江苏某体育场江苏某体育场钢结构现场拼装施工方案

江苏某体育场钢结构现场拼装施工方案主体育场位于****中心的中心位置，俯视平面为242m直径的圆，建筑面积127982m2，约有6万个席位。体育场共六层，无地下室，一层设有新闻媒体、赛事工作、运动员和设备用房等，二、四、六层为看台和商业用房，三、五层为贵宾包厢。基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，主体为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，柱网尺寸为7320*14600mm。钢结构屋盖由V形支撑、跨度为360.06m南北走向的大斜拱及由多道平行的钢箱梁形成的马鞍形屋面罩棚所组成，罩棚的径向长度为66m～28m，覆盖面积32000多平方米，最高点为拱顶，标高达65m。主拱架沿南北方向对称布置，屋面系统东西、南北对称。主拱架为空间结构管桁架，支座距离360.06m，弧线长度约400m，单榀主拱重约1586t。主拱断面为斜等腰三角形，4根主弦管布置于等腰三角形的三个顶点和底边的中点。三角形断面的底边与地面夹角为45°，腰与底边夹角为33°，地面与直径为φ4000的大型铸钢节点球相贯。主拱顶点标高为65m，最大三角形断面底边主弦管的中心距为15m，高4.085m。主拱的主弦管为φ1000钢管，壁厚有12、20、45和54，端部弦杆为φ600*60钢管，腹杆有φ300～φ600等多种规格。钢管连接节点采用铸钢节点和相贯节点，两榀主拱分别向东、西方向倾斜，支承在屋面箱型梁上。屋面系统由屋面梁、系杆、檩条等组成。每根屋面梁采用不同的箱型断面组合，最多为6个断面组合，断面宽度均为500mm，高度有1100、1400、1600、1800、2100几种，腹板厚度为t=10、12两种，翼缘板厚度有16、25、32、65、85五种。屋面梁最长约68m，最重约43t，标高为变化值。屋面梁一端支承在V形支撑上，另一端悬挑，通过屋面梁中间位置的连接杆件与主拱架下部主弦管相连。屋面梁之间有钢管连系杆，两个边缘设置环型连系梁。安装后的屋面梁和主拱互相依托，形成空间稳定体系。屋面梁上设置檩条托梁，屋面檩条为□300*150*3，檩距最大1500。屋面板为聚合碳酸酯屋面板，主拱架上布置檩条，外包面板，其下段的屋面梁上设置装饰材料。屋面设置内天沟，为集中排水。另外，屋面梁和主拱架上设置电缆、桥架和检修梯。支承屋面箱型梁的V形支撑设置在两榀屋面梁之间，每个V形支撑有四根支撑钢管，每两根支撑钢管支承一榀屋面梁，支撑钢管管径有φ500*16、35两种，四根钢管相贯在φ1000*50的半球支座上，支座通过地脚螺栓与预埋件连接。工程中应用了预应力拉索，每个V形支撑的后支撑钢管内设有预应力拉索；屋顶南北面的箱型梁前沿之间设有悬索状钢管，钢管内设48根φ17.5mm预应力拉索。1．总体部署1.1拼装场地的面积主拱架整体拼装时，长度为342米，宽度为57米，再加上吊机行走路线，杆件临时放置场地，等，每个主拱桁架的拼装场地面积为342*57*1.5=29241m2。1.2吊装分段的数量及其位置每个主拱分成11段进行吊装，各段的长度与重量如下表所示分段1234567891011重量（t）18014018013511085110135180140150长度（m）38383732312131323738381.3吊运与脱模用机具采用100吨履带吊进行拼装，脱模采用600吨履带吊进行。1.4胎架的形式采用两槽钢构成的格构柱作为胎架材料。1.5测量放线的思路遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的测设原则。将胎架的定位坐标转化成相对坐标。1.6质量控制思路控制影响质量的各个因素。同时，将诸因素进行分类，有侧重点的进行质控。2．拼装场地的布置2.1拼装场地的平面布置图2.2道路处理首先场地抄平，然后将素土压实，最后表面200mm道渣（或石子）压实。2.3拼装平台以路基箱作为拼装平台。路基箱的规格：6*2m，6*2.5m。3．吊装设备3.1拼装用吊装设备用100吨履带吊作为拼装用起吊设备。最大杆件重量为：30吨；选用33.53米的杆长，工作半径8米，起吊高度32.56米，此时的额定起重量为41吨。3.2脱模用吊装设备用600吨履带吊作为脱模用吊装设备。脱模时的起重量为构件真实重量的1.2倍左右。由于脱模时起吊高度低，工作半径小，吊机的额定起重量能达到要求。4．用电计划4.1设备清单序号用电设备名称数量（台）功率（kw）1电焊机（直流）20242空气压缩机5243焊条烘箱254现场照明1505热处理设备21504.2总功率统计20*24+5*24+2*5+50+150=810（kw）5、胎架制作5.1坐标转换坐标点的确定（将起拱值加以考虑）确定坐标点是胎架搭设的前提，主桁架要在地面进行整体组装。因此，要将主桁架节点的设计坐标进行转换，变成地面组装时相应的使用坐标。●主桁架的四条主弦杆是四条圆弧。●设计图中给定各节点的空间坐标。●上图中垂直腹杆①、②、③、④、⑤与节点A、B、C、D组成的面垂直于地面，因此将A、B、C、D作为主控点。●主桁架地面组装时的状态相当于空间状态倾斜一个角度（此值固定），此角度是坐标转换的重要参数。●A点的坐标变为：Xa’=RA，Ya’=Yo，Za’=0●对于D点的坐标：Xd’=RD*cos(α)+XoYa’=YoZa’=RD*sin(α)●B’与C’点的坐标的求法参照A’点坐标。按照上面的过程,可以将各个节点的坐标(组装角)求出。为了使坐标落在指定的组装区域内，可将所有的坐标在X方向整体移动一个距离d。为了使节点下部可以放置胎架，然后再将坐标在Z方向整体移一个距离d’。最后，D’点的坐标变为Xd’=RD·cos(α)+XoYa’=YaZa’=RA·sin(β-α)+d’主要控制点在工厂制作时，铸钢件的相对位置已经固定，只要在现场组装过程中，控制了各个节点的坐标，就能满足精度要求。因此，主要控制点为各个节点的坐标。相对坐标根据实际情况，现场要想放出第（三）步求出的坐标是很困难的（每个点的坐标，都要从原点开始测量放线，工作量很大，精度也会相应降低）。因此，要用相对坐标。相对坐标的求解原理如下：假定C’点的坐标为（0，0，0）则：C’’点的坐标为[（Xc’’-Xc’），（Yc’’-Yc’）,（Zc’’-Zc’）]C’’’点的坐标为[（Xc’’’-Xc’），（Yc’’’-Yc’），(Zc’’’-Zc’)]通过将坐标变为相对坐标，操作精度将会大大提高。5.2胎架设计胎架设计与制作（1）地基处理根据现场组装区域的场地情况、地质情况及主拱架的自重情况，先对现场组装场地进行找平、夯实处理，然后铺200mm厚的道渣。同时，为便于现场施工和组装精度的控制，采用路基箱作为组装平台，路基箱规格为2.5m×6m，组装胎架直接固定在路基箱操作平台上，如图所示。（2）胎架设计根据现场场地条件、吊装方案及主拱架的截面形状和结构特点，同时为保证主拱架的组装、吊装精度，设置通长的组装胎架。组装胎架均布置在主拱的上下弦节点处，直接支撑主拱架的上下弦节点。但为了避免胎架支柱与主拱腹杆相碰，胎架支柱统一偏移节点一定距离，主拱架的组装胎架的布置如图所示。组装胎架支柱选用由2[18槽钢组成的缀板柱，柱顶设置定位管托。为了保证胎架的整体稳定，各支柱之间可适当用L70×6角钢进行连接，具体见组装胎架示意图。（3）胎架计算假设主拱架的重量由支承它的组装胎架支柱平均分担，则可以根据主拱架的分段重量算出每个组装胎架支柱所承受的力。由于主拱架的重量分布不均，分段重量也各不一样，为安全起见，选用受力最大的支柱来进行胎架的设计。根据组装胎架的布置情况，一组胎架上所承载的重量为节点两侧1/2节间重量(即下图所画阴影线部分)，由分段情况及分段长度可以得出受力最大的一组胎架所承受的重量为135÷4=33.75T，每个组装胎架支柱所承受的重量为33.75÷4=8.44T。由于主拱架的各主弦管的壁厚不一样，重量分布极不均匀，故为安全起见，每个胎架支柱承受的重量按8.44×1.5=12.66T考虑。根据主拱组装时胎架的布置情况和主拱所处的位置，最高的胎架支柱高度为5.5m，按两端铰接考虑，则支柱的计算长度在两个主轴方向均为1.0*5.5=5.5m。①对实轴计算截面特性A=2×29.3=58.6cm2iy=6.84cm，自重为2×230=460N/m，总重为460×5.5=2530N，外加缀板和柱头柱脚等构造用钢，柱重按5KN计算。整体稳定和刚度计算λy=l/i=550÷6.84=80.4按b类截面查表得φy=0.685N/(φyA)=(13.16×104)/(0.685×58.6×102)=32.8<215N/mm2λy<[λ]=150②对虚轴计算截面特性分肢槽钢对本身轴的惯性矩、回转半径和形心距分别是I1=111cm4、i1=1.95cm和z1=1.84cm。整个截面绕虚轴的惯性矩为Ix=2(111＋29.3×18.162)=19547cm4ix=√(Ix/A)=√(19547/58.6)=18.3cmλx=l/i=550÷18.3=30.1根据肢间距，确定缀板宽度bp=2/3×36.32=24.2cm，取25cm，厚度δp=36.32/40=0.908cm，取1cm，缀板轴线间距为100cm，净间距为l1=100－25=75cm，肢件绕本身轴的长细比λ1=l1/i1=75/1.95=38.5换算长细比为λ0x=√(λx2＋λ12)=48.9仍按b类截面查表得φx=0.861N/(φxA)=(13.16×104)/(0.861×58.6×102)=26.1<215N/mm2λx<[λ]=150③缀板计算柱分肢的线刚度为I1/l=111/100=1.11两块缀板的线刚度之和为2×（1/12）×1×253/36.32=71.7比值71.7/1.11=64.6>6，可见缀板的刚度是足够的。5.3测量放线测设放线流程测设放线工具定位点的测设方法5.4胎架搭设胎架搭设顺序：由两端向中间逐步进行。胎架用料：2[18，钢板10mm，H250*250*9*14胎架搭设时应注意的问题严格按照设计要求使用材料，确保安全；按照设计要求进行焊接，严禁随意减小焊缝或漏焊；搭设过程中，注意保护原始测设点；专人对精度进行检查，复查；6拼装的施工程序6.1胎架的复测复测包含的内容复测的内容包含三层：第一层，定位坐标测设的复核；第二层，胎架设计的复核；第三层，胎架本身的检查。胎架复测的重要意义杆件的精度靠胎架的精度来实现。因此，胎架的精度务必要求精确。6.2进场杆件的验收与准备杆件的配套杆件必须配套，同时，杆件的放置要在吊机的作业半径范围内进场杆件的验收程序6.3拼装拼装程序工厂预装时，A、D、B处于一平面位置；现场拼装时，A、D、B同样处于平面位置，因此，在工厂预装完成后，要在杆件上作出定位标志（如图所示）主弦杆上胎后，根据定位标志对其进行调整。调整完成后，将其进行定位。然后进行腹杆的拼装。根据铸钢件本身的铸造精度，有可能要对杆件局部进行修整。因此，要准备钢管切割机，手拉葫芦等辅助工具。6.4焊接焊接要领选择适当焊接材料选择适当焊接方法选择合适焊接参数先做焊接工艺评定焊前按照规定预热焊后按照规定后热小锤敲击消除应力无损检测焊缝质量焊接方法采用手工电弧焊进行焊接。直流反接。此种电弧极性的选择适用于低氢型焊条的焊接。焊接材料由于是Q345C+Q345C与Q345C+GS20Mn5V，因此选用E50系列之E5015低氢型焊条。焊接参数焊接电流焊接电压焊接速度焊条直径(mm)φ3.2100~13022~2410~15cm//minφ4.0160~18024~2610~15cm//minφ5.0170~22024~2810~15cm//min焊接工艺评定焊接工艺评定应以可靠的焊接性能为依据。GS20Mn5V具有良好的焊接性能。其化学成分与理化性能与Q345C相近。焊焊接工艺评定定的过程：焊焊接工艺评定定验证施工单单位拟订的焊焊接工艺的正正确性，并评评定施焊单位位能力。焊焊接工艺评定定所用的设备备、仪表应处处于正常工作作状态，钢材材、焊接材料料必须符合相相应标准，由由本单位焊接接熟练的焊接接人员使用本本单位焊接设设备焊接试件件。焊前预热与焊后后后热（1）焊前预热的温度度为120~13300C；（2）层间温度为1220~20000C；（3）预热范围不小于于焊缝宽度的的3倍且不小于于100mm；（4）焊接完成后立即即进行后热；；（5）后热温度为2220~25000C，恒温2小时，然后后缓冷；（6）电热片加热，自自动温控。小锤敲击消除残余余应力（1）锤高不超过3ccm;

（2）每分钟100次；（3）锤击密度为155~20次/cm2；（4）锤击时恒温不低低于预热温度度。焊缝的无损检测（1）无损检测方法：：超声波检测测、磁粉检测测（2）焊缝质量等级：