北京水立方钢结构施工总体方案介绍（共52）

国家游泳中心心钢结构施工总总体方案国家游泳中心心项目经理部部汇报的主要内内容一、工程概况况二、施工部署署三、深化设计计四、材料采购购五、钢结构施施工工艺六、防腐涂装装七、与膜结构构施工配合八、钢结构检检测九、其他相关关工艺1、工程概况本工程的建筑筑造型为“充满水的立方方体”，平面尺寸177.338m×177.338m，建筑墙体底底标高+1.059m，屋顶标高30.587m。屋面及支撑撑墙结构由新新型多面体空空间钢架构成成水滴的骨架架。钢结构总总用钢量共约约6300吨，钢材选用用Q345C、Q420C。结构节点形形式分为球型型、半球型、、方钢管相贯贯三种，杆件件分为圆钢管管、方钢管两两种形式。所所有构件壁厚厚由6mm到40mm。节点9290个，杆件数量量将近20670根。一工程程概况2、工程特点(1)结构型式：新新型多面体空空间刚架杆件截面：内内部腹杆为圆圆钢管，表面面弦杆为矩形形钢管。节点类型：内内部腹层节点点——焊接球节点表面弦层节点点——焊接半球节点点边框角线节点点——以边框为母杆杆的相贯焊接接节点。节点加强：加加厚或设加劲劲肋，连接采采用套管加焊焊增强。(2)钢结构高度：：30.587m(3)支承形式：钢钢结构墙体周周边支承于钢钢板组合砼框框架梁。(4)本工程设计基基准期为50年，设计使用用年限为100年，结构安全全等级为一级级。3、工程难点⑴制制作精度要求求高⑵安安装难度大⑶空空间三维定位位测量难度大大⑷焊焊接质量要求求高难度大⑸屋屋面结构较为为复杂，卸载载难度大1、施工现场平平面布置256HCST70/30H3/356BBPR-GT491拼装及材料场场ST50/15拼装及材料场场拼装及材料场场二施工工部署2、施工机械设设备序号设备名称型号单位数量功率kVA用途1塔式起重机H3/36B台1

90钢框架安装2塔式起重机BPR-GT491台1

160钢框架安装3塔式起重机ST70/30台1

90钢框架安装4塔式起重机256HC台1

90.6钢框架安装5塔式起重机ST5015台1

45钢框架安装6螺旋千斤顶

只340

钢架支撑7手工焊机

台4028钢构件焊接8CO2焊机

台20

34钢构件焊接3、施工人员组组织机构钢结构部经理物资管理员安全员钢结构专家组一级注册结构师现场施工班组驻厂监造师质量员加工厂现场工程师电焊工用工需求计划时间（2005年）5月6月7月8月9月10月11月12月2006.1电焊工人数（人）1015203550606030104、主要劳动力力需求5、总体施工顺顺序⑴总体安排顺序序是先进行墙墙体的施工，，形成受力支支撑后，再进进行屋面钢结结构的施工,地上一层→地地上二层→顶顶层。⑵墙体施工顺序序1.209米墙体施工顺顺序二施工工部署6.55米墙体施工顺顺序二施工工部署墙体局部施工工顺序1234二施工工部署⑶屋面结构施工工顺序二区一区三区第一阶段第二阶段二施工工部署第三阶段二施工工部署二施工工部署6、施工进度计计划工作内容开始时间完成时间持续时间钢结构深化设计2005年3月12日2005年5月5日48工作日材料采购2005年3月29日2005年6月9日73工作日钢结构加工2005年4月20日2005年8月17日120工作日现场拼装2005年5月1日2005年12月1日215工作日一层墙体安装2005年5月20日2005年6月28日40工作日二层墙体安装2005年6月1日2005年7月28日58工作日2区屋面结构安装2005年7月18日2005年9月15日60工作日3区屋面结构安装2005年8月8日2005年12月20日135工作日1区屋面结构安装2005年8月19日2005年12月25日129工作日1、深化设计原原则深化设计将结结合制作安装装、焊接及总总体设计要求求，对杆件及及节点进行必必要的调整,以期达到既可可以保证总体体设计对于建建筑效果及结结构安全的要要求，又可以以提高制作安安装、焊接质质量对于经济济指标也会有有进一步的改改善，同时对对杆件详图设设计也有一定定帮助2、节点合并设设计现有设计中,节点中心距离离小于1米的杆件有近近1300根。对于相邻邻节点中到中中距离过小,致使球节点间间杆件净长过过短的问题，，深化设计将将根据墙面或或屋面等不同同部位,在综合考虑安安装施焊操作作、检验及建建筑效果等各各种条件基础础上,确定最短杆件件极限长度。。此深化调整将将会改变局部部小单元体的的节点共面,对局部结构设设计会有相应应影响,应进行设计复复核。三深化化设计3、典型节点4、安装控制的的要求空间节点及杆杆件的快速准准确定位要求求为保证空间节节点及杆件的的快速准确定定位，节点及及杆件的深化化设计,将结合单元的的预制及安装装顺序,采取相应的预预制处理工艺艺；解决单元及构构件拼装的干干涉问题；对于拼装中难难以避免的构构件干涉问题题,将根据单元拼拼装顺序模拟拟,合理地采取措措施,保证拼装工序序的实施。5、安装误差调调整要求深化设计将根根据子结构实实验数据,结合结构刚度度及应力分布布规律,进行科学合理理的安装及焊焊接模块划分分,并确定构件实实际下料长度度，以保证拼拼装及焊接的的变形控制6、焊缝质量控控制要求对于类似表面面构件相贯等等特殊部位的的焊接操作,以及因拼装时时构件与节点点对中无法理理想实施的情情况,为保证焊接质质量，深化设设计将预先给给出可行的解解决方案。1、设计要求用于本工程的的钢材厚度小小于18mm的采用Q345C级，厚度大于于等于18mm的采用Q420C级。管材采用无缝缝或焊接钢管管、矩形管。2、厂家选择本工程采用的的Q345C、Q420C级钢材，各项项技术指标较较高，对选择择产家的选择择应特别慎重重，在选择时时我公司将本本着“技术业业绩”优先的的原则。对有该型号钢钢材生产业绩绩的厂家优先先考虑，在国国内有该级别别钢材生产业业绩的厂家十十分局限，有有河南舞阳钢钢厂，武汉钢钢铁公司。在确定厂家前前，我们将组组织专家对上上述钢厂进行行技术考察，，以考证其相相关业绩的真真实性，并对对技术能力充充分了解，在在确认其据有有提到钢材各各项指标的能能力，尤其交交货状态的控控制，同时在在Q420C钢材生产过程程中有专人驻驻钢厂，以其其了解钢材生生产过程是否否按专家确认认的工艺生产产。四材料料采购3、采购中的质量量控制⑴在原材料采采购合同中明明确规定材质质各项指标及及规则依据，，以及交货状状态；⑵对进入加工工厂的材料进进行原样验收收，将对其原原保证书，并并逐一检查板板材厚度、圆圆管的壁厚、、几何尺寸，，对于不合符符规范要求的的材料坚决拒拒收；⑶对入厂的各各项材料进行行复验，确保保入厂钢材理理化指标符合合规范要求，，对于不合格格产品做出标标识，并及时时退厂，保证证不出现不合合格产品的堆堆料。五钢结结构施工工艺艺通过对本钢结结构工程的深深入理解，对对本钢结构工工程施工工艺艺我项目将本本着“一般工工艺求精，难难点工艺求专专”的原则，，制定本工程程钢结构的施施工工艺。针对工程的五五个难点，我我们制定相应应的工艺措施施与控制点，，逐一解决施施工中的难题题1、钢结构与混混凝土结构连连节点待土建结构提提供工作面后后，施工墙体体钢框架，与与土建基础连连接形式如下下图：在与混凝土连连接的方钢管管上焊接临时时固定小牛腿腿,并在混凝土施施工时埋入地地脚螺栓,通过地脚螺栓栓与牛腿将钢钢结构与混凝凝土墙体连接接。2、钢结构加工工工艺本工程加工工工艺中钢管加加工、球节点点加工为一般般工艺；加工工难点为方钢钢管相贯节点点的加工，在在结构加工时时主要控制以以下几种节点点的加工。在节点加工工前，应对对以上节点点进行节点点试验(1:1),确定节点的的工艺，如如内衬板的的方式、组组装顺序、、组焊的顺顺序、焊接接的各项参参数等，以以保证加工工的成品构构件的精度度满足设计计与规范要要求3、钢结构安安装工艺核对进场的各种节点、构件及连接件的规格、品种、数量测量仪器必须按国家有关的计量法规的规定定期送检原材料质量保证书和试验报告及见证复试检查安装前的准备工作构件编号构件制作质量检验位置根据设计的三维坐标确定在建筑物端部或中部搭设高空拼装操作平台进行钢框架安装

区域成形复核定位轴线和标高编制施工组织设计施焊复核支点三维坐标焊接检查进行框架体系全面测试安装感应片卸载合格⑴安装工艺⑵墙体安装墙体安装过过程中为确保在安装装腹杆前结结构的稳定定性用脚手手架作支撑撑体系。⑶屋面安装屋面安装过过程中主要要控制屋面面标高，采采用千斤顶顶进行微调调。4、钢结构测测量工艺平面控制网测设，竖向投测

调整后达到规范要求钢框架就位

复校内业数据处理输入全站仪

外业数据测量

输出结果对整个施工工现场的轴轴线网进行行测量，杆杆件的定位位采用全站站仪三维投投点法。确确定杆件一一端三维坐坐标点，将将三维座标标输入全站站仪，运用用三台全站站仪实测坐坐标取平差差值，以同同样方法确确定杆件另另一端三维维坐标，调调整钢框架架安装精度度，达到规规范允许偏偏差范围内内。5、钢结构焊焊接工艺⑴焊接质量量要求杆件与焊接接球剖口焊焊缝一一级相贯节点剖剖口焊缝一一级级杆件与节点点加强区对对接焊缝一一级支座连接钢钢板剖口焊焊缝一一级加劲肋双面面角焊缝三三级其他次要焊焊缝三三级⑵典型焊接接节点（建建议）球节点焊接接形式⑴内衬管连接接形式球节点焊接接形式⑵外套管连接接形式球节点焊接接形式⑶半球节点焊焊接形式⑶焊接材料本钢结构工工程采用Q345C、Q420C钢材，焊接接材料相应应采用E50XX及E55XX系列的焊条条⑷焊接方法法采用手工电电弧焊与CO2气体保护焊焊⑸焊接工艺艺评定本工程焊接接工艺评定定共做20组，常温与与负温CO2气保焊和手手工焊各1组①Q345C－Q345C板对接；②Q345C－Q420C板对接③Q420C－Q420C板对接；④Q420C－Q345C管－球对接接；⑤Q345C-Q345C管－球对接接。在工艺评定定之前应对对Q420C钢材进行母母材的可焊焊性试验来来确定焊接接的基本参参数⑹焊工考试试①考试内容容和方法参加本工程程的焊工全全部进行附附加考试中中的操作考考试对于不不同材质的的钢材焊接接应分别考考试，即部部分焊工考考核Q345C材质的焊接接，部分焊焊工考核Q420C材质焊接，，以减少考考试用钢材材的投入。。同时在焊焊接时加以以区分。考试的焊接接方法为手手工电弧焊焊和C02气体保护焊焊，焊条为为5515，焊丝为锦锦泰JM-58Ф1.2焊丝。试件板材质质为Q345C、Q420C焊接形式选选择对接，，焊逢位置置选择平焊焊、横焊、、立焊（F、H、V）及管与球球的全方位位焊。②考试试件的的检验项目目应符合下下表规定试件形式试件厚度（mm）外观检验无损探伤侧弯全断面拉伸拉伸冲击宏观酸蚀及硬度板对接焊25要超声波4个/2个焊缝3个热影响粗晶区3个

管与球25要超声波

2

/2⑺现场焊接的的顺序①节点的焊焊接顺序球节点焊接接采用由下下至上的180度或60度对称焊接接方钢管采用用由下至上上对称焊接接②阶段整体体焊接采用由中心心向四周扩扩散焊接的的顺序，阶阶段焊接收收口的位置置选在与四四周相连接接的位置6、钢结构屋屋面卸载工工艺⑴卸载方法法采用钢管脚脚手架组合合支撑，螺螺旋千斤顶顶调节，分分步等距卸卸载⑵卸载顺序序序号卸载顺序优点缺点11区→3区→2区脚手架可以周转使用分区卸载将在墙体区产生负弯矩对屋面结构产生不利影响21区→2区→3区33区→2区→1区43个区域同时卸载符合设计工况，有利于结构整体的质量大量积压脚手架5综合比较为保证结构质量，采用3个区域同时卸载方法⑷支撑点布置置支撑点布置置支撑架布置置卸载支撑点点应在屋面面下弦接点点位置，承承重支撑应应进行连接接三个区域卸卸载重量与与千斤顶布布置如下表表序号区号屋面尺寸重量卸载点数千斤顶数量备注1一区45.9m×176.5m950吨4个32只每个点8个千斤顶2二区176.5m×44.9m890吨4个32只3三区123m×120m2200吨28个256只有四个点16只千斤顶⑸组合脚手架架支撑点搭搭设支撑点立面面支撑点平面面⑹卸载方法卸载时采用用同时、等等距的方法法来卸载。。每一次缓缓慢释放位位移5mm由于所采用用的千斤顶顶最大行程程为300mm，同时由于于本工程跨跨度大，最最大竖向位位移为400mm。根据竖向向位移值的的大小将千千斤顶卸载载分为二类类，如下所所示：第一类：卸卸载行程在在300mm以内第二类：卸卸载行程大大于300mm当竖向位移移大于300mm时，采用传传递法，即即当释放量量到270mm左右时，就就取出上层层千斤顶，，再用下层层千斤顶续续继释放，，至设计标标高当卸载载到设计规规定值时，，根据钢结结构对脚架架的要求，，拆除多余余脚手架，，并测量其其结构实际际的挠度值值及结构的的几何尺寸寸，同时做做好记录。。1、钢结构防防腐涂装标标准本钢结构防防腐设计年年限为25年。2、相关厂家家⑴阿克苏.诺贝尔工业业油漆（苏苏州）有限限公司⑵海虹老人牌牌（中国））有限公司司⑶廊坊立邦邦涂料有限限公司3、油漆配套套⑴阿克苏.诺贝尔工业业油漆（苏苏州）有限限公司配套方案六防防腐涂装名称类型干膜厚度

(mic)固体含量(V%)理论涂布量

(平米/升)InterZinc52环氧富锌底漆75597.87Interseal475HS高固体含量厚浆型环氧漆155805.16Interfine878丙烯酸改性聚硅氧烷面漆（不含异氰酸脂）507214.4Total

280

⑵海虹老人牌牌（中国））有限公司司配套方案案序号涂装要求设计值备注1表面净化处理无油、干燥GB11373-892喷砂除锈Sa2.5GB8923-883表面粗糙度No.3BN10a-b

Rugotest4老人牌环氧富锌底漆1536050μm高压无空气喷涂5老人牌环氧漆45150150μm高压无空气喷涂6老人牌聚氨酯面漆5521040μm高压无空气喷涂7老人牌聚氨酯面漆5521040μm高压无空气喷涂

总计280μm

稀释剂型号

适用油漆型号

用量

老人牌稀释剂08080

55210

5~15%

老人牌稀释剂08450

15360、45150

5~15%

稀释剂配套套4、一般工艺艺⑴基层处理采用喷砂或或喷丸，对对成型的管管件构件进进行表面处处理。在喷喷砂前应检检查表面必必须无油、、污和其它它污染物。。表面处理理后对构件件进行粗糙糙度检测，，同时保证证涂装的表表面必须干干净、干燥燥，且达到到Sa2.5级后后进进入入表表面面涂涂装装。。⑵油油漆漆调调制制涂料料的的每每个个组组份份应应均均匀匀搅搅拌拌直直到到它它们们完完全全融融合合，，然然后后采采用用厂厂商商的的要要求求稀稀释释涂涂料料，，按按涂涂料料生生产产厂厂家家的的技技术术说说明明将将涂涂料料的的各各组组份份混混合合并并彻彻底底搅搅拌拌。。并并仔仔细细计计量量并并记记录录稀稀释释剂剂的的数数量量，，完完全全搅搅拌拌。。⑶刷刷涂涂全面面涂涂底底漆漆前前，，对对所所有有的的边边、、焊焊缝缝、、螺螺丝丝、、螺螺栓栓和和其其它它毛毛糙糙，，不不规规则则表表面面都都要要涂涂刷刷一一次次薄薄的的底底漆漆。。所所有有喷喷漆漆，，不不能能有有凹凹陷陷、、气气泡泡、、流流挂挂，，干干喷喷，，喷喷得得过过厚厚，，有有夹夹带带的的颗颗粒粒或或是是打打磨磨后后留留下下的的未未清清理理的的颗颗粒粒。。如如果果空空气气温温度度、、钢钢的的温温度度或或相相对对湿湿度度超超过过厂厂家家规规定定的的要要求求，，或或是是钢钢的的温温度度未未超超过过空空气气的的露露点点3℃℃时，，并并且且如如果果将将要要下下雨雨或或是是表表面面有有露露水水出出现现时时，，不不涂涂装装。。⑷涂装装检检查查每遍遍油油漆漆的的厚厚度度需需按按以以下下条条件件对对足足够够的的点点进进行行测测试试厚厚度度。。每每4.6m2需测测一一个个点点。。每每一一点点的的干干膜膜厚厚度度值值为为3个相相邻邻测测点点的的测测量量读读数数的的平平均均值值。。这这三三个个测测量量点点的的间间距距不不能能小小于于12mm，也也不不能能大大于于75mm，每每个个读读数数最最少少的的厚厚度度应应不不少少于于规规定定的的80%，最最大大的的厚厚度度应应不不超超过过规规定定的的120%。三三个个读读数数的的平平均均值值构构成成一一个个点点的的干干膜膜厚厚度度值值。。在膜膜结结构构施施工工图图节节点点图图设设计计提提交交后后,根据据其其技技术术要要求求,在主主体体结结构构深深化化设设计计与与施施工工中中将将其其技技术术要要求求作作为为一一个个主主要要技技术术与与质质量量控控制制点点,科学学合合理理安安排排阶阶段段与与节节点点施施工工顺顺序序,使膜膜结结构构的的附附属属工工序序及及早早进进入入。。综合合协协调调各各个个专专业业对对与与预预计计与与膜膜结结构构施施工工将将要要有有交交叉叉作作业业