EPC项目中心组团大屋顶施工工艺及成品保护等措施

目录14.1中心组团大屋顶施工工艺及成品保护等措施 114.1.1重难点分析 114.1.2大屋顶施工工艺的合理化建议 414.1.3成品保护措施 17该内容为最新国企高分中标的施工投标方案的内容，有完整各级标题和正文格式，高度契合本年度最新施工及评标标准！-林工中心组团大屋顶施工工艺及成品保护等措施重难点分析中心组团大屋顶整体尺寸168m×396m，钢结构主要由中央悬挂大屋顶和两边的屋顶延伸段组成，通过两处横向的结构缝分开。中央悬挂大屋顶采用索+悬臂梁+转换桁架体系，最大跨度133.2m，拉索跨距91.2m，通过下部建筑内的8组墙体，支承于4栋建筑上；延伸段采用矩形网格体系，整体支撑于混凝土结构上。钢结构体系见图14.3-1，屋面板体系见图14.3-2。中心组团大屋顶钢结构体系示意中心组团大屋顶屋面板体系示意针对中心组团大屋顶钢结构施工的重难点分析、针对性措施和合理化建议见表14.3-1。重难点分析、针对性措施和合理化建议序号重难点分析针对性措施和合理化建议1公共中心屋顶延伸段网格结构安装：公共中心延伸段重约2900t，屋面网格的脊梁和主梁截面大，平面投影尺寸168m×118.9m，吊装范围广，自重大，对起重性能要求高，选择合理的施工机械和安装工艺，确保安装质量和安全，是本工程屋盖结构安装的重点。（1）对履带吊跨外安装、塔吊安装和吊车上楼面吊装等不同吊装方案进行质量、安全、成本、工期等全方面的对比分析，得出较优的施工方案。（2）制定专项钢屋盖施工方案，对施工全过程进行仿真分析，重点对支撑胎架稳定性、安装各工况下的构件稳定性及整体屋盖的稳定性等进行验算分析，分析结果报设计院复核认可，同时对整个施工过程进行施工模拟，反复论证可行性。2公共中心中央悬挂大屋顶拉索施工：公共中心中央大屋顶为索网结构，拉索跨度91.2m。索网结构作为柔性结构体系在施工过程中，其刚度和平衡状态均会发生改变，结构都会经历一个自适应的过程而使内力重分布，形状也随之改变。如何保证预应力状态下，保证整个屋面的外形为单曲抛物面，主要是径向索下料几何长度的确定和檩条安装预偏值的确定。拉索的下料长度必须根据节点及钢索的工作载荷进行精确计算，采用Midas和Ansys软件进行找力和找形分析得出结构成型态，得到成型态拉索的内力大小，同时，在初始态的基础上，通过施工反分析的方法得到径向索下料几何长度的确定和檩条安装预偏值。加工时拉索在制作单位进行预张拉，以消除拉索自身的非弹性变形。接着按照设计预张力，在有应力条件下确定索长和标记索夹位置；所有拉索均设置索长调节装置，以消除拉索制作长度误差。3索网体系的预应力分析：拉索属于柔性结构体系，须对施工过程进行详细的仿真模拟计算，为提升过程提供理论依据。而对于柔性结构体系，其计算的难度和复杂性均较一般工程大得多。在未张拉前整个索系为机构，必须通过张拉建立预应力，方可具有结构刚度和形成结构。采用针对常规结构的线性静力有限元方法已无法解决。对于本工程，将采用大型通用有限元分析软件Midas和Ansys对施工过程进行模拟计算，以保证施工质量和施工过程的安全。针对具体工程建立结构整体模型，进行施工仿真模拟计算，得出如下计算结果：（1）根据设计要求的设计状态，给出环向索节点位置标记点。在拉索铺放阶段，按照标记点进行连接就位，在提升阶段制定严格的技术措施确保拉索的相对位置固定。（2）验证提升施工方案的可行性，确保安装成形过程的安全。（3）给出每提升步骤径向索索力的大小，为实际提升时的张拉力值的确定提供理论依据。（4）给出每张拉步骤结构的变形及应力分布，为张拉过程中的变形监测及索力监测提供理论依据。（5）根据计算出来的径向索索力大小，选择合适的张拉机具，并设计合理的提升工装。4施工过程的监测：（1）公共中心中央大屋顶为索结构，为了保证施工质量和施工完成后的预应力形态符合设计要求，对施工过程的监控十分重要。（2）体育馆拟采用滑移施工，滑移施工过程的安全控制要求极高，为了确保施工质量和过程安全，需要制定安全专项施工方案，并落实监测手段。（1）本工程中将采取可靠的监测手段，对钢结构的变形和预应力钢索的受力进行实时监测，以确保结构施工安全，保证结构的初始状态与原设计相符。（2）设置监测预警阈值，对应力应变、位移、温度进行监测，收集过程数据，并对信息及时作出反应。备注：其它钢结构重难点分析、针对性措施和合理化建议见本章14.15节“鱼腹式桁架、四角锥网架、钢框架等复杂钢结构体系施工”相关内容。大屋顶施工工艺的合理化建议此处仅对中心组团屋顶钢结构施工工艺方法做简单介绍，具体方案见第18章18.7节“中心组团屋面钢结构及悬索施工方案”。总体施工安排（1）根据大屋顶钢结构的特点，我司建议的总体施工顺序为：先同时安装刚度较大的南、北延伸段，完成后再安装中央悬挂大屋顶。（2）南北延伸段拟采取“合理分段，设置支撑”的安装思路，吊装机械以4台ST8075塔吊吊装为主，2台400t履带吊吊装为辅，局部80t汽车吊配合，工况见图14.3-3。南、北延伸段钢结构吊装示意根据结构分布状况，在中庭按对角线布置ST8075塔吊，并沿建筑外围布置适当的履带吊进行配合吊装。先安装主梁、脊梁、中跨梁，形成屋盖框架体系，后安装次梁、悬挑及封边。中跨梁、脊梁的跨度和自重均较大，充分考虑吊装机械的安装吊重、吊装半径、安装精度控制要求等进行综合分析，对各部分钢构件进行合理的分段设计，并根据分段情况布置合适的支撑胎架，控制结构安装变形，保证结构安装精度。（3）中央悬挂大屋顶拟采取“先刚后柔，统一张拉，协调线型，后装檩条”的安装思路。转换桁架和悬挑段分块重量大，拟设置排架式支撑，使用400t履带吊进行分块安装。索结构使用2台ST7020塔吊安装，充分考虑钢结构变形，整体先临时固定，完成后统一张拉、调整，各项指标满足设计要求后安装檩条、屋面板等次结构。工况见图14.3-4。中央悬挂大屋顶吊装示意（4）钢结构施工总体流程BIM图示及说明见表14.3-2。中心组团屋面钢结构安装流程序号说明图示1安装延伸段下部支撑结构。施工机械：4台ST8075塔吊、2台400t履带吊、2台80t汽车吊。2安装延伸段主梁和脊梁。施工机械：4台ST8075塔吊、2台400t履带吊、2台80t汽车吊。3安装延伸段中跨梁。施工机械：4台ST8075塔吊、2台400t履带吊、2台80t汽车吊。4塔吊安装延伸段次梁，履带吊安装中央悬索结构转换桁架。施工机械：4台ST8075塔吊、2台400t履带吊、2台80t汽车吊。5塔吊安装延伸段悬挑，履带吊安装中央悬索结构悬挑端。施工机械：4台ST8075塔吊、2台400t履带吊、2台80t汽车吊。6塔吊安装中央悬索结构拉锁，逐件张拉至设计索力。拉锁全部完成后先调整位形，无误后塔吊安装上方檩条。施工机械：2台ST7020塔吊。7汽车吊配合塔吊自拆。施工机械：2台ST7020塔吊、2台50t汽车吊。8汽车吊安装两台塔吊站位处的两条拉索并张拉，调整位形与设计相符后，安装上部檩条。施工机械：2台50t汽车吊。（5）金属屋面总体施工顺序见图14.3-5。金属屋面总体施工顺序示意屋顶延伸段钢结构施工关键技术屋顶延伸段为矩形网格体系，屋盖由主梁、脊梁、中跨梁、次梁、悬挑梁和边梁构成，支撑体系由竖向支撑柱+竖向支撑构成，施工顺序见图14.3-6。屋顶延伸段钢结构施工流程根据塔吊和外围起重机械吊装性能，将延伸段钢结构按起重机械分区，见图14.3-7。平面安装分区示意（北延伸段为例）延伸段屋盖为网格结构，脊梁最大跨度42.75m，中跨梁最大跨度48m，主梁最大跨度为25.65m，且分布位置均靠内侧，需要塔吊安装。综合考虑构件重量和塔吊性能，在安装时，考虑将大跨度结构中较远且较重构件分多段安装（见图14.3-8），下设稳固支撑架，整体安装到位后进行统一分级卸载，在安装过程中控制钢梁预拱度，保证卸载后标高满足设计要求。延伸段网格分段和吊重分析示意（以北延伸段为例）中央悬挂大屋面钢结构施工关键技术（1）中央区屋面为索+悬臂梁+转换桁架结构，施工顺序见图14.3-9和图14.3-10。中央悬挂大屋顶钢结构施工流程平面安装分区及安装顺序示意（2）分段设计1）转换桁架拟分为20个分段进行吊装，单个分段长度8.4m×13.2m，重量46.1~61.0t，使用400t履带吊进行吊装。转换桁架分片见图14.3-11。转换桁架分片示意2）悬臂梁与其间的水平连杆拟分为10个分段，单个分段长度16.8m×21.0m，重量53.6~60.5t，使用400t履带吊进行吊装。悬臂端分段见图14.3-12。悬臂端分段示意3）檩条在拉索施工完成后由塔吊统一安装，单根檩条分段长度为16.8m。（3）支撑胎架设计对悬臂端分段构件，采用格构式支撑胎架临时支撑，在相邻支撑间布置联系平台，作为拉索施工操作平台，拉索张拉前，保证支撑胎架与悬挑端完全脱离。支撑胎架样式见图14.3-13。支撑胎架布置样式（4）拉索采用溜索工艺安装本工程为大跨度弧形索网，空间规模大、索段数量多、索力大，下部为土建结构，索结构安装制约因素多。常规工程中一般搭设满堂支架，在支架上组装索结构，然后进行各索的张拉。但本工程安装高度高，搭设满堂脚手架的施工成本较高、工期长，而且将长索吊运至支架平台上展开和组装的难度也非常大。为此，我司建议采用溜索工艺安装索结构，该方法避免了大量满堂支架的搭设，高空作业量少，施工安全，节约工期。采用吊机辅助，将单根拉索提升到高空溜绳的一端，悬挂在溜绳上，同时与牵引卷扬机的牵引绳连接；在结构上设置一个转向滑轮与拉索索体连接，拉索通过转向滑轮实现竖向到水平向的转向。牵引卷扬机牵引绳，实现溜索。溜索工艺见图14.3-14。溜索工艺示意采用溜索工艺将41组索由中间向两侧安装，全部临时固定后，利用拉索工装，统一分级张拉，张拉过程中对索体实时监测，最终张拉成型。（5）索结构张拉1）张拉前准备：张拉前需进行施工过程的分析，模拟张拉过程，进行施工全力学分析，预控在先，为施工监测提供理论参考值，确保施工安全。检查直接与拉索相连的节点，其空间坐标精度严格控制。节点上与索相连的耳板方向严控控制，以免影响拉索施工和结构受力。2）张拉时支座条件：外围钢构的支座条件需与设计要求一致。3）整体分级张拉方法：索结构全部临时固定后，41组索同步分级张拉，各级以张拉行程控制。（6）当张拉后出现索力或结构形状与理论值出现较大偏差时，采取措施予以调整。（7）拉索施工监测索网的索力以及刚度与其位形存在很大的关系，故在张拉过程中索网关键点进行位形的监测非常必要。索网提升张拉过程中，钢结构也会产生位移，选取悬臂梁为关键点，对其进行施工过程中的位移监测。索的监测分索力监测和变形监测两个方向，以位形控制为主，索力控制为辅。每个拉索布置五个测量控制点，分别位于端部、跨中和四分之一位置，使用应力传感器+全站仪监测。拉索监测点见图14.3-15。拉索监测点示意成品保护措施钢结构和索结构成品保护措施见表14.3-3。钢结构和索结构成品保护措施序号类型保护措施1防止变形（1）钢结构在运输、堆放过程中采用枕木垫超，拼装时设专用胎架。进场应堆放整齐、正放，防止变形和损坏，并根据构件的编号和安装顺序来分类。（2）转运和吊装时吊点及堆放时搁置点通过计算确定，确保钢结构变形不超出允许范围。（3）运输、转运、堆放，拼装、吊装过程中应防止碰撞、冲击而产生局部变形，影响构件质量。吊装时专人在旁边监督，避免碰撞已安装就位的钢结构或其他成品、半成品。（4）本工程钢结构跨度和自重均较大，在施工过程中，除采取常规的保护措施外，还应通过计算，对各工况进行模拟分析，确保施工过程中支撑可靠、结构稳定，减少变形。（5）檩条和屋面板施工过程中，应控制屋面施工荷载，防止局部荷载过大造成构件变形。2禁止随意割焊（1）施工过程中，任何单位或个人不得任意割焊。凡需对构件进行割焊时，均须提出割焊原因及割焊方案，报监理单位或设计院批准后实施。（2）构件在吊运、堆放过程中，吊点和支承点应选择在节点上，不得随意在构件上开孔或切断任何杆件，不得受到撞击。3涂装及防火涂