娄底体育馆钢结构专题施工方案最终稿Word文档下载推荐.docx

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7钢结构冬季施工措施

8钢结构施工安全措施

1钢结构工程概况

本钢结构工程为椭圆形大跨度空间结构，长轴为89998mm，短轴81998mm，由16榀径向钢管主桁架ZHJ、3榀环形钢管桁架CHJ与中部的封闭式压力环YLH交叉连接而成。

“┏”形径向主桁架ZHJ呈放射状布置，径向主桁架可分为桁架柱和桁架梁两部分。

桁架柱为变截面三角形钢管桁架，截面高度由下向上为0～4.6m，桁架柱高度ZHJ-1为23.0m，ZHJ-2和ZHJ-3为14.0m；

桁架梁为等腰三角形、高度由外向内为5.7~3m的变截面桁架，长度43.3m。

径向主桁架均为两点支承，桁架柱的一端设有高、低两个球型铰支座，高支座JQCZ-1标高统一为14.3m，低支座JQCZ-2标高分别为±

0.0和9.0m；

另一端与屋盖中部的环形桁架YLH相交，下弦安装标高18.5m。

环形钢管桁架CHJ-1、CHJ-2为平行弦桁架，CHJ-3为三角形桁架，桁架上、下弦与相应位置的主桁架的上、下弦圆管的中心线相贯，组成屋盖的空间整体桁架体系。

屋盖中部由环形钢管桁架YLH与4榀平行弦桁架HJ组成的封闭式压力环，高度3.0m，16榀径向主桁架均相交于此，也是径向主桁架的空中支座。

钢管桁架之间的连接均采用钢管相贯连接。

径向主桁架的桁架柱与砼基座之间采用球型钢支座，为减少温度应力，落地支座为弹性支座，要求达到理想铰支座状态。

钢管采用轧制无缝钢管，材质为Q345B。

桁架杆件的下料、弯曲、坡口、小段制作、抛丸除锈及底漆涂装等均在工厂完成，运至工地后，应按照施工图和《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）的规定进行验收。

验收包括桁架杆件的外观检查和质量证明文件的验收。

2.1.1外观检查：

现场随机抽检3种规格杆件，按1%的数量检查其长度、外径、壁厚偏差；

钢管弯曲后直径偏差≤3mm、壁厚偏差≤1mm，钢管表面不出现折痕和凹凸不平现象；

相贯线的曲率准确、切割面平滑园顺，坡口形式及角度正确；

对杆件表面除锈等级及底漆涂装损伤进行普检，抛丸除锈必须达到Sa2.5级，不得有斑痕、划痕、麻点、裂纹等缺陷。

2.1.2质量证明文件的验收：

包括⑴产品合格证及技术文件；

⑵钢材、连接材料、涂装材料的质量证明或试验报告；

⑶焊接工艺评定报告；

⑷焊缝无损检验报告及涂层检测资料；

⑸主要构件检验记录；

⑹构件发运和包装清单。

2.1.3构件的堆放：

构件堆放扬地应平整坚实、排水通畅，同时有车辆进出的回路。

构件应按种类、型号、安装顺序划分区域，插竖标志牌。

构件不得直接置于地上，要垫高200mm。

堆放高度以最下面的构件不产生永久变形为准，不得随意堆高。

在已平整的场地上，按桁架拼装所需长度和宽度搭设拼装平台。

用砼找平层作为拼装平台基础，在砼找平层上用钢构件焊接固定型钢，使之成为一个整体钢平台，以保证拼装平台的整体稳定和受力分布。

在拼装平台上，用8#槽钢和∠50×

5角钢制作专用拼装胎架，进行桁架的组装和焊接。

为确保桁架拼装质量，拼装平台要测量找平，高度误差宽度方向≯2mm，长度方向≯1/1000，且≯15mm。

胎架要有足够的支承刚度，胎架组装完毕后可进行一段桁架的预拼装，以全面检验胎架的尺寸偏差是否在规范允许误差之内。

在钢平台和构件之间，留出适当宽度道路，用于半成品运送的平板车和吊车使用。

径向主桁架的拼装胎架见下图：

环形桁架为圆弧形，胎架搭设时需按一定弧度设置。

径向主桁架ZHJ共16榀，其中ZHJ-1有4榀，ZHJ-2为8榀，ZHJ-3为4榀。

2.4.1确定工艺分离面：

根据吊装工艺要求，每榀径向主桁架需地面拼装为3段。

第一段为桁架柱，第二段为桁架梁的三角形部分，第三段为桁架梁的平行弦部分。

见下图：

吊装分离面在两相邻节点的距离的1/4处，且上弦主钢管错位，安装时对接的间隙是两侧管端各占一半。

2.4.2拼装工艺流程

⑴首先将主管（上下弦管）G1、G2、G3吊至拼装胎架上的对应位置上，调节调整板，确保主管之间相对位置正确后固定定位块。

确定主管相对位置时，每个节点放1mm的收缩量作为长度方向的增加量。

上下弦杆的接长须设置衬管，并在胎架上进行。

⑵主管定位无误后，在胎架上对主管各节点中心线进行划线，装配各支管（腹管）并定位焊，对支管定位焊时，不得少于4点。

⑶桁架分段接长时，先进行主管的拼接，后进行支管与主管的拼接。

环向桁架CHJ共3榀，在两榀径向主桁架间断开。

CHJ-1上弦弧长18.6m，重2.0t；

CHJ-2上弦弧长17.66m，重2.4t；

CHJ-1、CHJ-2均为平行弦平面桁架。

CHJ-3为三角形桁架，上弦弧长11.77m，重2.4t。

环向桁架拼装时将两榀径向主桁架间的桁架作为一个安装单元，不得留设工艺分离面。

环向桁架拼装的关键：

一是CHJ-1、CHJ-2均为斜平面的平行弦桁架，二是CHJ-3为非等边三角形断面，桁架拼装要保证其准确成型。

压力环由环形钢管桁架YLH与4榀平行弦平面桁架HJ组成，在地面进行整体拼装，总重量8.5t。

2.7.1拼装胎架搭设保证：

胎架拼装完成后要根据施工图核对胎架模具的位置、弧度、角度等情况，检查合格后才能进行桁架杆件的拼装。

2.7.2桁架节点定位：

桁架主管各节点中心线划线后，要用全站仪对各节点的座标进行精确定位验收，方可进行杆件的点焊定位。

2.7.3杆件拼装点焊定位的验收：

杆件拼装点焊定位后，须先对桁架进行几何尺寸的全面检查验收，确认无误后方可施焊。

2.7.4桁架的地面验收：

桁架在胎架上拼装完成后，解除桁架上的所有约束，使桁架处于自由状态，并在此状态下测量桁架的各项尺寸，提交监理进行分段验收。

2.7.5桁架拼装的允许偏差：

桁架拼装的允许偏差（mm）

构件类型

项目

允许偏差

桁

架

跨度最外端两安装孔或两端支撑面最外侧距离

+5.0；

-10.0

接口截面错位

2.0

拱度

设计要求起拱

±

L/5000

设计未要求起拱

L/2000

节点处杆件轴线错位

3.0

管

构

件

预拼装单元总长

5.0

预拼装单元弯曲矢高

L/1500且不大于30

接口错边

t/10且不大于3.0

坡口间隙

+2.0；

-1.0

本工程钢管桁架中，直径＞140mm的为电焊钢管，直径＜140mm的为无缝钢管，材质均为Q345B低合金结构钢，钢管最大断面尺寸为Ф299×

8。

焊缝质量等级：

对接焊缝、支座焊缝为一级焊缝，相贯线的全熔透焊缝为二级焊缝，相贯线的部分熔透焊缝和角焊缝为三级焊缝（外观质量符合二级）。

焊缝质量检查：

所有焊缝均应进行外观检查，当有裂缝疑点时采用磁粉探伤或渗透探伤复查；

对接焊缝、支座焊缝进行100%超声波探伤检查，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的Ⅱ级及Ⅱ级以上；

相贯线的全熔透焊缝按20%比例进行超声波探伤抽查，其合格等级应为B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上。

根据《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ812-2002规定，本工程钢管桁架焊接难度属于“较难”级别。

3.1焊接方法和焊接材料选择

根据工程焊接量大、工期紧的特点，结合焊接节点位置，现场焊接施工采用手工埋弧焊为主，CO2气体保护焊为辅的焊接方法，焊接材料根据结构钢材的材质，按下表选择：

母材材质

手工焊

CO2气保焊

Q345B

E5015或E5016

H08Mn2SiA+CO2气体

3.2.1焊工持证上岗：

本工程电焊工须取得相应特种作业岗位资质等级证书方有上岗资格。

并在现场进行钢管桁架的焊接方法的考核，合格后方可上岗施焊。

3.2.2焊接工艺评定：

按照本工程的焊接方法、焊接位置和拟定的焊接工艺评定指导书，切取三组试样施焊试件，根据外观检查、超声波探伤、机械性能检测结果进行焊接工艺评定，确定本工程的焊接工艺参数和焊接方法。

焊接顺序对焊接变形及焊后残余应力有较大影响，为尽量减小桁架焊接后的变形和焊后残余应力，焊接施工顺序按下列要求进行：

3.3.1由中间向两端推进：

分段拼装的桁架，焊接应由桁架中间向两端推进，桁架向前焊接拼装时，另一端可自由申缩，有利于消除焊接变形和应力累积。

3.3.2先主管后支杆：

桁架焊接时先焊下弦杆的对接焊缝，保证桁架拱度为正值；

后焊上弦杆的对接焊缝，然后焊接下弦腹杆，最后焊接上下弦杆间的腹杆。

3.3.3节点对称焊接：

为使结构受热点在桁架平面内对称、均匀分布，避免桁架因受热不均匀而产生扭曲变形和焊后残余应力，节点施焊时由双数焊工采用对称焊法同时进行。

3.3.4先下弦后上弦、同一腹杆的两端不得同时施焊：

支管与主管的焊接宜先焊下弦节点焊缝后焊上弦节点焊缝。

同一腹杆的两端不得同时施焊，应当在焊完一端并冷却后，再焊另一端。

3.3.5节点交叉施焊：

对于多根支管与主管相接的KK、KT型节点，为避免过大的应力集中，应采用交错焊接法。

3.4.1焊条质量控制：

焊条必须有质量证明书，并按规定进行烘焙和保温。

低氢型焊条烘干温度应为350～3800C，保温时间应为1.5～2h，烘干后应缓冷放置于110～1200C的保温桶中存放，随用随取；

烘干后的低氢型焊条在大气中放置时间超过4h应重新烘干；

焊条重复烘干次数不宜超过2次。

受潮的焊条不得使用。

3.4.2焊前检查：

被焊部位的水渍、氧化皮、锈、油污必须清除干静，表面必须干燥、清洁，坡口角度、钝边、拼装间隙及错口量应经事先检查并符合设计及施工验收规范的有关要求。

3.4.3主管的对接焊缝：

主管的对接连接应采用耳板定位、固定。

正式施焊前先装焊衬管，即衬管与母材管贴紧且与母材点焊牢固。

对接焊接时，第一道应封焊坡口内母材与衬管之连接处，然后逐层逐道焊至填满坡口，逐层清渣焊好。

3.4.4相贯线焊缝：

由于在趾部区为全熔透焊缝，在根部区为角焊缝，侧边由熔透焊缝逐渐过渡到角焊缝，同时考虑焊接变形，因此必须先焊趾部，再焊根部，最后焊侧边。

3.4.5焊条优选：

选用低氢钾型碱性E5016焊条时，可先选用Φ3.2mm焊条、焊接电流100～120A，用于V形坡口和角焊缝的根部焊缝，确保根部熔透。

再采用Φ4.0mm焊条、焊接电流160～210A，用于上层焊道或盖面层的焊接，保证焊道相互熔合，并提高焊接效率。

3.4.6提高操作技术、掌握操作要点：

施焊中根据焊接位置和焊缝走向，随时调整运条方式和焊条倾斜角度，管壁较厚时须多层多道施焊，严格控制层间温度，保证焊缝根部熔透，防止气孔、夹渣和咬边。

施焊中，若发现焊接缺陷，及时查找原因并消除。

3.4.7尽量避免立焊、仰焊：

地面拼装焊接优先采用平焊，凡可利用桁架在胎架中翻身平焊均宜平焊，尽量避免立焊、仰焊，以提高焊缝质量的可靠度。

3.4.8焊接作业环境控制：

焊接作业区考虑有效的挡风措施，冬季焊接施工采取可靠的加热去湿除潮措施。

3.5.1焊中检查：

重点检查是否按焊接工艺卡提供的规范参数施焊及焊道的清理情况。

3.5.2外观检查：

对接焊缝、支座焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷；

相贯线焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷外，尚应满足《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ812-2002中表7.2.3的有关规定。

3.5.3焊缝尺寸检查：

焊缝焊脚尺寸的允许偏差应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ812-2002中表7.2.4-1的规定；

焊缝余高及错边应符合表7.2.4-2的规定

3.5.4无损检测：

径向主桁架ZHJ桁架柱吊装→径向主桁架ZHJ桁架梁吊装→桁架梁吊装时穿插吊装环向桁架CHJ→CC-1及其它小型构件吊装→中部压力环YLH吊装→径向主桁架ZHJ桁架梁合龙段吊装。

主力吊车：

SCC1250履带吊1台；

辅助吊车：

30t汽车吊1台。

第一步：

125t履带吊开入场内，从2-12轴向2-6轴依次安装桁架柱；

30t汽车吊在跨外依次安装其余桁架柱，并进行桁架柱的临时固定。

第二步：

两台吊车先进行桁架柱间的次桁架安装，桁架柱定位并固定后，125t履带吊进行桁架支撑柱的安装，并用4道缆风绳固定。

缆风绳与地面的夹角为60度。

第三步：

用125t履带吊在场内进行2-12～2-11轴的主桁架梁的安装，校正定位后。

连接CHJ3环形桁架及水平拉撑。

第四步：

用125t履带吊在场内继续进行2-10～2-9轴的主桁架梁的安装，校正定位并连接CHJ3环形桁架及水平拉撑。

第五步：

依次安装完2-7、2-6轴的主桁架梁及环形桁架。

125t履带吊卸下大臂，退出场外进行其它主桁架梁的跨外吊装。

第六步：

125t履带吊完成全部径向主主桁架吊装后退场，30t汽车吊在场内进行连接桁架梁之间的环形桁架及上下弦腹杆的安装。

第七步：

30t汽车吊在场内安装CC1环形桁架。

并整体吊装中间压力环YLH。

第八步：

连接中间压力环YLH与径向主桁架前端的桁架片，完成安装。

本工程吊装采用地面分段拼装、原位高空组装的大流水吊装方法，下面就分件吊装概述如下：

4.3.1桁架柱的吊装：

桁架柱共16榀，其中ZHJ-1高度23.0m，截面高度0～4.7m；

ZHJ-2、3高度均为14.0m，截面高度0～3.8m；

ZHJ-1桁架柱重量最大，约3.9t。

桁架柱的吊装以2-12至2-6轴难度最大，由于副馆的限制无法进行跨外吊装，场内吊装停机位又受到限制（避免吊车在地下室顶板行走带来的梁板结构加固）。

故2-12至2-6轴桁架柱采用125t履带吊进行，起重半径≮42.0m，起重高度＞27m。

其余桁架柱在跨外吊装，停机位不受限制，对起重半径没有要求，采用35t汽车吊进行。

桁架柱吊装采用旋转法起吊（边升钩、边回转，使柱绕柱脚旋转而成直立状态）。

吊装就位后，用两台经纬仪校准桁架柱径向及环向中心线，将桁架柱底部和支座临时固定，在14.3m处设两道角钢拉杆与上支座进行临时拉结，并在三个方向设缆风绳拉结固定。

临时固定结束后，吊车方可松钩。

4.3.2桁架梁的吊装：

桁架梁共16榀，其中ZHJ-1、3长度35.64m，ZHJ-2长度36.6m，为正放三角形断面，变截面高度均为3～5.7m；

桁架梁重约12t。

由于场内吊装停机位受到限制（吊车不得在地下室顶板上行走）。

故2-12至2-6轴桁架梁采用125t履带吊进行。

其余桁架梁在跨外吊装，停机位不受限制，对起重半径没有要求，采用125t履带吊进行。

桁架梁的吊装从2-12轴开始，逐榀安装退向2-6轴；

吊装桁架梁前，先安装临时桁架支撑柱，临时桁架支撑柱距径向桁架底支座28.54m，2-12、2-11轴的临时桁架支撑柱采用4道Φ10钢丝缆风绳固定，安装其它轴线上的临时桁架支撑柱时，为避免过多缆风绳影响吊车通行，改为在15.0m标高用角钢进行相互拉结。

桁架梁吊装采用四点绑扎（吊点设在下弦杆节点），起吊后保持水平、不晃动，吊离地面50cm后将桁架梁对准安装位置中心，然后徐徐垂直升钩，吊升超过桁架柱（和临时桁架支撑柱）顶约30cm，用溜绳旋转桁架梁使其对准桁架柱（和临时桁架支撑柱）顶，落钩时应缓慢进行，并在桁架梁接触桁架柱顶时即刹车进行对位。

桁架梁吊装就位后，用两台经纬仪校准桁架梁径向（以高支座中心线为控制点）及环向中心线，吊车方可松钩。

4.3.3环形桁架的吊装：

环形桁架的跨度较小、重量较轻。

CHJ-1、CHJ-2可两点绑扎，吊点设在上弦节点处；

CHJ-3宜4点绑扎，吊点设在下弦节点处。

CHJ-3宜在径向主桁架吊装的同时用125t履带吊穿插安装，以尽早形成整体稳定的空间结构，其它环形桁架可用30t汽车吊在场内安装。

环形桁架安装时，应预留一个节间的部分环形桁架及环形上下弦杆不安，待压力环整体吊装后再行安装。

4.3.4压力环桁架YLH的吊装：

压力环YLH长轴为16.71m，短轴宽8.45m，整体拼装后总重量8.5t。

吊装压力环前，先安装6个临时桁架支撑柱，临时桁架支撑柱短轴方向布置4个，长轴方向布置2个。

临时桁架支撑柱安装前应在地面上弹出O2、O4两个长轴园心的中心线，作为压力环YLH高空定位的依据。

压力环吊装前用12#铅丝在桁架上弦放出O2、O4的十字中线。

并准备2个重量为500g的线锤用于压力环对中使用。

压力环在地面整体拼装后，用30t汽车吊从环形桁架未安装的预留节间起吊，吊升超出已安装钢桁架顶面50cm后，旋转吊臂使压力环对准临时桁架支撑柱顶，边缓慢落钩边用线锤进行O2、O4的十字中线找正，在屋架接触柱顶时即刹车进行对位。

5.1.1多维空间座标转换：

为保证桁架分段拼装的尺寸准确，应将钢结构深化施工图中的多维空间座标体系分解为一维或二维的平面座标，以对定型胎架和桁架分段拼装尺寸进行测量控制。

5.1.2胎架尺寸的测量控制：

首先在胎架平台上放出两条互相垂直的放线基线，然后放出若干个控制点，用基线和控制点通过钢卷尺和吊线坠以及水准仪测量的方法来控制主弦杆和斜腹杆拼装的精确位置。

5.1.3分段桁架的测量控制：

桁架分段拼装完成后，要在解除胎架上的所有约束对桁架拼装尺寸进行测量验收。

5.2.1桁架柱的定位测量：

吊装前将桁架柱的十字中线通过测量放样以墨线在底支座上标示，在桁架柱上部设置互相垂直的两个测量观测点、做出明显标记，并计算出其空间座标。

桁架柱安装时柱底以底支座十字中线对位，上部以全站仪测量控制观测点的座标。

安装标高可通过桁架柱底的垫铁来调整。

5.2.2径向桁架梁的定位测量：

吊装前将桁架梁高支座的十字中线通过测量放样以墨线在高支座上标示，在桁架梁待拼段设置互相垂直的两个测量观测点、做出明显标记，并计算出其空间座标。

桁架梁安装时一端以高支座十字中线对位，另一端以全站仪测量控制观测点的座标。

5.2.3环形桁架梁的定位控制：

径向桁架梁吊装前，应在上下弦管上标示出与其相贯的环形桁架梁的中线及边线，安装时可直接定位安装。

5.2.4压力环的定位测量：

安装前应在地面上弹出O2、O4两个长轴园心的中心线，压力环吊装前用12#铅丝在桁架上弦放出O2、O4的十字中线，安装时用2个重量为2000g的线锤进行高空定位。

压力环的安装标高由4个临时桁架支撑柱控制。

为避免桁架安装后在自重和荷载作用下产生过的挠度，确保使用状态下桁架的空间形状、相对位置与结构计算模型相符，安装施工阶段要进行施工预拱度控制。

本工程确定预拱值原则是：

在全部钢结构自重＋屋面恒荷载＋50%活荷载的作用下，桁架的挠度为零。

经结构分析计算，桁架的最大挠度为130mm。

此挠度反向加到桁架上即为桁架的预拱值。

压力环YLH下4个临时桁架支撑柱的预拱值为130mm，径向主桁架下16个临时桁架支撑柱的预拱值为98mm。

屋面钢桁架安装合龙后，分别在临时桁架支撑柱拆除前、卸载后（自重荷载）、钢檩条及马道全部安装完、屋面施工完、施工完一个月等时点各测一次跨中压力环的挠度。

本工程钢管桁架高空拼装施工时，径向主桁架和压力环采用了临时桁架支撑柱支撑，整个屋盖结构的支承工况与最终的使用工况并不相同，因此需要通过合理的卸载方法来达到结构体系受力状态的安全转换。

6.1卸载方案

在安装径向主桁架和压力环的22个（16＋4）临时桁架支撑柱顶设置槽钢支承柱，将计算分析得出的桁架卸载挠度标示在槽钢支承柱上，逐步割除槽钢支承柱，达到结构体系受力状态的安全转换。

经计算：

卸载状态的挠度控制值为80～90mm。

6.2卸载方法

卸载为位移控制，采用“原位监测同步控制、分区分级、自中间向两侧逐步卸载”的原则进行。

卸载方法采用支承点逐渐割除法，压力环和径向主桁架下弦杆各支承点分6步轮番进行。

先压力环、后径向主桁架，用气割将支承点槽钢柱按前3轮每次20mm，后三轮每次10mm的控制值逐步割除，直至下弦杆全部脱离临时桁架支撑柱。

6.3卸载过程安全措施

为使现场实际情况与设计模型相吻合，卸载前条件如下：

⑴屋盖主体钢结构所有构件全部安装到位；

⑵所有节点的连接已经完成，且验收合格；

⑶屋盖结构外形验收合格；

⑷卸载当天的风力不得大于4级。

6.3.1卸载速度控制：

为控制卸载速度，卸载时必须全部完成每一级的卸载过程。

检测结构的下挠度及各个支撑点处的工作稳定性，无不良影响因素后，方可开始下一级的卸载工作。

6.3.2卸载过程观察：

卸载前对分段拼装的高空焊缝进行着色，在卸载过程中安排专人观察，发现问题立即报告。

6.3.3制定卸载应对预案：

整个卸载过程是在基于理论计算分析的基础上制定的，在实际的操作过程中，可能会出现同理论分析数据不尽相同的情况。

对于可能出现的各种非正常情况，提前编制相应的处理预案措施。

6.3.4卸载过程安全措施：

所有卸载过程中高空使用的工器具均采用保险绳的方式联结或固定，割除的槽钢头不得坠于地面产生安全隐患。

同时，加强对所有操作工人的安全教育和技术交底，提高安全意识，保证卸载过程的安全。

⑴正温条件制作的钢构件一般不宜负温焊接安装。

工期所限需负温安装时，应根据环境温度的差异考虑构件收缩量，并在施工中采取调整偏差的技术措施；

参加负温焊接施工的焊工应经过负温焊接工艺培训。

⑵负温下使用的焊条外露不得超过2小时，超过2小时重新烘焙，焊条烘焙次数不超过3次；

焊剂在使用前按规定进行烘烤，使其含水量不超过0.1%。

⑶构件组装时，清除接缝50mm内存留的铁锈、毛刺、泥土、油污、冰雪等杂物，保持接缝干燥无残留水分；

按工艺规定的顺序由里往外扩展组拼，在负温组拼时做试验确定需要预留的焊缝收缩值。

⑷钢结构在气温低于0℃时，焊件在始焊处100mm范围内预热到15℃以上；

预热