大跨度圆筒仓钢结构专项施工方案跨度67m.docx
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大跨度圆筒仓钢结构专项施工方案跨度67m
第一章工程概况
1.1总体概况
****工程是****市社会事业重点工程之一。
建成后将成为国内外基督徒宗教聚会、开展教职人员培训、爱国主义教育和文化交流的重要场所，同时成为**新城区新的文化景观。
序号
项目
具体内容
1
工程名称
2
建设单位
3
PM公司
4
设计单位
5
建设地点
6
建筑规模
总建筑面积约1.35万平方米；地下1层，地上2层，塔楼10层
7
招标范围
土建、水电安装工程及总包管理
8
建设用地面积
约13810.74m2
圣训堂的立面效果如下图所示：
1.2建筑概况
基督教***礼拜堂项目基地位于**区***中心西侧，****市******中心区的文化体育轴线地带。
南侧与***图书馆相邻，北侧与***大街隔河相望，东侧为***公共停车场，西侧与文化区的南北轴线相接。
总用地面积为13810m2，总建筑面积为13484.02m2，其中地下建筑面积5613.7m2，地上建筑面积为7852.2m2，基底面积5613.7m2，地下建筑一层。
地上建筑主体为高底大于24m的单层公共建筑，东南局部2层。
建筑功能主要分为地上、地下两大部分。
地下部分主要功能包括地下停车库、自行车库、培训用房、唱诗班排练室、会议室、食堂以及水电风暖等附属设施用房；地上部分要功能包括一主两辅共三个礼拜堂、儿童活动室、牧师住房、钟楼等。
地下培训用房为学员宿舍，使用人数为50人。
主教堂总计3420座，其中池座1570座、楼座1850座，座位最大连续排数为18排，排距0.95m，呈扇形布置，每排最多座位为26座。
辅堂一总计398座，座位最大连续排数为18排、排距1m。
辅堂二总计521座，座位最大连续排数为12排，排距1m。
礼拜堂主体屋面为单坡形式屋顶坡度6%，檐口高度为20.1~26.6m，平均高度为23.35m，室内人员活动最高位置为12.456m，钟楼高42.902m，附属用房高9.4m。
在平面上主要分为教堂主堂、辅堂、钟楼三部分，主体教堂呈圆柱形，辅堂分布在主堂的右后侧，教堂主堂外墙及屋顶全部采用钢结构，外立面采用石材幕墙和玻璃幕墙饰面，建筑形式非常独特。
与周边建筑有着鲜明的对比。
辅堂屋面呈9.38%的坡度，为种植屋面，与室外景观无缝对接在一起。
通过与周边建筑及环境间的巧妙处理烘托、构成了神圣、庄严的宗教场所；设计上采用大量现代先进施工技术和材料，体现了宗教拥抱现代科技的人文精神；整个教堂同时能够容纳5000人，是在****市及周边基督教的信徒礼拜的理想教堂；是一幢不可多得的精品建筑！
本工程属多层民用建筑，地下建筑耐火等级为一级，地上建筑耐火等级为二级。
本工程设计相对标高±0.00相对于绝对标高9.60m，室内高差为1.50m~2.1m（与室外地坪间）。
建筑物的剖面图详见下图：
本工程属多层建筑，耐火等级为二级，地下一层耐火等级为一级，结构使用年限为50年，抗震设防烈度7度，框架结构。
屋面防水等级为二级，耐用年限15年，屋面为种植屋面。
地下室防水等级为一级。
本工程共设10座楼梯、12处室外踏步和2处室内踏步。
最大限度满足人员疏散需求和活动空间的需要。
1.3结构概况（主要是地下室顶板、柱及后浇带）
本工程结构采用框架结构，地下1层，地上2层；突出屋面的钟楼10层。
结构设计使用年限为50年，建筑主体结构的安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，抗震设防类别为丙类。
根据结构设计说明可知：
本工程场地对抗震不利地段，场地类别为Ⅲ类。
场地液化土层分布2-3层、2-4层均为可液化层。
本工程基础采用桩基，桩型采用PC-500（100）AB-C60-13、13，单桩竖向承载力特征值为1300kN。
地下室结构及主要配筋如下表所示：
部位
截面
主要配筋
砼强度
地下室底板
板厚300mm、350mm
板面配筋为三级钢12@100，板底配筋为三级钢14@100
C40
地下室顶板
板厚250mm、300mm
双层双向三级钢12@100
C40
地下室柱
600×600、500×800、400×600、D=600
详见结构图
C40
地下室墙板
厚300、400、250、200
详见结构图
C40
在地下室顶板中间有一条后浇带横向穿过整地下室。
地下室顶板结构平面图详见附图1。
1.4钢结构概况
本工程±0.000相当于吴淞高程9.60米。
结构设计使用年限为50年,结构安全等级为二级；对应结构重要性系数为r=1.0。
抗震设防烈度为7度。
设计地震分组为第1组，设计地震基本加速度为0.10g。
设计基本参数：
基本风压值：
0.40kN/m2；场地粗糙度类别为C类。
基本雪压：
%%U0.65kN/m2。
材质：
钢结构材料选用Q235B、Q345B-Z15级钢。
连接：
钢构件间的连接采用全熔透坡口焊接和高强度螺栓连接两种形式。
焊接连接材料按强度、性能及母材选择相庆匹配的，所有焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应。
节点锚栓、节点板材质均采用Q345-B，柱脚锚栓锚固长度不小于25倍的锚栓直径，焊脚尺寸均为双面焊8mm角焊缝。
焊接钢柱、钢梁、钢支撑钢骨混凝土中的钢构件应在工厂采用埋弧自动焊焊接成型，在工厂制孔时按设计要求进行补强。
板件拼接和熔透焊缝为一级焊缝，角焊缝为三级。
本工程钢结构主要位于主堂的外墙及屋盖系统，钢柱及钢梁采用H型钢，屋面天窗架采用截面Φ200×6材质为Q235的杆件。
1、主要钢柱、梁的构件表：
（1）环梁构件表
编号
截面（mm）
长度（mm）
单位质量
质量（t）
材质
GL10
B500×500×30×30
4734
443.0
2.097
Q345B
GL20
H200×150×6×8
87422
27.5
2.404
Q235B
GL30
H200×150×6×8
109946
27.5
3.023
Q235B
GL40
H200×150×6×8
132500
27.5
3.644
Q235B
GL50
H200×150×6×8
169424
27.5
4.659
Q235B
GL60
H300×200×10×12
153346
59.3
9.093
Q345B
GL0A
H500×250×12×14
114338
99.4
11.365
Q345B
小计
36.285
（2）主梁构件表
轴线号
总质量（kg）
材质
8b、27b
5148.78x2=10297.56
Q345B
7b、27b
3146.08x2=6292.16
Q345B
6b、29b
3204.55x2=6409.1
Q345B
5b、30b
3302.73x2=6605.46
Q345B
4b、31b
3331.81x2=6663.62
Q345B
3b、32b
3480.28x2=6816.56
Q345B
2b、33b
3647.18x2=7294.36
Q345B
1b、34b
5179.74x2=10359.48
Q345B
17b、18b
2967.09x2=5934.18
Q345B
16b、19b
2969.26x2=5938.52
Q345B
16b、19b
2972.53x2=5945.06
Q345B
14b、21b
2980.28x2=5960.56
Q345B
13b、22b
2987.56x2=5975.12
Q345B
12b、23b
2997.94x2=5995.88
Q345B
11b、24b
2995.90x2=5991.8
Q345B
10b、25b
3013.54x2=6027.08
Q345B
9b、26b
4997.41x2=9994.82
Q345B
小计
118.501t
（3）柱构件表
轴线号
总质量（kg）
材质
8b、27b
7517.62X2=15035.24
Q345B
7b、28b
7673.45X2=15346.9
Q345B
6b、29b
5727.86X2=11455.72
Q345B
5b、30b
5871.04X2=11742.08
Q345B
4b、31b
4291.03X2=8582.06
Q345B
3b、32b
4369.05X2=8738.1
Q345B
2b、33b
9135.07X2=18270.14
Q345B
1b、34b
13718.72X2=27437.44
Q345B
17b、18b
4338.98X2=8677.96
Q345B
16b、19b
3717.65X2=7435.3
Q345B
15b、20b
3720.77X2=7441.54
Q345B
14b、21b
3749.61X2=7499.22
Q345B
13b、22b
3769.22X2=7538.44
Q345B
12b、23b
3848.62X2=7696.24
Q345B
11b
4544.67
Q345B
24b
3916.57
Q345B
10b、25b
4051.86X2=8103.72
Q345B
9b、26b
7294.63X2=14589.26
Q345B
主入口幕墙钢柱
4653.58X2=9307.16
Q345B
小计
203.358t
（4）周边钢圈梁构件表
标高
总质量（kg）
材质
施工图号
+1.10m
4449+4344=8793
Q345B
结施-52、53
+4.50m
5781+5072=10853
Q345B
结施-54、55
+9.30m
6055+5199=11254
Q345B
结施-56、57
+14.10m
5686+6289=11975
Q345B
结施-58、59
+18.90m
5811
Q345B
结施-60
前后钢梁
5474.35+1018.34=6492.69
Q345B
结施-76
小计
55.179t
（5）屋顶水平支撑总重：
8975.76kg（详见深化图结施-71）
（6）屋顶斜撑总重：
11536.46kg（详见深化图结施-72）
（7）屋顶中心环梁总重：
34133.37kg（详见深化图结施-51）
（8）柱间支撑总重：
19684.6kg（详见深化图结施-73、74）
（9）主入口幕墙总重：
21162.52kg（详见深化图结施-75）
（9）屋顶天窗构件不详，未计。
（10）屋顶面层包裹材料不详，未计。
2、钢结构主要平面及立面附图：
（1）附图2：
钢柱展开立面布置图
（2）附图3：
屋面构件平面布置图
1.5钢结构设计解读
本工程钢结构呈现如下特点：
1．造型独特。
整体空间造型呈倒圆台形状，圆台下部为一个直径约60m的不规则圆，圆台上部为一个直径约66.5m的圆，即周边柱呈发散状。
屋面为一个呈6°的圆平面，西高东低。
由钢柱、屋面中心环梁、屋面主次梁、周边圈梁及支撑组成一个大跨度的圆筒仓结构。
如下图所示：
2．用钢量巨大。
整个钢结构用钢量约510吨，屋面结构钢构重量约为200吨。
3．屋顶钢结构跨度较大，为国内同类工程罕见。
屋面跨度达到67m，其结构允许挠度约为71.5mm（根据现行国家规范）。
4．吊装高度较高。
屋面吊装最大高度为26m，屋面最小吊装高度也为18.6m，中心环梁吊装平均高度约为20.5m（最低点标高为+19.568m，最高点为+21.339m）。
第二章钢结构施工条件及要求
2.1钢结构施工条件
2.1.1施工结构条件
（1）地下室结构砼已与2009年元月20日前浇筑完毕，目前砼强度已全面达到设计强度值。
（2）地下室周边土方尚未回填。
（3）钢结构主构件已加工成型。
（4）地脚锚栓及型钢柱埋件已经过验收（准确、完好）。
2.1.2现场场地条件
本现场地条件有限，仅北侧可作为主要材料运输通道。
北侧已完成了临时砼道路的铺设。
且已经达到设计强度（C25）。
场地的南侧、西侧和北侧可作为构件的主要堆场。
现场有一台QTZ40塔吊，位于西侧中部，紧挨着主堂西侧主入口。
屋面支撑、斜撑及螺栓可放置在西侧塔吊能够覆盖的范围内。
2.1.3施工季节
本工程将在春季展开吊装施工，预计完成吊装需2个月左右的时间，该段时间位于春季，是少雨、风小、温度适宜的季节，有利于钢结构的吊装。
2.2钢结构施工要求
2.2.1施工原则
1.钢结构在制作前，应按设计要求编制施工详图的深化设计，钢结构的制作和安装须根据施工详图进行。
修改设计应取得原设计院同意，并编制相应的制作工艺和安装施工组织设计。
2.加工单位所订购的钢材及连接材料必须符合设计的要求，当确有必要代用时必须经东大设计认可。
所有材料均应有质量合格证明，必要时尚应提供材质、抗滑系数的复验合格证明。
3．钢结构的材料、放样、号料和切割、矫正、弯曲和边缘加工、制作摩擦面的加工、除锈、编号和发运应遵照国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的有关规定。
4.高强螺栓连接的施工应遵守《高强度螺栓连接应用技术规范》（JGJ82）的规定，有关焊接连接应遵守《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）的规定。
2.2.2原材要求
1．其力学性能及碳,硫,磷,锰,硅含量的合格保证必须符合标准:
《GB/T1591-94》，其强屈比不得小于1.2,伸长率应不大于20%,有良好的可焊性及明显的屈服台阶,钢材的屈服点不宜超过其标准值10%；
2．刚性连接的梁翼缘与柱翼缘间采用全熔透坡口焊，且应检查V形切口的冲击韧性在-20℃时不低于27J。
3.楼板钢承板采用组合楼板，压型钢板采用闭口槽型镀铝锌压型钢板。
4.焊接连接材料应按强度、性能及母材相匹配使用，所有的焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应，应符合《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002。
2.2.3制造要求
1.焊接钢柱、钢梁、钢支撑钢骨混凝土中的钢构件均应在工厂采用埋弧自动焊焊接成型，施焊前应进行工艺评定证明焊接工艺符合国家标准《GB986》的有关部门规定。
2.钢梁预留孔洞，按照设计图纸所示尺寸、位置，在工厂制孔，并按设计要求进行补强，在工地安装时，未经设计允许，不得以任何方式制孔。
3.型钢混凝土柱与型钢混凝土梁连接的穿筋孔，均应在工厂制孔。
4.不允许在施工现场临时加焊板件，不允许用气焊扩孔。
5.消能梁段的腹板不得加焊贴板，也不得开洞。
6.所有构件均应铣两端，并与柱、梁轴线成标准角度。
7.对跨度≥9m的梁，预起拱1/500。
对于起拱的构件，应在其顶部标识清楚，以免安装时出错。
8.型钢混凝土柱、钢框架梁及次梁详图中，指定部位所设抗剪焊钉，焊接前应将构件焊接面的油、锈清除，必须在浇筑混凝土前施焊。
栓钉焊接采用瓷环保护。
栓钉在支座的压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并将栓钉、钢板均焊牢在钢梁上。
9.高强度螺栓应在车间内钻孔，孔径比螺栓公称直径大1.5mm，孔壁表面粗糙度不应大于25u，所有钢构件制作之前，需足尺放样，核对无误后方可下料制造。
板材气割或机械剪切下料后，应进行边缘加工，其刨削量不应小于2mm。
10.型钢混凝土柱与型钢混凝土梁连接的穿筋孔，均应在工厂制孔。
当钢骨梁贯通，其上或梁下有混凝土墙或混凝土柱时，钢骨梁翼缘应根据墙、柱配筋预留穿筋孔。
穿筋孔的大小当为螺纹钢时为钢筋直径+8mm；当为光圆钢筋时为钢筋直径+3mm。
钢梁及柱上预留孔洞及附设连接件按照钢结构设计图所示尺寸及位置，在加工厂制孔，并按设计要求补强，在现场不得以任何方法制孔或焊接连接件。
11.重要接头或构件，应在出厂前进行自由状态的预拼装，其允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》附录D表D的规定。
各类钢构件的外形尺寸允许偏差见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001附录C的表B1~B6; 安装的允许偏差见附录E。
12.高强度螺栓孔的精度应为H15级。
在高强度螺栓连接范围内，构件的接触面应进行喷砂处理。
2.2.4构件连接要求
1.钢柱每二至三层为一节，然后在工地拼装，采用全熔透焊接。
2.框架梁和框架柱之间的连接采用刚接（特殊注明者除外）。
连接时，需预先在工厂进行柱与悬臂钢梁段全熔透坡口焊接，然后，在工地进行梁的拼接，其翼缘为全熔透坡口焊接，而腹板为高强度螺栓摩擦型连接。
3.主梁和次梁的连接采用铰接。
在工地，一般用高强度螺栓摩擦型连接。
4.连接于框架梁、柱上的支撑，其两端部分在工厂与柱和梁焊接，中段部分在工地与两端部分采用高强度螺栓摩擦型拼接。
详见支撑节点图。
5.上下翼缘和腹板的拼接缝应错开，并避免与加劲肋板重合，腹板拼接缝与它平行的加劲板至少相距200mm，腹板拼缝与上下翼缘至少相距200mm。
对接焊缝应符合《GB50205》规范要求，且不低于一级。
6.所有钢梁横向加劲板与上翼缘板连接处，加劲板上端要求刨平顶紧后施焊。
7.柱脚处柱翼、腹板和加劲板，梁支座支承板下端要求刨平顶紧后施焊。
8.板件拼接和熔透焊缝为一级焊缝，角焊缝为三级。
9.焊缝的施工质量应符合设计图纸规定的要求，当设计未注明时，板件拼接和熔透焊缝为一级焊缝，不焊透的对接焊缝及角焊缝其质量等级为二级。
10.直角角焊缝的焊缝厚度除图中注明者外，不小于6mm，长度均为满焊。
11.钢梁预留孔洞，按照设计图纸所示尺寸，位置，在工厂制孔，并按设计要求进行。
12．高强度螺栓连接要求：
1）所有构件连接接触面，经喷砂处理后，其摩擦面的抗滑移系数：
Q235钢为0.45；Q345钢为0.50；在施工前应做抗滑移系数试验。
2）构件的加工、运输、存放需保证摩擦面喷砂效果符合设计要求，安装前需检查合格后，方能进行高强螺栓组装。
2.2.5焊缝检查及检测要求
1.焊接施工单位在施工过程中，必须做好记录，施工结束时，应准备一切必要的资料以备检查。
2.焊缝表面缺陷应做成100%检查，检查标准按现行国家有关规范进行。
焊缝内部缺陷应严格按照《钢结构工程施工质量验收规范》要求进行。
所有一级焊缝按超声波B级进行100%检查，当其它全熔透焊缝有不合格时，应进行全部检查。
检查方法遵照《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结构分类GB11345》及有关的规定和要求进行焊接质量检查。
2.2.6施工安装要求
1.楼层标高采用设计标高控制，由柱拼接焊接引起钢柱的收缩变形或其它压缩变形，需在构件制作时逐节进行考虑确定柱的实际长度。
2.柱安装时，每一节柱的定位轴线不应使用下根柱子的定位轴线，应将地面控制轴线引到高空，以保证每节柱安装正确无误。
3.对于多构件汇交复杂节点，重复安装接头和工地拼装接头，宜在工厂中进行预拼装。
4.钢柱柱脚锚栓埋设误差要求：
每一柱脚锚栓之间埋设误差需小于2mm。
5.钢结构施工时，宜设置可靠的支护体系，保证结构在各种荷载作用下结构的稳定性和安全性。
6.钢构件在运输吊装过程中应采取措施防止过量变形和失稳。
2.2.7除锈及防锈要求
1.钢构件的除锈和涂装应在制作质量检验合格后进行。
2.钢构件出厂前不需要涂漆部分包括：
型钢混凝土中的钢构件；高强度螺栓节点摩擦面；箱形柱内的封闭区；地脚螺栓和底板；工地焊接部位及两侧100，且要满足超声波探伤要求的范围。
但工地焊接部位及两侧应进行不影响焊接的防锈处理。
在除锈后刷涂防护保护漆，如环氧富锌底漆，漆膜厚度15um。
3.除上述所列范围以外的钢构件表面，出厂前应除锈后涂防锈底漆两道，焊接区除锈后涂专用坡口焊保护漆两道。
4.构件安装后需补涂漆部位：
（1）高强度螺栓未涂漆部分；在工地焊接区，经碰撞脱落的工厂油漆部分，均涂防锈底漆一道。
（2）整个构件涂防锈漆两道，保证最终达到二底、一中、一面配套防锈层。
5.所有构件涂漆前应严格进行表面采用喷砂防锈处理，除锈等级要求应符合国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8932）的规定中Sa2.5级。
涂底漆出厂，底漆为环氧富锌漆两道。
面漆涂装时间由施工单位协商决定，涂干膜总厚度不小于125um。
6.防锈涂层由底漆、中间漆及面漆组成，涂料应与除锈等级相匹配，具体施工按设计要求进行。
2.2.8防火要求
1.本工程的耐火等级为一级，柱及转换桁架的耐火极限要求为不小于3小时，采用厚型防火涂料或防火板材；支撑及钢板剪力墙和钢梁的耐火极限要求为不小于2小时，采用薄型或超薄型防火涂料；楼板和楼梯耐火极限要求为不小于1.5小时，楼板采用组合楼盖自防火，楼梯采用薄型或超薄型防火涂料。
2.当采用防火涂层作耐火防护时，防火涂料的材料必须选用经消防管理部门鉴定认可的，并有质量保证材料。
选用的防火涂料应与底漆相适应，并有良好的结合能力。
3.涂料作业的施工、检验与验收必须严格按〈钢结构防火涂料应用技术规范〉的规定进行。
2.2.8其他要求
1．因本工程为比较复杂的空间结构，主要构件的几何尺寸应采用空间整体放样确定且必须在工厂进行试拼装。
图中所有构件的的重量及尺寸仅供参考，加工材以实际最后放样下料为准，所有构件均需放样或号料。
2．所有钢构件必须由制造厂打上标签，位置位于构件两端，每端两处（正反面）。
3．未经设计许可，有关各方均不得在结构上加荷载。
4.钢结构加工图需经设计单位经设计单位书面认可后，方可加工、生产、安装。
钢结构加工图是以原设计图纸为依据进行的深化设计，与原设计图纸配套使用。
5.土建施工单位与钢结构制作安装单位应密切配合。
施工中如遇特殊情况，请与设计人员联系。
6.钢结构在加工制作及安装过程中预起拱380mm。
7.所有对称构件应对称制作。
8.其他未注明情况应按国家相关规范执行。
2.3其他部位施工对钢结构的影响
型钢柱、屋面、天窗、幕墙、室内二次结构、装饰及水电暖通安装施工对本工程钢结构都有着密切的影响。
1．在后续施工过程中严禁在钢结构上加荷，无法避免的必须经过设计审核确认。
2．严禁后续施工在钢结构上焊接。
3．屋面和天窗施工时（由于目前做法不明），须注意其安装次序。
屋面宜由低向高铺设；天窗安装时需考虑变形对其产生的实际影响。
第三章方案比选
3.1施工要求
3.1.1钢结构施工要求
详见第2.2节钢结构施工要求。
3.1.2对已完结构的保护
本工程主堂钢结构是安装在地下室顶板上，因此在施工过程中必须确保已完成结构的安全、无损。
3.1.3施工安全
本工程吊装高度高、安装跨度大、吊装量大，因此在施工中必须确保以下几方面的安全：
（1）构件在运输、吊装、焊接过程中的安全，确保构析无变形、不受损伤。
（2）参与施工的吊装人员及现场其他人员的安全。
（3）在后期卸荷过程采取严格的措施确保构件均匀、缓慢地达到设计应力状态。
（4）准备充分的应急抢险措施，以防意外发生。
3.2施工特点分析
3.2.1测量控制特点、难点分析
1．施工测量特点
工程占地面积大、工程规模大、造型复杂，涉及到土建、水电、暖通、大型钢结构安装。
测量控制工作显得尤为重要。
为了确保施工进度和施工精度，提高施测效率，在测量工作中，将全面推行数字化测量控制技术，为施工过程、施工质量提供控制依据，使测量工作成为智能化施工的第一道工序。
1）施工测量面积大，控制网点范围大，建筑
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