360m单跨中间无支座管桁架罩棚钢结构安装及卸载技术Word下载.docx
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构件重量
（t）
吊装半径、
重心标高
吊装机械
1
主拱1分段
32*20m
180
25、71m
750吨履带吊
2
主拱2分段
35*21m
202
25、69m
3
主拱3分段
4
主拱4分段
35*20m
197
30、62m
5
主拱5分段
6
主拱6分段
25*18m
137
48、46m
7
主拱7分段
8
主拱8分段
24*14m
105
36、40m
9
主拱9分段
10
主拱10分段
38*11m
131
20、21m
11
主拱11分段
（2）环拱及环拱系杆组装单元的划分原则
外围轮廓杆件分为径向杆件（环拱）和纬向杆件（环拱系杆）二种杆件，主受力为径向杆件，由于径向杆件长度较长，最长的杆件长度达90m左右，且均为单根钢管结构，为保证杆件吊装的刚度，采用以每二根径向钢管与之间的纬向杆件组成一个独立的吊装单元，在地面拼装后，以单元构件的形式吊装，单元划分如下图所示。
环拱分段详细参数表
分段名称和编号
（宽×
高）
构件重量（t）
吊装半径、重心标高（m）
环拱下段HX-01
12*17
44
12、7
450吨
环拱下段HX-02
12*22
58
15、12
环拱下段HX-03
12*31
81
15.5、16
环拱下段HX-04
12*37
82
16、20
环拱下段HX-05
12*43
87
16、22
环拱下段HX-06
12*45
92
17、24
环拱下段HX-07
12*47
94
18、24.5
环拱下段HX-08
环拱下段HX-09
环拱下段HX-10
环拱下段HX-11
12
环拱下段HX-12
13
环拱下段HX-13
14
环拱下段HX-14
15
环拱上段HS-01A
18、12
750吨
16
环拱上段HS-01
20
21、18
17
环拱上段HS-02
12*23
73
30、28
18
环拱上段HS-03
12*29
34、37
19
环拱上段HS-04
12*34
37、45
环拱上段HS-05
88
40、50
21
环拱上段HS-06
12*38
93
41、54
22
环拱上段HS-07
12*40
95
42、56
23
环拱上段HS-08
24
环拱上段HS-09
25
环拱上段HS-10
26
环拱上段HS-11
27
环拱上段HS-12
28
环拱上段HS-13
29
环拱上段HS-14
30
环拱上段HS-14A
（3）两榀主桁架之间南北桁架的吊装方法
由于主桁架间连接的南北桁架结构形式均为平面管桁架，且长度较长，最小的也达到95m多,桁架侧向刚度很小,对于结构平面外稳定存在很大的隐患，所以平面桁架吊装时应对吊点的选择、吊装方法上进行必要的有针对性的措施，决定采用将南北桁架分成四分段进行吊装，在地面上将每分段中的上下弦杆和主要连接系杆拼装完成，然后进行分段吊装。
将先吊上去的分段固定在临时支撑架上，将四个分段都吊装上去以后进行整体焊接，完成后进行细部小系杆的连接。
如下图所示：
南北桁架分段详细参数表
宽×
南北桁架1分段
58*18*20
113
48、47
南北桁架2分段
52*18*20
109
南北桁架3分段
55*18*15
98
52、29
南北桁架4分段
50*18*15
3.2吊装机具的选择
根据拟定的吊装方案，本工程罩棚钢结构的吊装采用二台LR1750型750吨大型履带吊，一台CC2500型450吨履带吊和3台SC1500型150吨履带吊进行钢结构的安装。
其中，750吨和450吨主要吊装重量较大的主拱、环拱和南北桁架段；
150吨吊车主要进行环拱嵌补和重量较小的系杆的吊装。
吊装顺序按钢结构分段的重量、吊装半径、吊装就位位置大的部位进行，采用重型主臂加轻型副臂的塔式工况（SDWB）进行吊装，
3.3、临时支撑架的搭设
（1）临时支架设置措施
根据本工程钢结构施工的现场安装条件及相应工期要求，考虑其结构构成特点与构件受力性能，经反复验算与比较，最后区别主结构的功能特点，决定在主拱、环拱与南北桁架结构三部分依次布置临时支撑，分别进行各类结构构件吊装
与高空组装的分步、分段施工方案。
支撑的设计方案不仅要考虑主结构各类构件的功能特点与方位要求，还需按照安装现场的场地与地基条件采取不同的布置方式与截面类型。
在最终采用的吊装施工与支撑布置方案中，为满足底部混凝土结构看台及基础、地基的受力安全要求，对底板支撑反力较大的主拱、南北桁架顶部等部位，设计利用钢桁架托梁将支撑反力转化到承压能力较好的场地混凝土梁柱部位。
临时支架按布置的位置在吊装前必须安装完成，并用缆风绳进行固定，同时与看台、砼基础固定。
经检查验收合格方可使用。
临时支撑形式见下图3.3－1：
临时支撑架图3.3－1
（2）临时支撑架的计算原则：
由于本工程钢结构跨度大、构件多，为更好地了解结构的受力性能以便于指导钢结构的顺利安装，我们对主结构及支撑在吊装施工各阶段的受力与变形进行了整体的有限元模拟计算与分析。
在保证吊装过程主结构及支撑受力安全与合理的情况下，吊装分段工况尽量少，尽量减少高空作业，以力图实现最快的施工进度并获得最好的结构施工质量。
支撑的布置位置与数量、构件截面的选取是通过多次的有限元整体模型计算分析与比较，根据构件的强度、稳定性的应力比与长细比的限制条件优化分析后确定，同时考虑卸载阶段使支撑的受力变化尽量小并且均匀；
通过不断调节，最终达到一个相对最优的方案。
3.4、钢结构安装与卸载的测量技术要点
由于本工程采用分段高空散装吊装的方法。
所以，吊装前应对支承架的定位进行控制。
根据主桁架及网壳杆件的吊装分段尺寸，划出支承架的十字线，将预先制作好的支承架吊上支架基础，定对十字线。
把十字线驳上支承架的顶端面和侧面，敲上洋冲，并加以明显标记。
用全站仪检测支承架顶标高是否控制在预定标高之内。
主桁架及网壳杆件的吊装定位全部采用全站仪进行精确定位，通过平面控制网和高层控制网进行座标的转换，在吊装过程中对主桁架两端进行测量定位，发现误差及时修正。
在卸载过程中共设置了28个沉降监测点，其中，主拱上的监测点14个，环拱上监测点8个，南北桁架上6个。
所有监测点用全站仪进行全程观测，并且在卸载后继续观测15天，监测的内容主要为钢结构直观变形和支撑塔架的变形。
保证钢结构施工测量精度的措施：
（1）测量工作严格按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）和《工程测量规范》GB50026-93执行。
（2）所有测量工具必须经计量单位检测合格才可使用，并定期对仪器进行自检、维护。
施测时仪器、棱镜在阳光下或雨天均应打伞，做好仪器、棱镜的防雨、防光措施。
（3）不同的气温对测量仪器、工具、构件尺寸都有不同影响，测量结果也不一样。
所以，测量工作在同一气温内进行较为准确，根据现场施工情况一般安排在早晨和傍晚进行。
（4）测量工作与其它工种应相互配合，严格执行三级检查，一级审核验收制度，对于测量工作中发现的超公差情况，必须及时给予纠正，不能让问题影响下一道工序施工，以免影响工程进度。
（5）施工机械的震动、胎架膜具的遮挡对观测的通视、仪器稳定性等均有影响，所以，测量时应采用多种方法测量并相互校核。
（6）钢桁架安装过程中，由于自身荷载的作用，在拆除临时支撑后或滑移过程中，会产生变形。
因此，应对桁架进行变形监测，及时校正并符合设计、规范要求。
3.5、现场焊接焊接方法的选择
（1）由于现场高空作业，环境比较恶劣，风速较大，为保证焊接质量，防止焊接缺陷产生，选择抗风能力较好、焊后产生应力和变形小的的焊接方法，故此现场焊接采用自保护药芯焊丝的半自动焊接方法，局部采用手工电弧焊。
焊接设备
焊接方法
电流和极性
单弧或多弧
手工或机械
手工焊条电弧焊
ZX-500
直流反接
单弧
手工
CO2气体保护焊
XC-500
半自动
（2）焊接材料的选择
母材牌号
焊丝或焊条型号
焊剂或气体
适用的场所
手工焊
Q345D
E5015
定位焊；
对接；
角接
气保焊
E501T-1
CO2（99.99%）
（3）预热和层间温度
焊前，母材的最小预热温度按下表要求；
母材厚度
t≤25mm
25<
t≤40mm
40<
t≤60mm
不要求
60℃
80℃
1）接头的预热温度应不小于上表规定的温度，层间温度不得大于230℃；
2）接头预热温度的选择以较厚板为基准，应注意保证厚板侧的预热温度，严格控制薄板侧的层间温度；
3）预热时，焊接部位的表面用火焰均匀加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚范围，但不得小于100mm区域；
4）预热和层间温度的测量应采用红外测温仪或测温笔进行测量。
（4）焊缝清理及处理
1）多层和多道焊时，在焊接过程中严格清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物等，采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具进行清理；
2）接头两侧进行完全焊透的对接焊缝，应在反面开始焊接之前，采用碳刨、凿子等方法清理根部直至正面完整焊缝金属为止，清理部分的深度不得大于该部分的宽度；
3）每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度；
4）要求预热的焊缝应连续施焊，一次完成；
不能一次完成的焊缝应注意焊后的缓冷和重新焊接前的预热；
5）焊接过程中，尽可能采用平焊位置进行焊接。
（5）钢管相贯线焊接要点：
1）钢管对接：
钢管对接焊缝主要为桁架上下弦杆、大直径管材，现场焊接方式主要为手工电弧焊。
对接焊接是本次安装焊接的重中之重，必须从组对、校正、复验、预留焊接收缩量、焊接定位、焊前防护、清理、焊后热处理、质量检验等工序严格控制，才能确保接头焊后质量全面达到标准。
2）组对前坡口内壁、外壁的清理：
组对口内壁、外壁自坡口边10-15mm范围内应仔细去除锈蚀与污物；
不得在接近坡口处管壁上打引弧点、焊夹具或硬性敲打，以防圆率受到破坏；
同径管的错口必须控制在规范允许范围之内。
组装的质量按I级标准控制。
3）校正复验、预留焊接收缩量：
加工制作可能产生的误差以及运输中产生的变形，到现场组对时将集中反映在接头处。
因此，组对后校正是必须的，焊前应经专用器具对同心度、圆率、纵向、曲率过渡线等认真核对，确认无误差后采用千斤顶之类起重机具布置在接头左右不小于1.5m距离处，预先将构件顶升到管口上部间隙大于下部间隙1.5-2mm。
特别要注意正在焊接的接头禁止施加荷载，否则对焊接接头十分不利。
对接接头的焊接应采取左右两根同时施焊的方法，操作者分别从根部起施焊至面层止，每层次均按此顺序实施。
4）根部焊接：
根部施焊应自下部超始出处超越中心线10mm起弧，与定位焊接接头处应前行10mm收弧，再次始焊应在定位焊缝上退行10mm起弧，在顶部中心处熄弧时应超越中心线至少15mm并填满弧坑；
另一半焊接前应将前半部始焊及收弧处修磨成缓坡状并确认无未熔合即为熔透现象后在前半部焊缝上引弧。
仰焊接头处应用力上顶，完全击穿；
上部接头处应不熄弧连续引带到至接头处5mm时稍用力下压，并连弧超越中心线至少一个熔池长度（10-15mm）方允许熄弧。
次层焊接：
焊接前剔除首层焊道上的凸起部分及引弧收弧造成的多余部分，仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有必须除去。
飞溅与雾状附着物，采用角向磨光机时，应注意不得伤及坡口边沿。
此层的焊接在仰焊部分时采用小直径焊条，仰爬坡时电流稍调小，立焊部位时选用较大直径焊条，电流适中，焊至爬坡时电流逐渐增大，在平焊部位再次增大，其余要求与首层相同。
填充层焊接：
填充层的焊接工艺过程与次层完全相同，仅在接近面层时，注意均匀流出1.5-2mm的深度，且不得伤及坡边。
面层的焊接：
管、贯面层焊接，直接关系到接头的外观质量能否满足质量要求，因此在面层焊接时，应注意选用较小电流值并注意在坡口边熔合时间稍长，接头重新燃弧动作要快捷。
焊后清理与检查：
上、下弦主管焊后应认真出去飞溅与焊渣，并认真采用量规等器具对外观几何尺寸进行检查，不得有低凹、焊瘤、咬边、气孔、未熔合、裂纹等缺陷存在。
上、下弦管、管接头焊接完毕后，应待冷却至常温后进行UT检验，经检验合格后的接头质量必须符合GB11345-89的一级焊缝标准。
经确认达到设计标准的接头方可允许拆去防护措施。
相贯节点的焊接采用无间隙施工，趾部及二侧面、端面有坡口，故焊缝相当于部分熔透组合的焊缝，允许在内侧有2-3mm不熔透，但需要增加2-3mm角焊缝，焊缝由两侧的部分熔透焊缝过渡到角焊缝。
角焊缝的焊脚垂直高度为1.5倍的钢管壁厚。
（6）变形的控制
1）装配时，根据制造工艺要求，预留焊接收缩余量，预置焊接反变形。
2）装配前，矫正每一构件的变形，保证装配符合装配公差表的要求；
3）使用必要的装配和焊接胎架、工装夹具、工艺隔板及撑杆。
4）在同一构件上焊接时，应尽可能采用热量分散，严格控制层间温度，对称分布的方式施焊。
（7）焊后处理
1）焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔渣和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；
如不符合要求，应焊补或打磨，修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。
2）外露钢构件对接接头，图纸上如有要求的应磨平焊缝余高，达到被焊材料同样的光洁度。
3.6、钢结构卸载技术
（1）卸载原则及卸载方案的选取
由于卸载过程是一个力的传递和受力体的转换过程，因此这一过程是一个动态过程。
在这一过程中力的传递与受力体的转换必须要保持“合理、有序、平稳、缓慢、均匀”的过渡，这就是本工程必须遵循的卸载原则。
经过严格的计算、研究、分析，本工程适宜采取分区、同步、等量的卸载方案。
（2）卸载特点
1）卸载总吨位大。
由于沈阳奥体中心体育场总用钢量吨位大，其中高空散装的结构吨位约11500吨，总卸载吨位达12000吨，为确保结构的安全和整体外形，需控制各点同步下降；
2）卸载点分布广、点数多、面积大。
128个支撑点分布于整个屋盖结构的南北看台及56榀环拱及主拱的下部；
3）个别单点卸载吨位大。
128个卸载点中，最小单点支撑力约有10吨，最大支撑力约176吨，其中，主拱基本卸载吨位均大于100吨，而90%的卸载点吨位大于50吨，根据单点卸载吨位大的特点，须选择大吨位卸载工具；
4）结构复杂，卸载计算分析工作量大。
为确保整个结构经过卸载后，平稳的从支撑状态向结构自身承力状态转变，必须对卸载全过程进行详细周密的分析，并对所取得的理论计算结果进行分析，以指导整个卸载过程的实施。
5）工程组织难度大：
为确保整个卸载过程按既定方案实施，并且切实同理论计算的分步卸载量相结合，128个卸载点的卸载顺序要按计划进行，组织难度非常大；
6）卸载工作高空操作安全措施难度大；
按常规卸载多数是在支撑顶部进行卸载，本工程所有的卸载工作均在30m-60m以上高空进行操作，而且与混凝土结构的施工在很大程度上存在交叉，设备的坠落和操作工人的人身安全措施难度大；
7）卸载点存在水平位移。
据卸载分析计算的结果，在整个卸载过程中存在比较大的水平位移，需要在分部卸载的过程当中消除水平位移对卸载设备的影响，以确保卸载设备在竖直的状态下工作，提供足够支撑力的同时，使设备可以在可控制的范围内下落。
8）卸载过程中存在一定概率的不确定性。
卸载过程中所有的卸载步骤，可能会出现不尽同理论分析数据的情况，该数据提交专门信息技术处理小组的同时，应当有响应的处理预案做保证，以加快对各类不确定影响的处理速度，避免遇到非正常情况，无法继续卸载的情况。
（3）卸载区的划分
根据“合理、有序、平稳、缓慢、均匀＂的卸载原则，结合本工程的特点和各自构件在结构体系中的受力大小及其相互依赖的主次关系，将68道支撑及128个支撑点划分为6个卸载区，详见下图所示：
（4）每次卸载量的选定
根据上述各分区卸载后变形量，对各阶段每次卸载量选定详见下表：
阶段
支架位置
大步骤卸载量（mm）
小步骤卸载量（mm）
备注
第一阶段
南北桁架区，
既1-1，1-2卸载分区
卸载时由专人统一指挥，每小步卸载开始、结束由卸载小组长向指挥长汇报，并等待接受下一步指令；
每大步完成后对变形进行测量、观察。
小计:
第一阶段分4大步，9小步完成；
第二阶段分2大步，5小步完成
第三阶段分4大步，9小步完成
累计:
23步
第二阶段
东西环拱区，
既2-1，2-2卸载分区
第三阶段
东西主拱区，
既3-1，3-2卸载分区
（5）卸载点上千斤顶及沙箱布置
根据细化卸载计算的结果，针对不同的卸载点反力要求，支撑点上主结构的形式，分别采用30吨千斤顶组合、50吨千斤顶组合、沙箱组合给予具体的布置。
具体为主拱采用80个沙箱、南北桁架和环拱采用千斤顶的形式。
（6）卸载点详细形式
对于每个卸载支撑点，在卸载过程中除设置卸载千斤和砂箱顶外，仍然保留原支撑点，并将原支撑点的高度随卸载量的逐步下降，逐步降低高度，保证整个卸载过程中不出现卸载点完全失去作用的情况，使整个结构逐步下降，确保主体结构的安全。
采用两只千斤顶卸载的点，考虑到两只千斤顶同步工作的需要和在卸载同步操作过程种可能存在的差异，在同一点的两只千斤顶选择为同型号产品。
（7）卸载过程监测点的布置
根据设计要求，由于沈阳奥体中心体育场钢结构的在设计过程中，未作整体结构的预起拱要求，因此主体钢结构的整体外形验收将
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