施工胎架的设计与安装（21页）

1、型限位调节装置2.52.5m型钢标准节A类胎架：型钢标准节+脚手架B类胎架：型钢支架+悬挑平台C类胎架：型钢支撑+悬挑平台D类胎架：7.07.0m钢管脚手架7.07.0m标准脚手架铸钢节点铸钢节点主梁施工胎架的设计与安装6.1 安装胎架的设计与布设概述6.1.1 高空临时拼装胎架搭设由于主节点和主梁等构件安装的空间位置高低不一，且各种杆件在空间纵横交汇。在施工中，随着钢构件按分区结构面由主及次的展开安装，临时胎架需提前一个施工区及时的进行搭设，为铸钢节点和主梁构件安装提供临时支承和作业操作平台。6.1.2 胎架的布置原则1、铸钢节点和主梁安装拼接处需搭设安装胎架。2、铸钢节点最大单重约37t,

2、最大结构面的钢结构总重达到200t,其支承胎架承担的支撑力较大，可能需采用桩基承台或者荷载直接作用在混凝土楼板上，使其减少沉降。3、胎架在搭设过程中必须严格控制水平、竖直方向稳定性，其侧向布设防倾支撑架。由于部分胎架的直接落在看台楼板上，而楼板不能承受胎架传来的竖向力，因此需要在楼板设支撑柱，将胎架柱底的垂直荷载传到基础底板，同时在楼板和底板设预埋件，以便胎架和支撑立柱作柱脚构造处理。4、以保证在安全的基础上文明施工，避免出现无必要的安全隐患。根据节点的平面坐标来搭设胎架，同时也可以计算出钢梁分段处的平面坐标，从而也要在钢梁对接处塔设胎架。5、安装胎架的设置还需考虑安装施工操作、高空焊接施工操

3、作、测量定位控制施工操作等工序的施工操作要求。6.1.3 安装胎架的分类根据钢结构及下部土建结构特点,钢屋盖安装胎架分以下几种方式:1、中间部分平面结构的胎架搭设。2、周边与边梁连接的立面结构胎架搭设。3、下方有混凝土柱的胎架搭设。4、下方有钢柱的胎架搭设。6.1.4 安装胎架的搭设形式分类共分如下四种:6.1.5 临时拼装胎架布置在每个节点和主梁分段处的设计位置下方设置型钢标准节支撑架，周围用钢管脚手架搭设操作平台，并兼顾支撑架的稳固，二者共同构成高空临时拼装胎架，胎架底部坐落于混凝土楼板上，顶部设置千斤顶等校正装置。根据节点与主梁连接位置，胎架搭设范围平均为77m。对于节点和主梁与混凝土连

4、接的情况，则在混凝土柱顶设置钢牛腿和悬挑操作平台作为拼装胎架。6.1.6 典型节点的安装胎架立面布置以下图6.1-15为典型节点的安装胎架立面布置图。分别包含了以下几种不同的类型：下方有混凝土柱或有钢柱的胎架搭设。较轻节点的脚手架胎架搭设。较重节点的钢支架胎架搭设。6.2歌剧院（大石头）安装胎架的布设6.2.1歌剧院临时拼装胎架平面布置临时拼装胎架平面布置如图6.2-1。6.2.1歌剧院临时拼装胎架布置各胎架设置位置、标高及类型等见表6.2-2、3。表6.2-2拼装胎架布置明细表（一）胎架编号设 置 位 置顶标高(m)类 型用 途备 注1-0.320m顶板+4.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板

5、和梁需加固2-0.320m顶板+22.654型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固3-0.320m楼板顶板+25.804型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固4+27.250m（观众厅）+30.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固5+29.450m砼柱顶+40.481钢牛腿支撑铸钢节点6+29.450m砼柱顶+41.600钢牛腿支撑铸钢节点7+31.938m砼柱顶+34.111钢牛腿支撑铸钢节点8+0.600m地面+26.000钢管脚手架支撑铸钢节点9+0.600m地面+15.783悬挑钢支撑支撑铸钢节点10+0.600m地面+15.000型钢标准节支撑铸钢节点11+0.600m地面+7.8

6、40型钢标准节支撑铸钢节点12-0.320m顶板+4.800型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固13-0.320m顶板+19.895型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固14+25.000m楼板+27.291钢管脚手架支撑铸钢节点楼板和梁需加固15-0.120m顶板+24.949型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固16-0.320m顶板+12.651型钢标准节和钢管脚手架组合支撑铸钢节点楼板和梁需加固17-0.120m顶板+14.313型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固18-0.500m顶板+13.089型钢标准节和钢管脚手架组合支撑铸钢节点楼板和梁需加固19-4.800m底板+10.277型

7、钢标准节支撑铸钢节点20-0.120m顶板+26.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固21+0.880m顶板+31.444型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固22+25.000m砼柱顶+26.500钢牛腿支撑铸钢节点23+25.000m楼板+31.704型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固表6.2-3拼装胎架布置明细表（二）胎架编号设 置 位 置顶标高(m)类 型用 途备 注24+0.880m顶板+30.645型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固25-0.500m顶板+26.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固26-0.150m地面+16.000型钢标准节支撑铸钢节点27-0.15

8、0m地面+7.197型钢标准节支撑铸钢节点28+0.600m地面+15.000钢管脚手架支撑铸钢节点29+0.600m地面+10.036型钢标准节支撑铸钢节点30+0.600m地面+8.145钢管脚手架支撑铸钢节点31+20.500m砼柱顶+21.610钢牛腿支撑铸钢节点32+16.000m楼板+27.376型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固33+29.450m砼柱顶+42.903钢牛腿支撑铸钢节点34+16.000m楼板+30.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固35-0.150m地面+15.000型钢标准节支撑铸钢节点36-0.150m地面+6.686型钢标准节和钢管脚手架组合支撑

9、铸钢节点37-0.120m顶板+30.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固38-6.000m底板+16.133型钢标准节支撑铸钢节点39-6.000m底板+11.156型钢标准节支撑铸钢节点40-0.120m顶板+4.800型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固41+29.450m砼柱顶+41.600钢牛腿支撑铸钢节点注：（1）超过25m的主梁还应用钢管脚手架在梁中设置安装胎架； （2）在节点正下方搭设节点安装与校正，固定专用胎架。构件安装过程，不能拆除节点固定架。（3）搭设铸钢节点和主梁安装施工局部满堂架，胎架既作为操作平台，又可作为构件定位架和校正用的支架。施工局部满堂架与节点固定架连

10、成整体。局部满堂施工架搭设需根据构件所在位置的土建楼层板的高度而定。6.3多功能厅（小石头）安装胎架的布设6.3.1多功能厅临时拼装胎架平面布置临时拼装胎架平面布置如图6.3-1。6.3.1多功能厅临时拼装胎架布置各胎架设置位置、标高及类型等见表6.3-2表6.3-2拼装胎架布置明细表 胎架 编号设 置 位 置顶标高(m)类 型用 途备 注1-0.500m顶板+6.000钢管脚手架支撑铸钢节点楼板和梁需加固2-0.500m顶板+9.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固3+9.950m楼板+13.845钢管脚手架支撑铸钢节点楼板和梁需加固4+18.500m砼柱顶+21.000钢牛腿支撑铸钢

11、节点5+18.500m砼柱顶+22.290钢牛腿支撑铸钢节点6-0.500m顶板+20.732型钢标准节和钢管脚手架组合支撑铸钢节点楼板和梁需加固7-0.500m顶板+9.000型钢标准节和钢管脚手架组合支撑铸钢节点楼板和梁需加固8+9.950m楼板+11.030型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固9+18.500m砼柱顶+20.595钢牛腿支撑铸钢节点10+4.900m楼板+12.767型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固11-0.500m顶板+16.000型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固12-0.500m顶板+13.749型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固13-0.500m顶板+17

12、.175型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固14+18.500m砼柱顶+20.218钢牛腿支撑铸钢节点15+4.900m楼板+8.438钢管脚手架支撑铸钢节点楼板和梁需加固16-0.320m顶板+10.173型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固17+4.900m楼板+10.731型钢标准节支撑铸钢节点楼板和梁需加固18-0.500m顶板+6.000钢管脚手架支撑铸钢节点楼板和梁需加固19-0.120m楼板+8.866钢管脚手架支撑主梁楼板和梁需加固20-0.150m楼板+17.032钢管脚手架支撑主梁楼板和梁需加固21-0.120m楼板+19.145钢管脚手架支撑主梁楼板和梁需加固22-0.1

13、20m楼板+18.38钢管脚手架支撑主梁楼板和梁需加固23-0.500m顶板+17.241钢管脚手架支撑主梁楼板和梁需加固24-0.500m顶板+18.954钢管脚手架支撑主梁楼板和梁需加固6.4 胎架与混凝土楼层的相互关系1、胎架设置在混凝土楼板上，因其对楼板的竖向荷载较大，需对楼板进行加固处理，如图示：楼板加固脚手架，长7.0m，宽7.0 m,纵横间距0.6m，步距1.5 m6.4-1楼板加固示意图2、由于相当一部分胎架支承在混凝土楼板上，因此为避免混凝土楼板变形过大而开裂，需将荷载直接传递到混凝土主体结构的梁上，并对混凝土梁进行适当加固。图6.4-2为胎架基础示意图，其构件的具体尺寸应根

14、据不同胎架的受力和位置，以变形控制来确定。图6.4-2 胎架基础示意图6.5 典型胎架设计与计算6.5.1、胎架设计概述由表6.2-2、3可以看出，部分胎架的设计总高较大，而且仅作为铸钢节点的临时支承措施，其不应直接承担水平荷载（可由钢管脚手架传递）。铸钢节点的水平位置主要是通过与该节点连接的主梁来固定（铸钢节点的位置调整应在地面上进行，在胎架操作平台上只允许铸钢节点的微调），具体搭设的主梁数目和顺序应经过计算机分析模拟来确定。当铸钢节点定位固定后方可安装次梁，且每当吊装一片次梁，对各铸钢节点的位移与变形应进行观测，以便与计算机模拟结果比较，及时的采取措施消除误差。6.5.2歌剧院典型胎架设计

15、与计算歌剧院的计算机整体模型如图6.5-1所示，各胎架的竖向反力根据吊装顺序由计算机分析模拟得出。图6.5-1 歌剧院的计算机整体模型1、胎架标准节设计根据不同的铸钢节点高度和主梁尺寸，并考虑到施工平台的设置以及计算机模拟结果，胎架结构采用由四根方钢管肢件组成的格构式形式，一个标准节高度为2.5m，见图6.5-2。2、典型胎架（取TJD-21节点）设计与计算（1） 胎架结构布置歌剧院铸钢节点21标高为31.444m，根据其平面投影与下部混凝土结构的关系，可知TJD-21支于首层顶板（厚度200mm，顶面标高-0.500m）。因此，胎架总高度H=31.944m。这里，偏于安全的取用12节标准节（

16、H=30.000m）组成的胎架进行计算，其结构布置见图6.5-3。图6.5-3 TJD-21结构布置（2）荷载选取与组合a、 竖向荷载胎架自重：程序自动考虑铸钢节点重量：结构安装时的最大载荷：（由计算机整体分析模拟得出）b、 水平荷载考虑荷载偏心取5%的竖向荷载作为附加水平荷载作用在胎架顶部：c、 风荷载由工程背景和建筑结构荷载规范（GB50009-2001）可知：基本风压（广州，50年一遇），B类地区。以下计算偏于安全的近似按胎架高为30m进行：风压高度变化系数：挡风系数：因此，风荷载体型系数：（近似按角钢塔架计算）结构基本自振周期：由，得脉动增大系数：脉动影响系数：振型系数：（偏于安全的取

17、30m处）风振系数：风荷载标准值：d、 荷载组合竖向荷载和水平荷载按永久荷载考虑，分项系数取1.35，风荷载按可变荷载考虑，分项系数取1.4。即在胎架四个方管柱顶部分别施加竖向集中荷载和横向集中荷载，风荷载垂直作用于胎架并简化到节点上，每个节点施加（方向取最不利与横向集中荷载方向一致）。（3） TJD-21胎架结构验算本计算采用美国ANSYS有限元分析程序进行。a、 TJD-21结构计算简图本计算模型主体构件（柱、横梁）之间为刚接，其它附属构件（支撑）均简化为铰接。每根柱子底部与地面铰接。材料为Q235B，荷载输入参见d。其结构计算简图如图6.5-4。b、 有限元计算结果TJD-21结构的Mi

18、ses应力云图和应变云图如图6.5-5、6.5-6所示，最大应力和应变发生在柱底，分别为37.43MPa和，满足强度要求。图6.5-4 TJD-21结构计算简图图6.5-5 TJD-21结构的Mises应力云图图6.5-6 TJD-21结构的Mises应变云图c、 柱的稳定验算由于格构式肢件主要受轴力作用，因此柱的验算近似可按轴心受力构件进行。柱几何长度，截面为350 x350 x16x16，；横向支撑几何长度，截面为L160 x16，。计算取底层最不利柱，其计算长度（按桁架结构）为：长细比，得由ANSYS有限元分析可知该处最大应力为，因此，该柱的整体稳定： 满足要求。柱的局部稳定，满足要求。

19、d、 支撑的稳定验算支撑布置参见图6.5-4，支撑杆件的截面满足长细比条件（轴心压杆）。支撑设计成交叉形式，计算长度，截面L160 x16，。因此长细比，得由ANSYS有限元分析可知该处最大应力为，因此，该柱的整体稳定： 满足要求。支撑的局部稳定，满足要求。e、 变形分析TJD-21结构的沿x、y、z三个方向的位移如图6.5-7、6.5.-8、6.5-9所示，其最大位移和相对位移为：沿x方向：，（水平力方向）沿y方向：，沿z方向：，图6.5-7 TJD-21结构沿x方向的位移图图6.5-8 TJD-21结构沿y方向的位移图图6.5-9 TJD-21结构沿z方向的位移图f、 结论由以上分析可以看

20、出，TJD-21结构均满足了强度、稳定、刚度的要求。6.5.3多功能厅典型胎架设计与计算1、概述多功能厅胎架设计思路与歌剧院的类似，以承担竖向荷载为主，先安装主梁对铸钢节点进行固定，再安装次梁。多功能厅的计算机整体模型如图6.5-10所示，各胎架的竖向反力根据吊装顺序由计算机分析模拟得出。图7.5-10 多功能厅的计算机整体模型2、 胎架标准节设计类似于歌剧院的胎架标准节做法，胎架结构仍采用由四根方钢管肢件组成的格构式形式，一个标准节高度为2.5m，见图6.5-11。3、 TJX-13设计与计算(1) 胎架结构布置多功能厅铸钢节点13标高为17.175m，根据其平面投影与下部混凝土结构的关系，

21、可知TJX-13支于首层顶板（厚度200mm，顶面标高-0.500m）。因此，胎架总高度H=17.675m。这里，偏于安全的取用七节标准节（H=17.500m）组成的胎架进行计算，其结构布置见图6.5-12。图6.5-12 TJX-13结构布置(2) 荷载选取与组合a、竖向荷载胎架自重：程序自动考虑铸钢节点重量：结构安装时的最大载荷：（由计算机整体分析模拟得出）b、水平荷载考虑荷载偏心取5%的竖向荷载作为附加水平荷载作用在胎架顶部：c、风荷载由工程背景和建筑结构荷载规范（GB50009-2001）可知：基本风压（广州，50年一遇），B类地区。以下计算偏于安全的近似按胎架高为20m进行：风压高度

22、变化系数： 挡风系数：因此，风荷载体型系数：（近似按角钢塔架计算）结构基本自振周期：由，得脉动增大系数：脉动影响系数：振型系数：（偏于安全的取20m处）风振系数：风荷载标准值：d、荷载组合竖向荷载和水平荷载按永久荷载考虑，分项系数取1.35，风荷载按可变荷载考虑，分项系数取1.4。即在胎架四个方管柱顶部分别施加竖向集中荷载和横向集中荷载，风荷载垂直作用于胎架并简化到节点上，每个节点施加（方向取最不利与横向集中荷载方向一致）。(3)TJX-13胎架结构验算本计算采用美国ANSYS有限元分析程序进行。a、TJX-13结构计算简图本计算模型主体构件（柱、横梁）之间为刚接，其它附属构件（支撑）均简化为

23、铰接。每根柱子底部与地面铰接。材料为Q235B，荷载输入参见d。其结构计算简图如图6.5-13。图6.5-13 TJX-13结构计算简图b、有限元计算结果TJX-13结构的Mises应力云图和应变云图如图6.5-14、6.5-15所示，最大应力和应变发生在柱底，分别为47.16MPa和，满足强度要求。图6.5-14 TJX-13结构的Mises应力云图图6.5-15 TJX-13结构的Mises应变云图c、柱的稳定验算由于格构式肢件主要受轴力作用，因此柱的验算近似可按轴心受力构件进行。柱几何长度，截面为250 x250 x10 x10，；横向支撑几何长度，截面为L125x8，。计算取底层最不利

24、柱，其计算长度（按桁架结构）为：长细比，得由ANSYS有限元分析可知该处最大应力为，因此，该柱的整体稳定： 满足要求。柱的局部稳定，满足要求。d、支撑的稳定验算支撑布置参见图6.5-13，支撑杆件的截面满足长细比条件（轴心压杆）。支撑设计成交叉形式，计算长度，截面L125x8，。因此长细比，得由ANSYS有限元分析可知该处最大应力为，因此，该柱的整体稳定： 满足要求。支撑的局部稳定，满足要求。e、变形分析TJX-13结构的沿x、y、z三个方向的位移如图6.5-16、6.5-17、6.5-18所示，其最大位移和相对位移为：沿x方向：，沿y方向：，沿z方向：，f、结论由以上分析可以看出，TJX-13结构均满足了强度、稳定、刚度的要求。图6.5-16 TJX-13结构沿x方向的位移图图6.5-17 TJX-13结构沿y方向的位移图图6.5-18 TJX-13结构沿z方向的位移图6.6 楼板支撑胎架的设计计算1、荷载选取 铸钢节点及胎架的荷载取3