钢结构安装专项施工方案超高大跨.docx
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钢结构安装专项施工方案超高大跨
×××工程
钢结构安装专项施工方案（超高大跨）
编制人：
审核人：
审批人：
1编制依据
1.1施工组织设计
序号
合同（协议）名称
编号
签订/编制日期
1
XXX施工组织设计
00-00-C1-00
2018.01
1.2施工图纸
序号
图纸名称
图纸编号
出图日期
1
结构施工图
《XX新区体育中心（场馆）施工结构图纸》
全部
2018.01
2
建筑施工图
《XX新区体育中心（场馆）建筑图纸》
全部
2018.01
1.3主要标准、规范、规程
序号
类别
名称
编号
1
国家
《建筑工程施工质量验收统一标准》
GB50300-2001
《钢结构工程施工质量验收规范》
GB50205-2001
钢结构工程施工规范
GB50755-2012
《钢结构焊接规范》
GB50661-2011
《厚度方向性能钢板》
GBT5313-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
GB50018-2002
《钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》
GBT1228-1231-91
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
GB8923-2011
《建筑设计防火规范》
GB50016-2014
《工程测量规范》
GB50026-2007
《建设工程施工现场供用电安全规范》
GB50194-2014
《钢结构防火涂料》
GB14907-2002
《建筑结构荷载规范》
GB50009-2012
《桥梁球型支座》
GBT17955-2009
《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》
GBT12470-2003
《气体保护焊用焊丝碳钢-低合金钢焊丝》
GBT8110-2008
《低合金高强度结构钢》
GBT1591-2008
《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级》
GBT11345-2013
2
行业
《钢结构制作安装施工规程》
YB/9254—95
《施工现场临时用电安全技术规范》
JG/J46-88
《建筑机械使用安全技术规程》
JGJ/33-2001
《建筑施工高处作业安全技术规范》
JGJ/81-91
富锌底漆标准
HG/T3668-2009
《建筑工程用索》
JG/T330-2011
1.4主要法规
序号
类别
名称
编号
1
国家级
《中华人民共和国合同法》
国家主席令第15号
《中华人民共和国建筑法》
国家主席令第91号
《中华人民共和国安全生产法》
国家主席令第70号
《中华人民共和国环境保护法》
国家主席令第22号
《建设工程质量管理条例》
国务院第279号
《建设工程安全生产管理条例》
国务院第393号
《安全生产许可证条例》
国务院令第397号
2
建设部
《实施工程建设强制性标准监督规定》
建设部第81号令
《工程建筑标准强制性条文》
建设[2002]219号
3
《建筑工程设计文件编制深度规定》
建设部[2003]84号
2工程概况
2.1工程简介
序号
项目
内容
1
工程名称
XX新区体育中心项目（场馆）
2
建设地点
XX新区，长利大道西侧，长利涌以北，新区环路以南
3
建设单位
XXX投资管理有限公司
4
设计单位
XX省建筑设计研究院
5
监理单位
XXXXX工程管理股份有限公司
6
施工总承包单位
中交一公局集团有限公司
7
建筑功能
乙级体育建筑
8
建筑面积（m2）
总建筑面积
87142.63㎡
占地面积
9
地下建筑面积
0
地上建筑面积
10
建筑层数
层数
专业足球场：
共5层，其中地上4层地下1层
体育馆：
地上4层，局部地下1层
训练馆：
地上2层
11
结构类型
钢筋混凝土框架结构+钢屋盖
12
建筑高度
专业足球场：
48.5m
体育馆：
33.5m
训练馆：
23.5m
13
建筑物耐火等级
地面建筑二级，地下建筑等级一级
14
抗震设防烈度
6 度
15
设计使用年限
50 年
注：
此表可根据方案内容自行调整，能明确表示出危大工程的信息。
2.2典型平面图
本工程专业足球场结构斜交鱼腹式箱梁单层桁架结构，现场面积大、构件数量多且均为散件从制作厂运至现场在进行组拼，需要较大的堆放场地和拼装场地。
为方便现场施工及满足对进度的控制，所以必须对道路的宽度、转弯半径，平板车、汽车吊、履带吊等施工机械的行走通道要求硬化，现场办公室、工具房、构件堆场及拼装场地减少二次转运等需要对施工现场进行合理的规划及布置。
2.2.1施工平面布置总说明
专业足球场钢柱及钢梁整体构件长度较长，构件在制作厂制作完成后，受到运输条件的限制，需散件运到场在进行拼装后吊装，故施工道路及堆场的布置受到以下几点的限制：
1）吊装因素
足球场结构为椭圆环形结构，外圈为首尾相梁的V型钢柱，内圈为独立分布的V型柱，屋面为首尾相连的斜交鱼腹式箱梁。
V型钢柱最大重量为14吨，长度为38米；鱼腹式箱梁最大重量为46.2吨，长度为52米；由于混凝土结构影响吊装机械站位，需采用1台350吨履带吊在场外吊装。
内圈环形封边桁架最大重量为4.8吨，吊装高度为42.3米，需采用1台80吨汽车吊安装，故需在场外及场内布置两条环形吊装道路。
2）吊装单元拼装因素
场外吊装单元需在场外进行拼装，拼装工作量大，且每个吊装单元长度大，且拼装完成后的吊装单元无法转运，需在履带吊吊装能力范围内进行原位拼装完成后，再由履带吊进行吊装。
所示拼装场地及拼装堆场需布置于构件安装位置附近。
为方便履带吊的吊装，避免吊装单元的转运，需在主场馆外侧布置环形拼装场地及在拼装场外侧布置拼装堆场。
并在场内布置封边桁架及支撑胎架吊装单元的拼装场地及拼装堆场。
3）构件数量堆放因素
主体育场每个罩棚结构总件数约为1725件，支撑胎架约1500多吨，需内外圈布置，现场施工场地面积有限，构件吊装面较广，不适宜集中堆放，构件需按施工进度情况进场并进行分区堆放。
4）构件运输因素
足球场内、外为吊装道路，在吊装阶段构件运输车车辆无法通行，为使构件能运至堆场，需在堆场外侧布置一条环形运输道路，便于构件运输至场内堆场。
综上所述，及根据现场条件、施工分区及钢结构施工流程，施工现场平面布置主要包括以下内容：
现场施工道路规划、临时支撑措施施工阶段平面布置、施工阶段平面布置。
2.2.2施工平面规划及布置
1）现场施工道路规划
专业足球场为大型体育场馆，结构由鱼腹式变截面箱型梁组成的环状桁架结构。
构件数量多，构件及临时支撑措施运输车辆、转运车辆、汽车吊、进出场频繁；跨度大，桁架结构吊装单元需使用350t履带吊进行吊装。
根据现场条件及足球场的施工机械对现场道路的要求，共设置3道环形道路，在足球场内距看台建筑内边缘2m外设置9m宽的内环路作为80吨汽车吊的行走道路；在足球场外距建筑外边缘5m外设置9m宽的中环路作为350吨履带吊的行走道路；最外环为已有8m宽的混凝土道路，作为大型设备及构件进场的运输道路。
内外2环道路的连接根据现场的施工需要共设置了2道径向道路，分别在西南侧及东北侧。
各道路规划及路基处理技术做法如下表所示：
道路名称
主要用途
宽度（m）
路基处理技术
内环路
80吨汽车吊及施工车辆行走
9
1、200厚路基箱
2、50厚砂石找平
3、250厚碎石
4、300厚回填土夯实
外环路
350吨履带吊行走
10
1、50砂石找平
2、450厚碎石
3、素土夯实
径向路（场内）
构件运输、施工车辆行走
10
1、200厚路基箱
2、50厚砂石找平
3、550厚碎石
径向路（场外）
构件运输、施工车辆行走
6
1、50砂石找平
2、450厚碎石
3、素土夯实
2）临时支撑措施施工阶段
足球场主要使用的支撑措施为标准格构式胎架、H型钢以及圆管支撑。
格构式支撑由标准节组成、每个临时支撑措施间通过联系桁架连接形成一个稳定的整体技撑系统。
标准节与联系桁架截面尺寸为2m×1.5m，在考虑堆放时，每个标准节考虑占地面积2.5m×2m，联系桁架考虑2m×Lm（L为联系桁架长度）。
为方便临时支撑措施的吊装减少二次转运，在场内缘环形道路旁设置宽度为10m的临时堆场，在场外缘环形施工道路共设置了4处10m宽的胎架临时堆场，内外堆场总面积约6140㎡。
3）构施工阶段
按照足球场的施工流程，足球场共分为4个施工区域，施工区域顺序如下：
北看台区、西看台区、东看台区、西南网架区。
构件的堆放及拼装场地根据不同的施工区域进行布置，北看台区施工共设置了两个堆场（1000+250=1250㎡）和3个拼装场地（800+200+200=1200㎡）；西看台区施工共设置了3个堆场（300+300+250=800㎡）和4个拼装场地+300+200+200=1600㎡）；东看台区施工共设置了3个堆场（300+300+250=800㎡）和5个拼装场地（200+200+550+550+600=2100㎡）；西南网架区共设置堆场及拼装场一个，总面积为1144㎡，主要用于网架的散件的堆放及拼装。
场地类型
位置
构件总数量
每个堆场可同时拼装单元数量
场地数量
场地总面积（㎡）
拼装场地
北看台区
53
8
3
1200
构件堆场
北看台区
181
-
2
1250
拼装场地
西看台区
81
12
4
1600
构件堆场
西看台区
339
-
3
800
拼装场地
东看台区
81
10
5
2100
构件堆场
东看台区
379
-
3
800
拼装场地
网架区
4
2
1
1144
构件堆场
网架区
162
-
2.2.3钢结构施工平面布置图
为保证现场施工的有条不紊，各工序、各施工区域的合理布置及搭接，项目部综合考虑现场条件、施工分区及钢结构施工流程及各阶段的钢结构施工平面规划、土建单位的施工部署及混凝土结构的流程，钢结构现场施工道路规划、临时支撑措施施工阶段平面布置、施工阶段平面布置等阶段的施工现场平面布置图下所示：
1）现场施工道路规划布置图
2）临时支撑措施施工阶段布置图
3）钢结构施工阶段平面布置图
2.3工程概况和特点
2.3.1建筑概况
XX新区体育中心项目（场馆）位于XX新区长利大道西侧，长利涌以北，新区环路以南，是2018年广东省第十五届运动会的比赛场馆，分为专业足球场、体育馆和训练馆及其三栋建筑之间的连系结构城市会客厅。
足球场2万座、用钢量4500t，体育馆8000座、用钢量3600t（含训练馆），总用钢量9100t，总建筑面积约87142.63㎡，其中专业足球场约48500㎡，体育馆主馆约29600㎡，训练馆约3600㎡。
一场两馆效果图
专业足球场效果图
2.3.2结构概况
1）总体概况
专业足球场为空间大跨度悬挑结构，由“看台分叉柱+尾部V支撑”形成双重竖向支撑体系，支撑屋面鱼腹式箱型梁。
（1）内圈的看台分叉柱共60根，为圆管或锥形管柱，根部落在看台最高处四层或五层（标高约17.680m~20.250m）的混凝土柱的顶部，与顶部的预埋件板焊接，顶部与屋面梁销接；
（2）外圈的尾部V支撑共44根，为圆管或锥形管柱，根部落在看台外首层或一层
（标高0.00或5.500m）混凝土的顶部，与顶部的抗拔球型铰支座连接。
（3）屋面鱼腹式箱型梁共64榀，最大长度约52.5m，最大悬挑距离32.5m，其高度最大2800mm，最小1200mm，宽600mm，板厚12mm、16mm、20mm、25mm等。
鱼腹式箱型梁之间采取上下两层的箱型梁连系。
2）竖向支撑体系
杆件编号
D（D1~D2）xt
截面类型
材质
备注
KFZ1
（900~600）x25
圆形锥管
Q345B
看台分叉柱
KFZ2
600x20
圆形管
Q345B
看台分叉柱
KFZ3
700x20
圆形管
Q345B
看台分叉柱
KFZ4
180x10
圆形管
Q345B
看台分叉柱
KFZ5
（900~600）x25
圆形锥管
Q345B
看台分叉柱
WFZ1
（1000~700）x25
圆形锥管
Q345B
尾部 V 支撑
WFZ2
（1000~700）x25
圆形锥管
Q345B
尾部 V 支撑
3）屋面箱梁体系
4）施工重难点分析及解决措施
序号
重难点分析
解决措施
1
深化设计：
钢结构工程的构件形式繁多，深化设计需要注意三个方面：
1）型钢骨柱等预埋件需要与土建相互结合，防止钢骨主体与钢筋相互冲突；
2）支座、拉索等都需要专业的厂家生产制作，其深化设计需要与钢结构专业紧密结合；
3）专业足球场的尾部为箱型弯扭网格、城市客厅为圆管弯扭网格结构，深化设计时是以直代曲、还是自然过渡，直接影响结构外形效果。
本工程的钢结构深化设计采取业界通用的TEKEL软件为主、CAD软件作为辅的模式，主要做好以下四项工作：
1）在深化之前做好图纸会审和制作工艺评审。
2）与土建等其他专业相互沟通、配合，对于结构主筋、模板对拉丝杆等情况需要留设孔位等，在图纸上反映，防止现场动火。
3）选择成熟、有经验的专业团队，负责支座、拉索等构配件的深化设计，并把将其纳入钢结构深化设计的管理范畴。
4）弯扭构件采取自然过渡的方法深化，控制曲率，满足结构外形效果。
2
钢结构的加工制作需要注意四个方面：
1）屋面箱型梁拟分为三段工厂制作，每段长约16m，而板厚集中在12mm、30mm，薄板的超长焊缝容易造成焊接变形，且本工程设计图纸中隔板设置相当少，发生变形的几率增大；
2）箱型梁节点处设置了部分隔板（加劲板），由于箱型构件的封闭有先后顺序，故存在封闭的隔板无法再次可达的问题，即存在制作隐蔽的问题；
3）销轴节点的精度要求高，两块耳板上的孔洞与销轴的空隙相差仅为1.5mm，制作精度不够，销轴就无法穿过；
4）本工程的弯扭构件既有箱型弯扭也有圆管弯扭，不同的弯扭形式有不同的制故存在封闭的隔板无法再次可达的问题，即作工艺。
本工程的钢结构拟选择有实力、有经验的加工厂进行制作，满足常规构件质量和精度的要求，满足弯扭构件的设备、工艺的要求。
主要做好四件事情：
1）箱型梁（尾部V撑）的分段处采取封头板的加工工艺，建议设计院在减少焊接变形的基础上适当增加隔板（加劲板）；
2）制定详尽、可行制作工艺措施，应对制作隐蔽，同时报告驻厂的监理工程师做好隐蔽验收；
3）对于销轴的制作精度，作为质量难点进行监控和攻关，确保其精度满足要求；
4）圆管弯扭采取弯管机进行弯曲，现场安装形成曲面，弯管时注意壁厚减薄的问题；箱型弯扭采取无模成型或多维成型的工艺加工其部件，然后组装成完整构件，并注意应力的消减。
3
造型各异、安装方法优中选优专业足球场为悬挑结构、体育馆和训练馆为大跨度结构，涵盖了钢结构空间结构两种基本类型，选择安全可行、经济合理的安装方案是工程施工的重点。
安装方案需要注意四个问题：
1）专业足球场的看台分叉柱支撑在箱型梁的中部，且为销轴连接节点，且看台分叉柱呈V形展开，吊装过程中箱型梁的重点偏移、V形柱偏心受压等问题直接影响到结构安装的稳定和安全；
2）专业足球场的东西罩棚均是中间高、两边低，安装过程会产生较大的水平推力；
3）体育馆的中心压力环等结构需要汽车吊进入场内吊装、大型履带吊机在场外吊装主构件，这些都会使吊机的自重荷载对土建的地梁等结构会造成影响；
4）一场两馆的结构卸载直接影响到结构安全，需要重点关注。
本工程的钢结构安装方案需要进行专家论证，通过后方能进行施工。
安装方案有四个特点：
1）专业足球场改变常规的“先柱后梁”的安装工艺，选择“先梁后柱”的安装工艺，即先将屋面梁安装至两端的支撑胎架上，而看台分叉柱辅助受力，尾部V撑完全不受力。
2）选择从中间向两边的安装方法，支撑胎架进行连系和抱墙处理，抵抗其水平推力；
3）采取土建结构预留施工的方法，尽量减少对其影响；
4）采取先悬挑后支撑、先中间后尾部的卸载方法，防止应力集中。
4
体系庞大、胎架稳定性重中之重：
本工程采取“先梁后柱”的安装方法，需要大量的支撑胎架作为结构的支承，这里需要注意三个方面：
1）支撑胎架落点在软土基础上，软土基础如何承载约30t的竖向荷载；
2）支撑胎架落点在混凝土看台上，由于土建结构设计非常经济，如何承载约30t的竖向荷载；
3）胎架自身的稳定性如何保证。
根据现有的方案，预计需要约3000t的支撑胎架体系，支撑胎架体系分为底部分配结构、标准胎架、顶部调节结构。
做好四项工作：
1）部分胎架基础采用3桩承台，桩基础为直径500mm的PHC管桩，桩身长度以单桩终压值确定；
2）混凝土看台采取分配梁（H型钢）将荷载传递至主梁和柱头的方式处理；
3）采取连系结构和抱墙的方式加强其稳定性，并通过模拟计算，验算其稳定性是否在规范设计要求之内。
4）数量庞大，做好支撑胎架货源的落实和进场安排。
5
量大面广、工期紧张：
一场两馆的占地面积约380m*350m；整个工程钢构件数量约8000件；一场两馆钢构同时施工，其中专业足球场工期3个月、体育馆工期5个月、训练馆2个月；现场需要投入大型履带吊机3台（350吨履带吊1台、300吨履带吊2台）、小型汽车吊机约10台（80吨汽车吊等）；投入劳动力高峰期300人。
在如此短的工期内，人、机、料、施工措施等大量投入，如何保证施工有条不紊，是对项目管理的一个重大的挑战。
1）技术先行：
方案优选、论证、审批后实施，方案中对施工方法、施工工艺、工期计划、平面布置等做详尽、可行的规划。
2）协调配合：
与土建专业等紧密配合，对于土建的工作面的移交、预留施工的位置、构件及施工措施的平面布置等相互协调，争取工序穿插到位、堆场井然有序。
3）资源调配：
合理配置人、机、料，市场上对于一次租赁3台350吨/300吨的大型履带吊机有一定的困难，，需要提前物色和落实。
6
高危作业、安全重于泰山：
一场两馆钢结构为大跨度、悬挑结构，最大高度达到40m，施工操作大部分为高空、悬空作业，主要安全隐患为高空坠落和物体打击；另根据施工方案，最大吊重约49.3t，吊装就位时构件自身加速度非常大，空中形态不易控制，如果撞击到支撑胎架与结构，有变形和倾覆的危险。
再者，场地宽广、安全控制点数量多、工程紧迫等，安全形势十分严峻。
1）安全教育与管理:
夯实安全基础管理，如三级安全教育、班前教育、安全巡查制度、安全旁站制度、安全奖罚制度等。
入场必须正确佩戴安全帽、登高必要正确使用安全带。
2）安全措施与投入:
箱型梁上表面牢固安装生命绳、梁底设置安全网、上下有爬梯和安全通道等，落实安全防护措施；按规章制度投入人力、物力和资金，保证安全生产的投入。
2.4施工要求和技术保证条件
2.4.1施工目标
类别
目标内容
工期目标
（1）2016 年 12 月 20 日完成预埋件安装。
（2）2017 年 1 月 22 日完成主体钢结构安装。
（3）2017 年 9 月 2 日完成金属屋面安装。
质量目标
确保获得钢结构金奖、配合总包确保国家优质工程奖、争创鲁班奖。
安全生产目标
（1）伤亡指标：
杜绝死亡、重伤事故，杜绝重大机械设备损毁事故，杜
绝交通、中暑、中毒事故。
（2）现场达标：
施工现场按照《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011 评
价为优良标准。
文明施工目标
省安全生产文明施工优良样板工地。
绿色施工目标
设过程中，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源与减少对环境负面影响的施工活动，实现四节一环保（节能、节地、节水、节材和环境保护）。
服务与工程回访目标
设过程中，信守合同，接受发包方、监理和质量监督站的监督检查，优质，积极、主动、高效地为业主服务。
工程竣工交付使用后，定期主动到建设单位进行回访，以用户满意为原则，履行施工合同的约定和《工程质量保修书》中的承诺。
2.5吊装单元划分方案
2.5.1吊装单元划分原则
1）满足吊装设备的起重性能
吊装单元的划分应能满足吊装设备的吊装，保证能够顺利吊装。
2）满足结构特点
根据专业足球场的结构特点，圆管斜柱采用地面拼装后整体吊装就位；鱼腹式主梁分为三个运输单元段，地面拼装后整体吊装吊装就位；横向联系次梁及边环梁采用散件形式高空原位拼装。
3）利于临时支撑系统的布置
考虑分段处的临时支撑竖向构件位于土建结构的柱顶或主梁上，保证临时支撑系统受力合理性。
吊装单元长度与胎架支撑点相配套，确保构件能平稳支撑在胎架上。
4）减少高空拼装工作量
为减少高空散件的拼装工作，尽量将钢柱及主梁拼装成整体吊装。
5）便于吊装单元的地面拼装
单元片块的划分应尽量减小地面拼装临时支撑措施的高度，减小地面拼装的措施量及高空作业。
2.5.2吊装单元划分详情
1）分段概述
吊装单元的划分在满足现场机械吊装能力的情况下尽量减少吊次数量，确保构件在吊装过程的自身稳定和受力均匀，结合结构受力特点合理划分吊装单元段。
足球场变截面钢柱采用整根吊装，最大截面为ø1000mm，最小截面为ø450mm，最大重量为15.2t。
足球场结构主梁按多个W型排列，首尾相连，通过三道横向联系结构形成整体屋面。
主梁分段根据吊装能力将每个W型分为4个吊装单元段，最大重量为49.2t。
横向联系杆件已散件形式高空原位安装，与主梁形成稳定的整体。
针对本危大方案的设计，如模架设计、支护设计、塔吊基础设计等。
此项内容应包含核心的工艺/材料/设备的比选表，能体现相对常规或既往方案进行了优化，参照《技术质量管理制度》中的方案比选矩阵图。
钢柱吊装单元划分示意图
钢梁吊装单元划分示意图
2）分段整体布置及单元编号
屋面梁吊装单元划分平面示意及编号
屋面梁吊装单元划分平面示意及编号
钢柱吊装单元划分平面示意及编号
钢柱吊装单元划分平面示意及编号
3）分段详细信息
屋盖钢结构吊装单元重量统计及吊重分析
序号
单元编号
吊装单元重量（t）
考虑吊钩、索具重量后吊装单元重量（t）
吊装半径（m）
吊装单元外形尺寸（长 m×宽 m×高 m）
1
WJ-01
38.4
42.9
21
22.9×13.6×0.7
2
WJ-02
23.4
27.9
23
24.9×16.3×0.7
3
WJ-03
39.4
43.9
26
26.3×18.1×0.7
4
WJ-04
47.7
升级会员 