滑冰场钢结构施工施工工艺技术

1.1滑雪场轻型桁架施工 21.1.1安装思路 21.1.2机械布置及路线选择 31.1.3构件分段 31.1.4吊装工况分析 41.1.4.1机械性能参数 41.1.4.2工况分析 61.1.5构件拼装 81.1.5.1拼装施工组织 81.1.5.2拼装胎架设计 81.1.5.3现场拼装 91.1.6吊索具的选择 111.1.7施工流程 131.1.8临时支撑的设置 161.2滑雪场重型桁架施工 191.2.1安装思路 191.2.2机械布置及路线选择 201.2.3构件分段 211.2.4吊装工况分析 221.2.4.1机械性能参数 221.2.4.2工况分析 221.2.5吊索具的选择 231.2.6施工流程 241.2.7临时支撑的设置 291.3滑冰场桁架施工方法 311.3.1安装思路 311.3.2机械布置 321.3.3构件分段 321.3.4工况分析 331.3.4.1机械性能参数 331.3.4.2工况分析 341.3.5吊索具的选择 351.3.6施工流程 361.3.7临时支撑设置 401.4卸载工艺 411.4.1卸载原则 411.4.2卸载方法 421.4.3卸载节点 421.4.4卸载工艺流程 431.4.5卸载过程控制 451.4.6卸载监测及注意事项 451.4.6.1卸载过程监测 451.4.6.2卸载后检测 46滑雪场轻型桁架施工安装思路滑雪场轻型桁架布置如下图所示。轻型桁架布置图1）单榀桁架重量约11.4吨，跨度40m，每榀桁架分为三段，单段最重约5.4吨；2）卸车采用300吨汽车吊将构件卸至三层楼面；3）从三层楼板位置做格构柱支撑，每榀桁架做两个支撑点，分段吊装，采用裙房5#塔吊（ST7027）和汽车吊进行主桁架吊装；4）三层楼面上两台25吨汽车吊，拼装单元二并安装腹杆与钢梁，STT153塔吊配合安装腹杆、钢梁、檩条；5）B轴~C轴悬挑桁架在地面拼装，从地面做支撑使用300吨汽车吊一次吊装，塔吊辅助安装次桁架；6）铺设金属屋面机械布置及路线选择轻型桁架安装使用300t汽车吊将2台25t汽车吊吊至3层楼板与塔吊（ST7027），STT153塔吊25t汽车吊行走路线及吊装区域见下图。轻型桁架吊装路线与吊装区域示意图构件分段根据现场塔吊布置及轻型桁架重量为11.4t，最高处高度为3.6m，将桁架分为三个单元，单元一和单元三桁架高度小于3m，在加工厂将整个单元制作完成后运至现场整段安装；单元二（主桁架）及对应的次桁架由于超宽无法运输，将桁架散发至现场在三层位置拼装然后进行吊装。采用300t汽车吊将两台25吨汽车吊吊至C轴~D轴之间，然后用25吨汽车吊进行单元三和对应次桁架拼装与吊装，构件具体分段情况见下图。轻型桁架分段示意图轻型桁架具体分段重量见下表。轻型桁架分段重量表序号分段单元数量长度（m）重量（t）运输方式吊装方式1单元一713.43.6整段运输整段吊装2单元二714.84.2散件运输现场拼装整段吊装3单元三713.53.6整段运输整段吊装吊装工况分析机械性能参数吊装所使用的25t汽车吊、300t汽车吊及7027塔吊性能参数见下图所示。1）25t汽车吊性能参数25吨汽车吊性能表2）300t汽车吊的尺寸及性能参数300t汽车吊尺寸图300t汽车吊性能表3）7027塔吊性能参数表7027塔吊性能表工况分析1）25t汽车吊工况分析25t汽车吊先安装H轴与K轴重型桁架，再安装轻型桁架，轻型桁架最重构件为4.2t，吊车在10m位置吊重为6吨同时ST7027塔吊吊重为6.2吨，均满足分段桁架的吊装要求。25t汽车吊吊装工况2）300t汽车吊工况分析由于滑雪场南侧有10m宽肥槽，脚手架高度约16.6m，采用300吨汽车吊将两台25t汽车吊吊至三层楼面，25t汽车吊自重25t，避开脚手架的吊装工况如下：25t汽车吊上楼板吊装工况300t汽车吊吊装立面示意图吊装实例构件拼装拼装施工组织轻型桁架分段单元二及次桁架现场拼装比安装施工提前5天开始，桁架所有杆件在制作厂加工，散装运输至现场，根据现场的吊装分段单元拼装成段。桁架拼装完成后采用25吨汽车吊安装。根据工期进度和施工部署，在三层楼面设置1组拼装胎架，配置1台25t汽车吊进行拼装并配置足够的人员机具，保证拼装进度满足安装进度的要求。拼装胎架设计胎架设置时应先根据支点处的标高设置胎架模板及斜撑。胎架设置应与相应的结构设计、分段重量及高度进行全方位优化选择，另外胎架高度最低处应能满足全位置焊接所需的高度，胎架搭设后不得有明显的晃动状，并经验收合格后方可使用。拼装胎架设置完成开始进行拼装前，对拼装胎架的总长度、宽度、高度等进行全方位测量校正，然后对杆件搁置位置建立控制网格，然后对各点的空间位置进行测量放线，设置好杆件放置的限位块。拼装胎架示意图现场拼装（1）拼装前准备桁架拼装前，安装并验收拼装胎架。根据施工图及构件上标识找齐所需杆件，根据桁架图纸尺寸调整弦杆调节螺母。（2）桁架拼装将单元二运输的散件在拼装胎架上进行吊装分段单元的拼装，桁架拼装流程见下表。桁架拼装流程序号内容图示1在3层楼按搭设桁架平面拼装胎架，并画出地样线，根据地样线安装下弦杆2安装上弦杆及直腹杆3安装另一侧上弦杆及直腹杆4从中间向两边完成斜腹杆安装及焊接5完成后整体吊装吊索具的选择1）25t汽车吊上楼板机、索具选择汽车吊加上勾头、钢丝绳等共约25t。采用四点吊装的方式，吊点选取位置及吊索吊装示意图如图所示。汽车吊吊装示意图依据静力学平衡分析，每根钢丝绳承受的拉力为：25/4/cos(30°)=7.3t。根据公式[Fg]=aFg/K其中，[Fg]为刚丝绳的允许拉力，取70KN；a为换算系数。本工程使用适合于制作吊索、起重绑绳的钢丝绳。故取a=0.82；K为钢丝绳安全系数。取K=7Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和。计算得出Fg=[Fg]K/a=598KN查表可得，选用6×37-34-1770钢丝绳，直径34mm，长度3m。每组4根。2）构件吊装机、索具选择桁架钢丝绳的选用，以最长及最重桁架为典型进行计算。桁架分段后，最大分段桁架长15m，重16t。采用两点吊装的方式，吊点选取位置及吊索吊装示意图如图所示。桁架吊装示意图依据静力学平衡分析，每根钢丝绳承受的拉力为：16/2/cos(30°)=9.3t。根据公式[Fg]=aFg/K其中，[Fg]为刚丝绳的允许拉力，取93KN；a为换算系数。本工程使用适合于制作吊索、起重绑绳的钢丝绳。故取a=0.82；K为钢丝绳安全系数。取K=6Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和。计算得出Fg=[Fg]K/a=794KN查表可得，选用6×37-40-1770钢丝绳，直径40mm，长度5m。每组2根。施工流程序号施工流程与进度流程示意图1待重型桁架第一、二榀主桁架施工完成并形成稳定体系后，在3层楼板上布置拼装胎架，使用一台300t汽车吊将2台25t汽车吊至3层楼板上，拼装主桁架及次桁架2使用2台25t汽车吊分段吊装H轴主桁架单元一、单元三，并在重型桁架上安装临时固定措施3吊装H轴主桁架单元二并加固4按照同样步骤吊装G轴主桁架并连接次桁架5安装H~G轴次桁架、系杆及檩条，待形成稳定的受力体系后，拆除临时固定措施6按照同样步骤吊装G~D轴主桁架并连接次桁架7用300t汽车吊将2台25t汽车吊调下3层楼板在地面整体拼装B轴最后一榀主桁架，使用7027塔吊安装C轴主桁架8使用7027塔吊安装C~D轴次桁架、系杆及檩条，使用200t汽车吊整体吊装B轴主桁架9使用7027塔吊及300t汽车吊配合安装B~C轴次桁架及檩条10待塔吊拆除后，补漆临时支撑的设置1）临时支撑设置说明根据桁架吊装方案，结构吊装需设置临时支撑架，以便分段就位，按结构形式、制作工艺和现场安装要求进行结构的相应分段，明确桁架安装用临时支撑形式采用格构柱体系。桁架安装采用格构柱体系，根据吊装时临时支撑受力的不同，进行临时支撑的合理设计，临时支撑在分段吊装前必须制作结束并交质检员验收合格后方可使用。按支撑布置位置将各临时支撑吊装到位，并用缆风绳将其连接地面、基础拉设固定。临时支撑吊装就位后，临时支撑高度较高的，应采用缆风绳进行临时固定，缆风绳高度以每超过15米设置一道，每道缆风绳设置至少3根进行布置。缆风绳下部拉结点根据实际位置布置在结构楼板上或地面上。2）轻型桁架临时支撑布置根据钢结构结构形式与安装方案，临时支撑采用组合格构式柱，每榀桁架使用两组支撑，每组支撑高为12.4m，共用格构柱支撑74.4m，支撑布置详见下图：轻型桁架构柱支撑布置图3）临时支撑设置要求临时支撑采用组合格构式，单个格构临时支撑截面为1500mm×1500mm，每组格构柱由四个钢柱及缀条组成。上下底座采用型钢H300*300*15*15。立柱采用φ159*10圆管,其余腹杆采用φ76*5的圆钢管。格构柱构件材质皆为Q345B，临时支撑均设置在混凝土柱柱头上。临时支撑结构4）临时支撑设置具体要求（1）临时支撑的位置严格按分段位置设立，临时支撑基础需固定牢固，具体如下：临时支撑基础与楼层混凝土面采用埋件连接，埋件与临时支撑底座焊接连接，预埋件尺寸为PL200*200*10，如下图所示。临时支撑基础与楼板连接示意图（2）临时支撑由于受力较大，并设置在混凝土柱柱头，需进行受力验算，确保结构施工安全。（3）临时支撑必须保证设立后的整体稳定性，采用刚性支撑以及缆风绳将临时支撑与楼层稳定加固，如下图所示。临时支撑缆风绳示意图（4）临时支撑顶部的就位胎架模板的坐标定位尺寸必须保证，用全站仪进行精确定位，桁架与临时支撑连接构造措施见下图所示。临时支撑与桁架连接构造滑雪场重型桁架施工安装思路滑雪场重型桁架布置如下图所示。重型桁架布置图1）每榀主桁架重约36吨，分四段进行吊装，滑雪场一层设置汽车吊及构件车行走路线及吊装场地；2）每榀桁架做三个格构柱支撑点，在镂空位置采用70吨汽车吊分段吊装；H轴与K轴两榀重型桁架需要在三层楼板上散拼，每榀需要做4个胎架支撑；3）一层楼板厚180mm，汽车吊及构件车上楼板需验算楼板结构，或增加措施保证楼板结构安全；4）次桁架采用6#塔吊（STT153）进行吊装；5）最后铺设压型金属板；6）三层钢梁在桁架安装完成后进行安装；机械布置及路线选择重型桁架H轴和K轴两榀桁架在三层楼板位置采用25t汽车吊进行吊装；L轴~1-A轴共6榀桁架在一层镂空位置进行吊装，70t汽车吊从南侧钢坡道上进入吊装区域，路线图如图所示。轻型桁架吊装路线与吊装区域示意图构件分段根据重型桁架单榀重量为36吨，高度为3m，根据现场实际情况，重型桁架分为两种分段方案：1）北5北6区（L轴~1-A轴）共6榀，将单榀桁架分为四段，最大重量约9.5吨，最大长度为11.5米，每段桁架在加工厂加工完成后运至现场进行安装。次桁架长度约8m，重量约2.8吨，在加工厂制作完成后运至现场进行安装。典型重型桁架分段示意图2）H轴和K轴两榀重型桁架需要在三层位置安装，由于吊装设备影响，将该两榀桁架分为5段，分段桁架最大重量约7.5吨，长度为8.7m，主次桁架全部在加工厂制作完成后现场安装。H轴和K轴重型桁架分段示意图3）三层钢梁长24.3m，根据汽车吊吊重及规范要求，在钢梁三分之一处分段，每根钢梁分为两段。三层钢梁分段示意图吊装工况分析机械性能参数70t汽车吊性能表工况分析重型桁架吊装最不利工况为单元四分段桁架，由于三层楼板阻挡汽车吊大臂，单元四分段重量为4.6t，70t汽车吊在镂空位置吊装半径为18m，臂长32m位置吊重为7.4t＞4.6t，满足吊装要求。重型桁架吊装立面图吊索具的选择桁架钢丝绳的选用，以最长及最重桁架为典型进行计算。桁架分段后，最大分段桁架长7.8m，重9.5t。采用两点吊装的方式，吊点选取位置及吊索吊装示意图如图所示。桁架吊装示意图依据静力学平衡分析，每根钢丝绳承受的拉力为：16/2/cos(30°)=7.8t。根据公式[Fg]=aFg/K其中，[Fg]为刚丝绳的允许拉力，取78KN；a为换算系数。本工程使用适合于制作吊索、起重绑绳的钢丝绳。故取a=0.82；K为钢丝绳安全系数。取K=7Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和。计算得出Fg=[Fg]K/a=666KN查表可得，选用6×37-36-1770钢丝绳，直径36mm，长度5m。每组2根。施工流程重型桁架及三层钢梁的具体施工流程见下表所示。重型桁架施工流程序号施工流程与进度流程示意图1使用塔吊及25t汽车吊吊装K轴第一榀非典型主桁架单元一、单元五，并在临时支撑顶及支座处安装临时加固措施2吊装K轴主桁架单元二、单元四3吊装主桁架单元三4同样步骤安装H轴主桁架及H~K轴次桁架及系杆5将70t汽车吊开至1层楼板吊装L轴典型主桁架单元一、单元四并连接次桁架6依次安装单元三、单元二及次桁架形成稳定体系7同样步骤安装M轴~Q轴4榀典型主桁架及次桁架8使用70t汽车吊安装R轴主桁架及次桁架9使用塔吊安装次桁架及系杆10拆除塔吊，安装塔吊位置次桁架3层钢梁施工流程序号施工流程与进度流程示意图1在R~Q轴布置拼装胎架，使用70t汽车吊安装第一道钢梁分段一2安装第一道钢梁分段二3汽车吊自北向南依次安装R~Q轴钢梁4拆除R~Q轴胎架，同样步骤安装Q~P轴钢梁5拆除Q~P轴胎架，同样步骤安装P~N轴钢梁6使用塔吊安装最后两根钢梁临时支撑的设置1）L轴~1-A轴之间的六榀桁架每榀桁架采用三组格构柱支撑，2轴位置格构柱支撑从一层楼板支撑（20.45m）、3轴和4轴位置格构柱支撑从三层楼板支撑（9.4m），每榀桁架使用39.25m，总共使用格构柱支撑235.5m。支撑布置如图所示。重型桁架L轴~1-A轴格构柱支撑布置图2）H轴和K轴分五段吊装，每榀桁架格构柱支撑设置四组，每个格构柱高度为12.4m，总共用格构柱支撑99.2m。支撑布置图如图所示。重型桁架H轴和K轴格构柱支撑布置图3）三层钢梁分两段吊装，每根钢梁设置一组格构柱支撑，每组格构柱高度为9.5m，总共用格构柱支撑104.5m。支撑布置图如图所示。三层钢梁格构柱支撑布置图4）重型胎架工装布置（1）滑冰场桁架施工方法安装思路滑冰场钢结构分布于屋面层，具体构件分布见下图。滑冰场钢结构布置图1）桁架单榀重约30吨，每榀桁架做两个格构柱支撑，分三段吊装，3-6轴西侧在4层位置设置支撑，3-6轴东侧在-1层位置设置支撑。2）使用150t汽车吊将构件从北侧道路卸至北1区，采用新增ZSL1000塔吊进行安装；3）使用150t汽车吊将25t汽车吊吊至北1区进行采光顶构件拼装；4）随车吊从南侧坡道将次构件运至北3区镂空位置；5）先安装北2区临时钢构件，后安装屋面桁架；6）最后安装采光顶结构和功能房间钢结构；机械布置由于滑冰场位置位于北3区-1层，南侧坡道入口处净高为3.4m，汽车吊无法进入，同时1~4层位置均有结构影响，导致桁架和4层临时钢结构无法安装；在北1区布置一台动臂ZSL1000塔吊，保证构件安装并且主体结构可正常施工。滑冰场机械分布图构件分段根据新增塔吊ZSL1000的性能合理进行桁架分段，3-1轴~3-6轴之间主桁架为南北方向，3-6~3-12轴之间主桁架为东西方向，具体分段如下图所示。滑冰场西侧桁架分段示意图滑冰场东侧桁架分段示意图工况分析机械性能参数1）130t汽车吊性能参数130t汽车吊性能表2）ZSL1000塔吊性能参数2）ZSL1000吊性能表工况分析桁架吊装最不利工况为M轴交3-11轴单元三分段桁架，单元三分段重量为4.6t，ZSL1000塔吊在该位置吊装半径为51m，吊重为10.9t＞7.3t，满足吊装要求。最不利工况吊装分析其余各分段桁架吊装工况分析见下表。分段吊装工况分析横向主桁架取M轴最重横向主桁架分析：桁架编号吊装设备吊装半径（m)分段最大重量（t）设备吊重（t）能否满足吊装需求西侧GJ：单元一ZSL1000517.214满足西侧GJ：单元二ZSL1000427.318满足东侧GJ：单元一ZSL1000406.619.1满足东侧GJ：单元二ZSL1000357.723.4满足东侧GJ：单元三ZSL1000317.029.1满足吊索具的选择桁架钢丝绳的选用，以最长及最重桁架为典型进行计算。桁架分段后，最大分段桁架长11.3m，重7.3t。采用两点吊装的方式，吊点选取位置及吊索吊装示意图如图所示。桁架吊装示意图依据静力学平衡分析，每根钢丝绳承受的拉力为：16/2/cos(30°)=7.3t。根据公式[Fg]=aFg/K其中，[Fg]为刚丝绳的允许拉力，取73KN；a为换算系数。本工程使用适合于制作吊索、起重绑绳的钢丝绳。故取a=0.82；K为钢丝绳安全系数。取K=7Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和。计算得出Fg=[Fg]K/a=623KN查表可得，选用6×37-36-1770钢丝绳，直径36mm，长度5m。每组2根。施工流程序号施工流程与进度流程示意图1布置临时支撑胎架，使用ZSL1000塔吊安装3-3轴第一榀主桁架吊装单元一、单元三2安装吊装单元二3连接M、N、P轴次桁架4安装3-2轴~3-3轴间屋面连梁及水平支撑，形成稳定的受力体系5安装同样方法安装3-4、3-5、3-6轴主桁架、次桁架及连梁6安装M轴交3-8~3-11轴主桁架安装单元一、单元三7安装单元二8同样方法，安装P轴交3-8~3-11轴主桁架9安装P~M轴交3-7~3-8轴间次桁架及连梁10安装3-F轴~M轴交3-7~3-10轴次桁架及连梁11安装3-11轴主桁架及连梁12安装3-11轴~3-12轴次桁架及连梁临时支撑设置滑冰场屋面桁架格构柱支撑从3-6轴之间向东西两侧分为两种不同高度的支撑系统，格构柱支撑全部在混凝土柱顶布置：3-1轴~3-6轴之间的三榀桁架每榀桁架采用两组格构柱支撑，格构柱支撑从三层楼板支撑，每组格构柱支撑高度为9.3m，共使用55.8m格构柱；3-6轴~3-12轴位置格构柱支撑从负一层楼板支撑，每组格构柱支撑高度为27.75m，共使用166.5m格构柱。滑冰场总工使用格构柱支撑235.5m。支撑布置如图所示。滑冰场桁架格构柱支撑布置图卸载工艺本工程的卸载过程既是拆除格构柱支撑胎架的过程，又是结构体系逐步转换过程，在卸载过程中，结构本身的杆件内力和临时格构柱支撑的受力均会产生变化。卸载时，既要确保安全、方便施工，又不能改变设计意图，对构件的力学性能产生较大的影响。为了保证卸载时相邻格构柱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，避免格构柱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。卸载过程计算中，首先对施工安装完毕（未卸载）与卸载完毕（全部支撑拆除）两种状态进行计算比较，以此两种状态下整体结构的应力分布、位移情况及支撑反力为基础，对整个卸载方案及其过程进行分阶段、分步的有限元模拟计算；根据各卸载阶段结构的应力、位移变形与支撑反力等情形，进行卸载方案合理性的计算验证。卸载原则卸载是将结构从支撑受力状态下，转换到自由受力状态的过程，即在保证现有钢结构临时支撑体系整体受力安全、主体结构由施工安装状态顺利过渡到设计状态。本工程临时支撑卸载遵循卸载过程中结构构件的受力与变形协调、均衡、变化过程缓和、结构多次循环微量下降并便于现场施工操作即“分区、分节、等量，均衡、缓慢”的原则来实现，并遵循结构最终变形最大位置先卸载的原则。卸载方法常规钢结构支撑卸载方法具有局限性，直接切割和千斤顶顶升是常用的两种钢结构卸载方法：切割卸载是最常规的卸载方法，其优点在于施工方便，卸载时容易控制其卸载速度。且设备承载力大，卸载速率可控，采用液、机、电、计算机一体化控制系统进行同步控制，同步性好。在安装阶段，调整支托钢梁和千斤顶标高，将结构重力传至支撑架顶，卸载阶段，割除支托钢梁，抽取钢垫板进行卸载。卸载遵循以下基本目标：序号控制目标1主体结构应力不超标，下挠值在设计估算范围内。2卸载过程应渐行平稳，以确保结构均衡、缓慢的过渡到自承力状态。3支撑架在卸载过程中本身应力不超标。4对卸载全过程进行实时监控。卸载节点卸载节点包括支托钢梁及液压千斤顶预留空间，安装阶段，支托钢梁顶部预设钢垫片，共分6层，每层采用10mm厚钢板，卸载阶段，主桁架支撑的平台上设置两个100吨液压千斤顶，卸载时支托钢梁的两个方向焊接限位支撑，防止卸载过程中桁架出现水平偏移，保证桁架的精确就位。桁架在安装时需进行安装起拱，所以钢垫片分为6层，千斤顶第一次顶升桁架，抽出最上层10mm厚钢板，下降10mm，接着分5次，交替顶升，每次下降10mm,直到卸载完成。卸载节点设计卸载工艺流程遵循结构最终变形最大位置先卸载的原则，先卸载主桁架中间部位两个支撑，再以中间段桁架为基准，对称卸载两边支撑，最后从中间向两侧依次分区卸载主桁架支撑。卸载流程序号说明图例1具备卸载条件后，将液压千斤顶吊至临时支撑平台安装至预留空间内，在支托钢梁顶面设置6片钢垫片。2启动千斤顶油缸，反顶结构至脱离第一片垫块顶面。3抽离第一片钢垫片4千斤顶活塞下落对应卸载点卸载量，完成第一次卸载。同样的方法完成后续卸载。5卸载后移除千斤顶，割除临时支托钢梁并将割口打磨平整