大跨度空间H型钢桁架结构制作和安装施工工法

海南省建设领域新技术鉴定申请表海南省住房和城乡建设厅编制新产品/新技术名称大跨度空间H型钢钢桁架结构制制作和安装施施工工法项目来源汕头大学新体育馆馆及配套设施施项目鉴定类别新产品√新技术术完成单位江苏中南南建筑产业集集团有限责任任公司协作单位海南泰盛建筑工程程有限公司研制起止时间2014年66月——20114年9月知识产权状况鉴定申请单位江苏中南建筑产业业集团有限责责任公司海南南分公司联系人虞兵联系电话鉴定申请单位意见本工法经企业评定定符合20114年企业工工法。（盖章）年月日市县住房和城乡建建设主管部门门意见（盖盖章）年月日鉴定组织单位意见（盖盖章）年月日目录第一部分新技术鉴定申请表………..1第二部分工法………..4前言……………4工法特点………6适用范围………7工艺原理………7施工工艺及操作要点…………7材料与设备………………….17质量控制…………………….19安全措施…………………….20环保措施…………………….21效益分析…………………….22应用实例…………………….22第三部分科技查新报告……………23第四部分用户使用证明……………33第五部分经济效益证明……………34第六部分现场照片…………………39.3、完成单位和协作完成单位（按贡献排序）序号单位名称详细通信地址联系人电话（传真）1江苏中南建筑产业业集团有限责责任公司海南分公司海南省文昌市清澜澜镇旅游大道道中南森海湾湾A1-2##楼718室虞兵2海南泰盛建筑工程程有限公司海秀中路51-11号星华大厦厦18楼颜两容344、主要研制人员名单（按贡献排序）序号姓名性别年龄专业职称（职务）工作单位对项目贡献1曹世阳男33工程管理高工技术部经理江苏中南建筑产业业集团有限责责任公司进行项目策划2倪卫平男50工民建一级建造师江苏中南建筑产业业集团有限责责任公司统筹协调管理3虞兵男49工民建技术部经理江苏中南建筑产业业集团有限责责任公司监督执行4孙海忠男45工民建二级建造师江苏中南建筑产业业集团有限责责任公司落实实施5文兵男34建筑工程工程师一级建造师海南泰盛建筑工程程有限公司6蔡明辉男42建筑工程工程师二级建造师海南泰盛建筑工程程有限公司7司瑞欣女46建筑工程高级工程师海南泰盛建筑工程程有限公司8曾毅连男37建筑工程工程师二级建造师海南泰盛建筑工程程有限公司大跨度空间H型钢桁架结构制作和安装施工工法江苏中南建筑产业集团有限责任公司（工法完成人曹世阳虞兵倪卫平孙海忠）1前言1.1汕头大学新体育馆工程位于广东省汕头市金平区汕头大学校园内，总建筑面积53643m2，建筑高度23.2m。屋盖主结构为8榀大跨度H型钢桁架，H型钢桁架最大跨度为56m，最大拱高6.948m。图1：效果图1.2本工程主材均采用Q345B材质，每榀主桁架下口均设有铰支座。主桁架上弦杆H型钢规格为H400*400*18*22，H400*400*18*25，H400*350*16*20。下弦杆H型钢规格主要为H400*350*16*25，H400*350*16*20。腹杆H型钢规格主要为H250*250*8*14，H300*300*10*16。H型钢桁架总重约为2100吨。图2：H型钢主桁架立面示意图体育馆主桁架构件信息表表1序号名称重量t长度mm拱高mm两端高度mm1ZHJ-130.452326410022172ZHJ-241.265924560025373ZHJ-340.656000650035404ZHJ-438.256000694836665ZHJ-538.256000694836666ZHJ-640.656000650035407ZHJ-741.265924560025378ZHJ-830.452326410022171.3体育馆屋面为三个层面弧形过度，中间弧形屋面东西贯通，外围两侧的弧形屋面与中间弧形屋面在东西两端融为一体，屋面最大高差约2m，外围两侧弧形屋面最大宽度约11.5m。图3：钢结构模型图1.4汕头大学新体育馆工程钢结构于2014年6月开始施工，9月18日安装完成。1.5通过该工程应用，编写了《大跨度空间H型钢桁架结构制作和安装施工工法》。1.6通过本工程在技术上进行的研究、探索和总结，多项专利已经申报。2工法特点2.1H型钢构件的制作、弯曲、坡口的加工全部在工厂进行，既保证构件加工精度又解决了构件运输的难题，节约成本。2.2现场拼装设拼装平台，构件在拼装平台上进行拼装。构件在地面整体组装焊接完成，拆分成若干吊装单元，分单元吊装，最大限度避免H型钢桁架结构在空间作业过程中资源的投入，保证对接接口的吻合，有效降低施工成本。2.3H型钢桁架下口设置临时组合支撑胎架，临时组合支撑胎架一次布置完成，施工完毕后整体卸载，安装方法简单，结构合理、技术先进、安全可靠、实用性和可操作性强。3适用范围本工法适用曲面H型钢桁架、平面H型钢桁架、大跨度H型钢桁架、空间H型钢桁架等各类H型钢桁架结构的制作和安装施工。4工艺原理4.1H型钢桁架结构的杆件制作、弯曲加工，坡口切割，防腐底漆和中间漆全部在工厂加工，运输至现场。H型钢桁架结构现场整体放样，设置拼装平台，H型钢桁架结构构件在拼装平台上整体拼装和焊接，预留构件拆分接口，组装和焊接及面漆施工完成后，把H型钢桁架结构拆分成吊装单元进行分段吊装。4.2根据现场情况和H型钢桁架结构的特点，在H型钢桁架主弦杆和腹杆的节点处设置我司专利产品—大跨度/悬挑钢结构工程支撑支架（专利号：ZL201220050471.X）。H型钢桁架拆分成三段，从一端往另一端依次安装。一榀桁架安装完成后安装与之相邻的一榀主桁架。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程杆件清点和复核→施工准备→地面放线→拼装平台定位固定→H型钢桁架结构拼装、焊接和面漆施工→临时组合支撑胎架定位安装和固定→构件拆分和倒运→端部一侧H型钢桁架结构安装、固定→端部中间H型钢桁架安装、固定→端部另一侧H型钢桁架结构安装、固定（一榀主桁架安装完毕）→与之相邻的一榀主桁架的安装、固定、次杆件、联系杆的安装（方法同上至桁架安装完毕）→依次卸载和拆除临时组合支撑胎架。5.2操作要点5.2.1构件清点复核（1）拼装前应对构件进行清点，清点的内容为杆件数量是否正确、原材料质保书、检测报告、复检报告、加工过程控制资料、构件探伤报告、构件出厂合格证书、制作过程中用到的各种辅料的合格证和质量证明书，以及工厂的各种构件制作和焊接质量检验评定表等（2）复核的内容包括构件外形、几何尺寸，焊接外观质量、工艺要求、坡口、支座预埋件定位尺寸、埋件轴线和标高、平整度进行测量，满足安装要求。5.2.2施工准备（1）拼装前，施工瓶装平台基础硬化，拼装平台所使用的材料、机械设备、工具器具准备齐全。（2）吊装机械拼装和吊装行走道路满足要求。5.2.3拼装平台定位、固定建立平面坐标系，对主桁架节点坐标进行转换，用全站仪测定主弦杆及H型钢桁架节点处在地面上的水平投影位置，H型钢主桁架节点交点、弦杆中心线等作为控制点在地面设固定标示，并对原始控制点和控制线的位置进行复核。在主桁架节点相交处侧面附近1m处定位、加工制作拼装平台，拼装平台设置位置应避开桁架节点位置，满足焊工的施焊空间。拼装平台采用H型钢地梁，如标高不满足施焊要求可设立柱，拼装平台间距2.5m左右，对基础条件较好的部位可以制作预埋件，把立柱直接焊接在预埋件上。图4：主桁架现场拼装图在拼装平台横梁上放出上下弦杆端面定位线、中心线及分段长度位置线，作为H型钢桁架拼装验收的依据。单榀主桁架拼装焊接完毕后，可在其上铺设H型钢梁，调整拼装平面标高，进行另一榀桁架的拼装和焊接。拼装平台之间设置支撑保证拼装平台结构的整体稳定性。拼装过程中对拼装平台随时进行测量，防止拼装过程中拼装平台受外力作用发生位移，从而影响安装精度。5.2.4H型钢桁架拼装、组装先拼后焊，整体拼装完成，尺寸检查验收后开始焊接。先拼装H型钢桁架主弦杆，再拼装H型钢桁架腹杆。先焊接主弦杆，再焊接腹杆。为减小焊接应力，控制焊接变形，主弦杆和腹杆的焊接从桁架中间往两侧开始焊接。（3）为保证对接接口对接质量，工厂制作时在接口位置设置H型钢杆件对接接口调节装置，使用螺栓夹板进行对接固定，通过千斤顶和铁楔调节H型钢对接接口参数，拧紧螺栓后进行焊接作业，控制焊接变形。节点形式如下图所示：图5：H型钢桁架构件对接口调节节点示意图5.2.5临时组合支撑胎架定位、安装和固定为了避免单榀桁架单重及外形尺寸较大，吊装时容易造成结构构件塑性变形，同时满足选用吊装设备经济性的要求，主桁架分成三段，分段拼装，分段吊装。图6：临时组合支撑胎架设置图（2）临时组合胎架的现场组装成标准节，采用镀锌螺栓连接，安装完成后测量临时组合支撑胎架的垂直度及上口标高，并在每个角设一层钢丝绳校正收紧，钢丝绳与地面连接处设置地锚，连接牢固，并用紧线器和地锚连接。（3）临时组合支撑胎架顶部设置可调式桁架搁置支撑点，可以对支撑搁置点标高尺寸在一定范围内进行调节。（4）钢支架内部设钢爬梯，方便施工人员从钢支架上安全的山下通行。（5）通过调整临时组合支撑胎架基础钢支架的高度尺寸来进行调节临时组合支撑胎架的支撑高度。图7：临时组合支撑胎架基础支架图5.2.6H型钢桁架结构安装准备（1）主桁架整体拼装、组装和焊接完成后，拆分成吊装单元，把构件从拼装平台里吊离，倒运至吊装位置。（2）使用临时组合钢支架四个角上设置的钢丝绳，校正钢支架空间位置，并收紧。使用其顶端的标高调节装置，把支撑点的标高调节到设计标高位置。（3）为满足在H型钢桁架上行走操作的要求，在H型钢桁架上设置生命线，操作人员高空作业时安全带扣在生命线上作业，确保安全。5.2.7H型钢桁架结构安装构件吊点的设置、分段位置、结构吊装顺序等等施工过程应进行施工验算，按施工方案进行施工。计算单元吊装构件的重心，并计吊装算钢丝绳长度，采用两吊点起吊。H型钢桁架两端分别系好两根缆风绳，保证吊装过程中构件受控。（4）起吊前在桁架上下弦之间设置简易钢爬梯，方便操作人员由桁架下弦杆爬到上弦杆进行操作。（5）高空对接节点部位挂设吊篮，待吊装就位后，操作人员进入吊篮进行高空连接作业。图8：H型钢桁架吊装作业图1图9：H型钢桁架吊装作业图2主桁架从一端按顺序往另一端开始安装。主桁架结构构件吊装就位校正尺寸后，另一台吊车随即安装与之相邻主桁架结构之间的联系杆件，连接牢固后主桁架结构构件方可摘钩，确保结构的稳定性。图10：H型钢桁架间联系杆吊装作业图11：屋面主桁架结构现场图5.2.8钢结构卸载作业（1）为了保证卸载时相邻支撑胎架的受力不会产生过大的变化，同时保证结构体系的杆件内力不超出规定的容许应力，避免支撑胎架内力或结构体系的杆件内力过大而出现破坏现象，保证结构体系可靠、稳步形成，卸载必须遵循以下原则：①、以结构计算分析为依据；②、以结构安全为宗旨；③、以变形协调为核心；④、以实时监控为手段；（2）卸载方法，卸载顺序，卸载分区分级，卸载过程应力变形监测等应进行卸载计算并编制卸载方案，严格按照卸载方案实施。（3）卸载前，对各工序的卸载人员进行必要的岗位培训和卸载演练，并对其进行书面技术、质量、安全交底，预防发生安全和质量事故。（4）卸载信息传递应及时准确，并有备用信息传递系统。（5）卸载由专人指挥作业，保证卸载的同步，一次哨令，只进行一次行程的卸载，应力变形检测数据收集汇总分析，满足要求后方可进行下一级卸载作业。（6）支撑胎架上口设置卸载装置，卸载作业时，通过可调节千斤顶装置达到卸载的目的。图12：临时组合支撑胎架卸载节点示意图（6）汕头大学新体育馆工程采用单榀同步依次卸载的方法，经计算整个卸载过程中，最大位移发生在第五榀桁架卸载时，最大位移值为23.5mm。图13：结构卸载模拟分析图6材料与设备6.1材料本工法所需材料为H型钢桁架结构所使用的材料，包括所需的各种规格型钢散件、拼装平台材料、支座、临时组合支撑胎架等。6.2设备本工法所需要设备见表1设备表表2序号设备名称型号数量备注1汽车吊2台根据实际情况选择择2拼装平台若干3临时组合支撑胎架架若干4CO2气体保护焊焊机NB-50025台5碳弧气刨ZX5-6302台返修6角向砂轮机Φ1257台7气割设备5套8防风布300㎡焊接挡风9安全网3000㎡10撬棍10支11超声波探伤仪1台焊缝探伤12经纬仪DJJ2-21台13水准仪DNS3-11台14全站仪1台15钢卷尺20把16线锤5只测量17水平尺4把测量18直尺2把19角尺10把测量20墨斗5只测量21记号笔若干22高音喇叭2台23对讲机18台24手拉葫芦40只25千斤顶5026个26吊装钢丝绳800米27缆风绳φ141000米28索具卸扣120只29安全带60条30爬梯10m若干31吊篮若干32活动扳手10把7质量控制7.1施工执行质量标准7.1.1《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）；7.1.2《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001；7.1.3《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-19917.1.4《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2001）执行；7.1.5《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.1.6《钢结构设计规范》GB50017-20037.2执行的其它标准本工程中现行国家规范及标准未明确的，检测项目及允许偏差执行下列标准见表2。检测项目及允许偏差表3序号检测项目允许偏差备注1建筑总高度偏差-H/1000≤≤e≤H/10000-30≤e≤3002本建筑定位偏差e≤L/20000±33桁架跨中垂直度H/250e≤≤10.04桁架侧向弯曲H/1000e≤105节点处杆件轴线错错位4.06拱度L/200(L为桁架长度))7接口截面错位2.08杆件长L±2.0mm9杆件轴线平直度L／1000，且5mmm10支座中心偏移L／3000，且300mm11相邻支座高差L1／400，且且15mm12容许挠度值L2／500，LL2为跨度8安全措施8.1施工现场严格执行《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）。8.2各项验收完成后，方可进行吊装；试吊，试吊一般离地高200-300mm之间，对构件吊装过程中的安全性进行计算，并采取相应措施，保证构件吊装过程中的安全。8.3构件当天吊装，当天就位，同一构件吊装过程应连续完成，避免构件吊装滞空时间过长，吊装就位后应立即进行加固，形成稳定单元后方可卸钩。8.4吊装应由专人指挥，相关人员应持证上岗，严格执行“十不吊”。8.5地面操作人员，应尽量避免在高空作业面的下方停留或通过，不得在吊装的构件下面停留或通过。8.6设置禁吊区，禁止交叉作业，禁止与吊装作业的无关人员入内。8.7焊接、拼装和吊装前应对拼装现场做好安全设施，防火措施。8.8吊装前一天要注意天气变化情况，6级以上大风，雨雪等恶劣天气情况下停止吊装及高空作业；9环保措施9.1施工现场道路及场地采用C20混凝土硬化。9.2工地四周设置2.2m高围墙，使工地形成相对的封闭空间。9.3控制强噪音机械的作业时间，同时尽量避免人为的大声喧闹和搬卸设备时的噪音。9.4油漆喷涂等污染较大的工序全部在工厂封闭，现场喷涂面漆应在封闭空间内完成。9.5配专责保洁人员对现场道路及场地进行清理及洒水湿润，避免扬尘。9.6现场设置垃圾分捡站，并标识明显，分类存放。对可回收的废弃物尽量回收利用。10效益分析10.1汕头大学新体育馆工程采用通过实践创新多项专利技术，解决了多项施工技术难题。采用的《大跨度空间H型钢桁架结构制作和安装施工工法》，解决大型构件运输、拼装和安装的难题，避免了采用大型吊装设备整体吊装或搭设承重脚手架的传统施工工艺，减少高空作业的资源投入，共节约造价约250万元。10.2该技术为今后类似工程施工积累了宝贵的成功经验，取得了社会效益与经济效益的双赢。11应用实例11.1汕头大学新体育馆工程位于广东省汕头市金平区汕头大学校园内，总建筑面积53643m2，建筑高度23.2m。H型钢桁架最大跨度为56m，最大拱高6.948m。11.2该工程钢结构于2014年6月开始施工，9月18日安装完成。建设产业（技）【2014】第011号★关于下达企业级工工法的通知各子（分）公司、事事业部、项目目部：经研究决定，下下列工法被评评为20144年度企业级级工法，具体体内容如下：：组拼铝合金模板体体系施工工法法（ZNGFF-01-22014）锥形子母式插接模模板支撑体系系施工工法（ZZNGF-002-20114）手动深井钻波纹管管井降水技术术施工工法（ZZNGF-003-20114）大型钢结构开合屋屋顶球面滑移移施工工法（ZZNGF-004-20114）无法兰连接矩形风风管制作安装装施工工法（ZZNGF-005-20114）球面大型钢结构开开合屋顶驱动动系统施工工工法（ZNGGF-06--2014）大跨度空间H型钢钢桁架结构制制作和安装施施工工（ZNNGF-077-20144）镀锌方钢龙骨模板板体系施工工工法（ZNGGF-08--2014）抹灰基层喷浆处理理施工工法（ZZNGF-009-20114）筒体结构液压爬模模施工工法（ZZNGF-110-20114）地下结构全逆施施施工工法（ZZNGF-111-20114）江苏中南建筑产产业集团有限限责任公司二二O一四年四四月十八日琼泰泰盛工字【22014】第第45号★关于下达企业级工工法的通知各项目部：经研究决定，下下列工法被评评为20144年度企业级级工法，具体体内容如下：：抹灰基层喷浆处理理施工工法大跨度空间H型钢钢桁架结构制制作和安装施施工工法伞状抗拔锚施工工工法预应力孔道高性能能灌浆料灌浆浆施工工法张弦钢屋盖预应力力拉索提升安安装施工工法法特此通知海南泰盛建筑工程程有限公司二0一一四年四月二二十二日工程应用证明盐城市体育中心体体育场工程，位于江苏省省盐城市，建建筑面积544432㎡，用用钢量约70000吨，管管桁架最大悬挑挑42.3mm。屋盖结构构全部采用QQ345B无无缝钢管，最最大管径4002*30。钢结构施工日日期为20111年01月至20112年9月（含屋面及及维护结构工工期）。本工程成功应用《大悬挑空间管桁架结构制作和安装施工工法》，大大降低了施工成本，加快了施工进度，钢结构工程进度和质量得到有效控制，取得了良好的经济效益和社会效益。盐城市城南新区开开发建设投资资有限公司2014年7月228日工程应用证明淮安市体育中心体体育馆工程，位于江苏省省淮安市，建建筑面积200390㎡，建建筑基底面积积153166㎡，建筑层层数为一层（局局部三层），用用钢量约14400吨，管管桁架最大跨度为1119.533m，弯曲矢矢高30.44m。屋盖结结构全部采用用Q345BB无缝钢管，最最大管径3551*16。制作和安装施工日期为2012年07月至2012年10月。本工程成功应用《大悬挑空间管桁架结构制作和安装施工工法》，大大降低了施工成本，加快了施工进度，钢结构工程进度和质量得到有效控制，取得了良好的经济效益和社会效益。淮安新城投资开发发有限公司2014年8月225日工程应用证明汕头大学新体育馆馆及配套设施施工程，位于于广东省汕头头市，建筑面面积536443㎡，用钢量约约2100吨，建筑高度度23.2mm。屋盖主结结构为8榀大大跨度H型钢钢桁架，H型型钢桁架最大大跨度为566m，最大拱拱高6.9448m。钢结构施工日期为为2014年06月至20114年10月（含屋面及及维护结构工工期）。本工程成功应用《大大跨度空间HH型钢桁架结结构制作和安安装施工工法法》，大大降降低了施工成成本，加快了了施工进度，钢钢结构工程进进度和质量得得到有效控制制，取得了良良好的经济效效益和社会效效益。汕头大学2014年10月月28日经济效益证明汕头大学新体育馆馆工程采用通通过实践创新新多项专利技技术，解决了了多项施工技技术难题。采采用的《大跨跨度空间H型型钢桁架结构构制作和安装装施工工法》，解解决大型构件件运输、拼装装和安装的难难题，避免了了采用大型吊吊装