青少年宫钢结构安装方案新Word格式文档下载.docx
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本工程钢结构主要为SRC体系,包容散布在砼结构的每个部分,其中:
◆“水晶体”为“蛋塔钢管框筒”空间钢结构体系,核心区的“蛋塔”结构类似水塔结构,“蛋”为一结构长36m、径高15m的钢壳体,即由空间弧型钢框架焊接钢膜构成,由三根SRC柱以及与外筒相连的横向支撑所支撑。
外圆筒体,为直径54m的钢管框筒结构,由16根钢管砼柱加多道水平钢环箍构成。
◆“少年山”系一座“山”型建筑,框剪结构,局部大跨度预应力砼结构。
◆飞艇桁架、斜墙钢骨架均为巨型桁架结构。
剧院前厅、天窗架等均为轻钢结构。
◆科学山建筑为钢筋砼框架结构。
2.2.3钢结构工程内容
钢结构总重量约3200t,分布示意如图2-1,其中:
水晶石大厅钢结构重量约1800~2000t
少年山钢结构重量约800t
科学山重量约300t
高强螺栓约30000套;
剪力栓钉约120000套。
2.2.4钢结构工程特点
本钢结构工程具有以下特点:
紧:
工期紧,按业主排定工期计划,99年12月23日即进行安装,200个日历日工程完工。
而本工程结构形式多样,钢结构工作量分散,其间需要各工种交叉配合施工,某一环节出现问题都将会影响到下一环节,其协调施工难度很大,因此想在如此短的时间内完成钢结构安装,其难度可想而知。
散:
本工程钢结构散布在整个129m126m砼结构中,这给钢结构施工总体构思及安排带来相当的困难和较高要求。
杂:
钢结构类型繁杂,包括管框体系、桁架体系、空间体结构、轻钢结构及柱梁框架体系等,这些对现场制作安装的施工技术的全面性提出较高的要求。
透:
钢曲体结构,主要为水晶石大厅及上悬球体设计为明框外露,玻璃围幕,钢曲体结构所采用的管框体系,每每相贯衔接,大小管过度圆润,为确保外观,对施工安装精度提出极高要求。
重:
钢构件、斜墙总桁架、少年山框架大梁等,以上构件单重约20吨,由于分布散,高低不等,且处于工程中心,施工安装设备选择不易,施工难度较大。
难:
由于塔吊不能布置在地下室结构范围内,因此给钢结构的安装带来很大的困难,水晶石大厅19根直径Ф700~800mm钢管柱及球体、蛋体的安装、飞艇的吊装和固定、少年山斜墙部分钢桁架的支撑固定及安装时的测量控制均是本工程的难点,而水晶石上悬椭圆球体的管桁结构的完美施工是本工程钢结构施工的又一难题。
同时也对钢结构施工队伍的技术能力提出了较高的要求。
本工程工作量不多,却涵盖了钢结构施工的方方面面,并要求做工精细,安装精良,具有较高的施工难度。
3
施工布置及现场平面安排
施工布置及现场平面安排详见总平面布置图3-1
3.1组织机构(钢结构安装部分)
3.1.1钢结构安装项目组织管理
本工程严格按项目法组织施工,建立以项目经理为首的项目领导班子,其组织结构形式如下:
3.2劳动力、主要设备、机具、仪器准备
3.2.1劳动力组合(129人):
起重工12人铆工20人钳工8人焊工36人
机操工6人电工3人普工36人架子工8人
3.2.2主要吊装设备机具:
序号
名称
规格
数量
备注
1
履带吊
M-250
1台
2
汽车吊
KATO1100
3
TG800E
4
平板车
25t
用于场内倒运
5
KAT0400E
6
钢丝绳
2″/4″/8″/1″
若干
7
卸扣
5t/8t/10t/20t
300只
8
角向磨光机
Φ100
20台
9
螺旋千斤顶
3t/5t/10t/32t
6/12/16/4
10
导链
2t/3t/5t/10t
16/24/32/10
11
对讲机
16台
12
机具房
4个
13
安全网
8000m2
14
安全帽
200顶
15
安全带
200条
16
警示旗
800m
17
脚手架钢管
100t
3.2.3主要焊接设备机具:
备注
CO2焊机
600UG
10台
空压机
0.9立方米
2台
碳弧气刨
焊条保温筒
5kg
40只
保温箱
15kg
高温烘箱
00C—5000C
O2-C2H2装置
16套
高空焊机房
电器设施
3.2.4材料试验、质检仪器设备:
序
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
涂装厚度检测仪
台
质检仪器
自动安平水准仪
ZDS3
测温仪
300℃
只
工艺质检仪器
激光铅直仪
全站仪
2"
经纬仪
J2
3.3现场平面布置及施工总体构想
(1)现场严格按项目法组织实施.,由总承包项目经理部统一安排。
(2)以大型履带吊安装为主,进行三部分钢结构安装,汽车吊负责卸货、拼组、喂料,以保证M-250履带吊最大限度地发挥作用,确保工期。
(3)在履带吊工作范围内布设构件堆场及构件拼组场地。
(4)钢构件安装由下往上,顺次进行。
(5)场地应平整、通畅,道路呈环状分布。
(6)施工平面布置见图3-1。
4工期计划及确保工期措施
4.1工期计划
本工程焦点在工期,难度也在工期。
因此,施工工期计划的编排,除按常规考虑施工因素以外,其它如天气、设计、材料等各种问题也应充分考虑,综合控制。
工期计划见附表。
4.2确保工期措施
(1)选择科学、高效的施工方案是确保工期的前提。
(2)熟练、过硬、高素质的施工队伍,是高速、优质地完成钢结构安装的基础。
(3)安全、可靠、稳妥的施工手段,是高速、优质完成钢结构安装的保证。
(4)以钢结构主承包方式强化一体化管理,在具体环节上减少层次,建立直接沟通渠道。
如设立现场施工图设计机构,制作厂派驻工地代表,等等,确保工地出现的问题可及时得以解决。
(5)科学组织现场施工,确保各工序流水作业通畅,环环相扣,紧密配合。
(6)安排施工工序时,应尽量作到立体交叉施工,不浪费空间。
(7)明确质量目标,强化质量管理,加强质量意识,提高劳动效率。
(8)在恶劣的气候条件下,采取特种防护措施,尽可能保证现场施工操作可以顺利进行。
5钢结构制作
5.1总则
深圳市少年宫主体钢结构工程,按照施工图和投标文件(或合同)作为原始依据,工程施工及验收按照经原设计认可的细部设计图为依据。
5.1.1规范与标准
钢结构工程施工及验收规范GB50205-95;
钢结构工程质量检验评定标准GB50221-95;
建筑钢结构焊接规程JGJ81-91
5.1.2施工要求
钢结构工程的采购、放样、下料、组装、焊接、预处理、涂装、检验及发运的运行及质量,按照国标要求及质量保证体系文件要求执行。
5.2钢构件验收
钢结构的制作是钢结构工程一个极其重要的环节。
为了保证工程质量以及制作与安装的密切配合,我司将派代表驻厂验收质量、通报进度、协调制作与安装工作。
制作厂验收合格的构件未通过我驻厂代表验收合格,运至现场我司有权拒收,我司也不承诺通过驻厂代表验收合格运至现场的构件均为合格构件,在现场发现构件问题也将由制作厂负责解决。
5.2.1驻厂人员职责
(1)对运至现场的构件质量进行检验,不合格的构件敦促制作厂进行修改。
(2)根据安装进度督促制作厂按时提供构件。
(3)和设计单位联系,向制作厂及时通报技术变更等有关信息。
5.2.2验收质量监控
驻厂人员将按现行国家规范和设计要求对构件进行质量监控,根据工程特点,对如下几个方面着重加强监控:
◆水晶石椭球体上、下部钢骨架内部结构制作工艺要点:
(1)胎架制作上应有正反装两个胎架,正装胎架主要用于预拼,反装胎架用于制造,胎架设计要研究焊接收缩量而采取反变措施。
(2)弯曲钢管,建议采用中频弯管机。
(3)钢管相贯线的切割,主要依靠CAD放样提供切割软件,在5D数控切割机上进行相贯线切口,并按指定点切割出不同焊接位置的焊接坡口。
(4)球体分段划分原则:
现场安装起吊能力控制在10t,运输方便,制造工艺合理,减少现场焊接量。
(5)制作公差标准按CB50205—95国家标准。
(6)钢主管下端的法兰盘,预装时仅点焊。
◆弧形方箱梁制作工艺要点:
(1)一般应采用3轴数控切割机进行,坡口和端部一次切割成型,避免二次过热,表面硬度不超过HV(10)350,火焰切割表面无裂缝,不容许崩坑,公差符合GB50205—95规程。
(2)下面板焊缝的焊接方法均采用埋弧自动焊以保持成型美观,上下面板的焊接坡口形式不同,必须根据焊接工艺试验的评定结果进行设计。
内部结构焊接均采用CO2半自动焊。
在焊接钢材Q345-B,板厚超过36mm要进行预热处理。
预热控制在温度100~1500C。
(3)胎架设计必须为┗┛型结构,以便固定弧形方箱梁的腹板,保证精度。
(4)火工校正的加热温度,不超过8000C,不允许水冷却。
(5)两端弧形方箱梁的牛腿弧形500mm方箱梁以同样方法在标准胎架上制作。
并与弧形方箱梁预拼装。
(6)钢板表面预处理,粗糙度应达到Sa2.5级,表面清洁,并应喷涂车面底漆。
(7)焊接后必须等待24h后方可无损探伤
◆水晶石钢管柱制作工艺要点:
(1)管柱纵横向焊缝均采用埋弧自动焊以保证焊接质量(钢管砼柱采用高抛浇注)和外表面美观,纵横向焊缝必须双面焊接,表面磨平。
(2)装配管柱必须采用专门设计卡具,不允许“焊马”以免损坏母材。
(3)火工校圆加热温度控制在800C。
(4)相连端面采用铣平,以便现场安装。
(5)管柱预拼装时必须装好卡具,划出“中心线标志”和标高。
(6)钢管柱分段
钢管砼柱的分段加工,应使其实际加工长度大于分段长度,加工完毕后应应通过标示轴线后,按实际长度锯短,锯下的部分并入第二段的加工长度内,依次进行完成全段的加工,从而从工艺上消除了分段加工造成的失圆或不等径等缺陷,避免了接头错位。
如图:
如业主能找到有能力的精加工承包商,把结构加工完毕的这16根钢管柱送到车床上进行一次精加工,这能大大增强钢管柱在安装完后的视觉效果(一些传统的车辆厂、锅炉厂均有这种加工能力),如进行精加工,我司可配合精加工的进行,按精加工车床允许的长度对构件进行分段吊装(分段处内壁也应进行同心圆、找圆切削)。
◆飞艇桁架制作工艺要点:
(1)减少现场安装时仰焊工作量和技术难度,在工厂内尽量多焊接,组成大桁架,但增加运输困难和临时加强材料量。
(2)纵向方箱梁的牛腿必须和纵向梁一起制作预拼后,并做标志,方可焊制于横向桁架上。
6钢结构吊装准备
6.1钢构件与材料的进场和验收
(1)钢构件使用平板车运至现场,堆放到平面图指定的临时堆场。
(2)钢构件以及材料的进场应根据我司提出的进度计划来安排,钢构件及材料进场按日计划精确到每件的编号,构件最晚在吊装前一天进场,构件及材料进场要考虑安装现场的堆场限制,尽量协调好安装现场与制作加工的关系,保证安装工作按计划进行。
(3)构件到场后,按随车货运清单核对所到构件的数量及编号是否相符,构件是否配套,如果发现问题,制作厂应迅速采取措施,更换或补充构件,以保证现场急需。
(4)严格按图纸要求和有关规范,对构件的质量进行验收检查,并做好记录。
(5)对于制作超过规范误差和运输中受到严重损伤的构件,应当在安装前由制作单位进行返修。
但对于轻微的损伤,安装单位也可以在现场进行修整。
(6)所有计量检测工具严格按规定统一定期送检。
(7)构件进场应堆放整齐,防止变形和损坏,堆放时应放在稳定的枕木上,并根据构件的编号和安装顺序来分类。
(8)构件的标记应外露(如不要被别的构件遮盖)以便于识别和检验。
(9)堆放记录(场地、构件等)应当留档备查。
(10)装货和卸货时应注意安全,防止事故发生。
(11)堆场应有通畅的排水措施。
(12)螺栓和剪力钉采用防水包装,并将其放在托板上以便于运输。
存放时根据其尺寸和高度分组存放。
只有在使用时才打开包装。
(13)焊接材料
a焊条和焊丝在使用前存放在容器内,并存放在隔离地面的托板上,顶上盖帆布;
b衬板、引弧板和熄弧板根据其厚度和尺寸存放在包装之内,并要注意防水;
c气体瓶放在工具房内,工作时间之外上锁。
6.2地脚螺栓预埋或插入段
因混凝土结构钢筋的影响,地脚螺栓或插入段位置难于固定,为了保证埋设精度,首先要测设好螺栓位置的控制线及底平面的标高线,并采取相应的固定措施,防止在浇注混凝土时移动变形。
浇注混凝土时,应派人进行监察。
6.3吊装机具
本工程钢结构吊装主要选用一台M-250型大型履带吊进行,选用臂长为103.60m重型臂及若干长度的轻型附臂,80m吊装范围最大吊重5.9吨,M-250型履带吊性能表见后。
M-250型履带吊性能表
臂长为103.6m
自重为340t
回转半径
仰角
吊点高度
提升重量
(m)
(O)
(kg)
15.2
83.0
105.8
73,900
16.0
82.5
105.7
72,900
18.0
81.4
105.4
70,100
20.0
80.3
105.0
67,300
22.0
79.2
104.7
64,500
24.0
78.0
104.2
61,800
26.0
76.9
103.8
59,100
28.0
75.8
103.3
56,400
30.0
74.6
102.7
53,800
32.0
73.5
102.1
51,300
34.0
72.3
101.5
48,800
36.0
71.1
100.8
46,400
38.0
70.0
100.1
44,100
40.0
68.8
99.3
41,800
42.0
67.6
98.5
39,500
44.0
66.4
97.6
37,400
46.0
65.2
96.7
35,400
48.0
63.9
95.7
33,300
50.0
62.7
94.7
31,300
52.0
61.4
93.6
29,300
54.0
60.1
92.5
27,400
56.0
58.9
91.3
25,600
58.0
57.5
90.0
23,700
60.0
56.2
88.7
21,900
62.0
54.9
87.3
20,200
64.0
53.5
85.8
18,500
66.0
52.1
84.3
16,800
68.0
50.7
82.7
15,200
49.2
80.9
13,600
72.0
47.7
79.1
12,000
74.0
46.2
77.2
10,400
76.0
44.6
75.2
8,900
43.0
73.1
7,400
80.0
41.4
70.9
5,900
7钢结构吊装
7.1起重设备的布设
7.1.1业主关于起重设备布设的要求
鉴于少年宫主体结构总工期较短,及地下室已做好防水工程,业主要求本工程施工总平面布置中垂直运输设备(塔吊)不得设在地下室结构范围内,水晶石大厅结构安装可采用大型履带吊(汽车吊)或地面轨道移动式塔吊安装。
7.1.2吊装方案比较
由于业主对塔吊做出如上的要求,对于水晶石大厅钢结构安装将只剩下采用大型履带吊或地面轨道移动式塔吊安装两种途径,下面对这两种吊装方案进行比较:
(1)选用大型履带吊进行安装
由于我司已按业主要求在北面布设有一台K50/50(臂长70m)塔吊,水晶石大厅北侧构件将由这台塔吊进行安装,南侧构件和大型构件将由履带吊进行安装,查阅过相关的设备资料,我司认为选用大型履带吊进行吊装即满足业主对吊装设备不能设在地下室范围内的要求,又能满足吊装的需要,故此方案可行。
(2)选用地面轨道移动式塔吊进行吊装
在地下室顶板进行加固以后,采用行走式塔吊进行吊装是可行的,但加固顶板的费用惊人,(K50/50塔吊在自由高度自重280吨),地下室中构件的吊装是由汽车吊来完成,塔吊的使用率不高,因此从其经济性上考虑不具备优势。
基于以上两方面的考虑,本方案采用大型履带吊M-250完成钢构件的安装,履带吊起重位置选在基坑南侧⑥轴上,利用重型臂杆可完成水晶石大厅大部分构件的安装工作,再加上附臂,可以完成水晶石大厅所有钢构件的吊装。
7.2水晶石大厅钢结构安装
水晶石大厅钢结构形状复杂,位置位于整个建筑物的中心,其中既有巨型的构件(如标高▼+18.3m处三根钢骨砼梁),又有较小的构件(如下碗扣件等),16根钢管砼柱外观质量要求极高,这就使得我们应尽力减少现场接头,以方便现场安装。
7.2.1钢管砼柱的安装
(1)16根钢管砼柱在地下室顶板以下为SRC结构,外包混凝土。
现拟将底板插入段分为一段,底板至地下室顶板为一段,顶板以上钢管柱兼顾外观要求、起重能力及混凝土的浇注能力,分为四段,这样39m钢管柱共分为六段,标高▼-10.5~▼-8.1共2.4m为第一段,标高▼-8.1~▼+0.7共8.8m为第二段,标高▼+0.7~▼+7.75共7.05m为第三段,标高▼+7.75~▼+13.75共6m为第四段,标高▼+13.75~▼+18.75共5m为第五段,标高▼18.75~▼+28.5共9.75m为第六段,单件最大重量不超过7吨。
对于处于M-250履带吊臂长103.6m吊重5.9t的起重范围以外的7根钢管柱(位于圆中轴北侧),第二段及顶端再细分一次,这样这8根柱分为8段,每段重量控制在4.5t以内,分段示意如图7-1。
(2)出于外观的要求,我司在进行16根钢管柱安装时将不采用通常的烧焊连接耳板固定构件的做法,而采用专门制作的夹具进行安装,避免对外观造成较大的伤害,接点做法如图7-2。
7.2.2劲性砼柱的安装
水晶石大厅三根劲性钢管柱承担整个水晶石球体的重量,在施工前应优先予以安排。
其分段初拟为:
标高▼-9.05~▼-8.1共1.15m为第一段,标高▼-8.1~▼+0.7共8.8m为第二段,标高▼+0.7~▼+9.1共8.4m为第三段,标高▼+9.1~▼+17.3共8.2m为第四段,共分为四段。
分段示意如图7-3。
为确保焊接质量和安装定位的方便,在钢柱分段处加设外径比管内径小2mm的内环衬,内环衬应进行车加工,以确保与内壁衬贴紧密,接头处做法如图7-3。
7.2.3标高▼+18.55m处钢骨砼梁的安装
SKZ1和SKZ2升至标高▼+17.30m处后应进行SGKL1和SGKL2和其他构件的安装,并在此基础上形成▼+18.55m平台
这三根大梁长度较大,其中SGKL2全长重量更是达到了22吨,因此施工时拟对其进行分段,我司对SGKL2进行了如图7-4分段:
根据如图划分,第一段和第五段分段同原设计图,而对于中间一段划分为三段,然后在现场搭设平台进行拼接,为保证拼接与原设计等强,翼缘板采取全熔透等强焊接,腹板采用摩擦型高强螺栓连接。
于分段处利用浇筑劲性梁混凝土的梁底架搭设承重平台,在平台上用千斤顶调整高度,确保梁面水平。
7.2.4上、下碗扣的安装
7.2.4.1上下碗扣吊装单元的划分
考虑到起重能力和尽量减少现场焊接量不宜过多,而且划分的单元还应具有较好的空间刚度,经多方考虑,拟把上碗扣按如下进行划分:
球顶部份分5片:
SJQ—01片,重量9.1t,SJQ—1分4片,重量2.35t。
球体分成12片:
SJQ—2对称2片,重量10t,SJQ—3对称2片,重量7t,
SJQ—4对称2片,重量8.9t,SJQ—5对称2片,重量8.9t,
SJQ—6对称2片,重量6.5t,SJQ—7对称2片,重量7.7t,
SJQ—8对称2片,重量8.9t,SJQ—9对称2片,重量6t,
SJQ—10对称2片,重量10t,SJQ—11对称2片,重量9.3t,
SJQ—12对称2片,重量6.8t,SJQ—13对称2片,重量9.3t。
共分为29片。
分段表附后。
注:
水晶球上部钢骨架分段表中的附件为散件,应在完成主件安装后立即进行安装。
下碗扣构件相对单重轻,而且是逆作,不便于用吊机进行安装,在进行下碗扣施工时,土建施工的脚手架已经搭设,因此我司可利用土建脚手架作为下碗安装的操作架,拆除部分杆件,利用平台下面的埋件焊接吊耳,用卷扬机进行下碗扣的吊装。
7.2.4.2上碗扣安装
a上碗扣中心块安装及测控
首先于▼22.95m平台上碗扣中心投影点(椭球中心处)搭设一胎架直至中心块下弦,如图7-5示:
于▼22.95平台处布设一有足够刚度的钢平台作为观测平台,把球心点位、标高引至平台上,利用这一钢平台控制中心块的标高,并于这一平台上球心点处架设一台J2经纬仪,当中心
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