大跨度焊接球异型钢网架吊装技术方案.docx
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大跨度焊接球异型钢网架吊装技术方案
目录
第一卷一、工程概况及特点3
第一章
（一）、概述3
第二章
（二）、钢网架结构特点3
第三章（三）、编制依据及施工应遵循的标准规范、规程5
第二卷二、吊装方案选择7
第一章
（一）、方案分析7
第二章
（二）、方案选择8
第三卷三、吊装现场平面布置10
第四卷四、吊装工艺及施工程序12
第一章
（一）、周边布置集群电动环链提升机整体吊装工艺12
第二章
（二）、吊装施工程序及顺序14
第五卷五、主要吊装施工步骤及技术措施23
第一章
（一）、前期吊装施工准备23
第二章
（二）、小桅杆安装24
第三章（三）、钢网架吊点捆绑24
第四章（四）、吊装系统试吊及检查和确认24
第五章（五）、正式吊装25
第六章（六）、索吊具及桅杆拆除26
第六卷六、工艺计算27
第一章
（一）、吊装受力分析及小桅杆选用计算27
第二章
（二）、提升钢丝绳的选用29
第三章（三）、桅杆正压力对结构影响分析30
第七卷七、安全技术要求及应急措施31
第一章
（一）、本吊装工程应遵循的工艺标准及规程、规范31
第二章
（二）、主要安全技术措施31
第三章（三）、主要应急措施（预案）31
第八卷八、吊装进度计划安排33
第九卷九、主要资源计划34
第一章
（一）、主要人员计划（含应急小组）34
第二章
（二）、主要机具及材料计划34
目录
一、工程概况及特点
二、吊装方案选择
三、吊装现场平面布置
四、吊装工艺及施工程序
五、主要吊装施工步骤及技术措施
六、工艺计算
七、安全技术要求及应急措施
八、吊装进度计划安排
九、主要资源计划
第一卷一、工程概况及特点
第一章
（一）、概述
1、工程，位于场南边，路以北，路以东，东西纵向坐落。
工程占地面积8784.86m2，建筑面积为20292.48m2，建筑总高度35米。
主体比赛馆一层，训练馆两层，附属房间三层，局部地下一层。
2、本工程由设计研究院设计，结构形式为框架结构，屋盖为异形钢网架和刚架、桁架结构体系，部分框架梁采用预应力；建筑结构的安全等级为一级。
该工程属于中型多功能综合体育馆，拥有近三千个席位；防火极限不低于1.5小时。
3、工期要求：
制作、运输在50天内完成；安装施工在接到总承包单位发出施工指令起60天（日历日）内完成。
第二章
（二）、钢网架结构特点
1、本工程的钢网架为正放四角锥钢网架（采用焊接球），周边支撑，各支座安装标高为23.000～28.908m。
该异形钢网架的高度（球中心距离）为3.0m及1.5m，结构形式比较复杂。
钢网架的钢管和钢球采用Q345B材料，最大钢球直径φ650×16，、最大钢管直径φ203×16，钢管杆件设计应力300N/mm2，钢网架结构的总重约为172t（不含支座）,网架跨度64.8米，长度110米。
受到现场条件和工程施工工期、成本等制约，本工程采用“周边布置集群电动环链提升机整体吊装法”的吊装工艺，分区域进行整体吊装。
2.异形钢网架结构示意图
第三章（三）、编制依据及施工应遵循的标准规范、规程
1、工程设计施工图纸和技术文件、招标文件
2、《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201-2000
3、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
4、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002，J218-2002
5、《钢网架工程质量检验评定标准》JGJ78-91
6、其他与本工程有关的国家现行标准、规程、规范、规定等。
第二卷二、吊装方案选择
第一章
（一）、方案分析
本工程焊接球形钢网架的吊装技术方案的选择主要从以下几个方面考虑：
1、保证异形焊接球钢网架的现场安装质量，便于钢网架的拼装、焊接、防腐；
2、有利于减少高空作业时间和工作量，保证吊装过程的安全可靠；
3、能有效利用现场的有利条件及所拥有的机具和成熟的吊装工艺；
4、吊装费用与工程承接费用相适应并能取得良好的经济效益；
5、能最大限度地确保钢网架安装工期要求。
根据以上几点要求，结合工程特点，确定本工程钢网架安装单元分三个区域：
A区（⑷～⑸轴线）、B区（⑸～⒂轴线）、C区（⒂～⒅轴线）。
其中，A区受到结构设计影响只能采用散装法（利用各列⑷～⑸轴柱间混凝土梁搭设作业平台），B区和C区分别采用“周边布置集群电动环链提升机整体吊装”。
针对B、C区钢网架吊装的这一关键环节，就以下几种方案进行对比分析：
表一
吊装方案
优缺点
可行性（可操作性）
费用及经济效益
结论
1
4台150t以上大型吊车分片抬吊、空中补杆
机动灵活，吊装准备时间短、工效高，但操作配合要求高，存在较多的高空补杆（质量控制困难），对场地条件要求高且进场困难。
安全可靠性较差，吊车需到外地租赁，难以实施
费用较高与工程承接费用不相适应
不采用
2
多桅杆布置在网格内，进行整体吊装（或集群液压缸提升）
工艺本身很成熟，但本工程为多层异形网架，需要的桅杆高度达55米以上，桅杆缆风绳及地锚布置很困难，吊装准备时间长；网架吊装后的桅杆拆卸困难，需要对吊点及桅杆穿越网格的位置进行加固，且对此位置的高空补杆困难。
对工期影响较大，后期收尾工作多。
针对此异形钢网架和现场条件，吊装的可操作性较差。
人员、机具、材料投入较大，周期长，费用较高。
不采用
续表一
吊装方案
优缺点
可行性（可操作性）
费用及经济效益
结论
3
搭设满堂脚手架采用散装法安装
高空作业量相对较少；脚手架搭设较高（存在整体失稳的隐患）、工作量大，安装准备时间长（占用总工期）。
对工期影响较大，安全防护措施要求高。
机具、材料投入较大，周期长，费用也较高。
不采用
4
高空分条滑移法
脚手架施工操作平台搭设量少（仅需局部搭设），安装准备时间相对较短；但由于本工程为异形网架，且各支座标高相差较大，滑移困难；高空补杆多。
工期不易保证，高空分条滑移安全性差，操作困难。
施工周期长，费用较高
不采用
5
周边布置集群电动环链提升机整体吊装
吊装工艺成熟，吊点位置与网架设计的支座位置重合，网架整体提升过程受力状态好；吊装准备时间相对较短，网架吊装就位后吊具的拆除不影响后续施工；但对吊装设备的性能和系统控制要求高。
整体工期短，可行性和可操作性均满足实际要求
费用适中
确定采用
第二章
（二）、方案选择
经过分析对比，工程焊接球形钢网架工程的B区（⑸～⒂轴线）、C区（⒂～⒅轴线）选用“周边布置集群电动环链提升机整体吊装法”的吊装工艺：
周边各台电动环链提升机的同步提升由中心微机控制台进行控制；通过位移（升差）信号反馈系统、吊点受力检测信号系统、电动机变频调节输出系统的控制，确保各提升点的受力均符合设定要求，各台提升机能同步运行，保证钢网架平稳提升。
钢网架同步提升控制系统的组成见下图：
第三卷三、吊装现场平面布置
第四卷四、吊装工艺及施工程序
第一章
（一）、周边布置集群电动环链提升机整体吊装工艺
1、在B区和C区网架周边支撑柱顶共设置34组电动环链提升机小桅杆，具体设置见上页平面布置。
2、吊装工艺过程图解
2.1、B区正立面吊装工艺过程
2.1.1、吊装初始位置（B区⑸～⒂轴线）图2.1.1
2.1.2、吊装最高位置（B区⑸～⒂轴线）图2.1.2
2.1.3、水平滑移至安装位置图2.1.3
2.2、B区侧立面吊装工艺过程
2.2.1、吊装初始位置图2.2.1
2.2.2、吊装最高位置图2.2.2
2.2.3、水平滑移至安装位置图2.2.3
2.3、C区吊装工艺过程图2.3
C区吊装工艺过程，侧立面吊装工艺过程与B区侧立面类似。
第二章
（二）、吊装施工程序及顺序
1、吊装前期施工准备（含技术准备、基础复验、钢网架拼装质量复核等）。
2、小桅杆设置。
3、集群电动环链提升机、索具、钢丝绳安装。
4、集群电动环链提升机电源线、信号控制线布置，中心控制柜安装、电动环链提升机单机调试和无负荷联动检查等。
5、钢网架各吊点的捆绑。
6、吊装系统试吊及检查和确认。
7、正式吊装，将钢网架提升至最高位置。
8、钢网架整体水平移动至安装位置（B区钢网架沿西北角方向移动），调整、就位。
9、钢网架剩余杆件、支座安装。
10、整体测量、调整及检查合格后，各支座底板焊接
11、小桅杆、索具及电动环链提升机拆除及清场，下一道施工准备。
图2.1.1吊装初始位置（B区⑸～⒂轴线）
图2.1.2吊装最高位置（B区⑸～⒂轴线）
图2.1.3水平滑移至安装位置（就位后调整后，进行部分上弦支座球与下弦钢球腹杆、弦杆的组对、焊接）
图2.2.1吊装初始位置（B区侧立面吊装工艺过程）
图2.2.2吊装最高位置（B区侧立面吊装工艺过程）
图2.2.3水平滑移至安装位置（B区就位后调整后，进行部分上弦支座球与下弦钢球腹杆、弦杆的组对、焊接）
图2.3C区吊装工艺过程（仅从正立面示意，侧立面吊装工艺过程与B区侧立面类似）。
第五卷五、主要吊装施工步骤及技术措施
第一章
（一）、前期吊装施工准备
1、在本项目成立吊装指挥部，项目经理兼任总指挥，高级吊装技师担任现场吊装指挥。
2、人员准备：
项目总指挥配置工程所需的人力资源，从事特殊工种的特种作业人员（焊工、起重工、电工等）及有关管理人员均应持证上岗。
3、技术准备与交底：
项目总指挥组织对项目技术人员及施工人员进行详细技术交底，明确吊装程序、施工安全技术要求和施工作业人员的职责，同时作好交底记录，参加人员签字。
4、吊装现场准备：
项目经理与业主协调现场用电等事宜。
同时组织有关人员对现场环境进行勘测检查，解决与吊装有关的障碍物及用地用电等问题。
5、吊装机具、材料准备：
项目材料员、质检员对起重设备及吊索具准备工作进行认真检查，对设备机具作必要的试验，确保其使用安全可靠。
6、办理吊装前钢网架现场组装质量、基础复验等的核查手续，取得相关部门的吊装条件许可。
第二章
（二）、小桅杆安装
采用吊车配合组立B、C吊装区的34组小桅杆。
小桅杆高度3.0～3.5米，顶部设置定滑轮，吊装钢丝绳穿过此滑轮后，与平衡梁连接，并通过平衡梁下的两个吊点分别与钢网架下弦钢球绑扎，以此连接方式减少吊装过程对网架产生的附加应力。
组立小桅杆的典型形式见下简图：
第三章（三）、钢网架吊点捆绑
1、钢网架每个吊点捆绑在钢网架下弦的两个钢球上，并采取必要措施对节点的杆件进行防护。
2、采用平衡梁形式分解吊点受力，避免吊装过程对网架结构附加水平应力。
第四章（四）、吊装系统试吊及检查和确认
1、整个吊装系统全部设置完成后，必须对照方案和有关起重操作规程、规范进行一次全面检查，对隐蔽工程和安装偏差及有关变更如实记录（变更需经过吊装技术负责人同意，并经过重新核算无问题后方可使用）。
同时，应按照钢网架正式吊装要求进行一次吊装操作程序交底，明确岗位责任，明确指挥信号。
吊装所需检测仪器必须全部准备到位；检查电动环链提升机的运转及制动装置必须正常；检查系统联动的控制及信号反馈系统必须灵敏可靠。
确认无问题后方可进入试吊程序。
2、试吊时采用逐渐增加负荷的方式，缓慢吊起钢网架（边加负荷边检查各主要受力点）至刚好离开组对支撑点停止。
若出现任何异常，均应立即停吊并迅速卸荷，同时投入应急小组进行处理，处理好后重新进行试吊。
再次试吊时，缓缓将钢网架吊起300mm，然后停吊不少于0.5h，进行全面检查，主要内容如下：
2.1、各吊点绑扎绳的受力情况及吊点处钢网架的受力，严格检查有无局部变形。
2.2、各电动环链提升机的受力是否均匀，有无超过标准值的现象；有无偏斜、偏转、绞绳，受力不均等现象。
2.3、小桅杆有无变形情况，缆风绳受力情况等。
2.4、各台电动环链提升机的操作配合、信号反馈、制动是否灵敏有效，对指挥信号是否适应。
2.5、检查周围环境对吊装的影响情况。
试吊的所有操作均按正式吊装要求进行。
满足停吊时间不小于0.5h的条件下，确认无问题后，方可进行正式吊装。
第五章（五）、正式吊装
1、试吊合格并经指挥组确认后，由吊装总指挥发布正式吊装命令，方能起吊。
正式起吊应在试吊高度的基础上进行，吊装操作岗位人员应与试吊时保持一致，以保证工作的连续性。
2、吊装指挥站在便于全面观察和清楚传递（接收）信号的位置，两名副指挥的位置相对固定，一名设在吊装系统中心微机控制台旁，另一名设在底层电动环链提升机区域。
3、各台电动环链提升机的同步提升由中心微机控制台进行控制：
通过升差信号反馈系统、变频调节输出系统的控制，确保各提升点的受力均符合设定要求，各套提升机能同步运行，保证钢网架平稳提升。
4、网架吊装至预定高度，通过水平牵引，使B区网架整体向西侧和北侧平移，C区网架向东侧和南侧平移；平移到位，缓缓将网架已经安装好支座的两侧就位，调整、封固索具后，进行另外两侧钢球和杆件的补装。
第六章（六）、索吊具及桅杆拆除
钢网架补装钢球和杆件完成后，经检查合格，即可安排索具及小桅杆的拆除。
第六卷六、工艺计算
第一章
（一）、吊装受力分析及小桅杆选用计算
Qj=K1×K2×Q
K1动载系数查工具书取K1=1.1
K2不均衡系数查工具书取K2=1.2
Q已经综合考虑起升钢网架重、索具等Q=1000KN=100tf
故，Qj=1.1×1.2×1000=1320KN
滑轮受力分析图：
已知S1受到向下的网架自重为1320KN，网架起吊桅杆点共24个则每点受到向下的自重为55KN，得出S1”=55KN
可得：
S1×Cos38°=S1”
S1=69.8KN
S1’=S1×Sin38°=69.8×0.62=42.97KN
滑轮受力
得:
S1=69.8KN
S2在受力过程中与滑轮的摩擦力比S1″大,查工具书得该规格、型号种类的滑轮摩擦系数=1.04
得：
S2=μs1＝72.59KN
桅杆一侧钢丝绳受力分析：
由图可得：
T2=S1’
T×Sin63°=S1×Sin38°
T=S1×Sin38°/Sin63°=48.23KN
T1=T×Cos63°=21.89KN
T2=T×Sin63°=42.97KN
桅杆受力分析：
由图可得：
N=T1+S1
“+S2＝149.48KN
求得截面最大弯矩M=49.4KNm
按杆件压弯组合，计算弯曲应力
杆件长细比
λ=L/Ρ=300/7.5=40,查表稳定系数ψ＝0.927
又,M最大=49.4KNmW=557cm3（截面加固）
N=149.48KNF=123.9㎝2
则，σ=N／（ψF）+M/W
=149.48/（0.927123.9）+49.4100/557
=10.17KN／cm2＝101.7MPa
由钢管许用应力［σ］＝160MPa，得
σ=101.7MPa＜［σ］
故，选用φ2197钢管小桅杆，可保证吊装安全！
第二章
（二）、提升钢丝绳的选用
由上节受力分析，可知钢丝绳受到的最大拉力S2=72.59KN，
取安全系数K＝5.5，
选用φ28-637+1-1700的钢丝绳作提升绳，其破断拉力P＝418.6KN
又，S2k=399.25KN＜P
故，采用φ28-637+1-1700的钢丝绳作提升绳，满足吊装安全使用！
第三章（三）、桅杆正压力对结构影响分析
由最大正压力N＝149.48KN，根据类似工程的经验和对梁柱的初步验算，可满足安全使用要求；按照本工程设计要求，吊装方案必须经过设计方认可，同时施工单位也可采取进一步加固措施，减少吊装过程对结构的影响，确保吊装过程的结构安全。
第七卷七、安全技术要求及应急措施
第一章
（一）、本吊装工程应遵循的工艺标准及规程、规范
1、工程设计图纸
2、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
3、《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201-2000
4、其他与本工程有关的安全操作规程、规范、规定等。
第二章
（二）、主要安全技术措施
1、吊装施工前对所有参加吊装的人员进行详细的施工方案技术交底和安全技术交底，让相关施工专业了解吊装程序，掌握相关要求。
2、建立安全质量岗位责任制。
定岗、定人、分工合作，绝对服从统一指挥。
3、为确保吊装操作指挥能对吊装全过程、全方位进行指挥和控制，设2名副指挥协助；指挥信号为步话机+哨音（旗语）。
4、成立吊装指挥组，对重大问题进行决策，对吊装中出现的应急问题进行决断，确认系统的安装是否符合要求，确认试吊是否合格，向吊装操作指挥发出正式起吊指令。
5、吊具、索具需经过检查，确认安全可靠。
6、设置专职的安全员进行严格执法，杜绝违章作业。
7、合格试吊检查，存在任何不安全因素均不得正式起吊。
8、试吊和正式吊装时，整个施工区域均为吊装警戒区域，无关人员不得入内，影响吊装的其他施工均应暂停作业，影响吊装的施工道路暂停使用。
第三章（三）、主要应急措施（预案）
1、成立应急小组（兼作预备小组），由起重技师任组长，负责处理吊装过程出现的故障及实施应急措施。
2、吊装时，配置一台50t吊车在现场作应急之用。
3、另行准备5台电动环链提升机和一定数量的钢丝绳卡具等，以备更换出现问题的提升机。
4、与当地供电部门事先联系，当意外停电时，能尽快恢复供电或提供备用电源。
5、与当地医疗救治中心提前取得联系，以便出现意外时能及时救治。
第八卷八、吊装进度计划安排
吊装准备工作在吊装前一天完成，试吊和正式吊装在1天内完成（早8：
00～下午20：
00），索具和小桅杆等的拆除在第二天钢网架调整、检测合格后进行。
第九卷九、主要资源计划
第一章
（一）、主要人员计划（含应急小组）
序号
工种
数量
1
起重工
20
2
焊工
4
3
铆工
6
4
钳工
6
4
电工
6
5
仪表检测工
4
6
普工
10
7
管理人员
8
第二章
（二）、主要机具及材料计划
序号
名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
吊车
50t
台
1
吊装时作应急使用
2
吊车
16t
台
1
组立、拆除桅杆
3
电动环链提升机
10t
套
50
配置中心微机控制台
4
钢丝绳
φ28-6×37+1
米
1200
5
钢管小桅杆
φ219×7
米
1190
分34组
6
钢板
δ＝30
米2
7
7
平衡吊梁
6.0m
个
24
8
角钢
L100100
米
82
9
绳卡
φ28
只
150
10
钢板
δ＝10、20
米2
各10
吊点连接
11
单滑轮
10t
只
48
12
卸扣
15t
只
48
升级会员 