屋面索结构施工施工方法及工艺要求标准

6.1方案及技术参数 26.2施工工艺流程 36.2.1施工前准备 36.2.1.1施工仿真计算 36.2.1.2环索铺放平台设计及搭设 36.2.1.3施工吊架及马道搭设 96.2.1.4张拉设备的准备 106.2.1.5钢绞线的准备 126.2.1.6吊装设备准备 136.3施工要点 136.3.1上环索铺放 136.3.1.1上环索和索夹基本信息 136.3.1.2拉索和索夹铺放工艺 156.3.1.3拉索铺放的设备选型 186.3.2环索索夹螺栓的拧紧 196.3.2.1螺栓信息 196.3.2.2扭矩值的确定 206.3.2.3螺栓定金实施方法 206.3.3径向索铺放 216.3.3.1径向索基本信息 216.3.3.2径向索铺放步骤 216.3.3.3拉索铺放的设备选型 236.3.3.4径向索铺放时对看台的保护 246.3.3.5确保拉索标记点位置对齐的措施 256.3.3.6径向索索夹的安装 256.3.3.7防止拉索滑落的措施 266.3.4上斜索工装连接及提升 276.3.4.1上斜索提升工艺设计 276.3.4.2工装设计参数 276.3.4.3环梁处的叉耳安装工艺 286.3.5附加索铺放及工装连接 286.3.5.1提升工艺设计 286.3.5.2工装安装工艺 296.3.5.3工装安装的设备选型 296.3.6提升附加索至上环索距离地面34.5m高 306.3.6.1从环索脱离支撑架到距离地面34.5m的结构形态 306.3.6.2计算结果 316.3.7下环索铺放 326.3.7.1下环索和索夹基本信息 326.3.7.2拉索和索夹铺放工艺 326.3.7.3吊车施工工况 326.3.8通过提升下径向索把下环索提升至距离地面15m 346.3.8.1下径向索提升工艺 346.3.8.2工装设计参数 356.3.8.3工装及索头位置的保护措施 356.3.8.4提升下径向索至环索距离地面15m 366.3.9环索撑杆和交叉索安装 366.3.9.1环索撑杆和交叉索基本信息 366.3.9.2环索撑杆安装工艺 366.3.10提升下径向索并分批安装各径向索索撑杆 376.3.10.1径向索撑杆安装过程描述 376.3.10.2径向索撑杆基本信息 386.3.10.3径向索撑杆安装工艺 396.3.11安装上斜索 396.3.12拆除附加索 406.3.12.1拆除步骤 406.3.12.2吊车选择及站位 406.3.13安装下径向索 416.4验收标准 426.5验收程序 426.5.1过程中验收 426.5.2张拉完成后验收 426.6验收内容 426.7验收人员 436.1方案及技术参数屋面主索系施工属于危大分项工程，施工过程复杂。需要对施工全过程进行仿真分析，详见附件。针对本项目的屋面索结构施工，总体思路如下：总体原则：先安装上斜向索再安装下径向索。总体思路：1在临时支撑架上铺放上环索2依次在在看台上铺放下径向索、上斜索和附加索3通过提升附加索把上环索提升到距离地面（±0）34.5m高4在支撑架上铺放下环索5通过提升下径向索把下环索提升至距离地面15m高6安装环索撑杆和环索间稳定索7分批提升下径向索，并在过程中安装径向索撑杆8待上环索和环梁基本等高时安装上斜索9最后安装下径向索6.2施工工艺流程6.2.1施工前准备由于本工程工作量大，施工工艺复杂，需要在施工前对施工过程进行详细的分析和计算。前期工作包括：仿真计算、拉索铺放平台设计与搭设、施工吊架设计与搭设、径向索铺放的临时措施设计与搭设等。6.2.1.1施工仿真计算本工程的一个最大的特点就是为超大跨度轮辐式悬索结构，因此要对这种结构进行详尽的全过程施工仿真模拟，通过施工仿真计算，得出需要对每根索施加的预应力，以选择合适的施工机具并进行千斤顶的配备和张拉工装的设计。施工仿真的计算原则是依据拟制定的提升方案，通过仿真计算对施工方案进行对比并确定最优施工方案，然后根据施工步进行全过程模拟分析，详细计算过程见附件：“大连足球场屋盖索网施工全过程仿真分析”。6.2.1.2环索铺放平台设计及搭设1、环索铺放平台搭设需要确定的内容1)搭设位置2)架体尺寸（高度和宽度）3)架体搭设形式4)门洞位置的搭设形式5)看台反顶6)架体的搭设位置、架体尺寸取决于以下因素：7)支撑架位置和高度需避免在环索脱离架子时提升索压看台板如果在投影位置搭设支撑架，那么在通过附加索提升上环索脱离支撑架的过程中，高看台各有3个位置的绞线压在看台板边缘，所以需要把环索搭设位置往场内方向移动。支撑架搭设位置和投影位置的关系如下图所示，即短轴（东西测）方向往场地内移动9m，短轴（南北）方向往场地外侧移动7m，其他位置根据根据模拟尺寸过渡（黄色为实际铺索位置，青色为成形态投影位置）。图6.2-1投影位置搭设支撑架，提升绞线和看台的位置关系图6.2-2环索实际铺放位置示意2、平台搭设方式及高度控制环索马道用钢架和脚手架搭设，平面位置按照4.2.1给出的形状搭设，环索马道宽3m，高度随着看台高度上下起伏，形状如下：脚手架钢架架体展开布置图脚手架钢架通道通道3、平台搭设形式1）钢架支撑形式采用H型钢搭设，架体中部留有空档，因为索夹下方有撑杆的连接耳板，要确保索夹提升移动过程中，耳板和架子没有位置冲突。图6.2-3台阶上钢结构支撑架示意图索夹位置脚手架搭设形式架子外侧需要布置径向索，如果设置栏杆的话会出现干涉，且人员只在支撑架一侧行走（靠近场地内侧），因此只在靠近场地一侧设置栏杆，另铺设2道脚手板作为行走通道。不带通道脚手架带通道脚手架图6.2-4索夹位置脚手架支撑示意图索体位置脚手架搭设形式侧视图5、看台反顶由于索夹重量大，超过了看台板的承受能力，需要在有索夹位的架体下方设置反顶，反顶采用脚手架+顶托的方式，示意图如下：图6.2-5在看台上面的钢结构框架需要反顶的位置（1/4区）三维图前视图图6.2-6脚手架反顶三维图俯视图前视图6.2.1.3施工吊架及马道搭设本工程采用整体提升的方式将拉索安装就位，在施工过程中，工人需要在拉索和边环梁相交的地方进行操作，因此在正式提升以前需要在操作点搭设临时操作平台。根据提升张拉设备重量、工装重量、作业人员数量以及设备和工装的几何尺寸，作业平台需悬挑1.5m，宽度1m，采用角钢焊接，底面铺设跳板，一共需要搭设112个。施工操作平台示意类似工程吊架图另外为便于高空行走，需要沿着环梁搭设一圈安全绳，另外搭设2道上下人的爬梯，能够实现从看台到达环梁。6.2.1.4张拉设备的准备1、设计原则大连市梭鱼湾足球场径向索安装为一次张拉到位，根据施工方案的施工工序进行施工仿真计算，列取每一施工步骤中每根张拉径索的索力，每根径索选择张拉安装过程中最大的索力（考虑不利工况）作为该拉索的工装设计和千斤顶比选的参考张拉力。2、张拉设备工作原理液压张拉原理采用液压张拉器作为张拉机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压张拉器为穿芯式结构，以钢绞线作为张拉索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。液压张拉器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。液压张拉过程见如下框图所示，一个流程为液压张拉器一个行程。当液压张拉器周期重复动作时，被张拉重物则一步步向前移动。图6.2-7液压张拉器工作过程3、张拉设备的选择提升设备包括提升油泵和千斤顶由最终确定的提升力确定，根据初步计算结果，拟采用250t（TSD270-200型提升千斤顶）提升顶配合ZB800（ZB10/320-4/800B）油泵进行提升。张拉所需力值在张拉设备上面的对照表待张拉设备标定完毕后，对照标定证书进行张拉工作。4、张拉工装设计（1）附加索提升工装设计利用环梁处的提升叉耳和工装进行28个位置的提升，主要用于提升28个上环索索夹，工艺如下：环梁处工艺索夹处工艺（2）上斜索提升工装设计上斜索提升利用斜索耳板上下的提升耳板作为反力点，工艺如下：（3）下径向索提升工装设计张拉工装的设计思路：利用钢结构耳板两侧焊接的耳板作为着力点，每根索利用2个千斤顶进行拉索安装。图6.2-8下径向索工装示意图1（采用2-250T千斤顶）6.2.1.5钢绞线的准备预应力张拉采用Φ15.2/Φ28钢绞线，钢绞线满足（GB/T5224-2003）等现行国家标准的规定和设计要求。在施工过程中不得将钢绞线直接接触地面以免生锈，也不得在混凝土地面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。钢绞线下料前用钢卷尺在下料场地内丈量下料长度并在场地两端作上标记，钢绞线下料采用砂轮切割机切割，砂轮切割机固定在靠近钢绞线盘卷拉出端下料的长度标记处。6.2.1.6吊装设备准备根据拟订的施工方案，本工程选用的吊机型号及具体使用部位见下表：序号起重机型号数量用途1260t履带吊1铺放径向索2180t履带吊1-2铺放环向索，安装撑杆225t汽车吊1-2倒运设备、工装、安装索夹、抗滑移索、撑杆370t汽车吊1-2412m平板车1拉索、设备倒运吊车选择以前有过合作的租赁公司合作，确保吊车供应，同时在当地寻找备用租赁公司。6.3施工要点6.3.1上环索铺放6.3.1.1上环索和索夹基本信息名称规格长度(m)单根重量(t)数量上环索D100100.614.18上环索和上环索夹组装图拉索分段布置图索头分段点连接示意图6.3.1.2拉索和索夹铺放工艺上环索铺放采用履带吊配合放索盘展开的方式进行铺放。先铺放上环索下层，然后吊装索夹，最后铺放上环索上层。第1步：拉索置于放索盘上第2步：履带吊把索盘放在铺索起始位置第3步：汽车吊辅助把索头放在支撑架上，用倒链固定第4步：随着履带吊摆臂或者移动把索体放在看台和支撑架上第5步：一根索展开完毕，用吊车把索头放在支撑架上，放索盘卸载第6步：依次铺放其他位置环索铺放过程中，需要依次将每根环索的标记点对齐。对齐方法：在用吊车进行环索铺放时，每铺放10m，用一个倒链对拉索的位置进行调整，直到标记点对齐以后进行加固。第7步：连接环索索头环索接头连接时借助吊车、倒链和扁担梁。利用扁担梁和倒链将环索接头位置调平，接着将调节螺杆缓慢旋入接头锚具内。如下图所示。环索连接接头类似工程环索索头连接第8步：吊装索夹利用吊车吊装索夹。类似工程索夹吊装第9步：将上环索下层拉索与索夹相连上环索下层入索夹槽并对齐标记线，然后拧紧盖板螺母。类似项目环索与索夹连接照片第10步：铺放上环索上层并和索夹连接上层拉索铺放工艺同下层拉索。6.3.1.3拉索铺放的设备选型环索铺放在看台上的支撑架上，采用履带吊只有主臂的工况，工作参数如下：工作半径23m吊装重量：17.6t(索盘3.5t，索体14.1t)吊装工况吊车选型为180t履带，工作性能表如下：本工序施工完毕以后结构形式如下图所示：6.3.2环索索夹螺栓的拧紧6.3.2.1螺栓信息本项目环索索夹螺栓规格为8.8级摩擦型高强螺栓，每根拉索通过2块盖板固定，每个盖板有6颗螺栓，连接形式如下图所示：图6.3-1盖板和拉索连接示意图6.3.2.2扭矩值的确定螺栓需要通过力矩扳手实际扭矩，力矩扳手拧紧螺栓的步骤按以下步骤进行。初拧:将力矩扳手的扭矩设定为标准扭矩的0.75倍（0.75M）。终拧:将力矩扳手的扭矩设定为标准扭矩的1.1倍（1.1M）。M=kmdFp,c，km=0.14(暂定，具体数值根据厂家提供的试验报告确定);d=27;Fp,c=230kNM=0.14*27*230=869N.m该M值为计算值，在索厂完成索夹滑移试验以后，实际施工按照试验报告的扭矩值取值。6.3.2.3螺栓定金实施方法高强螺栓采用标定的扭力扳手进行拧紧，具体实施方法如下：1、在环向拉索全部安装完成后（单层）进行初拧，初拧扭矩应为标准轴力的75%，初拧过螺栓用黑色标记后用，防止漏拧。2、初拧24小时内对高强螺栓进行终拧，扭矩为计算扭矩值的110%。终拧结束后用红色标记，加以区别。3、对于螺栓群采用从中间往两侧进行挨个拧紧的方式进行。环索索夹螺栓拧紧照片螺栓拧紧顺序6.3.3径向索铺放6.3.3.1径向索基本信息名称规格长度(m)单根重量(t)数量上斜索Φ110828.056下径向索Φ120577.656先铺放下径向索再铺放上斜向索；上斜向索先铺放下层再铺放上层。本项目由于上斜索为交叉布置，需要区分上下层关系。具体位置如下图所示，其中红色线表示的斜向索在交叉位置处于上层。上斜索上下位置关系（俯视）索夹示意图6.3.3.2径向索铺放步骤第1步：在看台上做好保护措施图6.3-2索体下方保护看台板措施(类似项目做法参考)第2步：利用吊车把索放在放索盘上，并在场地内地面展开，提前在索体和索头下方垫木方子，避免直接接触地面。图6.3-3场地内展开径向索第2步：利用履带吊把拉索吊起来并将固定端和环索索夹耳板连接（仅针对上斜索，下径向索不连接至索夹），并用钢丝绳将上索头与看台顶部钢结构摇摆柱连接加固。图6.3-4拉索和索夹连接（上斜索）第3步：将索均匀地铺放在看台上并用钢丝绳将上索头与看台环梁进行连接加固图6.3-5径向索铺放到看台板并固定图6.3-6类似工程径向索铺放完成图片6.3.3.3拉索铺放的设备选型展索用吊索具：放索盘/1；12吨吊环/1；10吨卸扣/2；6吨吊装带/4；6t卸扣/4。铺索用吊索具：12t吊装带1条。由于拉索铺放时的索头位置距离看台边比较远，需要借助履带吊进行径向索铺放，工作参数如下：工作半径：62m，吊装高度45m，吊装重量2.5t；工作半径21m，吊装高度：88m，吊装重量7.9t。图6.3-7径向索铺放工况图吊车采用260t履带进行铺放，主臂50m+副臂63m，变副臂工况，主臂角度70°。该吊车工况下能同时满足铺放附加索。图6.3-8吊车工况表6.3.3.4径向索铺放时对看台的保护1）用40mm的木方和胶合板制作支撑架保护看台板。用40mm的木方制作三角支撑架，表面用胶合板铺平，用来托放提升工装，保护看台板。6.3.3.5确保拉索标记点位置对齐的措施为了确保索夹标记点能够相交，在拉索铺放前，通过卷尺进行拉索铺放位置预模拟。即用2个长度50m卷尺，沿着交叉的两个方向找标记点位置，在看台上做标记，找到规律，然后再进行拉索铺放。6.3.3.6径向索索夹的安装用100mmX100mm木方钉木架子，固定到索夹位置处于下层的索体，并分布在索夹的两侧，保证安装索夹的过程中，索夹不直接挤压看台板，使索夹在提升过程中能有少量的滑动而不损坏看台。三维图俯视图侧视图1）将木架沿着看台板用绑扎带固定在上斜索交叉位置处于下层的索体上，索体标记点置于架子中心。2）用吊车将索夹与下层上斜索连接，对齐标记点，拧紧螺栓。3）用吊车将已铺好的另外一根上斜索与索夹连接，对齐标记点，拧紧螺栓。6.3.3.7防止拉索滑落的措施由于看台倾斜，拉索铺放完毕以后可能沿着看台下滑，需要对拉索进行索头位置进行加固，加固方式为钢丝绳，考虑安全系数为3.5。钢丝绳上端固定在钢结构柱子上（硬边用木板包边放置以保护钢丝绳），钢丝绳下端固定在索头上。本工序施工完毕以后结构形式如下图所示：6.3.4上斜索工装连接及提升6.3.4.1上斜索提升工艺设计根据仿真计算结果，上斜索在整个施工过程中最大的提升力为65t,提升工艺采用60t/100t顶配合D28绞线的提升工艺，图示如下：图6.3-9工装组装示意6.3.4.2工装设计参数索头处的承力架：设计荷载150t，安全系数为2.3提升用绞线：2根D28绞线，破断荷载不小于200t，安全系数为3.1环梁处的提升耳板：设计荷载200t，安全系数为3.1千斤顶：2台60t（YCW60E）或者2台100t（YCW100E）6.3.4.3环梁处的叉耳安装工艺利用场内320t履带进行叉耳安装，工作半径81m，吊重1t.吊车采用变副臂工况，61m主臂+60m副臂，主臂角度65°，84m吊装能力3.3t。6.3.5附加索铺放及工装连接6.3.5.1提升工艺设计附加索一端通过叉耳和上环索索夹连接，另外一端通过工装和环梁连接，如下图所示：图6.3-10工装连接示意图根据施工仿真分析，附加索在施工过程中最不利工况下的荷载为120t.工装各部分的设计参数如下，其中钢绞线出现不均匀的概率大，所以取安全系数>3.0，其他组件为钢结构，所以按照不小于不利工况的荷载设计。2附加索采用14-15.2绞线，破断荷载不小于364t，安全系数为3.03索夹处的叉耳设计荷载为250t，安全系数为2.04环梁上焊接耳板的设计荷载为250t，安全系数为2.05转轴工装的设计荷载为250t,安全系数为2.06提升千斤顶：250t，能力系数：2.06.3.5.2工装安装工艺钢绞线长度约80-85m，安装工艺如下：1钢绞线分左右捻在场地内展开，利用梳理板确保绞线平顺2绞线和依次和梳理板、叉耳、锚具连接然后挤压3利用场内的履带吊把绞线送到看台4连接绞线和转轴工装、千斤顶5利用场外吊车把千斤顶送到环梁顶部和提升耳板连接6.3.5.3工装安装的设备选型1吊车的工作参数工作半径：81m吊装重量：81m/1.5t2吊车的选择利用场内320t履带进行叉耳安装，吊车采用变副臂工况，61m主臂+60m副臂，主臂角度65°，81m吊装能力3.3t。图6.3-11吊车工作示意图本工序施工完毕以后结构形式如下图所示：6.3.6提升附加索至上环索距离地面34.5m高6.3.6.1从环索脱离支撑架到距离地面34.5m的结构形态图6.3-12开始提升的状态图6.3-13上环索距离地面34.5m的状态6.3.6.2计算结果结构竖向变形结果斜索内力附加索内力6.3.7下环索铺放6.3.7.1下环索和索夹基本信息名称规格长度(m)单根重量(t)数量下环索Φ12520118.6166.3.7.2拉索和索夹铺放工艺下环索和索夹的铺放工艺同上环索。6.3.7.3吊车施工工况由于铺放下环索时，上环索在距离地面34.5m的位置，吊车工作空间受限，需要防止吊臂和上环索有位置冲突，吊车选型及臂长要求如下：图6.3-14吊车工作示意图吊车采用180t履带吊只有主臂的工况，工作参数如下：工作半径23m吊装重量：22t(索盘3.5t，索体18.5t)吊车工况表本工序施工完毕以后结构形式如下图所示：6.3.8通过提升下径向索把下环索提升至距离地面15m6.3.8.1下径向索提升工艺根据仿真计算结果，下径向索在整个施工过程中最大的提升力为280t（把调节螺杆旋出以便提前安装销轴时的荷载为200吨，最后旋出的螺杆通过张拉的方式完成）,提升工艺采用2台250t提升顶配合38根15.2钢绞线绞线的提升工艺。拉索提升利用千斤顶在索头位置顶推的方式进行提升。工装通过提升钢绞线连接至环梁提升耳板。每个工装设置2束钢绞线，每束钢绞线采用19根Φ15.2钢绞线，如下图所示：对56根上斜向索各布置一套提升工装，位置如下图所以：图6.3-15拉索提升工艺示意图下径向索的提升工艺如下图所示，提升工装由承力架，钢绞线，索头横担，千斤顶组成。6.3.8.2工装设计参数索头处的承力架：设计荷载500t，安全系数为1.78提升用绞线：38根D15.2绞线，破断荷载不小于950t，安全系数为3.4环梁处的提升耳板：设计荷载500t，安全系数为1.78千斤顶：2台250t提升顶，能力系数1.786.3.8.3工装及索头位置的保护措施为了防止工装在脱离看台的过程中磕坏看台，需要在工装下方设置木架支撑，形式如下：6.3.8.4提升下径向索至环索距离地面15m本阶段提升过程中，下径向索提升力较小，主要是控制提升均匀即可，目标是达到与仿真分析结果一致的形状。6.3.9环索撑杆和交叉索安装6.3.9.1环索撑杆和交叉索基本信息名称规格长度(m)单根重量(t)数量环索撑杆D600x1217.53.628交叉索Φ65密闭索21.20.83566.3.9.2环索撑杆安装工艺通过施工仿真计算，选择在上环索离开支撑架34.5m以后安装环索撑杆，为避免安装时的操作位置需要，先安装撑杆再安装交叉索。撑杆采用180t履带吊、50t汽车吊进行吊装，操作人员利用举人车或者吊车带吊笼到达施工位置，当撑杆具备安装条件时，先安装撑杆上端，再安装撑杆下端。安装时，用吊车将撑杆上端吊起，将撑杆上端与上环索夹下部耳板连接；然后利用倒链将下环索夹抬起，将撑杆下端安装就位。撑杆安装过程中，可根据实际施工条件进行环索间稳定索安装。类似项目安装撑杆和稳定索安装照片本工序施工完毕以后结构形式如下图所示：6.3.10提升下径向索并分批安装各径向索索撑杆6.3.10.1径向索撑杆安装过程描述总体安装顺序是：从CG2-CG6依次进行安装。在环索撑杆和环索交叉索安装完成以后，下径向索处于受力状态，此时由于上斜索受力较小，产生了往下的挠度，所以不具备撑杆安装的条件。由于对于每一批撑杆来说，56个轴线中只有一半的轴线存在撑杆。比如针对CG2，处于没有环索撑杆的轴线上，因此在安装CG2之前，先通过提升第1批下径索（28根有环索撑杆的轴线），这样环索将被整体抬高，而第2批没有提升的下径向索将产生向下的挠度，那么CG2两端连接节点的距离将大于CG2的长度，具备了安装条件。撑杆下端超过下径向索撑杆下端超过下径向索撑杆上端安装完成后，撑杆下端将位于下径向索下端通过提升第1批下径向索，则第2批下径索松弛，此时撑杆两端的距离将大于撑杆长度每一批撑杆安装前的提升量详见施工仿真计算。6.3.10.2径向索撑杆基本信息径向索撑杆一共有5圈，规格为D351x8和D377x8，长度从7.5m-18.1m。撑杆位置及规格如下图所示：c规格长度重量数量CG2D351x818.11.428CG3D351x816.81.328CG4D377x814.91.328CG5D377x811.91.128CG6D377x87.50.7286.3.10.3径向索撑杆安装工艺撑杆安装前，先把下径向索索夹和撑杆连接，然后再整体吊装安装至上径向索索夹。撑杆安装利用履带吊后者汽车吊安装，工人通过吊笼到达工作位置进行操作。吊笼采用L型吊笼，目的是避免吊车的吊索具和吊笼上方的拉索有位置干涉。图6.3-16类似项目径向索撑杆安装工艺6.3.11安装上斜索当上环索的提升高度和环梁基本等高时安装上斜索。此时上斜索的内力