• 2.1.2 铸钢牌号的表示方法
• 2.2 铸钢节点的定义
• 2.3 铸钢节点的材质
• 2.4 铸钢节点的特点
• 2.5 铸钢节点的分类
• 3 铸钢节点的制作
• 3.1 铸钢节点常见的制作方法
• 3.2 铸钢节点的一般生产工艺
• 3.3 铸钢节点的铸造缺陷类别及产生原因
• 3.4 铸钢节点的热处理
• 3.4.1 热处理的方式
• 3.4.2 热处理对铸钢件性能的影响
• 3.5 铸钢节点的质量检测
• 3.5.1 铸钢金相组织的检验
• 3.5.2 铸钢化学成分分析
• 3.5.3 铸钢节点力学性能测试
• 3.5.4 铸钢节点无损检测
• 4 巨型铸钢节点超高空安装技术的研究
• 4.1 超高空巨型铸钢节点的吊装
• 4.1.1 巨型铸钢节点吊装机械的选择
• 4.1.2 巨型铸钢节点吊装方式的选择
• 4.1.3 巨型铸钢节点吊点的设置
• 4.1.4 巨型铸钢节点的安装
• 4.2 超高空巨型铸钢节点的测量
• 4.2.1 常规测量控制
• 4.2.2 GPS 测量控制
• 4.3 巨型铸钢节点异种钢材的焊接
• 4.3.1 异种钢材的可焊性研究
• 4.3.2 异种钢材焊接的方法
• 4.3.3 异种钢材的焊接
• 4.4 巨型铸钢节点的防腐与防火
• 4.4.1 巨型铸钢节点的防腐
• 4.4.2 巨型铸钢节点的防火
• 5 巨型铸钢节点在上海环球金融中心的应用
• 5.1 上海环球金融中心工程概括
• 5.2 上海环球金融中心巨型铸钢节点
• 5.3 巨型铸钢节点安装难点
• 5.4 巨型铸钢件的二次制作
• 5.4.1 巨型铸钢节点二次制作的流程
• 5.4.2 含牛腿的巨型铸钢节点示意图
• 5.4.3 巨型铸钢节点牛腿的制作
• 5.4.4 牛腿与铸钢件的对接组装
• 5.5 巨型铸钢节点的安装
• 5.5.1 巨型铸钢节点吊装方式的选择
• 5.5.2 巨型铸钢节点吊装钢扁担的设计
• 5.5.3 巨型铸钢节点的安装
• 5.6 巨型铸钢节点的测量
• 5.6.1 巨型铸钢节点的常规测量
• 5.6.2 巨型铸钢节点安装GPS 测量技术的应用
• 5.7 巨型铸钢节点的焊接
• 5.7.1 焊接材料和焊接设备
• 5.7.2 焊接施工工艺
• 6 巨型铸钢节点超高空安装危险源分析
• 6.1 危险源的定义
• 6.2 危险源的分级
• 6.3 危险源的类型
• 6.3.1 第一类危险源
• 6.3.2 第二类危险源
• 6.4 危险源分析方法
• 6.4.1 事故树的概念
• 6.4.2 事故树的构成
• 6.4.3 事故树分析程序
• 6.5 巨型铸钢节点超高空安装危险源分析
• 6.5.1 事故树的最小割集求解及发生高空坠落事故的主要原因分析
• 6.5.2 事故树的最小径集求解及高空坠落防范措施
• 7 远程验收监控系统在巨型铸钢节点超高空安装过程中的应用
• 7.1 远程验收监控系统的概念
• 7.2 远程验收监控系统的组成
• 7.3 远程验收监控系统的优势和特点
• 7.4 远程验收监控系统的总体功能设计
• 7.4.1 系统的目标
• 7.4.2 系统的整体流程
• 7.4.3 系统结构设计的特性
• 7.4.4 系统的主要功能
• 7.5 系统的网络拓扑架构
• 7.6 各子系统的功能设计
• 7.6.1 远程监控和视频采集子系统
• 7.6.2 图档管理子系统
• 7.6.3 验收报表子系统
• 7.6.4 知识中心子系统
• 7.6.5 归档管理子系统
• 7.7 远程验收监控系统在上海环球金融中心巨型铸钢节点安装过程中的应用
• 7.7.1 现场验收监控操作流程
• 7.7.2 远程验收监控系统在巨型铸钢节点超高空安装过程中的应用
• 7.8 本章小结
• 8 结语
• 致谢
• 参考文献
• 附录