广州新客钢结构安装临时支撑专项方案.docx
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广州新客钢结构安装临时支撑专项方案
1.工程概况
广州新客站及枢纽相关工程——新广州站站房工程（下称新广州站工程）位于广州市番禺区，是全国在建的四大客运枢纽之一，新广州站东西宽（垂直轨道方向）222M，南北长（顺轨道方向）468M，共三层，建筑面积总计36万平方米，首层为出站层，层高12米，二层为火车站台层，层高9米，三层为候车室，层高27米左右，钢屋盖投影面积为21万平方米。
建筑总面积达36万M2，钢屋盖投影面积为21万M2，建成后将成为亚洲最大的火车站站房。
下图所示即为新广州站整体效果图：
根据本工程施工作业面大，各分部工程交叉施工范围广，结构类型众多且复杂，单个构件重量重及工期紧等特点，经综合研究、分析、计算，拟选用“分区施工、地面拼装、辅以临时支撑高空分段（分块）吊装、滑移及提升”的施工方案。
按目前土建施工方案和计划，吊装采用-4.50米基础底板为安装作业平台，采用大型履带吊进行钢结构的分区安装。
安装分区如下图所示：
本工程钢结构吊装过程中，结构并未形成整体之前，并不能由结构构件本身来承担其自重及相关施工荷载，因此需搭设临时支撑，通过临时支撑将结构构件的自重和施工荷载有效地传递至作为安装作业平台的基础底板。
本工程钢结构安装具有高度高、跨度大、重量大的特点。
高架候车室拱结构和网壳结构安装于+21.00m楼板上方，且最大安装标高达到50多米，施工投影面积192m×398m，属超大型结构的施工，另外拱结构和网壳结构本身施工难度较大，具有跨度大（单跨达到68m）、重量重（桁架单榀重达105吨）、以及外形尺寸过大的特点。
因此临时支撑的有效性、安全性，对于本工程钢结构部分的顺利吊装具有尤为重要的作用。
根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）以及《新广州站站房钢结构安装施工方案》编制此专项方案。
2.临时支撑的布置和主要支撑结构
2.1临时支撑的设置原则
广州新客站站房工程钢结构安装过程中临时支撑的设计按如下原则确定：
1）传递荷载的有效性：
在钢构件形成整体结构能够承受自身及外在荷载前，临时支撑能够有效的将构件自重和相关施工荷载传递至下部的安装作业平台，因此需要临时支撑具有足够的强度。
2）施工中结构变形的可控制性：
为保证结构最终成型时与原设计误差在可控制的范围之内，需要合理的设置临时支撑，使得安装中结构构件能够准确就位，并且构件自身变形和构件安装应力在控制范围之内。
这要求在支撑设计中，合理确定支撑设置的部位，临时支撑需具备足够的刚度。
3）支撑体系的可靠性：
为确保支撑体系的可靠性，在设计中除了按照钢结构设计规范计算临时支撑刚度、强度、稳定性外，还必须采取必要的措施确保支撑体系的可靠性。
这里主要通过在支撑顶部设置揽风绳来实现。
4）支撑底部承台的可靠性：
临时支撑底部将荷载传递至作为安装作业平台的地铁顶板，为保证承台能够有效受力，应确保不发生受力平台的破坏，因此在临时支撑的底部应当有合理的构造措施使得下步应力扩散到足够范围。
5）支撑设置的经济性：
在满足前面几条原则并具有足够的富余度的基础上，还需要考虑到支撑设置的经济性，尽量降低构造措施的用钢量。
本工程中为满足构件安装工况中自重承载及降低构件安装应力所需，本工程在安装过程中共设置了359根（组）临时支撑。
2.2安装用临时支撑布置图
安装用临时支撑平面布置图见图2-2所示。
2.3临时支撑统计
1）临时支撑分区数量统计
临时支撑分区数量统计见表2-3所示。
表2-3-1临时支撑分区数量统计表
序号
分区
数量
重量（吨）
备注
1
南区无柱雨棚
114
2490
2
主站房
131
2820
3
北区无柱雨棚
114
2490
4
合计
359
7800
2）临时支撑规格统计
用于本工程的临时支撑计有4种规格，见表2-3-2所示。
关于临时支撑设置的效果，即对结构安装和卸载过程影响的计算，可参见安装和卸载计算书。
图2-2临时支撑平面布置图
表2-3-2临时支撑规格统计表
序号
示意图
规格
数量
使用部位
备注
1
2.5米×2.5米的门架梁
28
雨棚
56件柱支撑
2
2米×2米的连续门架梁
19
中央采光区8轴线
19件格构柱
3
2米×2米的格构柱
44
主站房
采光桁架24件、三向张拉桁架20件
4
1.5米×1.5米的格构柱
240
主站房、雨棚
主站房钢柱20件,进出口雨棚20件,南北雨棚A、H轴64件
钢柱区136件
3）临时支撑结构图
3.临时支撑的构造措施
为保证临时支撑体系能够可靠的发挥作用，必须采取合适的构造措施，保证体系不发生意外破坏而失效。
构造措施主要包括临时支撑格构柱底部应力的有效扩散措施和揽风绳的设置与有效锚固。
3.1临时支撑格构柱底部承台
为保证临时支撑格构柱竖向荷载能够有效地传递到底部的地铁顶板，并且不会是地铁顶板发生破坏，在临时支撑柱底部采取了相关构造措施。
为使格构柱底部形成整体，在柱脚部位设置了有工字钢焊接而成的方框架，临时支撑格构柱柱肢固定于工字钢的交点处。
图3.1中央站房临时支撑在板跨当中时构造措施
根据施工工况计算，临时支撑柱底部最大竖向反力1200kN；其中位于8轴线顶板上方的临时支撑柱底部最大竖向反力约为600kN。
地铁方给出顶板最大承载力为12t/m2。
以此为原则确定柱底竖向荷载的分布面积。
当临时支撑位于地铁板顶时，采用钢平台支撑，平台平面尺寸为2.5m*2.5m下部采用柔性材料（考虑使用黄沙）垫底，按如此处理后支撑范围内的荷载分布为600kN/（2.5m*2.5m）=96kN/m2=9.6t/m2＜12t/m2具体构造如图3.1。
当临时支撑位于基础底板上时，结合基础桩位的布置适当调整支撑的平面位置，使其尽可能布置在基础桩上,若受桥梁及墩台等尺寸的限制不能落在桩位上时可经过计算布置在基础梁范围，确保支撑的稳定；但下面利用木板或橡胶板等柔性材料进行必要的保护,防止混凝土板局部受损，具体如图3.1。
图3.1临时支撑在柱顶或梁顶时支撑构造
3.2揽风绳的设置及其锚固
在进行临时支撑布置时，为加强临时支撑的稳定性，考虑采用布置辅助缆风绳的方法。
具体布置方式为：
在临时支撑的近顶部位置与结构面间的可靠固定点上拉设缆风，缆风绳与地面的夹角在有条件情况下控制在45°～60°间，同时考虑机械设备的通行；支撑锚固点可借助结构面上的连接点或预先埋设埋件；辅助缆风绳采用不小于14.5的钢丝绳，在进行缆风绳布置时必须注意将缆风绳与临时支撑的上端及地面锚固点的各连接处进行可靠连接。
临时支撑辅助缆风绳布置如下示意图（单件支撑缆风绳布置参照门式按同样原则布置）。
图3.2临时支撑辅助缆风布置
4.临时支撑构件截面设计计算
为确保临时支撑的稳定和施工过程的安全，在对支撑设计的同时，需根据施工工况对支撑的整体受力及单件支撑的杆件的承载力需作验算。
4.1主站房临时支撑
图4.1.1主站房支撑模型实体
图4.1.2有限元计算单线模型
4.1.1支撑弦杆D299X10
4.1.2支撑水平腹杆L100X10
4.1.3支撑水平交叉支撑L75X5
4.1.4支撑斜撑L100X10
4.1.5支撑顶部加强杆HW350X350X12/19
4.1.6联系梁主梁H440X300X11/18
4.1.7联系梁腹杆HW250X250X9/14
4.1.8小支撑柱D299X10
4.1.9小支撑水平弦杆L100X10
4.1.10小支撑水平交叉杆L100X10
4.1.11小支撑斜腹杆L100X10
4.1.12小支撑顶部加强梁HW350X350X12X19
4.2无站台柱雨棚临时支撑
图4.2.1雨棚支撑模型实体
图4.2.2有限元计算单线模型
4.2.1支撑弦杆D245x6
4.2.2支撑斜腹杆L100x10
4.2.3支撑水平腹杆L75x5
4.2.4水平桁架弦杆HW350x350x12/19
4.2.6水平桁架腹杆HW150x150x7/10
5.临时支撑架的制作、安装和拆除
5.1临时支撑的制作
根据上述临时支撑的设计，在施工准备阶段按临时支撑图纸在专门场地进行拼装制作。
在具体进行拼装制作时按相应构件的制作工艺进行下料、放线及定位；当焊接无特别要求时，支撑的弦杆及腹杆间的焊接不得遗漏且焊缝应饱满，满足角焊缝的基本要求。
临时支撑需分段制作的，在进行分段拼装时应将分段处的嵌补腹杆安装完成。
临时支撑制作完成后交专职质检人员进行检查验收，合格后按计划运至施工现场的临时支撑就位位置。
5.2临时支撑的安装和拆除
根据钢结构构件的安装计划，在需布置临时支撑的构件安装之前应完成临时支撑的安装。
安装时根据临时支撑的平面位置进行放线，同时对支撑就位处进行必要的处理，如清理（必要时填平、垫实）。
临时支撑安装时根据其就位位置采用相应的吊装设备进行吊装，吊装前将临时支撑缆风绳的上端先在临时支撑上固定好，并将风绳下端先盘好用铁丝固定在支撑的下端；同时安装好支撑上端的操作平台及辅助工装设施、安全防护设施（安全护栏或安全绳）。
待上述准备工作完成后可指挥吊机吊装，吊装就位调整完毕后（主要是垂直度的调整）立即完成临时支撑周围缆风绳的布置，而后吊机才能松钩完成支撑的安装。
进行门式支撑的安装时应先安装完成支撑立柱，而后进行支撑横梁的安装，临时支撑横梁吊装就位后需与立柱进行可靠的焊接连接后吊机方可松钩。
当完成钢结构安装和卸载后，便可拆除临时支撑，临时支撑拆除时同样根据其所处位置，周围结构构件情况，合理选择吊机（此阶段主要考虑使用汽车吊机）进行拆除。
拆除时先将吊机就位后伸臂挂钩，而后解除支撑与结构间的连接同时拆除缆风绳；然后通过吊机转臂将临时支撑放平或吊出结构覆盖范围装车、转运至堆放场地。
5.3临时支撑施工和拆除过程中的安全措施
根据本工程的特点临时支撑的高度较高、支撑的平面尺寸较大同时数量多，在加工制作及安装、使用、拆除过程中需采取必要的安全措施：
5.3.1在加工制作时应严格控制材料使用，严禁用相近规格“以小代大”；
5.3.2加工制作完成后需要严格检查避免腹杆遗漏及漏焊；
5.3.3因支撑体量较大，在堆放时避免堆得过高，原则上不允许超过两层；
5.3.4临时支撑安装时，应检查承台、底部框架是否安全、牢固；
5.3.5临时支撑在使用过程中加强对缆风绳的检查及保护，避免吊车及其他车辆通行时破坏缆风绳，对临时支撑造成危险及安全隐患。
5.3.6在钢结构构件安装过程中，加强对进行临时支撑观测，发现有超允许的变形的，立即采取有效加固措施；以确保安全。
5.3.7临时支撑安装完成后应报总包、监理等相关单位或或部门进行验收；合格后方可使用。
5.3.8在大风、暴雨雪等恶劣天气来临之前对支撑及缆风绳的全面仔细的检查，对不符合要求的部位立即采取有效措施进行加强；大风、暴雨雪等恶劣天气过后同样对支撑及缆风绳的全面仔细的检查，如发现支撑有变形、缆风绳有松弛现象的应立即抢修；以保证支撑体系的安全。
5.3.9临时支撑拆除前应确保卸载完成，支撑与结构构件间不存在除安全保护以外的连接（尤其是不能存在竖向荷载）。
5.3.10拆除过程中由专人负责统一的信号指挥。
分段拆除时，未拆除分段应用缆风绳或其它有效措施稳固。
5.3.11临时支撑的安装及拆除时，在作业面的周边10米范围内作为安全禁区，拉设安全警戒线；所有无关人员全部清场。
其他操作方面的安全保证措施详见《广州新客站站房钢结构工程安装方案》及《钢结构施工安全专项方案》中的相应内容。
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