建设工程钢结构施工方案大型商业综合体项目.docx
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建设工程钢结构施工方案大型商业综合体项目
钢结构方案
钢结构分析
1.1主塔楼钢结构分析
主塔楼为框架核心筒结构,地下4层,地上38层,结构标高169.900m。
29层以下分布有16根十字形劲性钢骨柱,大屋面以上女儿墙分布有方钢管柱及方钢管梁,钢材材质主要有Q345B及Q345GJ,最大截面尺寸分别为:
十900×450×25×40,□500×500×16×16,最大板厚为40mm。
主塔楼钢结构分析
1.2裙房钢结构分析
裙房为框架核心筒结构,地下4层,地上12层,结构标高56.050m。
裙房钢结构分布于裙房架构层,主要有钢管柱、钢管梁以及H型钢梁,钢材材质主要为Q345B,最大截面尺寸分别为:
□500×500×16×16,H500×200×9×14,最大板厚为16mm。
裙房钢结构分析
1.3连廊钢结构分析
钢连廊位于主塔楼与裙房之间,分布于楼层7-11层之间,其中7-9层为H型钢组成的片状连桥,10-11层为钢框架结构,钢材材质主要为Q345B,最大截面尺寸为:
HN800×400×12×36,最大板厚36mm。
连廊钢结构分析
钢结构施工重难点分析及解决对策
1.4钢连廊安装
重难点分析
重难点解决对策
钢连廊位于主塔楼与裙楼26.120m高空处,7-9层为H型钢组成的片状连桥,10-11层为钢框架结构,最大跨度14.2m,如何选取合适的安装方法是本工程主要难点。
综合考虑,钢连廊采用“高空原位散装”的方法进行安装,待主塔楼和裙房封顶后开始施工钢连廊,利用主塔楼TC7035塔吊直接进行散件吊装。
1.5钢结构施工安全防护
重难点分析
重难点解决对策
(1)高层钢结构施工中螺栓、栓钉、连接板等小型构件和各种手持工具非常多,钢框架安装过程中柱-柱、梁-梁之间较为空旷,极易产生小件物体的坠落事件造成安全事故。
(2)本工程施工区域广,而高空坠落后果严重。
作业面广造成了更大的安全隐患。
(3)高层施工的焊接作业量大,产生的火花容易溅出,可能烧坏下挂安全绿网而造成安全隐患,同时也极容易烫伤下层的施工作业人员。
(1)施工前编制《安全专项方案》报送公司审批合格后方可施工,对一线作业人员进行及时有效的安全技术交底,提高施工人员的安全意识,定期进行安全教育并考核。
(2)设置活动高空工具房、佩带随身工具包、防护工棚、接火盆等专用工具进行立面安全预防,最大程度避免高空坠物和焊接火花飞溅的危险。
(3)配备专职安全防护员进行现场巡视监督,全工程项目管理人员参与安全防护工作,做到安全无小事,人人有责任。
钢结构典型构件加工制作方案
1.6十字形柱加工方案选择
本工程主塔楼29层以下为十字形劲性柱,十字柱加工首先将十字型分成一个H型和两个T型,待H型和T型分别组装焊接并检测合格后再进行十字型组装焊接。
对两个T型组装焊接时为了有效控制组装和焊接变形,并充分利用机械化作业提高加工效率,将两个T型通过加固连接措施组拼成“H”型,待“H”型组装焊接合格后将其拆分成两个T型。
1.7十字形柱的加工制作流程
1.8十字型柱的加工制作方案工艺和介绍
1.9
钢结构施工总体概述
1.10起重设备布置
地下室结构施工时,在主塔楼附近布置一台TC6015塔吊,转到主楼地上施工时,布置一台TC7035,在裙房附近布置两台TC5613塔吊,塔吊布置如图所示:
塔吊布置图
1.11施工总体思路
根据发包人对工期节点要求,结构设计给定基坑开挖顺序,综合考虑施工影响因素,拟定总体施工顺序为先施工主塔楼钢结构,再施工裙楼钢结构,塔楼和裙楼施工完成后施工连廊部分钢结构。
各进度节点如下:
主塔楼地下室阶段钢结构施工
主塔楼劲性柱钢结构施工
主塔楼女儿墙钢结构施工
裙房构架层钢结构施工
连廊钢结构施工
主塔楼钢结构施工
1.12地下室劲性柱施工
1.12.1地下室钢结构分布
地下室结构标高范围为-18.200m~±0.100m,分为B4-B3层、B3-B2层、B2-B1层和B1-F1层,共有16根十字形劲性钢柱,分布于主塔楼区域。
根据土方开挖顺序及钢结构分布,钢结构分布于I区,土建土方开挖完毕并提供作业面后,钢结构紧跟进行钢结构吊装工作。
地下室钢结构分布图
1.12.2地下室钢结构分段
地下室钢柱截面为十字钢柱,最大截面尺寸为十900×450×25×40,最大板厚40mm。
考虑钢柱的分布位置,结合现场安装条件,同时考虑到地下室栈桥支撑对钢柱的影响,为方便吊装,采取一层一节分段,钢柱分段位置选取在楼层结构标高向上1.3m位置。
钢柱的截面尺寸与数量如下表所示。
B4~B3(-18.200m~-14.95m)
序号
截面尺寸(mm)
单重(t)
数量
1
十900×450×25×40
5.7
4
2
十800×350×25×40
4.7
12
B3~B2(-14.95m~-11.30m)
序号
截面尺寸(mm)
单重(t)
数量
1
十900×450×25×40
4.3
4
2
十800×350×25×40
3.5
12
B2~B1(-11.30m~-6.10m)
序号
截面尺寸(mm)
单重(t)
数量
1
十900×450×25×40
5.8
4
2
十800×350×25×40
4.7
12
B1~F1(-6.10m~-0.10m)
序号
截面尺寸(mm)
单重(t)
数量
1
十900×450×25×40
6.5
4
2
十800×350×25×40
5.3
12
1.12.3地下室钢结构安装方法
(1)施工平面布置
地下室钢结构施工阶段I区布置有一台TC6015,主要用于土建施工,钢结构吊装采用汽车吊在栈桥上进行吊装。
具体施工平面布置如图所示:
.
地下室施工平面布置图
吊装工况分析如下:
吊重分析
通过分析最不利工况,吊装半径12m,起吊重量6.5t,50t汽车吊在12m半径范围内起重能力为7.5t,可知,所选用50t。
汽车吊满足吊装需求。
本工程在地下室施工阶段,钢结构堆场面积较小,且钢构件数量较多。
根据地下室钢结构分布,施工期间堆场使用主要矛盾为构件的堆放。
为提高堆场使用效率、减少现场二次转运,划分重型构件吊装区域,明确构件堆放布置。
构件堆放顺序及原则如下:
序号
构件堆放顺序及原则
1
构件堆放时应按照便于安装的顺序进行,即先安装的构件堆放在上层或者便于吊装的地方。
2
构件堆放时构件的编号、标识露在外侧并便于查看的方向。
3
在钢结构施工的同时主体结构混凝土施工正在进行,其它各专业施工穿插其中,钢构件及材料进场的时间、堆放场地应兼顾各方。
4
所有构件堆放场地均按现场实际情况进行安排,按规定进行支垫,减少构件污染、堆放挤压变形。
1.12.4地下室钢柱安装流程
考虑到支撑与地下室混凝土楼板的关系复杂,支撑位于楼层板之下。
结合土建施工顺序,在地下室钢柱施工过程中,采用先拆支撑,然后安装钢柱的方法进行安装。
支撑与地下室楼板的位置关系如下图所示:
地下室钢柱的施工流程如下图所示:
1.12.5地下室钢结构与维护结构的关系
钢结构的吊装在土建地下室大底板混凝土浇注后开始,由于地下室施工作业时间紧,其中大底板(标高-18.20米)以上空间内还存在有四道支撑,且有部分支撑和钢结构构件位置重合,妨碍钢构件的安装,需要将相应支撑拆掉后才能进行钢结构安装和土建的施工。
根据地下室钢结构与支撑、栈桥之间的关系,可以将地下室钢柱分为二类:
A类为位于支撑、栈桥以外的钢柱,不受支撑、栈桥的影响,可使用塔吊直接吊装;
B类为位于栈桥下方的钢柱,受栈桥的影响,需在栈桥面上开孔洞,使用塔吊直接吊装。
二类钢柱的分布如下图所示(以B4-B3层为例)
(1)A类钢柱安装
该类钢柱与栈桥和水平支撑没有相交,所以塔吊可以直接吊装,钢柱吊装就位后,及时固定钢柱柱脚螺栓,并拉设缆风绳,待钢柱调校完成后,点焊螺母,完成安装。
吊装示意如下图所示。
(2)B类钢柱安装
位于栈桥下方的钢柱,根据钢柱平面坐标在栈桥上测量放线,然后根据放线位置进行开洞,洞口尺寸大于钢柱外边线100mm,吊装孔的大小根据钢柱柱脚尺寸决定,为确保钢柱顺利穿过吊装孔,孔洞每边尺寸比钢柱底板尺寸大7.5cm。
吊装示意图如下图所示:
(3)钢柱吊装示意
A类钢柱吊装示意图
B类钢柱吊装示意图
栈桥开洞实例
1.13地上外框劲性柱施工
1.13.1主塔楼劲性柱分布基本信息
序号
编号
截面尺寸
材质
分布位置
1
KZ1a1(JZ)
十900×450×25×40
Q345GJ
F1~F14
2
KZ1a2(ZZ)
十800×350×25×40
Q345GJ
F1~F14
3
KZ1b1(JZ)
十700×300×20×35
Q345GJ
F15~F29
4
KZ1b2(ZZ)
十680×250×20×35
Q345GJ
F15~F29
1.13.2钢柱分段
(1)分段原则
钢柱分段原则如下:
1)塔吊吊装范围、最大吊装工况、钢构件堆场及起吊点布设;
2)钢柱自身结构特征、截面特性;
3)钢结构施工工艺、土建施工工艺对钢结构施工的影响因素;
4)现场拼接等施工位置便于搭设安装操作架;
5)构件便于长途运输;
(2)分段详情
钢柱分段考虑TC7035塔吊位置部署及其起重性能,F1~F14主要采用一层一节的方式分段,其中1F~2F采用一层二节分段,最大分段重量位于F1~F2层,编号为KZ1a1(JZ),分段重量达6.5t;F15~F29采用两层一节的方式分段,最大分段重量为5.6t,编号为KZ1b1(JZ)。
为便于现场拼接、操作架搭设,塔楼外框钢柱分段位置均选取在所在楼层结构面标高上1.3米处。
钢柱分段分析
分节编号
楼层
单节层数
楼层标高
分段示意图
柱底标高
柱顶标高
分段长度
分段重量
Z1-22
F29
1
119.27
120.57
123.32
2.75
2.1
Z1-21
F28
2
115.22
112.47
120.57
116.52
8.10
5.6
F27
111.17
Z1-20
F26
2
107.12
104.37
112.47
108.42
8.10
5.6
F25
103.07
Z1-19
F24
2
99.02
96.27
104.37
100.32
8.10
5.6
F23
94.97
Z1-18
F22
2
90.92
88.17
96.27
92.22
8.10
5.6
F21
86.87
Z1-17
F20
2
82.82
80.07
88.17
84.12
8.10
5.6
F19
78.77
Z1-16
F18
2
74.72
71.97
80.07
76.02
8.10
5.6
F17
70.67
Z1-15
F16
2
66.62
63.87
71.97
67.92
8.10
5.6
F15
62.57
Z1-14
F14
1
58.52
59.82
63.87
4.05
4.7
Z1-13
F13
1
54.47
55.77
59.82
4.05
4.7
Z1-12
F12
1
50.42
51.72
55.77
4.05
4.7
Z1-11
F11
1
46.37
47.67
51.72
4.05
4.7
Z1-10
F10
1
42.32
43.62
47.67
4.05
4.7
Z1-9
F9
1
38.27
39.57
43.62
4.05
4.7
Z1-8
F8
1
34.22
35.52
39.57
4.05
4.7
Z1-7
F7
1
30.17
31.47
35.52
4.05
4.7
Z1-6
F6
1
26.12
27.42
31.47
4.05
4.7
Z1-5
F5
1
22.07
23.37
27.42
4.05
4.7
Z1-4
F4
1
18.02
19.32
23.37
4.05
4.7
Z1-3
F3
1
13.97
15.27
19.32
4.05
4.7
Z1-2
F2
1
9.92
11.22
15.27
4.05
4.7
Z1-1-2
F1
0.5
-0.100
6.20
11.22
5.02
5.1
Z1-1-1
0.5
1.20
6.20
5
5.1
1.13.3吊重分析
吊重分析图
根据塔吊布置及吊重分析可知,钢结构分段形式满足吊装需求。
1.13.4钢柱安装方法
外框钢柱安装流程图
1.13.5钢柱安装措施
(1)吊装准备
根据钢柱的分段重量及吊点情况,准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳和卡环,并准备好倒链、缆风绳、爬梯、工具包、榔头以及扳手等机具。
直接用钢柱上端的连接板作为吊点,为穿卡环方便,在深化设计时就将连接板最上面的一个螺栓孔的孔径加大,作为吊装孔。
钢柱吊装采用四点绑扎法,使钢丝绳受力均衡。
(2)上下钢柱对接连接及固定设施
1.钢柱吊耳设置
钢吊装后用临时连接耳板连接,作为钢柱的临时固定,待测量校正后,在最终焊接之前,将临时连接耳板割除。
钢柱临时连接耳板如下图:
双工字型组合型柱连接板设置
连接板详细规格
2.坡口打磨
安装构件起钩1.2m左右时,在地面采用砂轮机打磨本节劲性钢柱的粘着的渣土和浮锈,以保证后续焊接施工质量。
3.爬梯
根据现场的操作需求,需要在局部钢柱设置爬梯,供吊装、调校工人使用,爬梯采用扁钢、圆钢制作,爬梯示意图如下图:
爬梯示意图
4.临时调校措施
当钢柱安装有错位时,需采用钢柱错位调节措施进行校正,主要工具包括调节固定托架和千斤顶。
图示简易调校装置使用时用安装螺栓将调节固定托架固定在上下柱对接连接板上,再将千斤顶放置准确,进行调节。
标高错位调节装置
水平错位调节措施
1.13.6钢柱安装注意事项
(1)相邻钢柱的吊装注意事项
吊装前,将底座柱顶面和本节钢柱底面的渣土和浮锈要清除干净,以保证上下节钢柱对接焊接时焊道内的清洁。
钢柱就位后,与底座柱头的中心线吻合,并四面兼顾,调节临时连接板并穿好安装螺栓。
钢柱吊装完成、初校合格后,方可进入下道工序作业,施工过程中必须注意的是,钢柱上下段对接必须准确,对接口错位过大容易造成钢柱受力偏心,增加校正工作量及安全隐患。
(2)钢柱垂直度及标高校正
首先通过水准仪将标高点引测至柱身,将钢柱标高调校到规范范围后,再进行钢柱垂直度校正,钢柱校正后,经复核正确无误才能交下道工序施工。
钢柱校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综合考虑,全面兼顾,每个分项的偏差值都要符合设计及规范要求。
每节柱的定位轴线应从地面控制线直接从基准线向上引,不得引用下节钢柱的轴线。
钢柱标高可按相对标高进行控制,标高控制需从同一控制网引测,避免累计误差。
(3)其他注意事项
1.钢柱在安装时必须紧固安装临时螺栓,利用双夹板自平衡双夹板对接技术保证钢柱连接稳固;钢柱安装前必须设置安装操作平台、安装爬梯及安全防护措施并焊好防坠绳装置及绑牢爬梯以及污物的清理。
2.钢柱吊装应按照与土建交叉作业的要求分区域顺序安装,并及时拉设临时稳定措施。
3.每根钢柱安装后应及时进行初步校正,以利于后续校正。
4.用钢柱的临时连接耳板作为吊点,吊点必须对称,确保钢柱正常就位后的空间姿态。
5.钢柱定位后应及时将垫板、螺帽与钢柱底板点焊牢固。
6.上部钢柱之间连接的连接板待校正完毕,并全部焊接完毕后,将连接板割掉,并打磨光滑。
割除时不能伤害母材。
7.起吊前,钢构件应横放在垫木上;起吊时,严禁出现拖、拉、拽等现象;回转时,需有一定的高度。
起钩、旋转、移动三个动作交替缓慢进行,就位时缓慢下落,防止构件大幅度摆动和震荡。
1.14女儿墙钢结构施工
1.14.1女儿墙钢结构安装方法
女儿墙钢结构分布大屋面以上,由方钢管柱及方钢管梁组成,通过悬挑梁形成绕结构一周的环向女儿墙。
钢结构示意如下所示:
女儿墙钢结构示意图
女儿墙钢结构最大截面尺寸为□500×500×16×16,单根构件最大重量2.0t,主楼区域TC7035塔吊完全满足钢结构吊装需求。
钢结构安装顺序为,钢柱及悬挑梁、环梁,最后补装竖向钢管。
1.14.2女儿墙安装流程
第一步:
安装钢柱及悬挑梁
第二步:
补装环向钢梁
第三步:
环向钢梁结构施工完成
第四步:
补装竖向钢管,安装完成
裙房钢结构施工
1.15裙楼钢结构基本信息
裙楼钢结构位于裙楼构架层,裙楼结构为框架结构,包括部分悬挑结构。
裙楼钢结构示意图
1.16裙房钢结构吊重分析
吊重分析图
由图可知,钢柱最大重量达1.8t,钢梁最大重量为1.7t,均在TC5613塔吊起重范围内,图中红色部分由于距离塔吊距离较远,分段进行吊装,满足钢结构吊装要求。
1.17裙房钢结构安装方法
裙楼钢结构采用“高空原位散装法”进行安装,遵循柱、主梁、次梁安装顺序,对于下部没有钢柱的主梁,搭设临时型钢支撑进行安装。
临时支撑采用H型钢。
1.18裙房钢结构安装流程
裙房钢结构安装流程如下:
第一步:
安装钢柱,搭设临时支撑
第二步:
安装主梁
第三步:
安装次梁
第四步:
安装剩余悬挑结构
连廊钢结构施工
1.19连廊钢结构基本信息
钢连廊位于主塔楼与裙房之间,分布于楼层7-11层之间,其中7-9层为H型钢组成的片状连桥,10-11层为钢框架结构,连桥与主楼采用固定铰支座连接,与辅楼间设缝采用滑动支座连接。
连廊钢结构如图所示:
连廊钢结构示意图
1.20连廊钢结构吊重分析
吊重分析图
由图可知,构件最大重量达6.3t,均在TC7035塔吊起重范围内,满足钢结构吊装要求。
1.21连廊钢结构安装方法
连廊钢结构利用主楼区域布置的TC7035高空原位散装,先安装跨度方向主梁,后补装次梁。
如下图所示,先安装蓝色构件,后安装青色构件。
钢结构焊接施工
1.22焊接概述
本工程的焊接母材有Q235B、Q345B、Q345GJ、Q390GJ,焊接接头有同种材料的焊接,又有异种材料的焊接,异种焊材采用与低种钢材相适应的焊接材料,本工程构件焊接截面形式主要有:
焊缝部位
板厚(mm)
主要焊接形式
截面形状示意图
外框劲性柱、方钢管柱
16、20、25、35、40
横焊
钢梁
8、9、12、14、15、16、28
横焊
立焊
焊接特点
序号
焊接特点
1
主受力构件外框柱截面尺寸大,焊缝熔敷量大,构件容易因受热不均而产生变形;
2
钢结构节点含大量的X型、V型节点,焊接难度大;
3
焊缝形式多样,有横焊缝、立焊缝等,且高空作业受风力影响,现场施焊环境条件差,焊缝质量易受气候环境条件影响;
1.23焊接准备
1.23.1人员准备
准备充足的有此类焊接经验的焊工参与本工程的焊接,并且在施工前根据具体的节点焊缝形式和材质等进行考试,考试合格后予以上岗,数量满足现场施工进度要求。
焊接负责人、焊接工艺员、焊接工长必须配备齐全,并且又有同类结构焊接工作方面管理经验,工作认真负责,具备相应资格证。
1.23.2机具准备
所有焊接设备入场时,必须进行检查合格后方可使用,焊机、气瓶吊装时必须配备专门的吊笼。
外框柱和核心筒劲性柱焊接用操作平台应满足使用要求。
1.23.3技术准备
组织进行焊接工艺评定,根据焊接工艺评定编制专门的焊接专项作业指导书以指导施工。
现场焊接工艺评定应根据本工程的设计节点形式,钢材材质、规格、采用的焊接方法,焊接位置等因素制定和实施。
1.23.4材料准备
根据本工程钢结构的母材选用焊接材料的牌号见下表,工程计划选用保护气体为CO2,纯度>99.8%(V/V),水蒸气与乙醇含量≤50PPM(m/m)。
焊接材料及辅材均须通过焊接工艺评定后才能决定是否适合本工程的焊接施工,并按牌号、批次进行焊材复检合格后,分类存放在干燥通风的库房内,设专门的人员进行管理。
以上各项试验工作必须有监理工程师监督、旁站方可进行。
焊接方式
焊接母材
焊接材料
规格
备注
手工电弧焊
Q235-B
E4303
Φ3.2mm、Φ4mm
焊条
Q345-B
Q345GJ
E5015
Φ3.2mm、Φ4mm
Q390GJ
E5115
Φ3.2mm、Φ4mm
二氧化碳气体保护焊
Q235-B
ER49-1
Φ1.2mm
焊丝
Q345-B、Q345GJ
ER50-6
Φ1.2mm
Q390GJ
ER50-C8
Φ1.2mm
1.24焊接工艺
1.24.1焊接工艺流程
焊接工艺流程图
1.24.2焊接工艺参数
1、预热及层温、后温、保温
按照现场焊接工艺评定确定的焊前预热温度实施。
加热源:
DWK-360kw电脑温控仪;
预热范围:
预热的加热区域应在焊接坡口两侧宽度应各为焊件施焊处厚度的1.5倍+100mm;
预热温度:
本项目板厚大于25mm预热温度为80-150℃,层间温度保证在100-150℃之间,板厚小于25mm不需预热;
对于板厚>30mm,屈服强度>345MPa钢板焊缝,在焊后应立即进行后热处理,加热采用DWK-360kw电脑温控仪。
2、CO2气体保护焊焊接工艺
首层首道焊接焊丝与自边角度约35度,运用直线加小回环方法,至障碍孔时,加大焊丝
前倾角进行焊接,采用收弧电流填满弧垢后熄弧待滞后气体停止供气后再移开(约3秒钟)转至障碍另一侧续焊。
首层次道焊接时加密四环次数。
焊接时至少叠在前道1/3截面,焊丝角度上倾约15度。
次层及以后各填充层第一道焊丝角度下倾约35度,最后一道上倾约15度,中间各道基本保持90度。
面层焊接的前层(对CO2气体保护焊极为重要),基本面要平整,且上部比下部面外倾,焊缝表面无较大凹凸点,面层焊接时应减少电流值约10%,第一道要力求平直,最后一道注意在上坡边缘附加停留,以防止出现咬边现象。
1.24.3焊前检查
根据项目的焊接指导书对焊缝坡口形状和尺寸进行检查。
验收工长检查项目:
坡口尺寸、角度、坡口表面平整度、焊缝表面的清洁情况,并填写坡口检查记录表。
检查工具:
平板尺、焊缝量规、眼观。
构件组装完毕,焊缝施焊前由焊接质检员根据《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)对焊缝进行检查。
施焊前,清理待焊处表面雨水、氧化皮铁锈及油污。
根部间隙检查使用钢塞尺、平板尺。
检查结果符合下表规定:
项目
允许偏差(mm)
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