合肥香格里拉大酒店工程高层钢结构吊装方案.docx
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合肥香格里拉大酒店工程高层钢结构吊装方案
合肥香格里拉大酒店工程
高层钢结构吊装安全
专
项
施
工
方
案
**************
审核人:
批准人:
上海机施安装股份有限公司山东临沂分公司
2012年11月14日
钢结构吊装安全专项施工方案
一、编制依据
1、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001
2、《工程测量规范》GB50026-93
3、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
4、香格里拉大酒店钢结构施工组织设计
5.高层民用建筑钢结构技术贵发JGJ99-98
二、工程概况
1、建筑概况
本项目位于合肥市庐阳区,界首路东侧,濉溪路北侧,工程项目总占地面积21,350平方米,主要由酒店A、酒店B及商务建筑组成。
西侧主体酒店A组团主要单位:
(1)层数35层。
标准层高3.4m,高度约35.395m(计算至主屋面结构标高;南北侧酒店组团主要是商务建筑,高度平均为24米,层数为2-4,并设有二层地下室,其中,商务建筑中邮大宴会厅以及宴会厅功能,其跨度约为31米和19米。
本工程设计标高±0.000相当于吴淞高层+18.700m。
本项目的钢结构设计主要在塔楼A主体结构的型钢混凝土柱以及裙楼大宴会厅顶盖、宴会厅顶盖、局部裙楼屋面和零散钢结构构件。
钢结构构件主要采用焊接箱型截面、热轧H型钢、焊接H型钢以及热成型方管,部分采用热轧角钢、槽钢以及圆钢管。
2、钢结构概括及钢构件特征、内容和适用范围
本工程为钢筋混凝土核心内筒+内钢外砼十字柱和内砼外钢箱型柱外筒结构。
主楼外筒从地下负2层到顶面层为钢砼结构柱和楼层钢梁,局部层外围设有加强桁架。
塔A、塔B设置桁架。
合肥香格里拉大酒店钢结构立面图
(一)钢构件长、重,且构件均在工厂预制。
根据现场进度需要进行运输吊装和立体交叉作业,施工难度大,必须严密组织施工安装。
(二)需严格控制焊接质量,采用先进的焊接工艺。
(三)工人经过严格培训,必须获上岗证书才能上岗。
(四)该工法包括:
地脚螺栓预埋工艺;高层钢结,构安装工艺;超厚钢板焊接工艺;高强螺栓连接工艺;压型钢板及栓钉焊接工艺;焊缝超声波探伤;高层钢结构测量校正工艺;焊接对高强螺栓预拉力影响和影响高强螺栓扭距系数若干因素的试验研究;工程质量和安全生产采取全面质量管理。
3、钢结构安装技术
(一)地脚螺栓安装工艺
浇承台砼垫层后,把柱的轴线全部放线在垫层上,全部闭合,保证以后的安装精度。
其工艺见图1。
应用此工艺,浇好承台砼后,地脚螺栓组的中心与柱轴线最大误差为5~7mm,
使钢柱底板安装很方便,全部孔眼未经修理就顺利就位。
(二)安装顺序
按总包方的施工组织设计中区域划分计划:
塔楼A、裙楼、塔楼B,再依照主楼平面形状分区段绘制吊装图,吊装分区先后次序为:
从中央向四周扩展,先柱后梁、先主梁后次梁吊装,使每日完成的工作量可形成一个空间构架,以提高抗风稳定性和安全性,有利于吊装精度的控制,减小积累误差。
同法实用于裙楼。
(三)吊装技术
.吊装工序与其工序分层交叉同时进行。
.钢柱分段根据结构体系、结构平面形状、塔吊的性能、塔吊至各钢柱的距离、道路及施工堆放场地等等情况,尽量采用加长柱的原则。
每节钢柱绝大部分都相当于两个楼层的高度,通常在6.6~7.8m之间,大大减少现场连接数量及焊接量,从而提高安装速度和精度,降低工程成本,提高安全可靠性。
.吊装过程
(1)把每层每个节点的高强螺栓的规格、数量及钢梁的编号、重量、规格等等统编成一览表。
(2)根据吊装进度,钢构件运输进场,卸车堆放、编号。
(3)上班前对吊装班组交待吊装顺序,特殊构件注意事项,与其它工种的搭接配合,高空与地面统一指挥,柱、梁起吊前把所有节点用细钢丝刷垂直于受力方向进行除锈,连接板也同样处理,保证接触面的清洁。
为了减少高空作业不安全因素,对外排柱与挑梁在地面进行拼装,然后再起吊。
吊装操作顺序:
钢柱吊装一测量校正一钢梁吊装一测量一螺栓紧固一焊接。
按层次逐层往上吊装。
其它工序可在刚安装完毕的楼层内进行施工。
并且也为焊接、防火工程、设备安装等工序提供了防雨能力。
.钢结构安装精度控制
钢结构安装精度要求较高,施工中主要控制“安装垂直倾斜误差”和“安装水平标高误差”。
对每根钢柱都要进行钢柱吊装后的测量校正一钢梁连接完后的钢柱进行焊前测量校正→钢柱、钢梁高强螺栓扭紧、焊接后的测量一这样形成把轴线向上翻引逐层传递轴线的循环过程,并将重要钢柱作标准柱,每六层从钢柱底部向上与焊后钢柱测定的中心线进行校核,再用激光铅直仪互为校核进行修正。
同时,在测量上考虑了焊接后柱子向内倾斜的倾向而留有余量。
这一措施很有效。
(四)钢结构连接
柱与柱、柱与梁、梁与梁、梁与剪力墙的连接采用高强螺栓、焊接和螺栓与焊接混合三种方法。
.高强螺栓连接。
除柱与部分框架梁采用焊接外,其余梁、柱节点均采用摩擦型高强螺栓连接。
拧紧方法为控制扭矩法,穿入螺栓后并经垂直度测量即进行初拧,初拧扭矩值不得小于终拧扭矩值的300N·m。
紧固顺序与吊装顺序原则相同,先中心后外圈,在节点上的紧固顺序见图2,用两把扳手同时进行
扭矩型高强螺栓终拧采用扭矩型电动扳手,对电动扳手输出的扭矩进行标定检查,合格后才准施拧。
扭剪型高强螺栓终拧采用扭剪型电动扳手,需不定期对电动扳手终拧扭矩值进行检查。
终拧扭矩值根据GBJ205—83钢结构工程及验收规范第4、5、10条规定计算,式中扭矩系数K值应由制造厂方给定。
.焊接工艺
超厚钢板(最厚达90mm)C02气体保护半自动焊接工艺保证了钢结构安装质量。
焊接时采用对称焊接和增加反变形以及预留变形,尽可能减小变形和焊接残余应力,原则是采用了结构对称,节点对称、全方位对称焊接。
为防止裂纹的产生,针对钢板厚度、气候、风力等不同情况采取焊接预热、后热和保持施焊中的层间温度等措施。
.焊接实例
(1)箱形柱、工字柱、十字柱焊接见图3,采用全熔透连接。
(2)箱形梁焊接见图4,先焊接下翼缘和侧立缝,然后进行UT检查,上翼缘两处同时对称焊,最后焊完侧面顶部和上翼缘,进行第二次UT检查。
根部均先用手工电弧焊打底4~5层,然后再用C02焊,预热温度两条缝必须同时保证规定的温度。
(3)柱与梁的焊接见图5。
此处是螺栓与焊接混合连接。
.焊缝超声波探伤根据设计要求:
所有坡口和熔透焊缝均应全部用超声波检查,同时对母材坡口两侧150~300mm范围进行层检查。
按照美国焊接协会AwsD1.1—(84)中超声波探伤标准,我们采用A型脉冲反射式超声波探伤,以单斜头接触法为主进行探伤,其探伤方法:
(1)对厚板焊缝、探头的移动区PTK+50mm或PTtgB+50mm(式中T为板厚)。
(2)对厚板焊缝最好从A面和B面两侧进行探伤,如因条件限制可以从一面或一侧,一面或两侧用半声程及全声程探伤。
(3)对于T形接头焊缝从A面和B面进行探伤,必要时用直探头从C面进行探伤。
(4)为使超声波全面检查超厚板(δ≥60mm)焊缝,分别采用45°、60°、75°探头探伤。
(5)所有焊缝最好用半声程进行探伤,但在客观条件限制下,不能磨平焊缝时采用全声程进行探伤。
.螺栓与焊接混合连接,在上下翼缘处用焊接连接,起到传递弯矩作用,在腹板处采用高强螺栓连接,起到传递剪力作用。
(五)压型钢板安装和栓钉焊接工艺该工程楼板采用压型钢板一钢筋砼复合楼板,压型钢板既作为结构构件又作为模板使用。
压型钢板根据结构平面的需要铺设,在现场依照柱子形状斜切,柱周边的压型钢板的悬挑板需加设支托处理。
连接:
压型钢板在钢梁上支座的最长度为50mm,采用30mm长贴角焊或Φ19的熔焊连接;板与板用压紧器咬口扣紧;其距离为300~500mm,用熔焊机在钢梁上焊设抗剪栓钉SC19×140mm(直径×长度)进行组合。
焊前按规定取试样,经拉力试验(10个样件)和弯曲试验(20个样件)合格后,方能现场施焊。
铺设压型钢板及焊接抗剪栓钉经验收合格后浇灌砼,砼层厚平均为100—120mm,施工采取随捣固随抹光,砼初凝后用真空吸水法,提高砼的早期强度,按国标GBJ204—83施工验收规范进行验收。
(五)钢构件特征
类别
最大截面尺寸
分布位置
十字型钢柱
外筒周边钢柱
箱型柱
外筒周边钢柱
H型钢梁
塔楼、裙楼连接
圆管桁架
大厅屋盖、塔顶
(六)节点连接形式
现场安装主要连接形式为焊接和高强螺栓连接两种方式,主要节点如下:
十字柱-梁高强螺栓连节点主-次梁栓焊结合连接节点箱型柱与钢梁连接节点一柱与钢梁连接节点二
砼墙与钢梁连接节点柱与砼板连接节点二
三、施工部署
根据本工程特点、现场环境、施工工序等特点,考虑钢结构安装现场的塔吊、材料堆场等布置情况,将钢结构分为两个阶段进行施工即地下部分施工阶段和地上部分结构施工阶段。
1、地下部分施工阶段
根据总包方的施工部署地下结构部分又细分为底板施工和地下室结构施工。
在底板施工阶段安装三台塔吊分别为酒店B楼1#塔、酒店A楼3#塔、裙楼2#塔如下图,主要满足土建的底板和12根十字柱和箱型柱预埋件的施工。
基础底板施工完成后,在塔楼A、B的核心筒分别安装QTZ630\QTD480型内爬塔吊。
塔A楼钢柱按一柱三层进行吊装施工,塔楼B钢柱按一柱两层进行吊装施工。
由两台内爬塔吊完成施工现场钢构件的卸车,倒运、吊装等施工任务。
由于施工场地的限制,(由总包方负责提供)注:
内爬塔安装位置距离构件卸车场地和直线距离均应小于37米。
2、地上部分施工阶段
地上部分结构施工时,在已经施工完成的地下一层顶面上分别设置塔A、B楼构件运输通道(轴向东至施工围挡)和塔A、B楼及裙房构件堆放场地(轴区间),以上两项施工措施条件由总包负责提供。
待裙房施工完毕仅施工两个主塔楼时,拆除裙房2#塔。
仅由两个内爬塔进行主塔楼施工。
3、主塔A楼施工流程
流程一
流程二
流程图三
流程四
流程五
4、平面安装顺序
根据吊装、校正、焊接的工序进行流水施工的原则,将每座塔楼分为三个施工流水段。
保证每个工序都在独立的工作面进行施工,提高工作效率,避免交叉施工对安全、质量、成本等造成不利影响。
根据群塔施工的特点,将流水顺序错开。
塔A、塔B同时施工。
四、起重机械的选型及依据
1、起重机械选型依据
由于该工程的结构形式为砼核心筒钢结构外框、建筑物总高度米、工期为440天根据以往成熟的施工经验底板以上钢结构施工采用核心筒内爬塔吊。
根据到地下室及裙房平面位置,在A楼和B楼分别设置QTD480,QTZ630内爬塔吊。
塔吊型号
卸料、起吊距离
最远安装位置/构件重量
安装位置/最大重量构件
塔吊性能
QTD480
33米
44米/7吨
10米/12吨
33米/13吨
44米/9吨
10米/16吨
QTZ630
37
44米/10吨
10米/12吨
37米/14吨
44米/10.8吨
10米/16吨
2、内爬塔吊平面布置图
3、塔吊性能表:
QTD480塔吊性能参数表
起重臂
最大荷载
M(米)/T(吨)
M
R
T
15
15.6
20
25
28
30
35
40
45
50
50.0
α=2α=4
24
24
17.8
15.8
13.4
10.9
8.9
7.6
6.6
α=1α=2
16
16
14
11.5
9.5
8.2
7.2
45.0
α=2α=4
24
24
18
16.4
14.1
11.6
9.6
8
T
α=1α=2
16
16
14.7
12.2
10.2
8.6
T
40.0
α=2α=4
32
32
31.5
24
19
17
14.5
12.0
10.0
T
α=1α=2
16
16
15.1
12.6
10.6
T
35.0
α=2α=4
32
32
25
19.0
17.4
15.4
12.2
T
α=1α=2
16
16
12.8
T
30.0
α=2α=4
32
32
25
19.3
17.6
15.6
T
α=1α=2
16
1616
T
技术性能表
起升高度
(m)
倍率
固定式
固定附着式
内爬式
α=1
55
400
800
α=2
55
400
400
α=4
55
200
200
最大起重量变(t)
32
最大幅度(m)
50
起升机构
倍率
α=1
α=2
α=4
起重量(t)
4
8
8
16
16
32
速度(m/min)
100
50
50
25
25
12.5
功率(KW)
90
动臂机构
速度(15°-85°)
3.6/1.8min(满载/空载)
功率(KW)
65
回转机构
轴转力矩(N·M)
2×120
速度(m/min)
0.7
总功率(KW)
175(不含顶升电机)
工作温度
-20~40℃
QTZ630起重机型性能参数表
起重臂
最大荷载
M(米)/T(吨)
M
R
T
15
15.6
20
25
28
33
35
40
45
50
50.0
α=2α=4
24
32
23
20
16
14.5
12
10
8.5
α=1α=2
16
16
15
12.4
10.4
9
45.0
α=2α=4
24
32
23.7
20.5
16.4
15
12.5
10.5
T
α=1α=2
16
16
15.5
12.9
11.2
T
主要技术性能表
起升高度
(m)
倍率
固定式
固定附着式
内爬式
α=1
47
220
220
α=2
47
220
220
最大起重量变(t)
32
工作幅度(m)
5.5~~70.0米
起升机构
倍率
1
2
起重量(t)
5
8
16
10
16
32
速度(m/min)
88
70
35
44
35
17.5
功率(KW)
110
动臂机构
速度(15°-85°)
3.8min
功率(KW)
75
回转机构
轴转功率
3*5.5
速度(r/min)
0~~0.72
总功率(KW)
201.5(不含顶升电机)+6*5.2
工作温度
-20~40℃
塔吊附着支撑
QTD480塔吊支撑布置
构件类别
规格型号
材质
套架,拉杆
根据生产厂家提供参数确定
Q235B
五、钢构件的卸车、堆放
1、钢构件的卸车吊运方法
针对本工程的实际情况,均采用两点吊运卸车的方式。
可以采用吊装孔和捆绑式吊运两种方法。
(1)钢构件最大重量为12吨,按吊绳与水平面夹角大于60度计算,每根钢丝绳,实际承受的拉力值P不大于7吨。
该钢丝绳按最不利工况单点捆绑绳考虑,选用Φ38mm钢丝绳(6*37+1)纤维芯钢丝绳公称抗拉强度为:
187kg/mm2
根据型号、直径和公称抗拉强度查得钢丝绳
破断拉力总和为ΣP破=79600kg
取折减系数α=0.82
P允许破断拉力=α*ΣP破=65272kg
则安全系数为:
K=P允许破断拉力/P=9.3
当钢丝绳作捆绑吊索用时安全系数取8--10,以上计算安全系数为9.3,大于标准安全系数取值。
卡环容许荷载Q取值为:
Q=40×d2=40×46×46=84640N>7吨
所以吊绳选用直径大于40mm钢丝绳、卡环为GD7.5型为宜
(2)钢构件重量在8吨以内时,按吊绳与水平面夹角大于60度计算,每根钢丝绳,实际承受的拉力值P不大于5吨。
该钢丝绳按最不利工况单点捆绑绳考虑,选用Φ32mm钢丝绳(6*37+1)纤维芯钢丝绳公称抗拉强度为:
187kg/mm2
根据型号、直径和公称抗拉强度查得钢丝绳
破断拉力总和为ΣP破=56400kg
取折减系数α=0.82
P允许破断拉力=α*ΣP破=46248kg
则安全系数为:
K=P允许破断拉力/P=9.2
当钢丝绳作捆绑吊索用时安全系数取8--10,以上计算安全系数为9.2,大于标准安全系数取值。
卡环容许荷载Q取值为:
Q=40×d2=40×37×37=54760N>5吨
所以吊绳选用直径大于32mm钢丝绳、卡环为GD4.5型为宜
2、钢构件的堆放
依据起重机械的起重能力,确定构件堆放位置。
堆放场地的地基要坚实,地面平整干燥,排水系统良好。
现场构件尽量分类单层摆放,以便于起吊,两个构件间距大于0.5米。
当确实需要叠放时,不得超过三层,高度不超过1.2米。
叠放时,必须使各层垫木在同一垂线上。
对于偏心构件堆放时将重心一侧贴近地面,必要时对构件进行临时支撑。
进场钢柱、钢梁下需加垫木,并且须注意预留穿吊索的空间。
六、钢柱吊装
1、钢柱分段图
见附图
2、钢柱吊装施工工艺
(1)钢柱采用无弯曲吊索两点起吊的方法进行吊装,钢柱最大重量约为12吨。
如下图示意:
钢柱重量按12吨、吊绳与水平面夹角大于60度计算,每根钢丝绳,实际承受的拉力值P不大于7吨。
该钢丝绳按作无弯曲吊索考虑,选用Φ32mm钢丝绳(6*37+1)纤维芯钢丝绳公称抗拉强度为:
187kg/mm2
根据型号、直径和公称抗拉强度查得钢丝绳
破断拉力总和为ΣP破=56400kg
取折减系数α=0.82
P允许破断拉力=α*ΣP破=46248kg
则安全系数为:
K=P允许破断拉力/P=6.6
当钢丝绳作无弯曲吊索用时安全系数取6--7,以上计算安全系数为6.6,大于标准安全系数取值。
卡环容许荷载Q取值为:
Q=40×d2=40×46×46=84640N>7吨
所以吊绳选用直径大于32mm钢丝绳、卡环为GD7.5型为宜
(2)钢柱吊装前在起吊场地做好绑扎爬梯、防坠器、揽风绳等准备工作。
(3)钢柱吊装就位后,必须将钢柱对接接头处的临时固定螺栓全部拧紧,防止构件晃动将螺栓剪断,并用水平尺初步检测钢柱垂直度。
(4)塔吊摘勾后,马上拉设揽风绳并与地锚固定。
每根钢柱拉设的揽风绳数量标准为4根,最少为3根,直径为16mm并按均匀角度在平面内布设。
揽风绳拉设时应尽量避免与钢梁位置相冲突。
七、钢梁吊装
1、钢梁的起吊要求
钢梁吊点选择可视具体情况而定,以吊起后钢梁不变形、平衡稳定为宜,以便于安装。
确保安全,防止钢梁锐边割断钢丝绳,要对钢丝绳进行防护,吊索角度不小于45度。
钢梁吊装前在钢梁上装上安全绳,钢梁与柱连接后,将安全绳固定在柱上。
梁与柱连接用的安装螺栓,按所需数量装入帆布桶内,挂在梁两端,与梁同时起吊。
钢梁重量按7吨、吊绳与水平面夹角按45度计算,每根钢丝绳,实际承受的拉力值P不大于5吨。
该钢丝绳按作无弯曲吊索两点吊装考虑,选用Φ26mm钢丝绳(6*37+1)纤维芯钢丝绳公称抗拉强度为:
187kg/mm2
根据型号、直径和公称抗拉强度查得钢丝绳
破断拉力总和为ΣP破=37200kg
取折减系数α=0.82
P允许破断拉力=α*ΣP破=30504kg
则安全系数为:
K=P允许破断拉力/P=6.1
当钢丝绳作无弯曲吊索用时安全系数取6--7,以上计算安全系数为6.1,大于标准安全系数取值。
卡环容许荷载Q取值为:
Q=40×d2=40×37×37=54760N>5吨
所以吊绳选用直径大于26mm钢丝绳、卡环为GD4.5型为宜
2.钢梁临时对位、固定
钢梁吊升到位后,按施工图进行对位,要注意钢梁的起拱,正、反方向和钢柱上连接板的轴线不可安错。
较长梁的安装,应用冲钉将梁两端孔打紧、对正,然后,再用普通螺栓拧紧。
普通安装螺栓数量不得少于该节点螺栓总数的30%,且不得少于2个。
吊装固定钢梁时,要进行测量监控,保证梁水平度调整,保证已校正单元框架整体安装精度。
3.钢梁安装的注意事项
⑴梁与连接板的贴合方向。
⑵高强螺栓的穿入方向。
⑶吊装分区顺序进行。
⑷钢梁安装时孔位偏差的处理,只能采用机具绞孔扩大,而不得采用气割扩孔的方式。
八、钢桁架施工
接桁架,在南北楼22~23层分别设置4道伸臂桁架通过核心筒与伸臂桁架连接,使整个结构通过21~24层的钢桁架形成稳定的整体。
连接桁架、伸臂桁架上下弦为焊接H型钢,腹杆连接桁架为焊接十字柱、伸臂桁架为焊接H型钢。
所有桁架材质为Q390B(GJ),板厚最大50mm。
1、桁架分段
本工程桁架杆件重量较大,重量较重,连接桁架单根弦杆长度22米,重量18吨,由于运输和塔吊的起重能力限制,连接桁架的上下弦杆要分段制作运输,满足运输和现场卸车及吊装的需要。
连接桁架分段示意
伸臂桁架分段示意图
2、桁架的安装
3.压型钢板作为安全措施提前辅置新工艺:
压型钢板作为安全措施提前铺置工艺。
从钢结构安装施工程序(柱梁吊装→校正→高强螺栓→焊前测量→焊接→焊后复测→压型钢板铺设)可以看出:
吊装往往比压型钢板铺设超前6~8层,按国内外常规施工方法,大都在下一节框架结构校正、高强螺栓紧固完并焊接完毕检查合格后,才能铺设压型钢板。
这样每层楼层的安全措施主要靠安全网及铺设临时施工走道,不仅占用大量的人力、物力,而且相对高度达20~30m时,顶层的吊装、测量、校正、高强螺栓、焊接等作业人员便会产生高空作业恐惧感,严重影响了工作效率。
为改变这种局面,经反复研究,大胆改革传统工艺程序,采取压型钢板预铺设方法,为顶层施工人员的行走、材料搬运、堆放等提供了安全可靠的作业平台。
工艺改进后(如图),各工序施工效率提高了1倍多。
4、安全技术措施
桁架采用两点无弯曲吊装方式,吊装夹角大于60度。
根据吊装绳索、卡环计算公式,选用Φ32mm钢丝绳(6*37+1)纤维芯钢丝绳公称抗拉强度为:
187kg/mm2、卡环为GD7.5型为宜。
在吊装桁架时,在靠近主结构的位置宜使用钢梁挂架作为施工的操作平台。
搭设杆件支撑架时,应提前在底面做好水平挑网、安全绳等防护措施。
九、吊装安全技术措施
1、施工现场安全防护总体部署
为保证钢结构安装,吊装作业以及其它施工作业有关人员的安全,防止发生高空坠落、物体打击、触电等人身伤害事故,特制定以下安全措施。
(1)建筑物内部水平防护:
在原有洞口上覆盖水平网。
建筑物周围设安全绳作为立面防护。
(2)为防止触电伤害,严格用电管理制度,现场配备专职电气负责人和电工,非专职人员不得从事电工作业。
临时用电线路架空铺设,并做好绝缘。
(3)吊索具在使用前必须检查,不符合安全使用要求的要做报废或降级使用。
(4)吊装作业由专职起重工指挥。
超高吊装要有清晰可视的旗语或笛声及对讲机指挥,在视线或盲区要设两人指挥起重作业。
(5)吊物在起吊离地0.5米时检查吊索具的安全情况,确定安全后方可起吊至工作面。
(6)严禁起吊