武汉某体育中心钢结构施工方案.docx
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武汉某体育中心钢结构施工方案
钢结构施工方案
1钢结构工程概况
1钢结构工程简介
武汉****体育馆二期工程的钢结构工程包括体育馆屋盖钢结构与训练馆屋盖钢结构的制作与安装。
体育馆屋面的平面投影为椭圆形，其长轴尺寸为165m，短轴尺寸为145m，沿屋盖周边悬挑15m。
屋盖采用网壳—索+空间拱桁架组合结构（空间张弦网壳结构）。
网壳厚度为2m，矢高为4m，网壳采用焊接空心球四角锥形式。
网壳下弦球节点连接撑杆和预应力索相接，由空间网壳与预应力索组成张弦网壳结构体系。
在网壳长轴方向设置两道凸起于屋盖的采光带。
训练馆屋盖平面为扇形，屋盖跨度39m，采用张弦梁结构，梁上弦之间设置纵横向水平支撑及刚性系杆。
本工程所有钢结构构件用钢材均采用Q345B。
2本工程钢网壳施工的特点
由于体育馆和训练馆在结构上连接为一体，且体育馆内的土建构筑物较多，给钢网壳施工方案的确定带来了很大的难度。
由于体育馆内繁多的土建工程存在，若采用传统的高空散装法施工，施工工期不易保证。
又由于体育馆四周存在看台、环梁等构筑物，而且网壳悬挑出环梁15m，使网壳整体安装无法实现。
由于体育馆与训练馆结构上为一体，使训练馆及附近区域无法停放吊车，使该区域无法应用分块组装法施工。
因此，必须针对不同的区域采用不同的安装方法施工。
本工程施工难点是尺寸控制。
由于网壳面积庞大，又全部为焊接连接，测量误差、加工制作误差、安装尺寸误差、焊接收缩量等因素都会影响到网壳能否顺利安装。
因此，在钢网壳施工过程中必须严格控制尺寸偏差，及时消化尺寸偏差，保证工程顺利进行。
2钢结构加工
本工程钢结构加工内容：
焊接球、杆件、张弦梁、钢管拱等。
为了确保构件的加工质量，我们拟选择能够保证加工质量的专业生产加工厂家进行钢构件加工，使钢结构加工全部工厂化完成。
2.1加工图纸的深化设计
配合设计院对体育馆屋盖部分进行施工图的深化设计是本工程的第一步，也是很关键的部分，其质量的好坏将直接影响工程的施工难易程度、施工质量及工程工期。
在此阶段我们将按设计要求进行模型荷载试验与模型风洞试验，为进一步深化设计提供理论上支持；将配合设计完成钢结构节点的设计，如网壳周边支座、拉索的铸锚、钢管拱架的相贯线节点等，在完成钢结构深化设计时将充分考虑施工过程中吊装顺序及加载方式对屋盖钢结构内力的影响；将配合设计完成内姆屋面系统的深化设计，此部分将包含主次檩条的布置、屋面板的排板、泛水节点的构造、避雷针的安装方式及采光带的构造等。
2.2工厂化加工工艺
1钢球的制作
1）加工制作工艺总流程图：
深化图纸设计及施工准备→材料采购与验收→下料→构件加工→焊接→检验→抛丸→油漆→编号→包装→运输
钢球的质量检验项目见表2.2。
表2.2钢球的质量检验项目
序号
检验项目
数 量
方法
合格标准
1
焊接工艺评定
是否有报告资料
是否能够覆盖所有球的焊缝
2
焊工资格
是否有资格证书
所有焊工必须有焊工合格证
3
材料验收
质保书或复验报告
所有板材必须有质保书
4
球表面质量
各规格的5%且不小于5件
套模、钢尺、目测
表面应光滑无明显的皱折，局部凹凸不得超过1.5mm
5
球壁厚减薄量
同上
超声波测厚仪
不大于0.13t，且不超过1.5mm
6
空心球几何尺寸焊缝宽度
同上
焊缝检验尺
±0.5mm
球直径
≤300
同上
游标卡尺等
±1.5mm
>300
±2.5mm
球园度
≤300
同上
同上
≤1.5mm
>300
≤2.5mm
错边量
同上
焊缝检验尺
≤1.0mm
7
焊缝UT
100％
UT探伤仪
B等级、评定Ⅱ级合格
8
承载力检验
2件
拉力、压力试验机
符合JGJ75.2-9的标准
2杆件的制作加工
杆件的加工流程：
材料验收→钢管调直→下料及坡口加工→抛丸除锈→喷漆→编号包装→运输
1）材料的验收：
材料应有质保书，按规范和图纸的要求进行验收，对有疑议的要进行复验，对验收合格的原材料进行分类堆放，做好标识。
2）钢管的初始弯曲度不得超过其长度的1/1000，否则应进行机械校直。
3）杆件的下料尺寸为：
式中：
L为杆件长度
L0为两球心间的中心距
D1、D2为两球外径
d为钢管的内径
E为焊接收缩量，取2mm
杆件的下料用机械方法进行切割，下料的精度为。
同时按设计要求加工出坡口。
切割后的杆件端面与轴线的垂直度允许偏差为钢管直径的1％。
只有受压杆件方可进行对接。
且一根杆件只能有一个接头。
加内套管进行对接，经探伤合格后进行下料。
4）杆件的抛丸除锈：
采用直道输送式抛丸机进行除锈，抛丸速度快、质量好，能满足除锈Sa2.5的要求。
5）喷漆、编号、运输：
采用无气喷涂机对除锈合格的杆件进行喷漆（两端50mm处不喷），并在杆件的醒目处进行编号，按照安装顺序包装、运输。
6）杆件的检验、试验
对材料进行验收，包括管材、焊条、焊剂、焊接和施工用的保护气体，都必须符合设计和规范的要求。
对于拼接的管材要求等强对接。
焊缝应进行超声波探伤，满足《钢结构施工及验收规范》GB50205-2001一级质量标准的要求。
检验数量为每种杆件的5％且不少于5件。
钢管的抗拉强度试验：
对受力最不利的杆件，在同一规格中以每300根为一批，每批取3根为一组随机抽查，不足300根的仍按一批计。
所有杆件的长度允许偏差为（-1～0）mm，杆件轴线不平直度的允许偏差为L/1000且不大于5mm。
杆件端面与轴线的垂直度的允许偏差为杆件直径的1％。
抛丸除锈后的杆件要露出金属光泽，表面应干净不得有焊渣、焊疤、灰尘、油污等杂物。
杆件喷漆后不得有流挂、起皮、皱折、脱落等缺陷。
否则要进行返修。
3采光带拱形管的加工
体育馆屋盖有两条采光带。
采光带结构由一根Ф560×16的拱形钢管和若干斜腹杆组成。
拱形钢管按原材料长度进行适当分段（一般不超过12m），采用中频弯管工艺加工成形，运往施工现场，在施工现场在胎具上拼装焊接成整榀拱形管。
腹杆采用数控相贯线切割机进行下料切割，编号配套运往施工现场进行拼装焊接。
1）桁架制作工艺流程
材料进厂检验→下料、切割→弦杆接口和各腹杆加工好坡口→弦杆经中频加热煨制→散件运往工地→在工地按所划分的段（节）在胎模上进行最后拼装焊接。
2）桁架精确下料工艺
管件采用精密的三维六轴相贯线切割机下料；切割时采用合理的切割顺序及增加割线补偿等措施，保证其几何形状和尺寸精度，下料时预留焊接收缩补偿量。
3）桁架弦杆煨制方法
本工程桁架弦杆钢管规格为Φ560×16大跨度桁架，全部选用单根长度为12米的钢管煨制桁架。
桁架弦杆煨弯拟采用中频加热煨制的方法进行加工，加工后的质量标准如下：
（1）曲杆表面光滑过渡，钢材表面不得出现折痕、不平现象；
（2）弯管成形后，材质不得有明显改变；
（3）弯管成形后，钢管外径及壁厚（减薄量）不得小于设计值及偏差。
根据上述要求和钢管曲率，我们用3m长样板来检验钢管弯弯制质量。
4网架支座、支座预埋件、支凳、支托及马道的制作
按设计图和工艺要求进行加工,确保支座板的下料、制孔、焊接、组对等控制在允许偏差范围内。
2.3构件的包装及运输
1一般要求
1）包装的产品须经产品检验合格，随机文件齐全，漆膜完全干燥。
2）产品包装采用具有足够强度，能够保证产品多次装卸、运输无损伤、变形、降低精度、锈蚀、残失。
3）构件装运使用卡车，平板车等运输工具。
装车时构件与构件，构件与车辆之间利用钢缆、导链收紧捆扎，以防车辆颠簸而发生构件散落。
4）为了保护小构件，特别是一些较薄的连接板，采取批量打包运输。
对于杆件端口，将使用专用的塑料管帽套好，以保护焊接坡口。
2捆包方式
1）钢球装箱包装，每箱重量控制在2000kg左右。
箱底部加肋木块100mm×100mm且端部切角，以便运输中叉车的使用。
2）钢管杆件包装主要采用框架式，包装材料采用截面50mm×100mm和100mm×100mm的木材及1mm×30mm的钢带，杆件以3×3、4×4等方法打包，尽量使相近尺寸的构件包装在一起，且每个包装单位的重量最多不超过5吨。
3）构件上的标号
构件油漆后，各类标记用醒目、且与底漆有明显区别的油漆在构件上写出。
字母大小为50mm×40mm。
4包装限制
1）包装应将同一车间号的构件包装在一起，其中最好将同一区域的小构件打包在一起。
不同单元的构件不能混包。
2）包装的最小尺寸及重量：
不低于500公斤，或1立方米。
3）包装的最大重量：
不超过5吨。
图6.10.2.3口麦头样式
5构件清单
构件发运前必须编制发运清单，清单上必须明确项目名称、构件号、构件数量及吨位，以便收货单位核查。
6捆包后的发运标记
1）木箱：
箱子的顶面及4个侧面用漏字板喷字（红色），字体为20×15mm。
箱子的4个上角涂上蓝色三角标记。
每边长200mm。
2）钢结构捆包件：
四边贴上口麦头（图2.3。
）
7构件的运输
1）待运
（1）待运物件堆放需平整稳妥垫实，搁置干燥、无积水处，防止锈蚀。
（2）钢构件按种类、安装顺序分区存放，底层垫枕应有足够的支承面，应防止支点下沉。
（3）相同构件的钢构件叠放时，各层钢构件的支点应在同一垂直线上，防止钢构件。
被压坏或变形。
2）运输
（1）运输方式：
汽车运输。
（2）装车时，必须有专人监管，清点上车的箱号及打包件号，并办好移交或交接手续。
（3）车上堆放牢固稳妥，并增加必要的捆扎，防止滚动碰撞。
（4）构件制作必须符合运输安全要求和现场拼装进度、质量要求。
构件按照安装顺序分单元成套供货。
（5）发货地和收货地两地都有专职人员负责，协调好现安装与制作运输进度及钢结构件配套。
3钢结构安装
主体育馆：
中心区域整体顶升、四边区域条块整体吊装、其余高空散装。
训练馆：
训练馆钢结构主要是八榀屋面张弦梁、屋面檩条等；因为张弦梁跨度39m，分两段制作加工好后，在现场拼装成整体后，利用50t汽车吊吊装。
张弦梁安装工艺流程：
拼装场地整理→测量放线→拼装胎具设置→张弦梁等强度拼接→腹杆地面安装→锚具（铸锚）地面安装→拉索安装→拉索地面预拉紧→拉索拉紧→检查→基础验收→张弦梁整体吊装
图6.10.3张弦梁地面拼装示意图
张弦梁结构拼装示意见图3。
以下部分针对主体育馆网壳的安装作详细介绍。
3.1安装方法的分析与选择
1由于主体育馆钢网壳的安装是本工程施工的重中之重，方案的科学合理不仅对工程质量、工期影响巨大，而且对于施工成本、施工安全的影响也十分显著。
钢网壳的吊装方法传统上有高空散装法、整体提升法、整体顶升法等方法。
针对各种施工方法利弊分析如下：
1）高空散装法
高空散装施工时，搭设满堂红脚手架或者搭成一定宽度的活动平台，构成承力操作平台，将地面组装工序移至空中平台上进行，最后拼装成整体。
但要求平台变形小、稳定，并且安全措施要跟上。
使用高空散装法的优点：
起重机械可选用起重量小的机械作为垂直提升机械。
缺点：
脚手架需用量大且土建施工完毕后方能进行脚手架搭设，工期长。
本工程总工期要求为21个月,工期相当紧。
采用高空整体散装法，为了实现工期目标，施工成本将大幅度增加。
2）整体吊装法或整体提升法
（1）整体吊装法
整体吊装法是指网架在地面上总拼后，用起重设备将其吊装就位的施工方法。
其优点：
整个网架的焊接和拼接全部在地面上进行，容易保证施工的质量，整体吊装法适用于在场地和起重设备允许的情况下各种类型的网架。
其缺点：
由于整个网架的就位全靠起重设备来实现，所以起重设备的能力和控制起重的移动尤为重要，施工重点是网架同步上升的控制，以及网架在空中位移的控制。
（2）整体提升
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