江苏某体育场钢屋盖安装及卸载施工方案

江苏某体育场钢屋盖安装及卸载施工方案昆山市****体育中心体育场钢屋盖工程，位于昆山市****公园对侧体育中心内，建设面积35000m2。钢结构屋盖最高点标高达48.525m，总重约1300吨。体育场主体钢结构，由26榀径向梁及其支撑杆、三圈环梁(由内向外为环梁一、环梁二和环梁三)协同作用，组成双向对称、空间稳定的三维结构体系，呈顺滑的马鞍形状。膜结构钢骨架由拱梁和连梁组成，以主体钢结构为支撑，与主体钢结构组成本工程钢屋盖结构体系。钢屋盖体系中，径向梁与支撑杆组装后形成一向内悬挑的变截面悬臂桁架，22.5m～38m不等；内圈环向梁(环向梁一)作为受压构件支撑径向梁，并与外圈环向梁(环向梁二、三)共同增加钢屋盖整体稳定性、整体刚度；膜结构钢骨架由拱梁与连梁组成，作为张拉膜受力支架，也是建筑造型很重要的部分。钢屋盖结构构件截面型式为：径向梁为正三角形变截面桁架；环向梁一为倒三角桁架，环梁二为正三角桁架，环梁三为圆管；拱梁由不同长钢管组拼，呈拱形，拱梁共242根，展开长度22.3m～29.5m；连梁截面亦为圆管。钢屋盖结构连接形式为：主体钢结构杆件连接均为相贯焊接；支撑杆上端与径向梁、下端与支座焊接连接；拱梁与连梁为栓接连接。据现场条件、已选定吊机性能、构件分段和安装分区，组织现场人员、机械、设备、仪器和技术力量，安装钢屋盖。钢屋盖安装内容如下：预埋件安装；径向梁分段或整榀安装；环向梁安装；膜结构钢骨架安装；马道安装；钢屋盖整体释放。1预埋件安装1.1预埋件安装工艺预埋件集中在径向梁支座处，最高安装标高2650m，最低标高11.132m，安装过程需吊机配合。埋件重量不大，主要考虑高度，用一台25t汽车吊配合即可，详见②轴预埋件安装示意图。埋件吊装到位后，用一龙门架和倒链辅助安装、调整、就位和固定，详见下预埋件就位示意图。(略)(插入埋件就位图)，等预埋件深化图。其余埋件同法安装。1.2预埋件安装保证措施预埋件安装须与土建施工同步进行，为确保不延误土建方工期，采取以下措施：1.中标并签订合同后，项目部将于8月份进驻场，做前期技术准备工作。2．安排不少于四名技工进驻现场，跟踪土建埋设预埋件。2主体钢结构安装的前期准备1．业内准备熟悉合同、图纸及规范，作好施工现场调查记录，其程序是：熟悉图纸、计算工程量、现场调查熟悉图纸、计算工程量、现场调查编制施工机具设备需用量计划工艺流程及作业要领书编制劳动力需用量计划编制施工准备工作计划临时供水、供电计划编制年、月、周施工进度计划编制材料、构件、成品需用量计划安全、技术交底施工总平面布置经济承包与核算审批2．基准点交接与测控网施放据土建提供的测量基准点，复核原控制网，通过平差软件平差后，结果报监理存档。然后，组织测量工施放钢结构安装测控网。3．预埋件验收预埋件安装和安装固定好后砼浇捣，会造成埋件较大偏差。因此，结构安装前须验收预埋件的轴线与标高，验收合格后方可进入吊装工序；如不合格，据实际情况拿出处理方案，设计、监理、业主认可后即进行处理。4．履带吊、25t汽车吊进场，做好空载负载实验并记录归档。5．所有中小型设备、吊索吊具、安全设施等进场备用。6．支撑架现场制作、安装完毕。3现场地面拼装3.1现场拼装工艺流程桁架的焊接桁架的焊接胎具尺寸检查UT、MT检查桁架弦杆的定位局部的除锈涂装吊装涂装检查成品检查工厂发运支撑架的制作对接外腹杆拼装构件尺寸检查现场接收3.2径向梁拼装1．Ⅰ、Ⅱ区径向梁外侧分段和支座支撑架杆件，在地面Ⅰ、Ⅱ拼装区拼装、焊接成整体，平板车倒运至吊装点附近吊装。2．Ⅲ、Ⅳ区径向梁，在体育场内由25t汽车吊辅助在Ⅲ、Ⅳ拼装场拼装、焊接成整体，100t履带吊直接吊装。拼装示意图如下：25t汽车吊辅助拼装径向梁25t汽车吊辅助拼装径向梁3.3环向梁、膜结构拱形梁拼装现场只需拼装环梁二、三和须膜结构拱形梁拼装，环梁一工厂整体制作后发运至现场。1．环梁二、三拼装Ⅰ、Ⅱ区环向梁在Ⅰ、Ⅱ拼装区拼装、焊接；Ⅲ、Ⅳ区环向梁，在体育场内Ⅲ、Ⅳ拼装场由25t汽车吊配合拼装。环向梁一、二拼装示意图如下：25t辅助拼装环向梁一25t辅助拼装环向梁一25t汽车吊辅助拼装环向梁二2．膜结构拱形梁拼装膜结构拱形梁，Ⅰ、Ⅱ区外侧部分在Ⅰ、Ⅱ拼装区拼装、焊接，内侧部分和Ⅲ、Ⅳ区拱形梁拼装、焊接全部在体育场内Ⅲ、Ⅳ拼装场进行。拼装方法同工厂，拱形梁拼装示意图如下：拱形梁分段放入拼装台拱形梁分段放入拼装台拱形梁分段拼装焊接完成4钢结构吊装工艺4.1吊装顺序钢屋盖总体双向对称，20、59轴径向梁完全对应相同，其余取1/4，每榀径向梁均有4榀完全对应相同；2～77轴之间和38～41轴之间环向梁完全对应相同，其余取1/4，每两轴之间环向梁有4榀对应相同。据此，吊装顺序应综合考虑工厂加工、现场拼装和吊装工艺，避免重复搭设拼装架和吊机来回往返、重复接拆主臂。亦即相同构件一次完成制作、拼装、现场组装，同时考虑场外吊装一次完成后吊机转至场内，实现场内一次吊完剩余主体结构。同时，钢结构安装时15～26轴、57～69轴之间一、二层砼结构已完成，场内吊装避开砼结构，避免选用超过100t的大型吊机。上述安排合理利用现场人力、机械，减少了成本，确保现场安装工期。按上述原则，吊装顺序确定如下：1．先吊装Ⅰ分区外侧径向梁及其间环梁二、三和其上膜结构拱梁、连梁；接着吊Ⅱ分区外侧径向梁及其间环梁二、三和其上膜结构拱梁、连梁。吊机转至场内。2．场内吊装Ⅰ分区内侧径向梁及其间环梁一；接着吊Ⅱ分区外侧径向梁及其间环梁一。完成Ⅰ、Ⅱ分区吊装。3．扩大吊装Ⅲ分区11、29轴、Ⅳ分区50、68轴径向梁及之间环向梁。4．最后在20、59轴处合拢，完成主体结构吊装。5．在体育场内，48.5m主臂接28.5m附臂，可吊装完成Ⅰ、Ⅱ分区和Ⅲ、Ⅳ分区全部剩余膜结构拱形梁及连梁。4.2钢结构吊装Ⅰ、Ⅱ分区吊装据吊装顺序，100t履带吊站位于8与71轴之间，吊机主臂48.5m，作业半径16m。先在预埋件顶面标出支座轴线，引至两侧并画出支座边线；据已标出支座边线，在两侧各预焊两块挡板，将支座安装就位并作临时固定。在支座半球顶面标出每根支撑管定位线。吊2轴外侧分段，支座端先就位，将支座往挡板上靠，等上端头标高、轴线调好后，固定支座。由于径向梁支座沿径向在同一平面内，与支撑架上两个支点共同作用不足以保证侧向稳定，须沿径向梁两侧处作侧向加固。加固用两根Φ114×4管撑于径向梁下弦管，上端临时点焊连接，下端在砼结构上预先埋一小块埋件，焊于埋件顶面。见下径向梁加固定示意图：ΦΦ114×4前端支于支撑架上径向梁后端侧向加固示意图Φ114×4吊装77轴外侧分段，按上法作侧向加固。吊装2轴与77轴之间环向梁二、三。环向梁弦管两端与径向梁弦管均为相贯焊接连接，相贯口与弦管相碰，无法安装。因此，深化设计时将一端相贯头断开，相贯头与径向梁弦管在工厂焊接好。环向梁就位时，带相贯头一端先叉入径向梁弦管，另一端与焊于径向梁上短相贯头对接连接。待四个支座焊接完成后，次桁架临时间断焊固定后，拆除径向梁两侧临时支撑。由“中间向两边”安装5轴、74轴及5-2轴间、77-74轴间环梁。依次安装，完成Ⅰ分区径向梁、环向梁二、三。吊装外侧膜结构钢骨架。L100×100同法场外吊装Ⅱ分区外侧分段及环梁二、三和外侧膜结构钢骨架。由于整个屋盖为倾斜屋盖，膜结构拱梁矢高4.0～4.8m，单根拱梁吊装后，在连梁安装前会沿径向倾斜，需作临时固定。具体方法为，用两根长5mL100L100×100Ⅲ、Ⅳ分区吊装场外吊装完成，100t履带吊转至场内，主臂48.5m(Ⅰ、Ⅱ区径向梁、环向梁吊装完成后，用主臂38.5m)，最大作业半径24m。同场外吊装顺序吊径向梁内侧分段及之间环向梁。东西两侧按相同顺序同时两边吊装，直至在20轴、59轴处合拢。膜结构钢骨架吊装主臂48.5m(88°)、附臂28.5m，作业半径26m。可吊装完成Ⅰ、Ⅱ分区剩余膜结构钢骨架和Ⅲ、Ⅳ分区所有膜结构钢骨架。4.3马道安装及膜结构支座安装马道安装属小件安装，较为简单，具体方法为：工厂制作径向梁及环向梁一、二时，将马道底板成片制作，构件吊装前，先装马道底板塞装到桁架内，吊机抽空将马道栏杆等散件吊到高空，人工散装即可。膜结构支座人工安装即可，主要控制精度。安装过程严格执行膜结构项目部提出的质量要求。4.4钢结构校正、临时固定与施焊径向梁吊装好后，须调整支座轴线、标高及分段处轴线、标高。校正措施如下：支座标高偏差较大，则垫不同厚度板调整(在安装前)，轴线由临时焊接挡板(20厚钢板)控制，在未焊挡板一侧用千斤顶顶向挡板侧，直至无缝隙，经测量仪器复核标高、轴线偏差在允许范围内时，未焊挡板两侧抵紧支座各加焊两块挡板临时固定。径向梁分段处，轴线控制：吊装时在一侧焊一短工字钢，在另一侧用千斤顶向有工字钢一侧顶紧。标高控制，只需调整下方千斤顶即可。分段构件弦管对接临时固定措施如下：校正完毕后，进行焊接。焊接作业应注意对称，特别是环向梁应两端同时焊接，避免因焊接变形使径向梁偏离轴线。5计算机对径向梁吊装过程模拟验算由于径向梁梁较长，是钢屋盖主要构件，在吊装阶段的受力情况与使用阶段的不一样，需吊装验算。吊装验算主要吊装过程构件验算，即验算桁架在吊装时的承载力及挠度是否满足规范要求。根据荷载规范，考虑动力系数1.2。计算变形时不考虑动力系数。1．整榀径向梁的吊装验算Ⅲ、Ⅳ区径向梁整榀吊装，须作验算，选Ⅲ、Ⅳ区最重、最长一榀验算，变形和内力验算如下：吊装时的变形图吊装时位移的最大值为1.45mm<23400/400=58.5mm，满足规范要求。吊装时的轴力图（最大为45.7KN·m）吊装时的弯矩图（最大为5.48KN·m）吊装时的应力图（最大为0.065）吊装时构件的利用率构件的最大利用率在0.065左右，大部分构件的利用率小于0.06，满足钢结构规范的要求。2．径向梁外侧分段的吊装验算方案中，Ⅰ、Ⅱ区径向梁分段吊装，吊装也须作验算，以下为分段构件吊装过程中的内力和变形。吊装时的变形图吊装时位移的最大值为0.2mm<12200/400=30.5mm，满足规范要求。吊装时的轴力图（最大为16.7KN·m）吊装时的弯矩图（最大为6.5KN·m）吊装时的应力图（最大为0.056）吊装时构件的利用率构件的最大利用率在0.056左右，满足钢结构规范的要求。3．径向梁内侧分段的吊装验算吊装时的变形图吊装时位移的最大值为3.98mm<26000/400=65mm，满足规范要求。吊装时的轴力图（最大为59.8KN·m）吊装时的弯矩图（最大为22.4KN·m）吊装时的应力图（最大为0.19）吊装时构件的利用率构件的最大利用率在0.19左右，大部分构件的利用率小于0.06，满足钢结构规范的要求。6计算机对吊装过程模拟验算1．施工过程需要进行分析，以确定施工过程中各工况的安全性，以保证构件在施工过程中不超过允许的范围，而结构变形满足要求。采用美国ComputersandStructures公司开发的大型有限元分析程序SAP2000（9.09版）Nonlinear进行结构的阶段性建筑过程计算分析。2.各典型工况时刻的内力与变形分析结果第1工况：吊装两榀径向梁外侧分段情况，计算时已考虑侧向加临时加固措施。已完成结构在结构自重作用下的变形位移最大为-1.92mm<38000/400=95mm，满足要求。已完成结构在结构自重作用下的轴力图轴力最大值为-20.7kN。已完成结构在结构自重作用下的弯矩图弯矩最大为1.484kN×m。第2工况：环向梁二、三吊装到位后，结构的变形及内力图。已完成结构在结构自重作用下的变形位移最大为—1.93mm<38000/400=95mm，满足要求。已完成结构在结构自重作用下的轴力图轴力最大值为-39.1kN。已完成结构在结构自重作用下的弯矩图弯矩最大为51.5kN×m。第3工况：径向梁外侧段扩大安装后变形及内验算如下：已完成结构在结构自重作用下的变形。位移最大为-1.93mm<38000/400=95mm，满足要求。已完成结构在结构自重作用下的轴力图轴力最大值为-39.1kN。已完成结构在结构自重作用下的弯矩图弯矩最大为51.5kN×m。第4工况：已完成结构在结构自重作用下的变形位移最大为-1.94mm<38000/400=95mm，满足要求。已完成结构在结构自重作用下的轴力图轴力最大值为-40.5kN。已完成结构在结构自重作用下的弯矩图弯矩最大为51.7kN×m。第5工况：径向梁外侧侧分段吊装完完成后变形及及内力验算如如下：已完成结构在结构构自重作用下下的变形位移最大为-1..98mm<38000/4400=955mm，满足要要求。已完成结构在结构构自重作用下下的轴力图轴力最大值为-441.6kNN。已完成结构在结构构自重作用下下的弯矩图弯矩最大为53..3kN×m。第6工况：场外吊装完完成后，结构构变形及内力力验算如下：：已完成结构在结构构自重作用下下的变形位移最大为-4mmm<38000/4400=955mm，满足要要求。已完成结构在结构构自重作用下下的轴力图轴力最大值为355.7kN。已完成结构在结构构自重作用下下的弯矩图弯矩最大为53..4kN×m。第7工况：Ⅰ(Ⅱ)区区径向梁、环环向梁及外侧侧膜结构钢骨骨架吊装完成成后，结构变变形及内力验验算如下：已完成结构在结构构自重作用下下的变形位移最大为-111.2mm<38000/4400=955mm，满足要要求。已完成结构在结构构自重作用下下的轴力图轴力最大值为1003.5kN。已完成结构在结构构自重作用下下的弯矩图弯矩最大为53..4kN×m。第8工况：半边径向梁梁、环向梁及及Ⅰ(Ⅱ)区膜结构钢钢骨架吊装完完成，结构变变形及内图验验算。已完成结构在结构构自重作用下下的变形位移最大为-111.2mm<38000/4400=955mm，满足要要求。已完成结构在结构构自重作用下下的轴力图轴力最大值为1113.1kN。已完成结构在结构构自重作用下下的弯矩图弯矩最大为53..4kN×m。第9工况：全部径向梁梁、环向梁和和Ⅰ、Ⅱ区外侧膜结结构钢骨架吊吊装完成，结结构变形和内内力验算如下下。已完成结构在结构构自重作用下下的变形位移最大为-111.2mm<38000/4400=955mm，满足要要求。已完成结构在结构构自重作用下下的轴力图轴力最大值为1113.1kN。已完成结构在结构构自重作用下下的弯矩图弯矩最大为53..4kN×m。第10工况：全部结结构吊装完毕毕，变形及内内力验算如下下。已完成结构在结构构自重作用下下的变形位移最大为-122.9mm<38000/4400=955mm，满足要要求。已完成结构在结构构自重作用下下的轴力图轴力最大值为1778.3kN。已完成结构在结构构自重作用下下的弯矩图弯矩最大为53..4kN×m。7钢屋盖整体分级释释放经技术分析和计算算机模拟计算算，钢屋盖释释放采用“整体分级释释放”方案。具体体如下述。1整体释放技术要点点释放前准备成立钢屋盖释放小小组。项目经经理为组长、项项目技术总工工为副组长，质质量总监、安安全总监、施施工员为组员员。技术分析及计算机机模拟释放过过程。并就分分析和模拟结结果，管理层层召开技术讨讨论会，就释释放顺序、释释放过程控制制要点及释放放过程突发情情况时的应急急措施专项讨讨论，结果作作为指导整个个释放过程的的纲领性文件件。释放前，技术人员员先就每个千千斤顶行程测测量并划出刻刻度线，每个个千斤顶行程程为80～100mm，每次释放20～30mm，行程长分分四次释放，行行程短分三次次释放。全员现场召开技术术交底会，对对技术要点、操操作步骤及应应急措施作详详细交底。人守一个千斤顶，每每个分区派一一名释放小组组组员作为分分区负责人，手手持对讲机，项项目经理、技技术总工负责责总指挥。现场检查：确认所所有结构已安安装完毕，不不会再往主结结构上加载；；确认支座、环环向梁、径向向梁及其它焊焊缝已全数焊焊接完毕；拆拆除所有临时时加固措施和和拉结措施，避避免释放过程程局部应力集集中。释放步骤：释放前，总指挥用用对讲机作出出准备释放指指令，分区负负责人立即传传达指令，操操作员立即作作好操作姿势势。在体育场中心，以以鸣炮为准，炮炮声一响，立立即释放至第第一刻度线。观察15分钟，结构进入第第一次应力重重分布。巡察察员应仔细检检查焊缝及结结构是否有异异样，如有状状况，立即报报告总指挥，进进入应急状态态。依次同法释放，每每次间歇15～20分钟，直至至全部释放完完毕。整体释放过程，测测量全程监控控，及时向总总指挥报告每每次释放沉降降量。释放完完毕，三天内内，每天持续续观察两次，作作好沉降观测测记录。2计算机模拟释放验验算结果1．昆山体育场整体体释放钢屋盖盖过程工况验验算由于在施工过程中中使用了较多多的临时支撑撑胎架，且昆昆山体育场主主要受力为径径向的悬挑桁桁架，在支撑撑拆除的过程程中将伴随较较大的结构位位移。为保证证拆撑过程不不至于产生过过大的变形并并