壳体钢结构安装工程施工工艺方案Word格式文档下载.docx
《壳体钢结构安装工程施工工艺方案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《壳体钢结构安装工程施工工艺方案Word格式文档下载.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
长度
重量
设备
半径
起重量
1a
BC-W
35m
30t
86m
44t
1b
BC-E
2a
TB-001
16m
66m
53t
2b
TB-012
CC2800
3a
TB-002
600t
76m
49t
3b
TB-011
履带吊
4a
TB-003
12m
33t
60m主臂
90m
42t
4b
TB-010
84m副臂
5a
TB-004
10m
27t
SFSL工况
98m
35t
5b
TB-009
带300t
6a
TB-005
超起配重
100m
6b
TB-008
7a
TB-006
18t
7b
TB-007
（2）梁架分段
根据设计对梁架分段要求，结合具体施工时的需要，长轴、短轴均分为四段，分段位置：
柱靴：
柱靴底向上1.2m处断开；
下段：
柱靴分段线—R13；
中段：
R14—R26；
上段：
R27—R40。
分段图见图15、图16。
图15长轴梁架分段
图16短轴梁架分段
环梁、箱形梁吊装单元段等。
附表一为顶环梁吊装参数表，附表二为梁架吊装参数表。
3.1.3吊装构件拼装
由于受运输条件的限制，构件工厂制造时先加工成较小的单元件，运到现场后再拼装成构件或吊装单元件。
除第五拼装区外，其余拼装区内构件均由50t履带吊卸车、就位。
顶环梁中心区域的A类梁架（14榀，每榀重约9.7t），要求组装后吊装。
14榀梁架组装成7大件，每件由2榀梁架在地面上组成大件，然后由CC2800吊机吊装到位，详见3.2.1顶环梁吊装步骤及
工艺。
所有下段梁架均采用立拼，先在拼装平台上将梁架拼装成吊装单元段，搭设操作及侧向稳定脚手，然后起吊安装。
上、中段梁架采用平拼（第五拼装区内上、中段梁架亦采用立拼），起扳扶直后，搭设操作及侧向稳定脚手，然后用起重机吊装。
拼装工作由钢结构制作方负责。
3.1.4吊装构件预检
构件吊装前须进行验收和预检。
不需拼装的构件由加工厂供货时，同时提供质量保证书，构件吊装前须对构件进行预检；
需拼装构件在现场拼装后经质量检验合格后，方可吊装。
（1）验收标准
按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）的相关规定，同时结合本工程的特点，同建设单位、设计、监理、总承包部共同讨论确定的《国家大剧院壳体钢结构工程制作标准》，具体实施时以本标准为准，标准另详。
（2）标识
对进场构件必须进行状态标识。
进入现场未检验或预检的构件，应作待检标识；
已经过检验或预检的应作好记录，并在构件上作已检标识。
对于构件的编号应当明显，符号大小适当、多处标识。
安装单元件同时应当有准确的方向标识，特别应当将需要现场焊的部位，做好必要的防护。
对于构件上的标识，发现缺失或模糊的应当及时予以修复。
3.2钢结构安装工艺
综合大剧院壳体的结构特性与施工条件，吊装方法选用跨外对称吊装。
采用支架法施工，即吊装阶段在壳体内设置三道临时网架支撑作为构件空间定位的依托，并解决吊装阶段的结构稳定。
网架支撑在壳体安装全部完成后，再卸载，拆除支撑。
3.2.1顶环梁吊装步骤及工艺
顶环梁吊装选用CC2800600t履带吊的SFSL（超起）性能；
选用60m主臂加84m副臂，起重量为15~64t，起重高度为47~125m，作业半径为122~38m，可以满足顶环梁吊装要求。
吊装作业时，起重机停于壳体北面短轴正交轴外侧（见图3、图11），进行跨外定点综合吊装（见图17-1）。
构件拼装利用第一拼装区，拼装点应在起重作业半径内，以供其直接吊装。
图17-1顶环梁分段安装示意图
由于顶环梁分段吊装时，600t主臂局部碰S1支撑，采取的调整措施如下：
网架支撑在顶环梁吊装时S1只安装至设计标高下2m，范围从W5—E5；
待顶环梁安装完后，进行S1支撑的补缺。
顶环梁分段吊装步骤：
第一步壳体平面空间定位测量。
吊装前先进行壳体平面空间定
位测量，将顶环梁安装临时支撑S0支腿所在位置测点引到歌剧院屋顶及相关平面上；
第二步进行S0临时支撑及转换层安装（网架临时支撑及转换层的安装技术要求详见实施细则）。
支撑及转换层安装完毕后，在转换层平面上引出顶环梁平面和标高定位点，并安装定位支座。
第三步进行中间的矩形框部分构件的安装。
该部分主要由1a、1b，2a、2b与7a、7b组成（见图14）；
吊装顺序为1a→1b→7a→7b→2a→2b（见图17-2）；
箱梁（1a、1b）采用八点吊，其余构件采用三点吊，见图17-3。
吊装索具配置见附表一顶环梁吊装参数表。
起吊就位后，支承在安装支座上，进行标高和位置调整，达到要求后进行焊接固定。
图17-2顶环梁吊装顺序示意图
图17-3顶环梁构件吊装示意图
第四步进行环梁两边半圆环部分构件吊装。
该两部分分别由圆周环梁3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b段（见图14）。
吊装顺序为6a→6b→5a→5b→3a→3b→4a→4b。
所有构件均为曲线构件，采用三点吊，即两端设两点，中间设一可调节吊点，以防止构件起吊过程中发生倾斜（见图17-3），索具配置见附表一顶环梁吊装参数表。
梁起吊就位后，支承在安装支座上。
第五步进行半圆环部分环梁构件标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。
在进行环梁焊接固定的同时，进行矩形框内的14榀A类梁架及之间水平连杆的吊装。
梁架在地面组装后再分块安装，共分7块，每块2榀；
吊装时由两边对称向中间进行，块与块之间的连杆采用散装；
梁架吊装采用八点吊，见图17-4，索具配置见附表一顶环梁吊装参数表。
图17-4顶环梁区A类梁架吊装示意图
第六步进行14榀A类梁架标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。
焊接固定的同时进行两个半圆环内辐射梁架的吊装，起吊就位后，调整构件的标高和位置至符合要求，再进行焊接固定。
第七步所有构件吊装就位且复校合格后，进行顶环梁各构件连接节点固定。
应按顺序：
圆周环梁分段连接固定→纵向梁与圆周梁连接固定→矩形框内构件固定→两半圆环内构件固定。
第八步顶环梁吊装结束。
对顶环梁整体外形复测并进行记录。
梁架节间吊装期间，顶环梁整体外形及整体标高需定期复测（每周一次），并根据复测结果，必要时对顶环梁进行标高补偿，以确保整个壳体安装精度。
所有的焊接均遵循从短轴正轴线向东西两侧对称进行的原则。
3.2.2梁架节间吊装步骤及工艺
梁架安装示意图见图18-1和图18-2。
（1）准备工作
1）进行壳体平面空间定位测量，将梁架节间吊装用临时支撑S1、S2所在位置测点引到音乐厅、戏剧院屋顶及相关平面上。
2）进行S1、S2临时支撑安装（详见《网架支撑安装实施细则》）。
S1、S2临时支撑采用竖面空间网架结构，两支撑之间设数道柱面网架间的径向连接，以作为施工信道。
其中S1支撑在R13和R14中间；
S2支撑在R26和R27之间。
3）由于网架结构只能在网格点受力的特性，而各榀梁架的分段点一般不会在网格点上，因此在网架支撑面层上设置支点的转换层将梁架各分段点处的竖向荷载传递到网格点上（详见《转换层安装实施细则》）。
转换层安装完毕后，在其平面上引出各梁架定位点。
4）安装梁架搁置用支座。
梁架搁置支座作为梁架吊装的依托，其平面和标高需定位精确控制，误差不超过2mm，并有足够的刚度，以保证稳定可靠。
5）对混凝土环梁预埋钢管位置预检。
划分梁架底座控制中心线。
预检过程中注意对预埋钢管管口及时覆盖，禁止杂物进入。
图18-1梁架（短轴）分段安装示意图
图18-2梁架（长轴）分段安装示意图
（2）柱靴安装
1）测出梁架基础标高块下预埋件的标高及平整度。
根据测得的资料修正标高块，将修正好的标高块焊接到对应的柱靴下。
2）柱靴用M440D和SK560塔吊安装。
3）为控制柱靴的位置，采用设置限位的方法，即在标高块下的预埋件上事先焊上限位（a）（见图19-1、图19-2），而标高块事先与柱靴焊接，安装时标高块对准下面的限位（a）就位后，根据柱脚基准十字线进行精确调整。
图19-1柱靴底部施工示意图
图19-2标高块限位（a）施工详图
4）为防止柱靴轴线与梁架轴线的偏斜，在柱靴长边的两端设置限位（b）。
在柱靴短边两端设置钢楔，以调整柱靴的水平度及侧向垂直度。
5）根据柱靴的螺孔位置，逐一安装地脚螺栓。
安装时注意螺栓的规格，不要装错。
同时对螺栓丝牙进行保护，不要损伤。
安装就位后，在螺栓与底板螺孔间衬硬纸护套，以确保螺杆和柱靴相对位移时不损伤螺纹。
6）柱靴及地脚螺栓安装完毕，经检验合格后，即进行高强度水泥砂浆（C60）的浇筑（详见实施细则）；
当水泥砂浆达到强度后，
将中间的两个地脚螺栓拧紧；
其余螺栓不得拧紧。
7）下段梁架安装前，应对柱靴位置及固定状况进行复测，合格后方可安装。
吊装前，应利用限位（b）上预留孔洞，用Φ9钢丝绳及0.5t手拉葫芦进行侧向的固定，以保证下段梁架安装时柱靴与其在同一平面内（见图20）。
8）壳体所有构件安装完成后，卸载前，必须先拆除钢锲。
9）柱靴下细石混凝土浇筑的时间，需在屋面工程完成后进行。
图20柱靴侧向稳定措施
（3）梁架安装
1）梁架安装的步骤
梁架采用对称安装，从斜撑区开始，四个斜撑区同时、同步安装。
安装从W18与W19轴、W56与W57轴、E18与E19轴、E56轴与E57轴开始。
该八榀梁架称为起始梁架。
起始梁架安装完成后，以起始梁架为中心，逐榀对称安装起始梁架两侧的梁架，直到完成全部斜撑区（包括连杆与斜撑杆）。
斜撑区安装完成后，梁架的吊装还必须按中心对称的原则进行
（见图13）。
2）起始梁架安装
梁架吊装的吊车性能及索具配置详见附表二：
梁架吊装参数表。
在所吊梁架对应位置的S1、S2网架内外两侧各设置两对浪索，通过手拉葫芦控制S1、S2的垂直度，提高其侧向刚度，必要时可作调整用。
当梁架校正固定完毕，该浪索拆除、周转使用（见图21）。
在柱靴与下段梁架的连接部位，事先安装临时定位装置，以方便梁架快速定位。
（A）起始梁架采用两榀梁架交叉安装的工艺，以增强单榀梁架安装时的侧向刚度。
对于梁架，由于其自身侧向刚度很差，所以在吊装前采取以下措施增加其平面外稳定：
a、下段梁架弧度大，均采用立拼胎架拼装。
待拼装完毕后直接在胎架上搭设脚手架，该脚手架一方面作施工操作脚手，另一方面用以增强梁架侧向刚度。
b、中、上段梁架除5号拼装区外均采用平拼。
待梁架拼装完毕、起扳垂直于地面时，在梁架上搭设脚手管，该脚手架一方面作施工操作脚手，另一方面用以增强梁架侧向刚度（详见图21）。
（B）梁架下段安装
a、下段梁架用M440D与SK560塔吊吊装。
具体吊装方法：
图21网架支撑及梁架侧向稳定措施示意图
①下段梁架脚手搭设完后，有双机起吊；
M440D吊装的梁架由M440D与下段拼装处的50t履带吊共同工作，SK560与QM18屋面吊共同工作。
双机进行梁架姿态的调整，梁架调整在拼装胎架处进行，因此50t履带吊不需要开行至底环梁区；
②下段梁架双机起吊时，主机采用两点吊，副机采用一点吊，吊点分布见图22。
主机吊钩同时挂一根Φ32.5千斤，穿一10t神仙葫芦，种根于梁架副机吊点上；
起吊前神仙葫芦放松；
图22梁架吊装吊点示意图
到位后锁住神仙葫芦，副机松钩，即转为主机单机三点吊（图23）。
b、起吊就位后，梁架底部需用临时钢耳板与柱靴临时固定，不让底部转动，上端搁置在临时支撑S1上。
对上端的位移和标高进行调整、校正。
并测量梁架平面的竖直度。
图23下段梁架吊装步骤
c、第一榀梁架下段安装到位，进行初步校正并临时固定后，起重机松钩。
梁架上弦的校正和临时稳定利用两边对称设置的拉索，一端与梁架上弦连接，另一端与S1支撑网架球节点连接。
考虑到单榀梁架的侧向稳定，30m区段内至少对称设置两道拉索（见图24-1）
图24-1梁架安装顺序示意图
（一）
d、相邻第二榀梁架下段吊装。
吊装方法同第一榀，仅单榀梁架的侧向稳定改用工具式拉撑。
（见图24-2）松钩前，必须安装一定数量（原则上间隔7m左右设置一道）的侧向稳定拉撑。
并用此拉撑校正梁架的平直度。
（C）梁架中段吊装。
a、梁架中段采用单机通过铁扁担四点吊。
示意图见图22。
b、第一榀起吊到位后，梁架中段下端与下段的上端进行校正、临时固定；
上端搁置在S2支撑上。
梁架中间至少设置两道拉索，以增强梁架的侧向刚度，并可用于梁架的平直度校正（见图24-3）。
图24-2梁架安装顺序示意图
（二）
图24-3梁架安装顺序示意图（三）
图24-4梁架安装顺序示意图（四）
（D）梁架上段吊装。
a、梁架上段也采用单机通过铁扁担四点吊。
吊装示意图见图22。
b、梁架的两端分别与中段梁架和顶环梁起临时固定，与第一榀的中段梁架相同，梁架的中间至少设置两道拉索（见图24-5）。
c、第二榀梁架上段吊装。
（见图24-6）松钩前，必须安装一定数量（原则上间隔7m左右设置一道）的侧向稳定拉撑。
并用此拉撑校正梁架的垂直度。
（E）第一、二榀梁架整体线形复测、校正。
校正利用浪索和梁架之间的拉撑进行。
整体线型校正确认后，安装梁架之间的连杆，取代工具式拉撑。
图24-5梁架安装顺序示意图（五）
图24-6梁架安装顺序示意图（六）
从第三榀梁架开始以后每榀梁架的吊装顺序应为：
梁架的下段→中段→上段。
（A）单段梁架吊装工艺可参照起始梁架相应段的工艺；
（B）在每段梁架的上下弦分别设工具式拉撑，对梁架节间间距进行校正。
（C）在整榀梁架安装完成且初校合格后，即可安装连杆。
（D）梁架的最终校正应在夜间进行。
经校正合格后，方可进行连杆的最终焊接固定。
连杆固定可靠后，才能拆除临时拉撑。
各榀梁架的吊装详细顺序见附表三。
4）连杆安装
（A）连杆安装前，应逐一核对编号，严禁代用；
并将套管或铸钢件临时固定在连杆上。
（B）为了提高效率，连杆吊装采用多头千斤作为索具，8~10根连杆一次起吊，逐一安装。
（C）起吊到位后，连杆与套管或铸钢件必须保持在一直线上，同时与半球中心对合，用电焊点焊可靠固定，吊车松钩。
（D）在梁架最终校正完成前，可进行连杆（铸钢件）与半球的连接，但连杆与套管及铸钢件与连杆的连接焊接不得进行，亦不准点焊固定，以免妨碍最终校正。
（E）梁架最终校正完成后，立即将剩余接口点焊固定；
然后再进行该接口的环焊。
（F）为保证连续吊装，每榀梁架节间安装完成后的当天，应完成最终校正，第二天完成全部连杆的焊接。
4壳体卸载
4.1施工验算与卸载方案
由于壳体钢结构在吊装时是采用支撑支承的平面结构体系，结构安装完成后是空间壳体结构体系，因此施工阶段的结构支承工况与最终的结构使用状态完全不同。
如何进行结构体系转换是本工程的一大难题。
体系转换方案的编制原则：
以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形协调为核心、以实时监控为手段。
施工过程应严格遵循上述原则。
具体工艺如下：
通过设置在支架或支撑顶上的可调节支承装置（螺旋式千斤顶），按多次循环、微量下降的原则，来实现荷载平稳转移。
采用上述工艺，是鉴于以下原因：
（1）各支承点的反力差异相对较小。
（2）卸载过程中出现的最大反力，相对其他顺序要小得多。
卸载前提:
（1）壳体内所有构件全部安装到位。
（2）所有节点的连接已经完成,且验收合格。
（3）梁架底部的钢楔全部拆除。
（4）螺旋千斤顶的支架（包括节点）全部按设计要求完成，且验收合格。
（5）壳体外形已经设计、监理等验收合格。
（6）卸载当天的风力不得大于4级。
卸载步骤：
根据计算机模拟施工工况的计算结果。
我们选择了以下的卸载顺序：
卸载按12轮进行。
每一轮的顺序为——先S1，再S2圈，最后是S0。
一次循环的下降值为5~10mm，原则上前4轮为5mm，后6轮10mm。
经计算S1、S2经过10轮后已先后退出工作。
其时，S0尚应该继续下降60mm。
分二次进行，每次30mm。
卸载采用的工具是螺旋式千斤顶，因为它可以有效地控制卸载的量值。
在卸载工程中，壳体会发生少量平移，拟用千斤顶的交替作业来实现。
支撑卸载完成后，即可拆除S1与S2支撑，根据屋面施工要求，决定S0支撑的去留。
4.2卸载过程中劳动力安排
卸载时至少安排16组人员，每组由4人组成，2人操作千斤顶，2人负责监控。
卸载从椭球体的长、短正轴线与四个斜撑区开始，按照中心对称的原则作业。
注意要有严密的组织管理措施和齐全有效的通讯联络手段，以确保16个小组同步操作。
4.3卸载控制
4.3.1为了控制卸载速度,规定每转动螺旋千斤顶半圈（180°
）为卸载行程的控制单元，转动速度控制在约5秒完成，待检测，重新得到卸载指令后，方可开始下个动作。
4.3.2卸载量值控制
根据测定，本工程选用的16t螺旋式千斤顶，每转动一圈，行程约为4.5mm，具体操作如下：
（1）测量未卸载前各千斤顶的螺杆的高度，并记录在案。
（2）掌握各次卸载量，并以转数为初步控制量，以测量的螺杆高度为精确控制量。
卸载量的允许误差控制在1mm以内。
（3）每次卸载后，应测量卸载点的标高，以确定下一次卸载的调整值。
4.3.3卸载监测
（1）支架监测
卸载过程中应有安全员和安全监控员全过程监测支架，尤其应监测千斤顶下水平横杆的挠度，应及时报告。
同时应监测支架立杆的垂直度，发现异常情况及时报告。
（2）壳体监测
卸载时，应随时监测壳体各控制点的变形情况，并与计算值进行对照，监测的结果应及时向有关部门报告。
5钢结构的测量和校正
1测量总体技术路线
国家大剧院壳体钢结构为空间超级椭球体，控制点多，精度要求高。
其内部混凝土结构的密度大，且起伏错落，场外周边又缺少可资利用的制高点建筑物，通视条件差。
为了保证钢结构安装精度，同时又简化测量方法，拟将空间壳体分解成1个水平平面构件（顶环梁）和148个竖直平面构件（梁架）实施控制，并结合原地面测量控制网，在混凝土结构顶面直接布设钢结构安装用测量控制网，进一步放样出所有必需的施工测量控制点，作为钢结构施工控制和校核的依据。
2钢结构安装用测量控制网的设立
2.1移交测量控制网的复验和选用
（1）根据总承包部测量队移交的地面测量控制网的点位情况及前期土建施工情况的介绍，我们认为，通过结构中心的S3、Z3、S4、Z2四个平面控制点同前期土建施工控制较为一致，而且通视情况良好，有利于结构顶部控制网的布设，因此重点复测该四点，并依此作为结构顶部测量控制网测设依据。
该网点精度为四等导线点。
（2）考虑土建结构整体沉降的影响，高程控制网将采用土建±
0.00标高处的四个高程点，地面高程点不再使用。
高程控制点应复测无误后再使用。
2.2施工平面测量控制网的建立
（1）平面测量控制网的建立
通过移交的S3、Z3、S4、Z2四个平面控制点，分别在戏剧院、歌剧院、音乐厅构件顶部加设测量控制点，组成施工测量控制网。
点位的选择以避开临时支撑、梁架并尽量保证多方向的通视为准。
南、北方向控制点基本位于中心轴线，以让开壳体梁架；
西面点由中心向南平移8.9m，以保证通视；
东面施测较困难，故拟设置两点，以保证通视。
基准控制网见图25。
图25基准控件网
（2）强制归心支架的制作与安装
平面测量控制网控制点设置为强制归心形式，其由角钢支架及支架底板和顶板组成。
其中4只高度为1.5m，1只高度为2.8m，支架顶板为20cm×
20cm钢板，中间加工成一个方向可调的滑槽，设一和进口仪器配套的螺丝，螺丝和面板相互垂直；
支架底板分别为50cm×
50cm钢板和70cm×
70cm钢板，对角线方向各加工四个圆孔，共八个圆孔，以保证避开土建结构混凝土中钢筋位置。
安装时先用四只膨胀螺丝将底板固定在混凝土面上，然后用电焊将支架和底板焊牢，焊接时调整顶板至水平，最后在底部浇筑混凝土以保证钢支架的稳定。
对较高支架需搭设观测平台。
强制归心支架具体形式见图26。
图26强制归心点承台设置图
（3）控制点测设实施
1）观测前选择较佳位置固定强制归心连接螺丝，观测时，在各控制点上分别架设仪器，角度观测四测回；
超过三个方向时，采用全圆观测；
距离采用往返测；
精测时间选用早上和傍晚两个温度大致相等的时间段进行；
外业工作结束后，进行严密平差，成果交总包和监理验收，验收通过后，即完成混凝土顶部控制网的测设。
2）高程控制点作为独立的一维坐标，其受点位通视情况的影响较小，可根据现场情况分别在歌剧院、戏剧院、音乐厅上选取2～3点固定物进行观测，在引点时，以精密水准仪直接引点或精密水准仪加钢尺进行传递，以全站仪三角高程测量、全站仪加弯管目镜天顶观测的方法校核，成果经验收合格后使用。
2.3施工控制轴线放样
升级会员 