体育馆预应力钢结构操作架搭设方案.docx
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体育馆预应力钢结构操作架搭设方案.docx
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体育馆预应力钢结构操作架搭设方案
体育馆预应力
钢结构工程
安
装
脚
手
架
方
案
编制单位:
编制:
审核:
批准:
日期:
目录
1、编制依据2
1.1、编制依据的工程文件2
1.2、采用的国家及行业标准2
2、工程概况2
3、施工方法3
3.1、网壳安装工艺3
3.2、网壳安装顺序3
3.3、预应力张拉顺序及对支承架的影响3
3.4、支撑架的搭设原则4
3.5、球、杆件的运输及堆放原则9
4、增强支撑架整体稳定措施10
5、支撑架的施工顺序10
6、支撑架搭设操作要点10
7、文明施工及安全技术要求11
8、质量保证措施13
9、脚手架防雷措施13
10、支撑架工程计算书14
10.1、根部立杆单肢稳定性验算15
10.2、顶层扣件抗滑移承载力和计算16
10.3、顶层水平杆抗弯验算16
10.4、顶层立杆稳定性验算18
10.5、立杆根部集中力19
10.6、网架拼装阶段立杆对看台板集中力19
11、附图22
1、编制依据
1.1、编制依据的工程文件
1.1.1、钢结构工程施工组织设计
1.1.2、体育馆施工图纸
1.2、采用的国家及行业标准
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)
《钢管脚手架扣件》(GB15831-1995)
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
《网壳结构技术规程》(JGJ61-2003)
《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)
《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB20300-2001)
2、工程概况
体育馆屋盖钢结构为弦支穹顶结构,结构直径约为94米,悬挑部分为28米,网壳总投影面积约为7850㎡,整体结构自重约为620T。
网壳最高点钢管中心标高为27.801m,支撑架搭设最高处高度取27.000m,一般搭设尺寸为1.6m×1.6m×1.5m。
网壳结构形式为单层网壳,网壳标准节点大部分采用焊接球节点,少量节点采用钢管相贯直接焊接节点。
个别节点根据构造尺寸或节点受力需要采用铸钢节点。
索与撑杆连接节点采用铸钢节点。
(三维图见图1)。
由于在张拉过程中,最外圈网壳支撑点的最大受力比较大,这些支点处应设立格构式支撑体系进行验算。
图1
3、施工方法
3.1、网壳安装工艺
单层网壳安装时先将焊接球或铸钢节点用支托搁置于支架上,用全站仪及专用螺栓千斤顶精密确定该节点的X、Y、Z坐标,然后用电焊定位焊,连接上弦杆,再进行全面施焊。
在精确定位时,千斤顶仅在球节点精确定位时使用,在网架成型后,不必使用千斤顶强制调整的操作,故在计算支架时,球支撑点的荷载以面积法计算网架自重,即每个球平均承重网壳的面积为其平均网壳自重,故网壳自重荷载列入恒载。
3.2、网壳安装顺序
网壳安装顺序为:
先安装三角圆形网格形环梁,然后安装外圈(第一圈)网壳,逐圈由外向中央安装。
3.3、预应力张拉顺序及对支承架的影响
预应力张拉顺序选用张拉径向拉杆方案,逐圈由外向内进行对称张拉。
网壳在径向钢拉杆逐圈对称张拉时,网壳则逐圈向上“拱起”(向上产生位移),即网壳对支撑架的压力逐圈减荷。
反之,随着逐圈向内张拉环向索时,网壳对支架的荷载则逐圈向外各圈加载,至预应力张拉结束时,整个张拉过程对支架荷载变化的施工跟踪验算,最大支撑轴力见下图2所示(单位为:
N)。
图2
3.4、支撑架的搭设原则
整个支撑架系统的搭设必须与网壳安装焊接、预应力索安装及预应力索的张拉等各工序相互配合、相互适应。
根据本工程特点,支架共分三个系统,即:
一阶操作平台、二阶操作平台(球承重支墩和二阶临时脚手架)及5m×5m的操作平台。
二阶操作平台中的临时脚手架在单层网壳安装完成后即拆去,保留焊接球的支墩,为安装撑杆、环向索和径向钢拉杆留出空间。
具体操作过程如下:
(1)搭设满堂一阶脚手架平台,一阶操作平台可以为钢索、钢拉杆、撑杆安装及张拉提供操作平台,操作平台为环形平面,在操作平台满铺脚手板(共有8圈操作平台);
(2)搭设二阶操作平台。
二阶操作平台分为两部分:
其一,在一阶脚手平台基础上搭设二阶脚手架操作平台,此为可拆除平台,即该处网壳拼装完成后可以拆除;其二,网壳安装过程中进行固定支撑脚手架的搭设(球承重支墩),其主要作用是结构安装过程中支撑结构自重,共有169个支撑点(球承重支墩),即有169个支撑脚手架平台(球承重支墩),每个球承重支墩可承重最大为7T;
(3)为环向索和钢拉杆安装方便在结构环梁上方搭设两个5m×5m的操作平台,承载力不小于10T;
搭设脚手架见下图3~图5所示:
图3脚手架一阶平台设计方法
图4网壳安装阶段脚手架布置图(二阶平台设计)
图55m×5m的操作平台位置图
3.5、球、杆件的运输及堆放原则
(1)球、杆的堆放
球、杆件在地面堆放要求:
球和杆件运至现场,必须认真验收,根据编号进行堆放,堆放时,不超过二层,具体位置见施工组织中施工平面图。
(2)球、杆件的垂直运输及高空水平运输
根据施工进度要求选用25吨汽车吊1~2台,进行起重运输工作,将球、杆件由地面运至安装现场某一位置,在安装现场再用人工将一个球或一根杆件二次搬运至安装地点。
(3)球、杆件在支撑架的堆放
球和杆件要随吊、随运、随装,在支撑架上球及杆件堆料总计不超过各二件。
4、增强支撑架整体稳定措施
(1)垂直剪刀撑——每隔六档立杆间距设置一道。
(2)水平剪刀撑——在顶层、标高18.170m、标高9.170m及底层各设置一道;共四道。
(3)水平杆自下而上每步与墙体或看台板顶紧;
(4)看台以上水平杆(包括悬挑梁部分)每步高设抱箍拉接,具体做法见附图。
5、支撑架的施工顺序
支撑架搭设顺序为:
放线、放置垫板→放置纵向扫地杆→立杆→放置横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆……
6、支撑架搭设操作要点
(1)按支撑架搭设要求向搭设和使用人员进行技术交底,扣件钢管材料的检查,按08办文件和JGJ-130规程执行。
用于立杆的钢管壁厚必须大于等于3.0mm。
(2)清除搭设场地杂物,平整搭设场地,并使排水畅通。
(3)支撑架底面基础验收合格后,本承重支架必须根据设计平面图进行测量放线,根据JGJ130规程要求,每根立杆下部垫上底座(GB15831-1995),否则用Q235钢板制成200×200×8垫板用砂浆抄平。
(4)立杆:
采用Φ48×3.5钢管,纵横向间距均为1.6m,球支墩立杆间距为1.6m×1.6m。
热身馆纵横向间距均为1.6m。
纵横向扫地杆应用直角扣件固定在距底座上表面不大于200mm的立杆上。
立杆接长除顶层、顶步处可采用搭接外,其余各层、各步接头必须采用对接扣件连接。
立杆上的对接扣件应交错布置,两根相邻立杆的接头不应设置在同步内。
同步以内至少隔一根立杆,两根立杆接头位置在高度方向错开距离不少于500mm。
立杆上对接扣件至节点的距离应≤1/3步高。
垂直度允许偏差立杆高≤20m时为30mm;立杆高20~40m为48mm。
(5)纵向、横向水平杆:
采用Φ48×3.5钢管。
步距为1.5m,热身馆步距为1.7m。
顶层水平杆用八字斜撑进行加固,接长宜采用对接扣件连接,也可采用搭接。
对接扣件应交错布置,两根相邻水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内,错开距离不应小于500mm。
对接扣件至节点的距离≤1/3立杆间距,搭接时,搭接长度不应小于1000mm,应等间距用3个旋转扣件固定,端部扣件盖板边缘至杆端距离不小于100mm。
(6)剪刀撑:
采用Φ48×3.5钢管。
剪力撑与地面的倾角宜在45°~60°之间,垂直剪力撑跨越立杆最多为4根。
剪刀撑用直角扣件与水平杆连接牢固,扣件中心至主节点距离≤150mm。
(7)顶层构造:
顶层为焊接球网架安装时的操作层,顶层水平杆采用Φ48×3.5钢管,间距≤750mm,水平杆上方满铺安全平网,安全平网上方满铺50mm厚木脚手板。
(8)斜道搭设:
斜道宜采用之字型斜道,宽度不宜小于1m,坡度宜采用1:
3,拐弯处应设置平台,其宽度不应小于1m,斜道两侧及平台外围应设置栏杆及挡脚板,栏杆高度应为1.2m,挡脚板高度不应小于180mm,斜道脚手架上应每隔250~300mm设置一根防滑木条,木条厚度宜为20~30mm。
(9)脚手架外围均应设置高度≥1.3m栏杆,栏杆上横杆不少于二道并满挂安全网,且应设高度200mm的挡脚板。
扣件必须拧紧,上岗前架子工必须通过拧紧力培训,各人所用工具必须检查合格,并测试拧紧力矩,掌握不小于40N·m,在现场由质检员用扭矩扳手旁站检查,抽检率为20%。
(10)搭设高度:
搭设高度为网壳下弦节点球中心下浮500~600mm。
斜坡区域采用阶梯型。
(11)提前做好安装前的各项准备工作,包括工作平台、测量设备、吊装设备、加工设备及有关人员等,务使安装工作顺利进行。
7、文明施工及安全技术要求
(1)为保证支撑架安全搭设、使用和拆除,现场由专职安全员全权负责使用期间的全过程,现场总包、监理及甲方有关人员进行监督。
(2)操作层脚手板下满铺安全网,并在操作层正在工作的下方10m处铺设局部脚手板,防止重物掉下。
(3)进入施工现场的人员必须戴好安全帽,高空作业系好安全带,穿好防滑鞋,现场严禁吸烟。
(4)进入施工现场的人员要爱护场内的各种绿化设施和标示牌,不得践踏草坪、损坏花草树木、随意拆除和移动标示牌。
(5)严禁酗酒人员上架作业,施工操作时要求精力集中、禁止开玩笑和打闹。
(6)支撑架搭设人员必须是经过考试合格的专业架子工,上岗人员定期体检,体检合格者方可发上岗证,凡患有心脏病、贫血、高血压及其他不适合高空作业者,一律不得上架操作。
(7)上架作业人员上下均应走人行梯道,不准攀爬架子。
(8)护身栏、脚手板、挡脚板、密目安全网等影响作业班组施工,如应拆改时,应由架子工来完成,任何人不得任意拆改。
(9)支撑架验收合格后,任何人不得擅自拆改,如需拆改时,应经技术部门同意后由架子工拆除。
(10)不准利用支撑架吊运重物;作业人员不准攀登架子上下作业面;不准推车在架子上跑动;塔吊起吊物体不能碰撞和拖动操作架,操作架上方不得集中堆料。
(11)不得将模板支撑、缆风绳、泵送混凝土及砂浆的输送管等固定在操作架上,严禁任意悬挂起重设备。
(12)在架子上作业的人员不得随意拆动操作架的所以拉接点和脚手板,以及扣件等所以架子部件。
(13)上班前必须先检查是否对操作有危险,如有危险及隐患,必须立即进行处理,下班前要检查用剩的材料是否安全,如不安全应绑扎好,放平稳。
(14)拆除架子而使用电焊气割时,派专职人员做好防护工作,配备料斗防止火星和切割物溅落。
(15)支撑架使用时间较长时,应在使用过程中进行检查,发现基础下沉,杆件变形严重、防护不全、拉接松动等问题要及时解决。
(16)要保证支撑架体的整体性,不得与井架、升降机一并拉接,不得截断架体。
(17)施工人员严禁凌空扔掷杆物、物料、扣件及其他物品,材料、工具用滑轮和绳索运输,不得乱扔。
(18)使用的工具要放在工具袋中,防止掉落伤人,登高要用防滑鞋,袖口及裤口要扎紧。
(19)操作架堆放场要求做到整洁、摆放合理、专人保管,并建立严格领退料手续。
(20)施工人员做到活完料净脚下清。
(21)拆下操作架应先上后下的顺序进行,即后装的先拆,先装的后拆,同一部位拆除顺序是:
栏杆、脚手板、安全网、尖刀撑、水平杆、立杆。
(22)拆除支撑架应有专人指挥,上下呼应,左右协作,当拧开与另一人有关的扣件时,应提醒对方。
拆除下来的各零件应用滑轮和绳子安全运至地面。
(23)运至地面的材料应按指定地点随拆随运,分类堆放,当天拆当天清,整齐、妥善保管。
(24)六级以上大风、大雾、大雨天气停止支撑架作业。
雨季要经常检查脚手板、斜道板、跳板上有无积水,若有则应及时清扫,并要采取防滑措施。
(25)台风季节施工注意天气预报,要考虑支撑架的挡风系数,看太以上部分尽量不用密目安全网封闭。
大风、大雨后要组织人员检查操作架是否牢固,如有倾斜、下沉、松扣、崩扣等现象要及时进行处理。
(26)电焊机作业现场要认真作安全防护,防触电,焊接点下设置钢板托盘,防止电火花到处飞溅伤人。
作业时必须双线到位,严禁用钢结构、钢筋代替回路线。
施焊人员需穿戴防护用品,防止触电事故发生。
8、质量保证措施
(1)本工程所用新扣件安国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定抽样检测合格后方可使用;且应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证;
对旧扣件按《JGJ130》规范8.1.3条要求进行检查验收。
(2)本工程所用钢管按《JGJ130》规范8.1.4条要求进行检查验收;旧钢管按《JGJ130》规范8.1.2条要求检查验收合格后方可使用。
(3)木脚手板应按《JGJ130》规范8.1.4条要求检查验收合格后方可使用。
(4)所有构配件的允许偏差应符合《JGJ130》规范8.1.5条要求后方可使用。
(5)扣件拧紧力必须保证在40N·m~65N·m之间;
(6)钢管立杆必须选用φ48×3.5钢管,壁厚在3.0以上、且没有弯曲的合格钢管,垂直度控制方法:
为便于精调,每隔5根立杆用全站仪精调垂直度作为基准立杆,其间四根即可用量测间距及垂球确定其垂直度,以保证立杆垂直度要求;
(7)每根立杆底部应设置底座和垫板,必须设置纵、横向扫地杆;
(8)支撑架搭设人员必须是经过按现行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》考核专业架子工,不合格者不准上岗。
9、脚手架防雷措施
根据本工程土建结构设计图纸,混凝土结构施工时已将防雷带施工并预留在混凝土柱顶处,弦支穹顶屋盖钢结构防雷在四角设置四个单独接地点,即用电线引至独立接地极。
接地极要摇测合格,并互相构成通路。
避雷针用ф12镀锌钢筋制作,长度1.5m,位于支撑架四角与防雷带构成通路。
(1)遇有雷雨天气,特别是听到雷声后,安全管理人员应到现场进行巡查,发现问题立即纠正,同时提醒操作人员注意防雷,必要时停止可能有危险的作业,将施工人员撤离的安全区内;
(2)雷雨天气不宜在空旷地区使用手机,对讲机等各类通讯工具;
(3)雷雨天气不要使用太阳能热水器洗澡;
(4)雷雨天气尽量不要拨打或接听固定电话,尽量使用免提电话;
(5)雷雨天气时,室内人员不要靠近水管、暖气管等金属管道及配电箱,也不要停留在门窗外;
(6)雷雨天气施工时,不要肩扛金属材料和潮湿木料行走;
(7)雷雨天气施工人员禁止进行脚手架施工,同时不得高处脚手架进行作业;
(8)配电箱内安装适配的电源保护器,各类零部件设施安装直接雷防护装置;
(9)金属棚架作接地处理。
10、支撑架工程计算书
按最高搭设高度26米计算的满堂支撑架计算书
立杆及水平杆均采用φ48×3.5钢管,材质为Q235,采用单扣件连接方式,取La=1.6m,Lb=1.6m,步高H=1.5m。
计算依据:
(1)《建筑施工扣件式钢管操作架安全技术规范》(JGJ130);《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
(2)按Q235钢,自重按φ48×3.5钢管,内力按φ48×3.0钢管各项技术参数进行计算:
查表φ48×3.0钢管的技术参数如下:
A=4.24×10²mm²I=10.78×104mm4W=4.49×10³mm³i=15.94mm
E=2.06×105N/mm²每米重量:
3.84kg/m
10.1、根部立杆单肢稳定性验算
(1)静载:
(见下图6)
支架自重:
立杆:
26m,
水平杆:
(1.6m+1.6m)×19档(26m÷1.5m+1(扫地杆)=19档)=60.8m;
(26m+60.8m)×0.0384kN/m×1.1(系数)÷(1.6m×1.6m)=1.4322kN/m²;
顶层加强水平杆:
3根×1.6m×0.0384kN/m÷(1.6m×1.6m)=0.072kN/m²;
脚手板自重:
0.35kN/m²;
(立杆、水平杆、顶层加强水平杆按实际计算,脚手板按《JGJ130》规范规定计算)
∑=1.4322+0.072+0.35=1.854kN/m²;
网壳自重:
按网壳用钢量0.85KN/m²;
图6
(2)活载:
取2.0kN/m²(包括人和设备);
q=1.2×1.854+1.2×0.85+1.4×2.0=6.045kN/㎡
N=6.045kN/㎡×1.6m×1.6m=15.48kN
l0=k
h
k=1.0(JGJ130表5.1.9注);
=1.6(JGJ130表5.3.3二步三跨)
l0=1.0×1.6×1.5=2.4m
λ=2400/15.94=150.56
=0.305(查表JGJ130标准)
=N/(
A)=15480N/(0.305×4.24×10²)=119.7N/mm²<205N/mm²
10.2、顶层扣件抗滑移承载力和计算
顶层单元荷载:
(1)静载:
ⅰ.脚手板自重:
0.35kN/m²
ⅱ.顶层水平杆自重:
4×1.6×0.0384÷(1.6×1.6)=0.096kN/m²
ⅲ.网壳重量0.85kN/m²
∑=0.35+0.096+0.85=1.296kN/m²。
(2)动载:
2.0kN/m²
每个单元承载力:
q=1.2×1.296+1.4×2.0=4.355kN/m²
顶层水平杆扣件参与加强工作面时(图7)
图7
则Ro=qA=q×La×Lb=4.355×1.6×1.6=11.149kN﹥[Ro]=8.0kN
按规定每个扣件的承载力为[Ro]=8.0kN,所以扣件承载力不满足要求,需要增加一只抗滑扣件。
10.3、顶层水平杆抗弯验算
作用于水平线上的荷载:
(1)静载:
ⅰ.脚手板自重:
0.35×1.6×1.6÷4=0.224kN
ⅱ.顶层水平杆自重:
1.6×0.0384=0.06144kN
ⅲ.网壳自重:
1.6×1.6×0.85÷4=0.544kN
∑=0.224+0.06144+0.544=0.8294kN
每根水平杆集中力为P=0.8294kN。
将集中荷载化为具有相同弯矩的等效均布荷载:
按三跨连续梁计算跨内最大弯距:
M1=0.08×ql2=0.08×1.944×1.62=0.3981kN·m
(2)动载:
2.0kN/m²
P2=2×1.6×1.6÷4=1.28kN
kN/m
弯距:
M2=0.101ql2=0.101×3×1.6×1.6=0.77568kN·m
M=1.2M1+1.4M2=1.2×0.3981+1.4×0.77568=1.56kN·m
σ=M/W=1560000/4.49×103=347.4N/m㎡〉205N/m㎡
图8
改进措施:
在顶层水平杆加斜撑。
(如图8)
经计算机验算合格。
10.4、顶层立杆稳定性验算
立杆的计算长度l0=k
h=1.0×1.8×1.5=2.7m
λ=l0/i=27000/15.94=169.38<[210](《JGJ130》表5.1.9双排架立杆)
查表可得:
稳定系数
=0.247
图9
(1)风荷载计算:
(根据《GB50009》规范)
①、单榀桁架杆件挡风系数
式中:
An——按一个单元计算1.6m×1.5m(图9)
An0.048m×(1.6m+1.5m+2.2m)×1.20.30528㎡
A1.6m×1.5m(桁架轮廓面积)2.4m²
=0.30528/2.40.1272
按表6.3.1,36项(b),整体计算时
风压高度变化系数:
=1.42
基本风压:
wo=0.55kN/㎡
wod²1.42×0.55×0.048²0.0018≤0.002,µs1.2
µstΦµs0.1272×1.20.15264
②、整体挡风系数计算(根据《GB50009》规范表6.3.1.21项)
20榀桁架体型系数
计算公式:
·
b/h1.6m/1.5m1.06≈1
值插入法:
查得
=0.959
③、风压高度变化系数:
H=26m,µs2.04,
=1.42
根据《JGJ130》公式4.23计算:
·
·
·
=0.7×1.42×2.04×0.55=1.11
(2)风荷载设计值产生的立杆弯矩:
=0.85×1.4×1.11×1.6×1.5²/10=0.4755kN·m
(3)顶层立杆稳定性:
①、组合风荷载:
N=1.2(N′G1K+N′G2K)+0.85×1.4NQK
N=(1.2×1.096kN/m²+0.85×1.4×2.0kN/m²)×(1.6m×1.6m)=9.46kN
N/mm²<205N/mm²(可以)
②、不组合风荷载:
N=(1.2×1.096kN/m²+1.4×2.0kN/m²)×(1.6m×1.6m)=10.535kN
N/mm²<205N/mm²(可以)
所以操作架立杆稳定性满足要求
10.5、立杆根部集中力
P=15.48kN(比赛场地中央脚手架26m高度立杆,直接落地)
10.6、网架拼装阶段立杆对看台板集中力
对于看台上立杆,架体高度小于26m,根据实际按最高20.3m考虑,其立杆根部集中力计算如下:
(1)支架自重:
水平杆:
(1.6m+1.6m)×15档(20.3m÷1.5m+1(扫地杆)=15档)=48m;
(26m+48m)×0.0384kN/m×1.1(系数)÷(1.6m×1.6m)=1.221kN/m²;
顶层加强水平杆:
3根×1.6m×0.0384kN/m÷(1.6m×1.6m)=0.072kN/m²;
脚手板自重:
0.35kN/m²;
(立杆、水平杆、顶层加强水平杆按实际计算,脚手板按《JGJ130》规范规定计算)
∑=1.221+0.072+0.35=1.643kN/m²;
网壳自重:
按网壳用钢量0.85KN/m²
(2)活载:
取2.0kN/m²(包括人和设备);
则:
q=1.2×1.643+1.2×0.85+1.4×2.0=5.79kN/㎡
单肢立杆对看台侧板的集中力:
P=5.79kN/㎡×1.6m×1.6m=14.8kN
图10
图11
图12
11、附图
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