某体育文化综合馆钢结构工程.docx

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某体育文化综合馆钢结构工程

钢结构工程概况

1第一节工程概况

.1.1工程概况与特点

某大学体育文化综合馆位于某大学校园内，规划用地面积20650m2，占地12000m2，总建筑面积21882m2（含风雨跑道1590m2）。

建筑物高度为28.2m，地下一层（局部设地下夹层），地上三层。

东西宽107.17m，南北长190.12m。

建筑物东西两侧分别有二个露天风雨跑道。

该工程为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，屋面支撑体系：

钢屋盖由二榀东西向的双曲面圆弧拱架和十榀南北向的马鞍形管桁架式钢屋架组成，十榀钢屋架吊挂于二榀主拱架下。

看台周边半径38.2m圆周上分别布置有圆形钢筋混凝土柱，混凝土柱之间设有钢筋混凝土圆弧梁，钢屋架支撑在钢筋混凝土圆弧梁上，标高随屋面马鞍形位置不同而变化，钢屋架由连系桁架LXHJ1～5联成一体。

钢屋架从钢筋混凝土圈梁支撑点向外逐渐向高悬挑，最后由外环桁架梁联成一体，高挑部分构件为工字钢I22a。

屋架上设置钢檩条，铺设双层保温金属压形板。

主拱架外露，屋面整体造形呈马鞍形，外露钢拱架苍劲有力，波浪形银灰色屋面飘逸，轻巧，两者完美结合，集中体现了更高更快更强的体育精神和奋发向上的现代风格。

详见图1.1钢结构平面图；

图1-2结构纵剖面；

图1-3结构横剖面；

.2.1主要材料

1.2.1架及钢梁为Q235B（I字钢，槽钢，焊接H形钢）。

1.2.2钢管为Q345B无缝钢管，化学成份及力学性能应符合GB700-88，抗拉强度实测值与屈服强度实测值比值不小于1.2，钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%，钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。

1.2.3焊接材料：

自动焊或半自动焊采用H08或H08MnA焊丝，其性能符合GB1300-77；手工焊时采用E43、E50焊条，其性能符合GB/T5117-95、GB/T5118-95的规定。

1.2.4高强度螺栓：

采用10.9S大六角高强度螺栓，其技术条件符合GB1228、1229、1230—1991的规定。

1.2.5铸钢：

钢材屈服强度大于Q345B。

（d）管-球相贯

.3.1结构形式

主拱架为双向圆弧拱，跨度为85.4m，拱脚最低处标高5.2m、拱顶最高处标高28.2m，断面形状为平行四边形，上下弦杆Φ406×20，腹杆Φ245×12，Φ203×10，弦杆+腹杆节点为管+管相贯节点。

吊杆为三角形断面，立杆与主拱架下弦杆相贯焊接，屋架悬挂于吊杆下，悬挂处吊杆与拱架下弦相贯连接采用铸钢节点，悬挂支座管为Φ351×16，节点形式为管+板插入节点。

二榀主拱架由6榀横向支撑桁架相连，中间支撑桁架为梯形，上下弦杆Φ351×16，腹杆为Φ245×12，Φ203×10。

外侧支撑桁架为三角形，上下弦杆Φ351×16，腹杆为Φ203×10。

十榀屋架南北向布置，悬挂于吊杆支座下，上弦杆Φ203×12，下弦杆Φ245×14，腹杆为Φ133×6.5。

WJ1～5布置图见平面图，屋架呈中央高，向两侧趋于中部低，端部高的态势。

连系桁架LXHJ1～5将十榀屋架联成一体，均为单片桁架，上下弦杆Φ133×6.5，腹杆为Φ83×6。

外环桁架BHJ1～6为三角形，上下弦杆Φ133×6.5，腹杆为Φ83×6。

悬挑工字钢为I22a，檐口周圈用槽钢［22相连。

屋架上弦平面支撑（直、斜）均采用Φ133×8钢管。

屋面檩条采用［220×75×2.5冷弯薄壁形钢。

钢结构主要构件明细表，见表1-2

1第一节节点形式

1）主拱支座：

万向球形支座；

2）主拱上下弦杆+腹杆：

“管－管”相贯焊接节点；

3）主拱悬挂屋架处：

铸钢节点；

4）吊杆支座：

“管－板”插入焊接节点；

5）主拱横向支撑桁架、连系桁架LXHJ1～5、外环桁架BHJ1～BHJ6、屋架平面支撑均采用“管－管”相贯焊接节点。

1第一节分承包内容

本工程钢结构工程专业性较强，施工难度较高，为了充分保证钢结构工程的施工质量，确保使之达到既定的“鲁班奖”质量标准，我单位研究决定将屋顶钢结构支撑体系工程进行分包施工，拟定分承包方的单位名称、企业资质、企业业绩、企业信誉与实力等资料均密封在投标文件（企业信誉与实力）中一齐报送。

分承包的内容包括：

钢结构深化设计；

安装过程整体结构稳定性和应力应变分析；

铸钢节点加工制作；

重要节点的承载力试验；

钢材，钢管，连接材料，涂料的采购，试验复验；

钢构件，杆件坡口加工、工厂制作；

焊接工艺评定及试验，焊接质量检验；

现场钢构件、杆件的拼装及整体提升，安装；

屋面钢檩条安装、压形钢板铺设；

屋面保温层与防水层施工、面层0.4mm厚不锈钢板铺设等屋面全部工作内容。

工程难点与施工技术措施

1第一节工程难点

2.1.1本工程近28m高的管拱架式钢结构跨度大、与结构穿插进行，在施工上具有较大难度，钢构件品种规格多，运输超长超宽；钢材强度级别高，钢管Q345B，铸钢强度大于Q345B；管－管相贯焊接，铸钢节点相贯焊接，现场安装焊接技术难度大，工作量繁重。

2.1.2主拱架由两个双曲面圆弧桁架组成，屋架桁架外形呈波浪状，檐口向高悬挑，标高是变化的，每一构件的拼装定位均须三维坐标定位，给施工定位测量的精度控制增加了难度。

2.1.3由于施工现场的限制，塔吊布置时在钢结构施工范围内的起重量不足，而仅钢管Φ325×16长10m的重量就有3t，因此，施工用塔只能局部配合钢结构的安装。

2.1.4由于拱架高近28m，采用满堂脚手架不仅经济效益差，施工效率也低，更不利于构件的准确定位和高空焊接，无法保证安装施工质量。

因此必须采用高效先进的计算机控制整体提升新工艺。

2.1.5由于以上特点，使安装、焊接、检验、质量控制难度增加。

2.1.6同样由于以上特点，加上钢结构与土建结构工程工序相互交叉作业，施工场地环境复杂，各工序工程质量与速度互相影响、制约，协调配合的难度较大。

1第一节施工技术措施

为保证施工工程质量，提高施工效率，缩短工期，针对技术问题本公司将采取的技术措施主要包括：

采用计算机控制的液压千斤顶同步提升新技术，实现桁架大面积大吨位的安装。

合理设置钢桁架拼接层次，尽可能减少拼接次数，主要采用地面组拼和低空组拼，使现场高空管结构相贯焊接工作量大幅度减少。

合理安排钢桁架分段，使所有钢桁架在地面组拼和低空组拼成较大的单元，在满足履带（汽车）起重机起吊能力情况下，再组拼成大单元。

针对本工程结构特点和现场安装要求，协助设计院确定合理焊接坡口尺寸和形式。

使安装方便，焊接质量易于保证。

设计有利于现场组拼的胎具和辅助装置，有利于拼装定位和焊接，提高工效，保证质量。

制订适应本工程特点的管桁架定位偏差测量调整和控制方法。

工程管理目标

1第一节质量目标

质量目标：

“中国建筑工程鲁班奖”

钢结构工程为本工程结构工程的重要组成部分，在整个工程中占有至关重要的地位，必须实现“过程精品”，确保整体工程质量等级达到“中国建筑工程鲁班奖”标准，使之成为让建设单位完全满意的精品工程。

1第一节工期目标

钢结构工期目标：

115d

我公司在接到本工程招标文件后，结合本工程的特点、重点和难点进行了施工组织设计的详细编制，对进度计划的可行性进行了认真仔细的深入研究，对工程施工组织、管理进行了细致的部署、和筹划，对每一道工序的安排做到科学合理、高效紧凑、衔接紧密，在确保施工质量目标的前提下，保证工期目标的实现。

1第一节工程成本造价控制目标

我们将始终站在建设单位的角度，树立工程全局观念，通过优秀的人才、科学的管理、先进的技术和设备、经济合理的施工方案和工艺、科学的策划和部署。

有效地组织、管理、协调和控制，使该工程成本和造价得到最为有效地控制；将同建设单位、设计院、监理公司和工程相关各方共同努力，优化施工组织和安排，使工程各个环节衔接紧密，高效顺利地向前推进；从图纸设计、材料设备选形、合格供应商的选择、现场施工组织、管理、协调与控制等各个方面，提出行之有效地合理化建议和施工方案，加强“过程”、“程序”和“环节”控制，追求“过程精品”，避免不必要的拆改、浪费，尽最大能力减少和节省工程成本和造价，使建设单位的投资获得最佳的效益和达到满意的效果。

通过长期的工程实践，我们充分认识到只有整个工程成本和造价得到良好的控制，才能达到以上目标。

1第一节安全目标

我公司将采取切实可行的措施和充足的安全投入，通过严密的安全管理，确保施工现场不发生重大伤亡事故、火灾事故和恶性中毒事件，轻伤发生频率控制在千分之二以内。

1第一节环境保护和文明施工目标

我公司将严格执行建设单位对建筑工程施工的各项管理规定，加强施工组织和现场安全文明施工管理，努力使本工程成为我公司的“形象示范工程”和“北京市文明安全工地”。

1第一节技术创新目标

由于本工程技术含量较高，我公司将把本工程作为科技示范工程的重点，并制定科技创新目标和实施计划，使技术创新建立在实用、经济、先进、合理和高效地水准之上，使之真正成为支撑工程项目优质高效运行、完善和提高项目管理水平、实现质量和工期目标的有效手段。

在工程实施过程中利用计算机作为主要管理手段，利用网络化管理，使工程形象进度，质量、安全、资料信息等完全处于受控状态；确保项目管理模式的高效运行和管理目标的全面实现。

1第一节培训和教育目标

实现百分之百的全员培训教育，不仅包括管理层的培训教育，尤其是对施工作业层的进一步强化培训和教育，使全员树立牢固的质量意识、安全意识、环境保护和文明施工的意识、成品保护的意识、为建设单位服务的意识以及相互合作相互协调的意识，强化施工管理和工程技术水平。

1第一节团结合作目标

积极、主动、高效为建设单位服务，急建设单位之所急，想建设单位之所想，处理好与建设单位、监理、设计以及相关政府部门的关系，使工程各方成为一个团结、协作、高效、和谐和健康的有机整体，形成合力共同促进项目综合目标的实现。

1第一节工程管理目标

根据建设单位招标文件要求，考虑本工程的特殊重要性，根据我单位的综合实力及项目部的实际施工技术水平和自身管理素质，制定以下管理目标：

项目管理及施工部署

1第一节项目管理组织机构

为确保整个工程按时、优质、高效地完成，我单位将选派优秀的管理干部和专业工程技术人员，有计划的组织协调和管理，项目经理部配备技术、质检、安全、预算、材料、财务等职能人员，负责从施工准备、技术管理、生产组织、质量监控、安全监控、文明施工、材料供应到竣工验收和工程结算等方面全过程管理，并对建设单位全面负责。

1第一节工程施工部署

-0.100以下结构完成后暂停施工，提前插入

～

轴地下室外墙防水施工，完成回填后观众厅场地进行平整，做为钢结构屋面拱架、屋架现场组装和提升作业场地。

前期进场后可利用建筑物西侧场地进行小单元的组拼作业。

屋面钢结构拱架、屋架承重结构体系完成后，再进行观众厅-0.100以上的主体结构和看台结构。

4.2.1钢结构施工部署

1）拱架、屋架同时进行场内、场外、低空及地面拼装。

2）采取分段二次提升拱架及相关构件的方法，尽早完成拱架落地合拢，最大限度提升更多构件。

3）高空安装剩余屋架，对称完成相应钢结构安装。

4）外挑构件及檩条等可采用塔吊后施工。

5）进行东西门头H形钢构件安装。

1第一节施工流水段的划分

钢结构安装分三个流水段施工：

见图4-2钢结构施工流水划分。

图4-2钢结构施工流水划分

第一流水段完成内容：

主拱中间4段地面（拱顶8.7m）立拼；

中HJ2榀

组装相应的吊杆及支座；

安装WJ1屋架中段及檩条；

第一次提升。

第二流水段分东西两部，完成内容：

主拱5、6段地面立拼（拱顶15.858）；

中HJ3榀；

组装相应的吊杆及支座；

安装WJ2～4屋架中段及檩条；

第二次提升；

拱脚拼装；

拱脚合拢；

WJ5中段施工。

第三流水段：

南北两侧屋架边段安装

按节间周边构件安装及东西门头收尾。

1第一节场钢结构施工平面布置

见图4-3钢结构施工现场平面。

图4-3钢结构施工现场平面

施工准备

1第一节施工现场准备

5.1.1保证现场施工运输道路、消防道路畅通，确保施工消防设备、消防用水和生活用水。

5.1.2现场钢结构施工用电，现场用电分为两个施工区，制作区两条主配电线，电容量分别为250kVA和150kVA，使用系数60%；安装区提供400kVA的主电源，使用系数60%。

5.1.3场内钢结构施工场地平整，做好安全防护工作负责提供总包施工组织设计，组织技术交底。

5.1.4组织人员进场，并进行安全教育和技术、质量交底。

5.1.5根据设计图纸要求和有关部门提供的采购计划组织材料和各类构件零配件进场，并进行审核、验收和复验工作。

1第一节施工技术准备

5.2.1参加设计交底，了解设计意图，组织有关人员对设计图纸进行会审工作，掌握施工图内容、要求及特点，以便正确地安排施工，进行详图设计。

5.2.2组织有关人员详细勘查现场，与分包单位协商有关施工中配合问题：

确定进度计划、塔式起重机的起重能力以及安装、制作现场的电源、材料和安装机具的堆放场地等。

5.2.3熟悉钢结构部分有关的测量、放线资料，并复核轴线定位桩、水准点并办理交接手续。

5.2.4测量仪器、无损探伤仪器、氧气表、乙炔表等计量器具均按规定进行计量鉴定。

1第一节人员配备

1第一节施工机械设备及仪器准备

施工方法

1第一节主要的施工方法

根据本工程钢结构工程的特点确定以下施工方法：

6.1.1拱架采用了分段、低空、原位立拼装，二次提升后与拱脚段合拢的方法施工。

提升荷载：

考虑吊杆、屋架、檩条等全部可提最多构件。

6.1.2南北段屋架，采用高空对称抬吊安装，节间综合安装构件的方法施工。

6.1.3屋架采用地面整体卧拼，分段运输至现场，低空组成吊装段方法吊装。

6.1.4屋面檩条，挑檐等周边构件均高空散装（采用挑架）。

1第一节充分应用电子计算控制液压千斤顶提升新技术

电子计算机控制液压千斤顶提升技术是现代新形、高效地起重安装方法，尤其是应用于复杂造形的大形场馆，重形结构，更显示出其突出的技术优势。

它的优点主要表现在：

◆节省大量高空组装承重支架、胎架及脚手架，变为地面或低空

施工；

◆易于保证工程质量和进行质量控制；

◆易于发挥机械效率，提高经济效益；

◆易于保证安全生产；

◆缩短工期。

千斤顶在多台、同步泵站及计算机控制系统的控制下，平稳、连续、准确地将钢构件安装至设计位置，设备轻巧，操作简单，安全可靠，安装精度高。

提升设备分三大系统：

承重系统、液压系统和控制系统。

提升设施：

根据结构特点确定，一般采用提升桅杆。

1第一节钢结构施工顺序：

6.3.1施工工艺流程

6.3.2施工方向

必须充分考虑主拱架双向对称的结构特点，以屋面钢结构中心线与

轴汇交点为中心，向东西对称进行拱架及中段屋架悬吊节点的地面拼装，完成二次提升后，最后与拱脚段合拢。

拱架安装完成后以拱架为中心轴，由中部向南北对称完成两边屋架及剩余构件的安装，确保钢结构在提升、安装过程的稳定。

1第一节拱架、拱架支撑、屋架弦杆分段确定原则：

◇弦杆不易过短，便于加工成形，但要易于运输；

◇与节点位置错开，焊接部位合理，便于施焊；

◇组装分段尾架、重量与选用起重设备相适应。

拱架弦杆为双向弯曲构件，分段见图6-2，主拱弦杆分段示意图。

屋架弦杆分段见图6-3，屋架WJ分段拼装示意图。

1第一节地面拼装工艺：

6.5.1拱架中部采用低空现场原位立拼拱脚段原位组装。

设一小段为高空合拢段。

2个拱架胎，3个支撑胎。

见图6-4

（1）拱架拼装胎架图；

见图6-4

（2）拱架吊杆拼装胎架图；

见图6-4（3）中段屋架拼装胎架图；

6.5.2屋架在场外地面整榀卧拼见图4-3.钢结构施工现场平面，其胎架见图6-4.（4）屋架卧拼胎架图。

五个WJ胎架。

6.5.3三维胎架设计：

施工前绘制拱架、拱架支撑及各类屋架、环梁的平、立面图。

选择主控基础坐标，确定出主控关键点的各段控制点的坐标，将各点三维坐标设计值换算为胎架上的三维坐标值，按胎架编号，列表放出焊接收缩值。

图6-2主拱弦杆分段示意图

图6-3屋架WJ分段拼装示意图

图6-4拱架拼装图

6.5.4拼装测量技术

1）测量拼装胎架主控轴线网，主控轴施放后，要用另一种测量方法验收，并经建设、监理单位共同签认。

2）按图纸和建设单位提供资料在制作胎架内进行测量放线。

3）胎架的验收：

由一种方法测量放线，必须用另一种方法验收。

4）复杂部位构件用多点投影值与角度控制样板校核空间杆件之间角度关系。

5）在拼装过程中跟踪检测关键部位及杆件测量值，如拱高、拱支脚支座、悬挂吊杆支座、铸钢节点、总弧长和曲率。

在拼装过程时，焊接过程中，焊接完成后，均要进行测量和检测，分段进行地面拼装质量验收。

1第一节焊接技术

.1.16.6.1焊缝的要求

1）本工程钢管焊接采用手工电弧焊。

2）电焊条：

对Q235钢焊条E4315钢焊接时采用E4316焊条；

当Q235钢Q345B钢焊接时采用E4316焊条；

当Q345B钢与铸钢焊接时采用E5017焊条。

电焊条需满足GB5117-85或GB5118-85要求。

3）从事钢结构各种焊接工作的焊工，应按JGJ81-91的规定经考试合格后，方可进行操作。

4）在钢结构中首次采用的钢种、焊接材料、接头形式、坡口尺寸及工艺方法，应进行焊接试验，焊接工艺评定，评定结果应符合设计要求。

如Q345B与铸钢件的焊接，制定焊接工艺。

5）焊接时，要采取有效措施；缩小焊接变形，减少焊接应力。

在制作及拼装、安装中要考虑相应的焊接收缩值。

.2.16.6.2主要焊缝的焊接形式

1）钢管的对接均采用带衬板、开坡口的全熔透对接焊，焊缝质量等级为一级。

钢管的拼接焊缝的设置应满足施工详图的要求。

钢管坡口的形式如下：

焊缝尺寸应满足《钢结构焊缝外形尺寸》（GB5777-96）的要求。

2）圆管的相贯焊缝

a）当支管壁厚度t不小于6mm时，采用全周的单面无衬板的全熔透坡口焊缝，主弦杆与竖杆轴线所加锐角大于75°，焊缝质量等级为二级，主弦杆与竖杆轴线所加锐角小于75°，A、B区焊缝质量等级为二级，C区的焊缝质量等级为三级二面角Φ决定支管圆周焊缝的连续变化。

圆管相贯分四个区连续变化，

A区——趾部B区——侧区C区——根部区

b）当支管壁厚t小于6mm，不开坡口全部为角焊缝。

3）圆管与板相交焊缝

a）当管壁厚度t小于6mm为角焊缝。

b）当管壁厚度t不小于6mm时，板厚t大于6mm时，采用坡口部分熔透焊缝。

4）H形钢梁的翼缘板、腹板的对接焊缝等级为一级。

其余对接焊缝如节点，如肋板等处为二级，角焊缝为三级。

.3.16.6.3.施焊技术

1）支管的相贯面切割成带变化的坡口与主管表面完全吻合的空间曲线形状。

坡口的尺寸应符合节点焊缝的设计要求。

对大形钢构件的制作、组装与安装时应制定合理的焊接收缩余量及施焊顺序，必要时采取有效地技术措施，缩小焊接收缩量，减少焊接应力。

2）相贯节点的焊接用无间隙安装。

趾部和侧面断面有坡口，故焊接相当于部分熔透的组合焊缝。

允许在内侧有2-3mm不熔透焊，但需增加2～3mm的角焊缝。

根部没有坡口，故焊缝内二侧的部分熔透焊过渡到角焊缝。

角焊缝脚的垂直高度为1.5倍钢管壁厚。

3）钢管等空心构件均应加设封板，并采取连续焊缝封闭使内外隔绝。

4）钢管相贯节点焊缝按二级焊缝进行构造设置，检测焊脚部位为三级焊缝。

5）按照GB50205的要求，对工厂和现场焊缝进行内部缺陷超声波探伤和外观检查。

焊缝等级为一级时，超声波探伤比例为100%。

焊缝等级为二级时，超声波探伤比例为200%，探伤比例按每条焊缝长度的百分数，且不小于200mm。

焊缝外观检查未焊满、根部收缩、咬边、裂纹、电弧擦伤、飞溅、接头不良、焊瘤、表面夹渣、气孔、角焊缝不足、焊脚不对称等缺陷。

低合金结构焊缝，在同一处返修次数不得超过二次。

6）低温焊接见冬施措施。