【北京】水立方钢结构施工总体方案介绍（共52）

国家游泳中中心钢结构施工工总体方案案国家游泳中中心项目经经理部汇报的主要要内容一、工程概概况二、施工部部署三、深化设设计四、材料采采购五、钢结构构施工工艺艺六、防腐涂涂装七、与膜结结构施工配配合八、钢结构构检测九、其他相相关工艺1、工程概况况本工程的建建筑造型为为“充满水的立立方体”，平面尺寸寸177.338m××177.338m，建筑墙体体底标高+1.059m，屋顶标高高30.587m。屋面及支支撑墙结构构由新型多多面体空间间钢架构成成水滴的骨骨架。钢结结构总用钢钢量共约6300吨，钢材选选用Q345C、Q420C。结构节点点形式分为为球型、半半球型、方方钢管相贯贯三种，杆杆件分为圆圆钢管、方方钢管两种种形式。所所有构件壁壁厚由6mm到40mm。节点9290个，杆件数数量将近20670根。一工工程概况2、工程特点点(1)结构型式：：新型多面面体空间刚刚架杆件截面：：内部腹杆杆为圆钢管管，表面弦弦杆为矩形形钢管。节点类型：：内部腹层层节点——焊接球节点点表面弦层节节点——焊接半球节节点边框角线节节点——以边框为母母杆的相贯贯焊接节点。节点加强：：加厚或设设加劲肋，，连接采用用套管加焊焊增强。(2)钢结构高度度：30.587m(3)支承形式：：钢结构墙墙体周边支支承于钢板板组合砼框框架梁。(4)本工程设计计基准期为为50年，设计使使用年限为为100年，结构安安全等级为为一级。3、工程难点点⑴制制作精度度要求高⑵安安装难度度大⑶空空间三维维定位测量量难度大⑷焊焊接质量量要求高难难度大⑸屋屋面结构构较为复杂杂，卸载难难度大1、施工现场场平面布置置256HCST70/30H3/356BBPR-GT491拼装及材料料场ST50/15拼装及材料料场拼装及材料料场二施施工部署2、施工机械械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、施工人员员组织机构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、主要劳动动力需求5、总体施工工顺序⑴总体安排顺顺序是先进进行墙体的的施工，形形成受力支支撑后，再再进行屋面面钢结构的的施工,地上一层→→地上二层层→顶层。⑵墙体施工顺顺序1.209米墙体施工工顺序二施施工部署6.55米墙体施工工顺序二施施工部署墙体局部施施工顺序1234二施施工部署⑶屋面结构施施工顺序二区一区三区第一阶段第二阶段二施施工部署第三阶段二施施工部署二施施工部署6、施工进度度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、深化设计计原则深化设计将将结合制作作安装、焊焊接及总体体设计要求求，对杆件件及节点进进行必要的的调整,以期达到既既可以保证证总体设计计对于建筑筑效果及结结构安全的的要求，又又可以提高高制作安装装、焊接质质量对于经经济指标也也会有进一一步的改善善，同时对对杆件详图图设计也有有一定帮助助2、节点合合并设计计现有设计计中,节点中心心距离小小于1米的杆件件有近1300根。对于于相邻节节点中到到中距离离过小,致使球节节点间杆杆件净长长过短的的问题，，深化设设计将根根据墙面面或屋面面等不同同部位,在综合考考虑安装装施焊操操作、检检验及建建筑效果果等各种种条件基基础上,确定最短短杆件极极限长度度。此深化调调整将会会改变局局部小单单元体的的节点共共面,对局部结结构设计计会有相相应影响响,应进行设设计复核核。三深深化设设计3、典型节节点4、安装控控制的要要求空间节点点及杆件件的快速速准确定定位要求求为保证空空间节点点及杆件件的快速速准确定定位，节节点及杆杆件的深深化设计计,将结合单单元的预预制及安安装顺序序,采取相应应的预制制处理工工艺；解决单元元及构件件拼装的的干涉问问题；对于拼装装中难以以避免的的构件干干涉问题题,将根据单单元拼装装顺序模模拟,合理地采采取措施施,保证拼装装工序的的实施。。5、安装误误差调整整要求深化设计计将根据据子结构构实验数数据,结合结构构刚度及及应力分分布规律律,进行科学学合理的的安装及及焊接模模块划分分,并确定构构件实际际下料长长度，以以保证拼拼装及焊焊接的变变形控制制6、焊缝质质量控制制要求对于类似似表面构构件相贯贯等特殊殊部位的的焊接操操作,以及因拼拼装时构构件与节节点对中中无法理理想实施施的情况况,为保证焊焊接质量量，深化化设计将将预先给给出可行行的解决决方案。。1、设计要要求用于本工工程的钢钢材厚度度小于18mm的采用Q345C级，厚度度大于等等于18mm的采用Q420C级。管材采用用无缝或或焊接钢钢管、矩矩形管。2、厂家选选择本工程采采用的Q345C、Q420C级钢材，，各项技技术指标标较高，，对选择择产家的的选择应应特别慎慎重，在在选择时时我公司司将本着着“技术术业绩””优先的的原则。。对有该型型号钢材材生产业业绩的厂厂家优先先考虑，，在国内内有该级级别钢材材生产业业绩的厂厂家十分分局限，，有河南南舞阳钢钢厂，武武汉钢铁铁公司。。在确定厂厂家前，，我们将将组织专专家对上上述钢厂厂进行技技术考察察，以考考证其相相关业绩绩的真实实性，并并对技术术能力充充分了解解，在确确认其据据有提到到钢材各各项指标标的能力力，尤其其交货状状态的控控制，同同时在Q420C钢材生产产过程中中有专人人驻钢厂厂，以其其了解钢钢材生产产过程是是否按专专家确认认的工艺艺生产。。四材材料采采购3、采购中的的质量控控制⑴在原材材料采购购合同中中明确规规定材质质各项指指标及规规则依据据，以及及交货状状态；⑵对进入入加工厂厂的材料料进行原原样验收收，将对对其原保保证书，，并逐一一检查板板材厚度度、圆管管的壁厚厚、几何何尺寸，，对于不不合符规规范要求求的材料料坚决拒拒收；⑶对入厂厂的各项项材料进进行复验验，确保保入厂钢钢材理化化指标符符合规范范要求，，对于不不合格产产品做出出标识，，并及时时退厂，，保证不不出现不不合格产产品的堆堆料。五钢钢结构构施工工工艺通过对本本钢结构构工程的的深入理理解，对对本钢结结构工程程施工工工艺我项项目将本本着“一一般工艺艺求精，，难点工工艺求专专”的原原则，制制定本工工程钢结结构的施施工工艺艺。针对工程程的五个个难点，，我们制制定相应应的工艺艺措施与与控制点点，逐一一解决施施工中的的难题1、钢结构构与混凝凝土结构构连节点点待土建结结构提供供工作面面后，施施工墙体体钢框架架，与土土建基础础连接形形式如下下图：在与混凝凝土连接接的方钢钢管上焊焊接临时时固定小小牛腿,并在混凝凝土施工工时埋入入地脚螺螺栓,通过地脚脚螺栓与与牛腿将将钢结构构与混凝凝土墙体体连接。。2、钢结构构加工工工艺本工程加加工工艺艺中钢管管加工、、球节点点加工为为一般工工艺；加加工难点点为方钢钢管相贯贯节点的的加工，，在结构构加工时时主要控控制以下下几种节节点的加加工。在节点加加工前，，应对以以上节点点进行节节点试验验(1:1),确定节点点的工艺艺，如内内衬板的的方式、、组装顺顺序、组组焊的顺顺序、焊焊接的各各项参数数等，以以保证加加工的成成品构件件的精度度满足设设计与规规范要求求3、钢结构构安装工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安装工艺艺⑵墙体安装装墙体安装装过程中中为确保在安安装腹杆杆前结构构的稳定定性用脚脚手架作作支撑体体系。⑶屋面安装装屋面安装装过程中中主要控控制屋面面标高，，采用千千斤顶进进行微调调。4、钢结构构测量工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

输出结果对整个施施工现场场的轴线线网进行行测量，，杆件的的定位采采用全站站仪三维维投点法法。确定定杆件一一端三维维坐标点点，将三三维座标标输入全全站仪，，运用三三台全站站仪实测测坐标取取平差值值，以同同样方法法确定杆杆件另一一端三维维坐标，，调整钢钢框架安安装精度度，达到到规范允允许偏差差范围内内。5、钢结构构焊接工工艺⑴焊接质质量要求求杆件与焊焊接球剖剖口焊缝缝一一级相贯节点点剖口焊焊缝一一级杆件与节节点加强强区对接接焊缝一一级级支座连接接钢板剖剖口焊缝缝一一级级加劲肋双双面角焊焊缝三三级级其他次要要焊缝三三级⑵典型焊焊接节点点（建议议）球节点焊焊接形式式⑴内衬管连连接形式式球节点焊焊接形式式⑵外套管连连接形式式球节点焊焊接形式式⑶半球节点点焊接形形式⑶焊接材料料本钢结构构工程采采用Q345C、Q420C钢材，焊焊接材料料相应采采用E50XX及E55XX系列的焊焊条⑷焊接方方法采用手工工电弧焊焊与CO2气体保护护焊⑸焊接工工艺评定定本工程焊焊接工艺艺评定共共做20组，常温温与负温温CO2气保焊和和手工焊焊各1组①Q345C－Q345C板对接；；②Q345C－Q420C板对接③Q420C－Q420C板对接；；④Q420C－Q345C管－球对对接；⑤Q345C-Q345C管－球对对接。在工艺评评定之前前应对Q420C钢材进行行母材的的可焊性性试验来来确定焊焊接的基基本参数数⑹焊工考考试①考试内内容和方方法参加本工工程的焊焊工全部部进行附附加考试试中的操操作考试试对于不不同材质质的钢材材焊接应应分别考考试，即即部分焊焊工考核核Q345C材质的焊焊接，部部分焊工工考核Q420C材质焊接接，以减减少考试试用钢材材的投入入。同时时在焊接接时加以以区分。。考试的焊焊接方法法为手工工电弧焊焊和C02气体保护护焊，焊焊条为5515，焊丝为为锦泰JM-58Ф1.2焊丝。试件板材材质为Q345C、Q420C焊接形式式选择对对接，焊焊逢位置置选择平平焊、横横焊、立立焊（F、H、V）及管与与球的全全方位焊焊。②考试试件件的检验验项目应应符合下下表规定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现场焊接接的顺序序①节点的的焊接顺顺序球节点焊焊接采用用由下至至上的180度或60度对称焊焊接方钢管采采用由下下至上对对称焊接接②阶段整整体焊接接采用由中中心向四四周扩散散焊接的的顺序，，阶段焊焊接收口口的位置置选在与与四周相相连接的的位置6、钢结构构屋面卸卸载工艺艺⑴卸载方方法采用钢管管脚手架架组合支支撑，螺螺旋千斤斤顶调节节，分步步等距卸卸载⑵卸载顺顺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支撑点布布置支撑点布布置支撑架布布置卸载支撑撑点应在在屋面下下弦接点点位置，，承重支支撑应进进行连接接三个区域域卸载重重量与千千斤顶布布置如下下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组合脚手手架支撑撑点搭设设支撑点立立面支撑点平平面⑹卸载方法法卸载时采采用同时时、等距距的方法法来卸载载。每一一次缓慢慢释放位位移5mm由于所采采用的千千斤顶最最大行程程为300mm，同时由由于本工工程跨度度大，最最大竖向向位移为为400mm。根据竖竖向位移移值的大大小将千千斤顶卸卸载分为为二类，，如下所所示：第一类：：卸载行行程在300mm以内第二类：卸载载行程大于300mm当竖向位移大大于300mm时，采用传递递法，即当释释放量到270mm左右时，就取取出上层千斤斤顶，再用下下层千斤顶续续继释放，至至设计标高当当卸载到设计计规定值时，，根据钢结构构对脚架的要要求，拆除多多余脚手架，，并测量其结结构实际的挠挠度值及结构构的几何尺寸寸，同时做好好记录。1、钢结构防腐腐涂装标准本钢结构防腐腐设计年限为为25年。2、相关厂家⑴阿克苏.诺贝尔工业油油漆（苏州））有限公司⑵海虹老人牌（（中国）有限限公司⑶廊坊立邦涂涂料有限公司司3、油漆配套⑴阿克苏.诺贝尔工业油油漆（苏州））有限公司配套方案六防腐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（（中国）有限限公司配套方方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4、一般工艺⑴基层处理采用喷砂或喷喷丸，对成型型的管件构件件进行表面处处理。在喷砂砂前应检查表表面必须无油油、污和其它它污染物。表表面处理后对对构件进行粗粗糙度检测，，同时保证涂涂装的表面必必须干净、干干燥，且达到到Sa2.5级后进入表面面涂装。⑵油漆调制涂料的每个组组份应均匀搅搅拌直到它们们完全融合，，然后采用厂厂商的要求稀稀释涂料，按按涂料生产厂厂家的技术说说明将涂料的的各组份混合合并彻底搅拌拌。并仔细计计量并记录稀稀释剂的数量量，完全搅拌拌。⑶刷涂全面涂底漆前前，对所有的的边、焊缝、、螺丝、螺栓栓和其它毛糙糙，不规则表表面都要涂刷刷一次薄的底底漆。所有喷喷漆，不能有有凹陷、气泡泡、流挂，干干喷，喷得过过厚，有夹带带的颗粒或是是打磨后留下下的未清理的的颗粒。如果果空气温度、、钢的温度或或相对湿度超超过厂家规定定的要求，或或是钢的温度度未超过空气气的露点3℃时，并且如果果将要下雨或或是表面有露露水出现时，，不涂装。⑷涂装检查每遍油漆的厚厚度需按以下下条件对足够够的点进行测