结构工程师之GTC钢结构工程施工技术方案及措施(4)

~ 第四节 施工方法

　　一、钢构件的运输和现场堆放要求

　　1 .钢构件的运输工专用运输托架，以保证各种异形构件可安全运抵施工现场。

　　2 .钢构件的现场堆放要求。

　　本方案利用了轻轨行驶路线承载了高的特点，将钢构件堆放场地施工时将对结构进行验算，必要时进行支顶。

　　2 )拱架结构的焊缝，基本上取消了施工人员钻入里面窄小空间

　　3 )由于焊缝全部在外表面施焊可以限度的使用弧形跟踪自根据结构特点及加工、安装方案，拱架以分段形式运输进场。运输过程中必须重视成品保护，合理选择垫点，防止构件运输装卸过程中发生变形。构件的运输应考虑构件分段的外形几何尺寸，必要时加钢构件运抵现场后，应视现场条件分类码放。构件下的垫木位置应整齐划一，位置合理。堆放场地应当平整坚实。对钢构件堆放区的结构要进行结构承载力分析，必要时对其进行支顶，以满足结构承载设置在一层顶板塔式行走轨道之间，构件运输车辆行驶在一层底板。

　　二、钢结构安装前的准备工作

　　1 .构件的现场检验

　　钢构件进场后，现场施工质检员组织对构件自检验收。验收内容应包括：构件的质量保证资料是否齐全;构件的外形几何尺寸是否与图纸相符;误差是否超标;是否与要求发货数量相符。自检通过后报请监理审验、批准，方可进入安装工序。

　　2 .确定测量控制网与控制点

　　钢结构测量控制点基于土建单位建筑物控制网而设置。 GTC 屋顶是通过弧线绕屋顶点下 92m 处的一条直线旋转而成，这种旋转以。

　　6 的间距进行以确定主檩的位置。故测量前要在 CAD 中建立体模型，将每个钢构件相对于不可见轴的三维坐标转化为相对可见轴的三维坐标。

　　拱段的截面顶宽度和截面的底宽度，随拱段的空间位置的不同而不发生变化，故拱段上的控制点设置在拱上下截面的中线位置;主檩及次檩的控制点设置在端部节点处。

　　测量前用一层顶板中线取代不可见轴，做出拱段及主檩相对可见轴的三维坐标。

　　3 .构件编号

　　构件进场检验合格后进行构件安装顺序编号。根据构件安装顺序图中的构件编号对应加工厂的构件出厂编号，用区别于加工厂编号颜色的涂料标于明显位置。

　　编号要求：

　　拱段编号： ** - ** (拱号 – 拱段段号)

　　檩条标号：执行加工厂编号(仔细与平面布置图相对照)

　　三、钢结构的安装

　　1 .施工质量标准

　　本结构为大跨，安装精度要求高。构件的制作、组拼、安装均须按照《钢结构工程施工质量验收规范》( GB50205 - 2002 ) 执行，质量目标为 “鲁班奖”。

　　2 .构件的连接方法

　　钢结构的现场连接主要是拱与拱、拱与主檩、主檩与次檩。本工程主要采用焊接、高强螺栓连接及高强螺栓与焊接混合连接三种方法。

　　1 )主拱截面的特点

　　拱截面为梯形截面，上翼缘板厚35～60;下翼缘板厚20～80;腹板厚20～40 。其上下翼缘的宽度不随拱的截面位置不同而变换，故拱的腹板为双曲面。这样对拱的安装精度要求极高。

　　2 )拱与主檩的连接特点

　　主檩与拱的安装角度随位置不同而发生变化，拱与主檩的连接为主檩穿拱式连接，这样要求在钢构件安装前要建立结构的模型，确定每个钢构件在整个结构中的空间位置，才能保证钢构件空间位置的准确。

　　3 )次檩与主檩的连接特点

　　次檩与主檩的连接为螺栓连接，次檩的一端为可滑移的长圆孔，满足结构的抗震要求。安装时要注意螺栓的位置(位于长圆孔的中央)。

　　4 )拱支座的连接特点

　　拱与混凝土边缘梁的连接是通过抗震球支座连接

　　3 .钢结构安装施工工艺

　　1 )施工工艺的确定

　　A 拱的上顶面宽度为1.4m，拱的下底面宽度为0.6m，拱截面全高为1.2m～3.0m 。拱长45m～ 120m， 最重约220t， 其弦高15m ～ 20m ，由拱的截面形式及拱的长度知，如果采用在端部拼装，然后将每榀拱整体滑移到相应的位置上，这种上大下小的截面形式对拱在滑移过程中的空间稳定极为不利，难以保证安全可靠。

　　B 屋顶结构由3个独立的单元(屋顶伸缩缝将屋顶结分成3个独立单元)组成，并且都拥有自己的稳定系统，拱通过抗震球形支座与混凝土结构相连，拱与拱之间通过主檩刚性连接，为了保证结构安装完毕后其外形达到设计要求，拱段下部的临时支撑必须待一个独立的单元安装完毕后同步分阶段卸荷，才能保证屋架单元的外形尺寸， 减小对混凝土结构的不利影响，保证抗震球形支座节点达到设计要求。

　　如果采用在一层顶板散拼，然后分3段将其就位，散拼拱段的弧线位的过程中的受力形式与结构完成时其受力形式不同，这又是保证结构的减少承重架的搭设。

　　2 )钢构件的分段及吊装机械的选择

　　A 钢构件的分段

　　考虑到钢构件的场内外运输及塔吊起重量的限制，兼顾拱架与主拱段重量明细：

　　序号

　　编号 A5 A4 A3 A2 A1

　　置从有规律到无规律，是保证结构外形尺寸的不利因素。拱段在提升外形的不利因素。拱段在一层顶板散拼过程中也要形成弧线，故拱段拼接节点处需进行支顶，并搭设安装脚手架其高度在2. 0～7.0m。这样拱段在一层顶板散拼后再分3段提升，其过程复杂，无形中增加了安装难度，形成了对保证结构外形及均匀受力的不利因素，不能有效综合以上因素，我们采用一步到位的高空散拼，这样可以保证结构的外形、抗震球形支座的连接及独立单元同步分阶段卸荷，且采用两台行走塔式，既能满足拱段与主次檩的吊装，又能充分利用塔式的檩的节点位置，尽量减少工地焊接工作量，在有限的工期内保质保量的完成屋顶结构的安装。综合以上因素确定了拱架加工分段长度， 本工程 14 榀拱架按照上述原则分为8～14段，拱的吊装分段约164段，其单重见下表。主檩分段以拱架为界限，主檩的吊装分段约166段，其单重约6.8t～15t。次檩根据自身端部节点形式进行分段，次檩的吊装分段约900段。

　　表 3

　 　 7 节 6 节 5 节 4 节 3 节 2 节 1 节
A 拱 编号 　 　 A5 A4 A3 A2 A1
　 重量 t 　 　 20.6 22.7 21.1 19.5 17.9
B 拱 编号 　 B6 B5 B4 B3 B2 B1
　 重量 t 　 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
C 拱 编号 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1
　 重量 t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
D 拱 编号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
　 重量 t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
E 拱 编号 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1
　 重量 t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
F 拱 编号 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1
　 重量 t 12.3 11.3 10.4 12.9 11.6 12.3 12.3
G 拱 编号 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1
　 重量 t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
H 拱 编号 　 H6 H5 H4 H3 H2 H1
　 重量 t 　 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
I 拱 编号 　 I6 I5 I4 I3 I2 I1
　 重量 t 　 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
J 拱 编号 　 J6 J5 J4 J3 J2 J1
　 重量 t 　 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
K 拱 编号 　 　 K5 K4 K3 K2 K1
　 重量 t 　 　 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
L 拱 编号 　 　 L5 L4 L3 L2 L1
　 重量 t 　 　 10.4 12.9 11.6 12.3 12.3
M 拱 编号 　 　 　 M4 M3 M2 M1
　 重量 t 　 　 　 14.6 15.5 14.6 14.6
N 拱 编号 　 　 　 N4 N3 N2 N1
　 重量 t 　 　 　 22.7 21.1 19.5 17.9
注：表中是以南北方向的中轴为对称线，另一侧与上表相同。

　　B 吊装机械的选择

　　本工程根据建筑面积、结构形式、工期的要求及构件重量选用二台行走塔式SK560 -05 ，这样既满足拱段及主次檩的吊装，又充分利用了塔式的吊次。

　　塔吊的性能如下：

　　1 号塔(SK560-05)：塔高32m，L=39.2m，R=2-33m，Q=20t

　　轮压为： 832kN 。

　　2 号塔(SK560-05)：塔高43.8m，L=39.2m，R=2-33m，Q=20t

　　轮压为： 888kN 。

　　行走塔式的轨道间距为10m，铁轨下部为路基箱，路基箱下部为枕木，枕木下部为石子，这样由铁轨、路基箱、枕木组成的轨道系统具有足够的刚度，这样可将轮压转换为均布荷载作用于一层结构。

　　下部混凝土结构框架由9m×9m的柱网及1.5m高的大梁组成，轻轨站台及多功能厅楼面荷载标准值为恒荷4kN/㎡、活荷为3.5kN/㎡。塔式轨道下部结构的加固在立塔前要进行下部混凝土结构验算，通过调解塔式轨道系统的受力面积及刚度减小单位面积上对结构的作用力。对不同部位分别进行验算，选择合理的加固方案，以保证结构的安全可靠。由于工程处在飞行区，在施工时在塔式顶部及大臂的两端设指示灯。
　　3 )安装方法

　　A 构件吊装顺序

　　由于塔式由北向南行走，故本工程将以两台行走塔为中心，由北向南进行安装。

　　B 屋顶结构的安装顺序

　　a 整体安装顺序：屋顶的伸缩缝将屋顶结构分成 3 个独立的单元，并且都拥有自己的稳定系统。根据屋顶的结构形式，施工将以 3 个独立的稳定系统为单元进行施工：

　　一区支撑系统的搭设→一区构件的吊装( 包括 A 拱、 B 拱、 C 拱、 D 拱、 E 拱、 FN 拱及相关主次檩，可提前插入)→一区支撑系统同步分阶段卸荷(一区构件吊装完成后开始)→二区支撑系统的搭设→二区构件的吊装(包括 FS 拱、 G 拱、 H 拱、 I 拱、 J 拱、 K 拱、 LN 拱及相关主次檩，可提前插入)→二区支撑系统同步分阶段卸荷(二区构件吊装完成后开始)→三区支撑系统的搭设→三区构件的吊装(包括 LS 拱、 M 拱、 N 拱及相关主次檩，可提前插入)→三区支撑系统同步

　　分阶段卸荷(三区构件吊装完成后开始)。

　　b 拱架单元施工顺序：拱架安装→校正→拱架焊接→主檩安装→次檩安装→主檩焊接，在拱架单元施工工程中根据施工顺序进行测量监控，以保证拱架单元的安装精度。

　　C 临时支撑

　　拱的南北间距为18m，拱的跨度为45m～120m，拱距一层顶板的距离为0m～18.5m，为了便于主檩安装与焊接及次檩的安装，构件在安装时，临时支撑系统采用满堂红脚手架，拱段现场拼接节点处及悬挑主檩的悬挑端采用组合式承重架(内部用钢管，外部用脚手架包围，其内部钢管的使用要经过力学计算，做到安全可靠)。

　　临时支撑系统分布于拱架及主檩的下部，形成了网格式框架，这样对拱架及主檩的安装与焊接极为有力，减少了大量的操作平台和吊篮。在构件安装过程中便于工人的操作，是保证工人安全操作的有利因素。

　　组合式承重架上部用液压千斤顶与拱段相连，这样便于拱段的校正就位，待一个区全部安装完毕后，再同步分阶段卸荷，有利于保证结构的外形尺寸，减少对混凝土结构的负面影响。

　　在施工时，要对临时支撑系统及构件车辆行走路线的下部结构进行结构验算。在设计的支持下，进行合理的加固，做到安全可靠。

　　D 安装过程

　　A 拱的安装：拱段由两侧向中间对称式吊装，拱段就位后及时拉上缆风绳，保证拱段的稳定，做到安全可靠。

　　A 拱北侧悬挑主檩 P21 ～ P24 的安装

　　悬挑主檩与拱架的连接为铰接

　　在 A 点处做承重架，待 A 拱安装完毕后，将主檩 P21 ～ P24 就位， B 、 C 拱安装完毕后安装主檩下部支撑，悬挑主檩 P21 ～ P24 安装完毕。

　　悬挑主檩的安装

　　A 拱安装完毕及 A 拱北侧悬挑主檩 P21 ～ P24 就位：

　　A 拱安装完毕及北侧悬挑主檩就位

　　注：为了清晰显示图中未表示次檩，及承重架的全部。

　　A 拱、 B 拱、 C 拱、主次檩及悬挑主檩下部的支撑系统安装完毕。

　　A 、 B 、 C 拱及相关构件安装完毕

　　完成一区构件的安装：

　　一区吊装完毕后，将下部临时支撑系统同步分阶段卸荷，以保证屋架系统的几何外形，减小对下部混凝土结构的不利影响。完成二区构件的安装：

　　二区吊装完毕后，将下部临时支撑系统同步分阶段卸荷，以保证屋架系统的几何外形，减小对下部混凝土结构的不利影响。完成三区构件的安装：

　　三区吊装完毕后，将下部临时支撑系统同步分阶段卸荷，以保证屋架系统的几何外形，减小对下部混凝土结构的不利影响。钢结构安装完毕后利用塔式自身并配合一台 20t 汽车吊将塔式拆除。

　　4 )安装要点

　　A 安装前应对建筑物的定位轴线、安装位置线及标高进行复查，合格后才能进行安装。

　　comB 通过结构力学软件计算，拱在有临时支撑支撑时和临时支撑卸寸的影响，确定的合拢时间保证拱的外形尺寸。响，提高吊装效率。绳及钢材等加固材料对支撑系统进行加固，做到万无一失。

　　4 .测量工艺

　　1 )工程特点和基本要求

　　A 钢结构安装施工测量放线工作是各阶段的先行工序，又是主要控

制手段，是保证工程质量的中心环节。合、垂直度控制、水平标高等要求较高。量为控制中心，密切协作，互相制约。

　　2 )测量准备

　　A 了解设计意图，核实图纸，熟悉标准，掌握工艺。

　　B 根据安装精度要求选择的测量仪器，所有仪器使用前均须检定合格。

　　C 构件进场后测量人员在地面做好每个构件的基准线、标高线标荷时对拱外形尺寸的影响，做好挠度的预留。计算温度对拱的外形尺

　　C 构件吊装前，对每个拱段和主檩在软件中建模，确定合理的吊点，保证构件的空间位置的准确和减小吊装过程中对构件外形的影

　　D 设专人进行天气预报采集，如遇大风，应做好应急准备，用缆

　　B 本工程安装精度要求高，其中钢结构制作、结构放线、轴线闭

　　C 测量控制难度大，在施工中测量、安装和连接三位一体，以测

　　记工作。钢构件安装前，要将地面的定位轴线及基准标高引侧到安装部位。

　　3 )测量方法和要点

　　A 本工程东西方向的控制线可由总包提供的控制点引出。

　　B 根据屋顶结构的自身形成特点，做中心控制线之前，要在 CAD 中建模，通过计算列出每个主檩相对一层顶板上控制点的空间位置。

　　C 测量前用一层顶板中线取代不可见轴，做出拱段及主檩。

　　D 安装后的验收测量：钢结构一段整体封闭以后，先验收安装质量，在安装质量达到验收标准以后进行钢构件的最后验收测量，编制实测资料，同时准备下段构件的安装。

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