钢结构施工方案1.docx

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钢结构施工方案1

第0章方案的选择与比较

沈阳桃仙机场二期扩建航站楼钢结构屋盖与目前国内刚建成的几个机场相比（如深圳黄田机场二期工程、香港新机场及上海浦东机场等）具有以下特点和难点：

一、工程特点

1、设计新颖、结构形式独特：

本工程航站楼钢结构屋盖呈“伞形”，它由27榀跨度分别为57.6M和28.8M的空间曲线桁架组成，重量分别为30.2T和10.1T，桁架截面为倒置三角形，采用管一管相贯线连接，桁架高差达13M，主桁架（T-1，T-2）、（A）、（G）轴通过法兰连接底座、（D）轴通过多根发射状的摆式杆支承在3排52根四肢（双肢）格构式钢柱上，屋面通过轻型檀条、系杆连成整体后安装压型钢板及采光天窗。

2、所有支承柱为格构式钢柱，最大长度达18M，“伞形”主桁架中部（D轴）通过摆式杆与钢柱采用铰接连接，摆式杆最在长细比达134，对钢屋盖的整体强度及稳定性要求很高。

3、屋盖钢结构设计在二层（+7.00m）予应力楼板上，楼面设计荷载为500kg/m2,航站楼四周施工场地与道路开阔，可满足钢结构现场分段拼装及跨外吊装的需要。

4、工期紧：

要保证年底具备送气条件，航站楼必须全封闭，这样地下室工程施工需三月份进场，5月份完成并具备钢柱吊装条件；而钢结构的制作工作尚未开始，要保证5月份初钢柱进场特别是主桁架的制作能满足现场拼装及吊装的需要，难度很大。

二、施工难点：

1、承重柱为格构式钢柱，长细比较大（最高达18m），与+7.00m楼板采用悬浮式连接，当主桁架在施工过程中产生应力、应变及+7.00m楼板发生位移时易产生扭曲与变形。

2、摆式杆长细比达134，与主桁架及支承柱采用铰接，其自身刚度和稳定性控制难度较大，易产生失稳。

3、整个钢屋盖结构为轻型结构，其整体刚度与整体稳定性均较差，应力、应变难以控制。

4、总体工期紧，各工序交叉配合尤其是+7.00楼板、予应力张拉与屋盖结构的交叉施工配合难度较大。

三、方案选择：

针对上述特点和难点，我们对可能适用于位该工程屋盖钢结构的三种施工方案在安全可靠性、质量控制、工期控制及成本投入四个方面进行了认真地分析与比较：

方案一：

“高空拼装、单无滑移、分片累积滑移就位”

基本思路是：

在航站楼（14）轴线—侧布置—台K50/50行走式塔吊，利用φ48×3.5脚手架钢管在航站楼一端搭设22M×110M滑移拼装胎架，并沿（A）、（D）、（G）轴布设滑移轨道（43kg/m）（（A）轴滑移轨道安装在托架梁上），（D）、（G）轴线的滑移轨道安装在布置于+7.00m楼面的滑移承重架上，T-1、T-2各分段桁架通过行走式塔吊吊装到拼装胎架上进行组对、校正、焊接及屋面檀条、系杆的安装（根据需要可将屋面板、采光带等安装好），将拼装好的分片桁架（4-6榀）落放在（A）、（D）、（G）轴三条轨道上，通过设置在+7.00m楼面上的三台8T改装卷扬机进行分片累积滑移就位。

方案二：

“跨外吊装、拼装胎架滑移、分片就位”

基本思路是：

在+7.00楼板上搭设9座滑移举重拼装胎架，（A）、（D）跨间的6座滑移拼装胎架间设置三座辅助滑移胎架，分段桁架，利用陆侧的K50/50行走式塔吊和空侧的100T履带吊吊装到滑移胎架上进行整榀组对、校正、焊接及屋面檀条、系杆和摆式杆的安装，检测达到设计及规范要求后拆除刚顶撑，使桁架就位在（A）、（D）、（G）轴线上。

滑移拼装胎架，按上述程序依次进行各榀主桁架的组装、就位及屋面檀条、系杆的安装（根据需要可穿插进行屋面板及采光窗等的安装）。

方案三：

总体思路与方案二相同，不同之处是将滑移拼装承重胎架架设在±0.00m进行主桁架及屋面檀条、系杆的组对与安装，与方案二相比，方案三有以下三个方面的缺陷：

a.+7.00楼板后施工，（A）、（D）（G）轴的钢柱长细比更大，其刚度与稳定性更差，需采取相应的加固补强措施，才能保证主桁架在安装落放过程中的安全与质量，工期与成本均相应要增加。

b.滑移拼装胎架高度增加了7米，不仅总重量增加近80T成本增加近12万，关键是胎架在滑移过程中的稳定性较差，桁架拼装质量不易保证，加固措施与水平滑移难度增大，工期增加，不利于总体施工进度。

c.+7.00M楼板后施工屋盖钢结构先施工的作业顺序，一、二层各工序间交叉作业难以及时展开，安全不易保证，对钢结构制作工期与进度的要求相当紧凑，一旦出现钢结构制作无法满足现场拼装及吊装进度时，整个工程的施工将外于停滞状态，不仅会延缓+7.00楼板及予应力张拉的施工时间，更主要的是屋盖钢结构施工完后，配合土建及其它专业工程施工的现场塔吊的作用与工效将大大降低，土建几千吨施工材料的垂直与水平运输将严重受阻，如采用屋面留洞进行垂直运输，不安全因素太多。

因此方案三比方案二在安全、质量、工期与成本等方面都具有更多的不确定性，存在着很大的施工风险。

四、方案比较

本着“安全、优质、高速、低耗”的原则，我们对方案一与方案二从安全可靠、质量、工期及施工成本四个主面进行了认真的分析与比较：

在安全、可靠性及质量控制方面：

如采有“高空拼装，分片累积滑移”方案，格构式钢柱在滑移摩擦力及侧向推力作用下需进行加固处理，摆式杆与主桁架及（D）轴格构式钢柱均采用铰接，长细比达134，给分片累积或整体滑移带来了许多不安全的隐患，且T-1、T-2两榀主桁架间仅通过2根219*8钢管过渡，檀条大多为薄壁C型檀条，滑移时的整体刚度与整体稳定性均无法保证。

采取“跨外吊装、高空分段组装”的方法，主桁架始终处于静止状态，且主桁架在成型前均支撑在组装胎架上，待主桁架、摆式杆、屋面檀条等联系杆件均按设计及规范的要求安装无误，形成整体刚架并通过摆式杆及支座安装在（A）、（D）、（G）轴四肢格结构式钢柱上后，才拆除主桁架拼装胎架上的顶撑系统。

从而保证了主桁架及屋面檀条、系杆等所有钢结构构件的安装精度和质量，消除了因内外力作用给格构式钢柱、主桁架及摆式杆等造成的破坏，不利于提高屋盖钢结构施工的安全与质量。

采用滑移方案时，受布置于航站楼一端的行走式塔吊的影响，需将A区（或C区）指廊的二层楼板分隔开，给+7.00M楼面也带来了不安全的隐患。

2、在总体施工进度方面：

“高空分榀组装，分片累积滑移”方法与本工程所采用的“跨外吊装、胎架滑移、高空分榀组对”方法的共同之处在于两种方法都是在拼装胎架上完成主桁架、摆式杆及檀条等屋面构件的组对与安装，两种方法都将主桁架T-1、T-2分为5段，主桁架在拼装胎上组对接头数量是一致的。

因此，主桁架T-1、T-2及屋面檀条、拉杆等在高空组对及安装同期基本相同，采用“跨外吊装、拼装胎架滑移、高空组对”方法时，只需在+7.00M楼面上对3组拼装胎架进行滑移即可，节省了大量的牵引系统、钢丝绳换位及格构柱、主桁架、摆式杆加固等工作量，大大缩短了滑移的时间；而且拼装胎架的滑移与钢屋盖分片累积滑移相比既快捷又易于操作，从而可加快整个钢结构的总体施工进度。

通过对二种方案施工周期的比较，采用“高空分榀组装，分片累积滑移就位”的方法，整个刚结构的施工周期约为120天，而采用“跨外吊装，高空分榀组对”的方案，整个钢结构的施工周期为90天左右，比“分片累积滑移”方案缩短工期30天。

（注：

采用跨外吊装，高空分榀组对“方案时整个钢结构的施工工期90天是按搭设一组滑移拼装胎架来考虑的，如搭设二组滑移拼装胎架进行主桁架T-1、T-2的组装及屋面檀条、系杆等构件的安装时，整个航站楼屋盖钢结构的总体施工进度可提前20天。

此时，航站楼屋盖钢结构的施工顺序可考虑从中间向两端进行）。

另外采用此方法施工时，整个航站楼屋盖钢结构安装一步到位，未留下任何收尾工作。

3、在成本投入方面：

方案一：

采用“高空拼装，分片累积滑移”方案时，投入的机具设备及施工措放如下：

序号

投入设施

规格型号

数量

发生费用

1

行走式塔吊

K50/50

1台

60万

2

汽车吊

50T/25T

各1台

共30万

3

拼装胎架

φ48*3.5钢管

200吨

25万

4

滑移轨道承重架

φ48*3.5钢管

350吨

45万

5

滑移轨道

43kg/m钢轨

600米

10万

6

卷扬机

5T改装

3台

5万

7

钢丝绳

φ21.5

2500米

3万

8

方木

160*200*1000

1500米

7万

9

滑轮

5T单门闲口

150个

1万

10

导向轮

自制45号钢

42个

0.5

11

脚手板

硬木厚5cm

3000m2

1.5万

12

前撑装置

自制φ219*10

12T

10万

13

后撑装置

自制φ219*10

12T

10万

14

联撑装置

φ219*10

30T

25万

15

其它加固装置

25套

约40T

30万

16

千斤顶

10T/8T

各20只

0.8万

17

倒链

10/5T/2T

10号/20号/40号

1.2万

18

双门滑轮

8T

20号

0.4万

19

其它吊具

1.6万

20

+7.00M楼板下支撑加固

φ4883.5脚手架钢管

250T

25万

21

22

合计

292万

方案二：

采用“跨外吊装、高空分段组装”方法时，投入的机具设备及施工措施如下：

序号

投入机具设施

规格型号

数量

发生费用

1

行走式塔吊

K50/50

1台

60万

2

履带吊

100T

1台

30万

3

汽车吊

50T/25T

各1台

共20万

4

拼装胎架

φ48*3.5钢管

200T

25万

5

滑移轨道

38kg/mq钢轨

400米

6万

6

枕木

160*200*2500

660条

6万

7

卷扬机

2T

1台

0.2万

8

钢丝绳

1/2``

1000米

0.8万

9

滑轮

3T单门开口

40只

0.3万

10

导向轮

2T单门开口

25只

0.2万

11

脚手板

硬木、厚5cm

800m2

0.4万

12

千斤顶

10T/8T

各10只

0.4万

13

倒链

10/5T/2T

10只/10只/20只

0.5万

14

其它索吊具

1.2万

15

+7.00M楼板下局部支撑加固

φ48*3.5脚手架钢管

150T

15万

合计

166万

通过上述分析,可见在本工程中采用“跨外吊装，高空拼装”的方法比“分片累积滑移”的方法可降低成本126万元。

综上所述，方案二比方案一及方案三在安全、工期、质量、成本诸方面均有优势，通过综合分析评定，我们决定在本工程钢结构屋盖安装施工中采用方案二“跨外吊装，拼装胎架滑移、高空分榀组对”的施工方案。

第一章工程概况

1．1钢结构工程简介

沈阳桃仙机场钢结构施工总面积26265.95平方米，分为A、B、C三个区段。

B区为大厅，大厅屋盖结构由两个跨度分别为57.6米和28.8米、外观呈“香蕉形”倒三角形钢管桁架组成。

桁架有两个上弦杆和一个下弦杆，上弦杆最大间距3.00米，相互之间以交叉的圆钢斜杆拉接，上下弦通过斜拉腹杆和压力支架连成整体，两翼A、C段为连廊，屋盖由与大厅相似的倒三角形钢桁架组成，跨度19.2米。

钢屋盖的荷载传至四根（两根）钢管和若干缀条组成的格构式四肢钢管柱上，陆侧/大厅中部的四肢钢管柱间距为18米，断面2.0×2.0米，空侧四肢钢管柱间距9.0米,断面为0.8×0.8米.

大厅中部四肢钢管柱通过发射壮钢摆式杆与钢桁架连结,摆式支柱长8.2米—14.8米,屋面的两端及中部均匀设置四道屋架水平支撑,支撑采用圆钢管结构,设于屋架上弦.檩条通过檩托支撑于桁架上弦.

1．2钢结构材料

钢管：

本工程全部钢柱、屋架、托架、支柱等均采用结构无缝钢管（GB8162-87），材质为16Mn钢（Q345B）。

铸钢：

用于摆式杆支柱两端节点，采用ZG230-450H，应满足〈焊接结构用碳素钢铸件〉的有关规定。

锻钢：

用于圆钢两端点，45号钢。

普通螺栓及柱脚螺栓：

Q235号钢，C及螺栓。

高强螺栓：

采用10.9S级扭剪型高强螺栓，其性能应满足GB3632-83

焊接材料：

焊接16Mn钢和Q235B钢可分别选用E50××型焊条和E43××型焊条。

1．3使用规范及文件

钢结构设计规范〈GBJ17-88〉

冷弯薄壁型钢结构技术规范〈GBJ18-87〉

钢结构工程施工及验收规范〈GB50205-95〉

建筑钢结构焊接规程〈JGJ81-91〉

钢结构高强螺栓连接设计、施工及验收规程〈JBJ82-91〉

沈阳桃仙机场扩建工程招标文件

沈阳桃仙机场扩建工程招标图纸

1．4工期控制目标

为了控制总体工期，钢结构施工将主要控制以下几个节点工期

钢柱及托架制作1999年3月1日开始；

钢柱及托架安装1999年5月1日开始；

屋架安装1999年7月1日开始；

钢结构屋架在1999年9月7日前安装完毕；

钢结构在1999年9月27日前封顶。

现场安装工期25天

屋架安装69天

屋面板安装70天，并与屋架安装交叉进行。

钢结构安装总工期（包括屋面板）94天。

1．5施工质量目标

严格按设计、业主的要求及施工规范进行施工，质量达到国家极优质工程，分部、分项工程优良品率达到90%以上，并达到国内先进水平。

1．6安全目标

工程施工过程中达到：

无死亡、无重伤、无火灾、无中毒、无坍塌。

1．7文明施工目标

施工现场文明整洁，争创文明工地。

第二章施工部署

2．1组织机构与劳动力计划

2．1．1组织机构

本工程严格按项目法施工，建立以项目经理为首的项目领导班子。

其组织形式为：

项目经理

2．1．2劳动力计划

根据本工程的特点及施工的具体要求，劳动力实行动态管理。

钢柱及托架吊装时劳动力分配如下：

序号

类别

单位

数量

1

管理人员

人

10

2

铆工

人

10

3

架子工

人

5

4

油漆工

人

10

5

电工

人

2

6

测量工

人

2

7

机操工

人

5

8

起重工

人

10

9

合计

人

54

屋架安装时劳动力计划如下：

序号

类别

单位

数量

1

管理人员

人

15

2

铆工

人

30

4

电焊工

人

10

5

架子工

人

15

6

油漆工

人

12

7

电工

人

3

8

测量工

人

4

9

探伤

人

2

10

机操工

人

6

11

起重工

人

10

12

普工

人

33

12

合计

人

140

2．2施工准备

审批

熟悉合同、图纸及相关规范，参加图纸会审，并做好施工现场调查记录。

其程序为：

2．3主要设备、机具、仪器

2．3．1主要吊装设备机具一览表（见表一）

2．3．2主要焊接设备机具一览表（见表二）

2．3．3主要测量仪器一览表（见表三）

表一主要设备机具一览表

名称

规格/型号

数量

备注

塔吊

K50/50

1台

屋盖吊装用

履带吊

100t

1台

屋盖吊装用

汽车吊

50t

1台

屋盖吊装用

履带吊

70t

1台

钢柱吊装用

汽车吊

25T

1台

钢柱吊装用

平板车

30T

2台

脚手架钢管

Φ48×3.5

200T

卷扬机

2T

2台

自备

电动扳手

20把

自备

螺旋千斤顶

8t/16t/20t

5个/10个

/5个

自备

倒链

1t/3t/5t/10t

20个/20个

10个/4个

自备

对讲机

10付

自备

安全带、安全帽

350套

自备

安全网

水平

4000M2

自备

表二主要焊接设备机具一览表

序号

名称

规格

数量

1

二氧化碳焊机

X-500PS600VG

15台

2

直流焊机

AX-500-7

10台

3

空压机

0.9立方米

6台

4

高温烘箱

00C—5000C

3台

5

保温箱

1500C

5台

6

测温笔、测温仪

50支

7

碳弧气刨枪

20支

8

磨光机

25台

表三主要测量仪器一览表

序号

名称

数量

1

激光铅直仪

2台

2

J2经纬仪

3台

3

1"或5"全站仪

1台

4

S2型自动安平水准仪

6台

5

50m校准不锈钢卷尺

5把

6

50m钢卷尺

5把

7

三脚架

5个

2．4施工平面布置

钢结构施工总平面布置主要分以下两个安装时间区段布置：

2．4．1钢柱及托架施工平面布置

钢柱及托架吊装是在7.00m楼面浇注以前进行,吊装可沿柱边行走进行,平面布置主要考虑了以下内容：

吊车及运输车辆的行走路线；吊车的作业路线；钢柱构件及托架构件的临时堆场与拼装场的位置。

见图

（一）

2．4．2屋盖钢结构施工平面布置

屋盖吊装时7.00m楼面浇注已完成，并已达到一定强度，吊装设备只能沿楼面四周布设。

并考虑B区屋架分段地面拼装，滑移胎架高空组装的方案进行屋盖钢结构安装。

施工平面布置如图

（二）。

2．5施工进度计划与保证措施

2．5．1进度计划

详见沈阳桃仙机场钢结构施工进度计划。

2．5．2进度保证措施

1．选用科学的、先进的、切实可行的施工方法、施工手段进行钢结构安装。

2．使用先进的设备、机具、仪器以提高劳动生产率。

3．安排合理的施工流程和施工顺序尽可能提供作业面，使各分项工程可交叉施工。

4．实施项目法施工，实施项目经理负责制，行使计划、组织、指挥、协调、控制、监督六项基本职能，并选配优秀的管理人员及劳务队伍承担本工程的施工任务。

5．采用施工进度总计划与月、周、日计划相结合的各级计划进行进度的控制与管理，并配套制定机械设备配备使用计划，劳动力分布安排计划、构件进场吊装计划等，实施动态管理。

2．6总体施工方案及施工顺序

2．6．1施工区域划分

如图

（二）所示，将整个钢结构施工平面划分为三个分区，以B分区的安装施工为主，A、C分区与之同步进行，并保证三个分区同时完工。

2．6．2方案概述

1．A、B、C区所有钢柱和托架均不分段，整体一次吊装。

钢柱及托架构件在制作厂制作成散件，运输至施工现场拼装场地进行现场拼装，整根钢柱和整榀托架构件采用履带吊和汽车吊依次吊装至设计位置。

2．B区（12）-（38）轴线屋架在制作厂制作成散件后运输至施工现场拼装场地进行现场拼装。

单榀桁架地面分段拼装，利用一台行走式塔吊和一台100T履带吊将分段桁架吊装至高空进行组装，滑移置于楼面的拼装胎架，依次进行27榀桁架安装。

3．A区

（2）-（11）轴线和C区（39）-（49）轴线屋架构件在制作厂制作成散件，运输至施工现场拼装场地进行现场拼装，利用50T汽车吊跨外依次整榀吊装。

2．6．3施工顺序

1．100T履带吊按图

（一）所示行走路线顺次吊装B分区GZ-1，GZ-2钢柱及TT-1托架。

同时，25T汽车吊按图（）所示行走路线顺次吊装GZ-3，GZ-4，GZ-5钢柱及TT-2—TT-5托架。

2．钢柱及托架安装完成校正无误后，交土建进行7.00m楼面施工，待楼面混凝土施工完成并达到设计强度后，移交钢结构屋面施工。

3．安装K50/50塔吊、三榀屋架拼装胎架、胎架底座及胎架滑移轨道。

4．进行三榀屋架的分段吊装和高空组装（包括檩条和支撑）。

5．滑移屋架拼装胎架一个柱距（18m），再进行三榀屋架的高空组装。

6．沿12-38轴线方向滑移拼装胎架，顺次三榀一组安装B区屋盖。

7．安装B区屋盖的同时进行A、C区屋盖安装。

8．屋面板安装与屋架安装同步、交叉进行。

2．6．4施工流程框图

钢结构收尾

第三章钢结构制作

3．1制作厂的选择

钢结构的制作是钢结构工程一个极其重要的环节，将直接影响到钢结构施工的施工质量、工期等。

为了保证工程质量以及制作与施工的密切配合，在制作厂的选择上，将重点考虑以下内容：

1．选择有实力、有类似工程加工制作经验的钢结构制作专业厂家进行钢结构制作。

2．选择与安装施工单位有过多次钢结构工程合作经验的制作单位。

3．选择钢结构构件运输方便的制作厂进行钢结构加工、制作。

4．根据本工程工期较短，一家制作厂很难在短期内完成所有钢结构构件制作任务，考虑同时选择2个厂家进行制作。

5．选择有现场拼装实力和经验的制作厂。

待制作厂家选定后，以下工作由制作厂完成。

3.2细部设计

细部设计是本工程制作过程中最重要的环节，是将结构工程的初步设计细化为能直接进行制作和吊装施工图的过程。

细部设计的主要内容为：

a.主桁架分段

b.单件部件放样下料

c.编制下料加工、弯管、组装、焊接、涂装、运输等专项工艺。

d.主桁架组装

e.吊装吊点布置

f.配合安装技术措施

g.运输加固。

3.2.1细部设计组织表

非标CAD

设计组

3.3加工制作工艺及工艺流程

本屋盖钢结构面积为26265.95平方米，主要构件为曲线倒三角形主桁架和格构式钢柱几及托架,依据吊装及运输要求，将主桁架分别为三段和二段进行放样下料、编号，散件成捆运输至工地现场，主桁架具体分段划分示意如图（三）所示,桁架组对方法如图（四）所示

3.3.1加工准备

工艺评定试验

3.3.2组装（此部分工作拟定在现场进行）

监理认可

3.3.3钢材预处理

对所有桁架钢结构中所用的钢管和钢板，将在切割加工前进行预处理。

钢管在涂装车间内进行抛丸除锈，钢板则由钢板预处理流水线进行预处理，使钢材表面粗糙度达到Sa2.5级后喷涂保养底漆，以保证钢材在加工制作期间不锈蚀及产品的最终涂装质量。

3.3.4放样、下料

制作前根据细部设计图纸，在放样平台上对桁架钢结构进行1:

1实物放样，对上下弦杆定制加工样板、样条，以保证弯管及制作精度。

所有构件全部采用数控切割机进行切割下料，保证下料数据准确性。

由于主桁架节点均为钢管马鞍形相贯线接头，其切割质量将直接影响到构件的精度和焊接质量。

对此类接头，采用钢管加工流水线上配置的700HC-5钢管相贯线切割机进行切割,相贯线曲线误差控制在1毫米以内。

该相贯线切割机最大切割管径为Ф700,切割管壁厚为25毫米。

切割时，将切割参数（管材内径、相贯钢管外径、相贯夹角、相贯线节点距及相贯线上下标距）输入切割机的控制屏内，被切割钢管形成在机身平台上原地旋转，气割头沿钢管纵向移动，两种运动速度所形成的曲线即为所要求的相贯线曲线。

3.3.5弯管

利用大型数控、程控弯管机对钢管进行各种曲率的弯曲成型。

对主桁架上下弦管，可采用DB275CNC中频弯管机及DB276CNC数控弯管机进行弯管。

弯管采用折线法弯曲，用样板进行校对，弯曲线与样板线之间的误差按GB50205-95规范要求不超过2毫米。

管子弯曲后的截面椭圆度不超过1.5%。

3.3.6装配

所有钢管结构，包括钢柱、托架及屋盖桁架现场拼装前，均需根据图纸及规范要求制作组装胎架，并经监理检验合格后，将已开坡口、弯曲成型后的钢管和成型的斜、腹杆，按编号组装、点焊定位。

由于腹杆上、下弦管的组装定位比较复杂，控制好腹杆的四条控制母线和相应弦管的四个控制点至关重要，定位时要保证相同的腹杆在弦杆上定位的