济南某大型体育场钢结构管桁架吊装施工方案创鲁班奖secret.docx
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济南某大型体育场钢结构管桁架吊装施工方案创鲁班奖secret
济南**体育场体育中心钢结构吊装
施工方案（管桁架）
一、施工组织设计内容
（一）工程概况
（二）建设地点及环境特征
（三）施工条件
（四）项目管理特点及总体要求
二、施工部署
（一）项目的质量、进度、成本及安全目标
（二）拟投入的最高人数和平均人数
（四）施工工序
（五）项目管理总体安排
四、制作现场和施工现场的平面布置图
（一）施工总平面布置原则
（二）施工总平面详细布置
五、钢结构吊装施工方法及技术措施
（一）主体钢结构的安装
（二）主要安全技术措施与安全管理
（三）主桁架卸载
（四）焊接变形和焊接收缩对钢结构施工的影响
六、钢结构吊装工况分析
（一）吊后部结构验算
（二）吊前部结构验算
七、质量控制措施、检测措施、施工协调措施
（一）质量承诺及违约责任承诺
（二）质量保证总体规划
（三）质量检验控制保证体系
（四）特殊工序的质量控制
（五）制作质量的检验及保证措施
八、工程质量控制及管理措施
（一）质量保证总体规划
（二）质量检验控制保证体系
（三）制作质量的检验及保证措施
（四）安装质量控制
九、工程工期管理措施、冬季雨季施工措施
（一）工期保证措施
十、保证安全生产、文明施工、减少扰民、降低环境污染和噪音的措施
（一）安全生产许可证
（二）安全保证体系
（三）安全管理保证体系
（四）安全措施保证项目
（五）安全管理的要点
（六）安全施工保证及控制措施
（七）安全操作规程
（八）安全事故的处理
（九）文明施工措施
（十）文明施工及标准化工地管理办法
（十一）环境保护措施
（十二）场地硬化
一、施工组织设计内容
（一）工程概况
本工程是某**体育中心体育工程，上部钢结构分为东西两片独立的钢结构罩棚，呈弧形，单片罩棚最宽约70米，南北最长处约330米，最高点高度为53.32米。
空间悬挑结构，最大悬挑长度为53.2米，悬臂根部高度7米；最小悬臂长度约为28米，悬臂根部高度5米；悬臂端部高度1.5米。
杆件截面为圆钢管，节点类型为铸钢节点、相贯焊接节点；钢结构罩棚外支座通过外包砼的钢结构圆管组合三角支撑支承于下部型钢砼柱上，内支座支承于下部钢管砼柱上（单片钢结构罩棚三维图见附图）。
体育场外围呈椭圆形，建筑面积约为13.99万m2。
体育场观众席60000座以上，总投资约8.8亿元。
1、工程难点、特点分析
难点：
（1）主桁架构件长，部分桁架断面过大，运输困难，需在现场进行拼装；
（2）跨度大，构件长，质量重，而作业条件受限制，施工难度大；
（3）二榀桁架与柳叶弦杆组成的空间结构支撑于两点（下部砼柱），悬挑跨度大，在结构安装过程中单榀侧向稳定性差；
（4）部分柳叶弦杆支撑构件只能单件现场高空安装，安全隐患多；
（5）钢结构仅为罩棚的骨架，本项工程承上启下，施工中需要与相关专业协调配合。
特点：
（1）本工程东西钢结构罩棚关于南北轴基本对称，仅上部支座标高有所区别。
（2）作业条件复杂，且工期紧，钢结构系统施工的同时土建也在施工。
看台及外侧部分土建工程大部分已经施工完，构件需在场外拼装，大大的增加了安装作业半径，因此，钢结构安装过程中需引进大型吊机。
（3）安装难度大主桁架最大悬挑长度为53.2m，需要两榀主桁架及中间的柳叶弦杆和一侧的1/2的柳叶弦杆组成一体，作为一个吊装单元进行吊装，最大吊装单元单重为85吨，截面形式为菱形截面，施工时需进行严密的工况分析。
（4）部分杆件需煨弯，采用管管相贯连接节点及铸钢节点，对构件加工和安装提出更高的要求。
（二）建设地点及环境特征
某**体育场体育中心，坐落于山东省济南市东部新城区龙洞地区。
体育场位于**中心馆区的西部，中心路及体育场西路之间，外围成椭圆形，建筑面积约13.99万m2。
体育场观众席60000座以上，总投资约8.8亿元。
（三）施工条件
●施工场地已具备开工条件；
●施工所需水、电、电讯线路等，由总承包单位提供接驳点；
●施工场地与公共道路通道已开通。
（四）项目管理特点及总体要求
某**体育场跨度大、结构复杂、工期紧、质量要求高，土建、外围护多工种交叉作业，有大量高空作业等，施工难度大，安全隐患多。
根据以上特点，我公司将对本工程运用以前工程管理的成功经验，现场实行标准化管理，配合总包单位确保使本工程达到“省级文明示范工地”。
我公司将坚持“诚信经营，铸造精品，业主满意，发展自我”的质量方针，建优质工程，提供优质服务，使业主满意。
工程施工前，认真做好图纸深化设计，做好与土建工程的交接手续，为工程按时开工创造有利条件。
施工过程中，执行业主和监理工程师的指令和建议，配合总包单位的管理和协调。
协助业主做好与有关部门的协调工作，积极主动地为使工程优质、高速建设提出各种合理化建议。
及时汇报工程进展情况，密切与相关专业进行联系，尽力为其它专业的施工创造便利条件；发挥公司的技术优势，采用新技术、新工艺、新方法，保证工程质量和进度，节约成本。
工程竣工后，做好与后续施工单位的交接工作，做好轴线、标高、工程资料的移交工作。
在保修期，我公司严格执行用户回访保修制度，由公司用户服务组定期回访，认真听取业主意见，对存在的问题及时解决。
二、施工部署
（一）项目的质量、进度、成本及安全目标
1、项目质量目标：
项目质量标准：
按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）一次验收合格。
质量目标：
钢结构金奖。
违约赔偿金额：
工程质量未达到合同标准约定时，赔偿金额为合同价格的5%。
2、项目进度目标：
业主要求进度目标：
计划开工日期：
2007年03月1日
计划竣工日期：
2007年8月31日
我公司自报进度目标：
桁架开始拼装日期：
2007年03月25日
桁架开始吊装日期：
2007年05月10日
竣工日期：
2007年8月22日
总体进度比业主要求的总进度提前4天完工。
工期承诺：
绝对工期180天；
误期违约承诺：
误期赔偿金额为工程总造价的0.2‰/天；
误期赔偿费限额：
为合同价款的2％。
3、成本目标：
在保证工程施工顺利进行的前提条件下，尽量节约工程成本。
4、安全目标：
建立健全的安全保证管理体系和安全生产岗位责任制，做到：
重大伤亡事故为零，轻伤率≤3%。
（二）拟投入的最高人数和平均人数
根据本工程的实际情况和施工进度安排，本工程拟投入的现场施工最高人数为381人，平均人数为278人。
（三）施工进度计划、劳动力使用计划材、料供应计划、施工用水电计划、机械设备进退场计划等
钢结构总工期包括深化设计、材料采购、构件组装、安装等作业时间，工程施工总体进度计划根据钢结构总工期和各施工节点进行编排，详见施工进度网络图（见后）。
工期承诺：
绝对工期180天；
误期违约承诺：
误期违约金额为工程总造价的0.2‰/天；
误期赔偿费限额：
为合同价款2％。
1、施工进度计划
工程的里程碑目标：
2007年1月接到业主发给的施工图后一周内完成图纸深化工作，提出主材料表，15日内完成施工图和加工图；
开工1个月前开始采购，70日内完成主要材料的采购；
2007年03月25日开始构件加工工作，06月05日完成加工；
2007年03月09日开始运输，8月18日运输完成；
2007年03月25日开始现场拼装，6月31日拼装完毕；
2007年05月10日开始钢结构安装，08月22日安装完毕；
2、劳动力使用计划（见附表）
3、主要材料供应计划
根据本工程的工期安排和进度计划，同时针对本工程的实际情况，主要材料采购如下：
原则是保证整榀桁架拼装不能缺规格及附材，进场前一个月订货。
开工15日内焊接管运到现场，数量达到总量的1/4以后陆续进场，确保拼装进度，铸钢节点开工15日内到现场并获得合格的实验报告。
材料采购70日内完成。
4、施工用水电计划
（1）施工用水管理
对进入施工现场的施工人员进行开源节流教育,阐述节约用水的重要性和必要性,使每位员工对节约能源创造效益有正确的理解和认识.
施工用水量较小,主要是生活用水,采用市政自来水源,接至各需用水点。
现场供水管的安装维修由专业管工进行,加强巡回检查监护,出现故障及时处理,确保生活用水、消防用水畅通。
（2）施工用水线路的布置
施工场地内水管线由施工单位根据需要合理的自行解决。
（3）用水量计算
q1=
P1=高峰期施工人数，P1=381人
P2=施工现场居住人数，P2=250人
N3=施工现场施工人员用水定额，N3=60（L/人.天）
N4=施工现场居住人员生活用水定额，N4=80（L/人.天）
K3、K4：
用水不平衡系数，K3=1.5，K4=2.5
q1=1.174（L/s）
（4）供水管径的计算
取υ=1.5m/s
d2=[（4q1）/（1000π*υ）]
=[（4×0.1.29）/（1000×3.14×1.5）]
d=0.0315m=31.5mm
现场提供的DN100供水管可满足现场生活用水要求。
现场生活区和施工区用水选用DN32mm镀锌水管，由现场2个接驳点引至施工区和生活区，并单独安装水表。
（5）施工用电管理
现场由业主提供2个接驳点，各施工单位安装独立电表，生活用电使用独立的三相五线制电缆引至生活区；现场施工用电由二级配电箱引至施工作业面内，电缆靠边悬空挂设，配电箱内需设置自动空气开关、漏电开关，各配电箱必须作重复接地，现场所有设备实施一机、一闸、一漏电开关制。
各种电源由专用电缆送至每根柱底的专用闸箱，再分配到各个电气具上，供电分三路，塔式起重机、电焊机、栓钉焊各用一路，每路电源都由变压器单独送出，作到工作时互不干扰。
现场施工用点设备台数很多，设备之间容量相差悬殊，为简化计算，按需用电系数，需用系数为估计值。
在电器装置和线路周围不堆放易燃、易爆和强腐蚀物质，不使用火源。
在电气装置相对集中场所，配置绝缘灭火器材，并禁止烟火；合理设置防雷装置，加强电气设备相间和相地间绝缘，防止闪烁；加强电气防火知识宣传，对防火重点场所加强管制，并设置禁止烟火标志
现场钢结构施工设备用电量最大，而施工现场总用电量可根据钢结构专业用电量估计。
钢结构电量使用情况计算现场用电总需求量，见下表:
项目或设备名称
额定功率
数量
合计功率
焊机
21kW
100
2100kW
空压机
24kW
2
48kW
卷扬机
5kW
4
20kW
焊条烘箱
5kW
4
20kW
生活用电
0.1kW
50
5kW
现场照明
2kW
15
30kW
（6）总用电需求量:
P1=1.1×[0.6×（2100+48+20+20）+0.8×5+1.0×30]=1481.48KVA
业主至少要提供1500KVA的供电量可满足使用要求，现场生活用电使用独立的三相五线制电缆由现场接驳点引至生活区；现场施工用电由二级配电箱引至施工作业面内，电缆靠边悬空挂设，配电箱内需设置自动空气开关、漏电开关，各配电箱必须作重复接地，现场所有设备实施一机、一闸、一漏电开关制。
5、机械设备进退场计划
进场：
2007年3月4日进场25T吊车2台，吊装胎架材料及调整；
2007年3月20日进场25T吊车2台，用于拼装；
2007年3月23日进场50T吊车2台，用于拼装胎架；
2007年3月30日进场25T吊车2台，用于悬臂部分拼装；
2007年4月20日进场150T吊车1台，用于拼装20榀就位；
2007年4月25日进场250T吊车2台，用于吊装桁架后部；
2007年5月5日进场150T吊车1台，用于安装次桁架加腹杆。
退场：
2007年7月28日2台250T吊车退场；
2007年7月30日2台50T吊车退场；
2007年6月20日2台25T吊车退场；
2007年8月30日1台150T、2台25T吊车退场；
（四）施工工序
（五）项目管理总体安排
本工程管理将继续运用此前工程管理的成功经验，按照《建设工程项目管理规范》（GB/T50236-2001）的管理程序进行。
项目管理的每一个过程，体现计划、实施、检查、处理（PDCA）的持续改进过程。
1、项目管理流程图
2、项目组织机构
3、项目部岗位职责
岗位
岗位职责
项目
经理
接受业主、监理、总包发出的工程指令，对工程质量直接负责，根据公司的有关质量制度，建立健全本工程项目的质量保证体系，保证其有效运行，确保工程质量目标的实现。
项目
总工程师
负责本工程项目的技术标准及明细表目录的汇编、审批工作的组织领导，及明细表目录的动态管理，负责工程技术资料的审批，监督技术、质量工作的运行和实施。
项目
副经理
组织各相关人员在施工全过程中定期自检，检查、评定实施结果，确保工程按国家、行业和企业的有关标准、方案组织施工（生产）
质量
检查员
根据项目部所承担的任务，积极参加项目部的质量检查活动，对工程队的质量状况进行控制，做好质量检查日记，对工程中发生的质量事故及时向有关部门报告，并检查处理结果。
材料员
负责各类材料的预算审核，材料质量保证资料的接收和审核，材料的入库验收，材料放样排版，材料发放等材料综合管理。
技术员
负责对业主、监理单位和设计单位的联络，图纸审核，参加图纸会审和设计交底，编制工艺方案，进行技术交底。
施工员
负责施工生产过程的施工条件、中间交接及对外联络工作。
安全员
负责施工生产安全管理工作；负责施工中的安全教育、检查及管理工作；负责特殊岗位操作人员的安全管理培训需求。
机械员
负责生产机械设备管理，实施机械设备管理的程序文件，提供符合要求的机械设备。
计量员
负责检验测量和试验设备的登记、检验、管理工作。
计划
预算员
负责合同评审，施工生产计划的收发及管理工作；负责施工生产完成情况的统计、汇总及上报工作。
资料员
负责文件和资料管理、质量记录的控制。
四、制作现场和施工现场的平面布置图
（一）施工总平面布置原则
施工总平面布置合理与否，将直接关系到施工进度的快慢和安全文明施工管理水平的高低，为保证现场施工顺利进行，现场施工总平面布置需要遵循以下原则：
在满足施工的条件下，尽量节约施工用地；
在满足施工需要和文明施工的前提下，尽可能减少临时建设的投资；
在保证场内交通运输畅通和满足施工对材料要求的前提下，最大限度的减少场内运输，特别是减少场内二次搬运；
符合施工现场卫生及安全技术要求和防火规范。
（二）施工总平面详细布置
为了便于工程文明施工管理，同时结合本工程现场条件，将生产区、办公区与生活区严格分开，各区根据自身特点制定不同的管理制度，将工地建设成为“省级文明工地”。
根据现场的情况及业主提供的条件和要求，施工总平面布置详见：
施工总平面布置示意图。
为便于工程文明施工管理，结合本工程现场条件，我公司项目经理部将合理的规划各种场所，并制订详细的管理制度。
1、生活区布置
施工现场生活区的规划将根据总包具体情况布置，其中包含：
男、女职工宿舍、食堂、厕所洗衣房、医疗室、开水房、浴室及活动场所，要布局合理、整洁卫生。
2、办公区布置
办公区规划在建筑物东北角临时场地内。
分总包管理办公室、各专业公司管理办公室、会议室、厕所、活动室、绿化等设施。
布置整齐、简洁，辅以绿化映衬，为管理人员提供一个良好的办公环境。
3、施工区布置
施工区布置分建筑场地区布置和临时用地区布置。
建筑用场地根据当前施工专业情况布置。
临时用场地包含：
钢结构用场地、水电安装专业用场地、厕所、水房、休息厅等。
4、吊机平面布置
根据本工程的结构特点及施工方法，现场安装过程中主要选用二台LR1400/2型400吨，二台KH850-3型150吨履带吊和二台QY50型50吨汽车吊；每个拼装场地布置二台共六台NK250E-V型25吨履带吊作为拼装及构件卸车、转场用。
5、构件拼装场地及堆场平面布置
工程施工采取分区域、流水状施工，各专业需分阶段进场。
前期主要施工专业为土建，因此，前期现场临时施工场地大多为土建专业的构件堆场。
随着工程的推进及钢结构专业、屋面维护专业、玻璃幕墙等专业的进场，土建专业部分临时用地将移交下道工序专业使用，以此充分提高临时施工场地的利用率。
钢结构进场后的拼装场地体育场外布置西北角和东南角两块场地，体育场内布置一块场地，并在三块构件拼装场地附近各布置一块20m×50m和20m×15m的构件堆放场地。
原材料堆放场地、下料、抛丸除锈、喷漆临时车间布置在西北角，车间内配龙门吊二台配合下料等运输，喷漆除室内场地外，另布置一块室外场地在好天气时使用。
6、现场施工路线布置
根据现场管理及施工的需要，将现场施工道路分为：
临时道路和临时施工道路、拼装运输道路三种规划。
临时道路主要是外界通往现场管理办公区、生活区的道路，此类道路多为小型汽车行驶，且为工地的形象窗口，因此，全部需要硬化，并在道路两旁完善花、草等绿化设施。
临时施工道路主要是建筑物周围各专业施工安装过程中使用的道路，此类道路根据施工要求临时铺设。
此类道路中以钢结构安装道路要求最高，铺设后的道路地耐力要求达到10t/m2，因此在铺设过程中先将素土碾压，再铺设100mm厚道砟，最后再在面层铺设100mm厚的碎石。
拼装运输道路均为构件运输车辆行走及拼装场地内的拼装吊机行走道路，一般要求道路地耐力达到7t/m2此类道路铺设时先将素土碾压，再铺设100mm厚道砟即可。
五、钢结构吊装施工方法及技术措施
（一）主体钢结构的安装
1、主桁架的安装
针对本工程屋面主拱架的特点，在安装施工过程中，采用大型吊机分段吊装法进行安装。
由于工期紧，两片罩棚同时安装，为减少温度应力的影响，每片罩棚分三段安装，两端各10个拼装单元，中间12个拼装单元各为一段。
每段都是从各自的中间向两边展开，桁架分内外两段进行吊装，先吊装外面带支座部分，再分段吊装场内悬臂部分，吊装过程如下：
2、施工工艺
■施工准备
检查混凝土支座顶纵、横定位轴线，作为对位、校正的依据；
确认主桁架埋件安装精度；
安装支座；
检查临时支撑胎架的安装精度；
确认屋面主桁架的分段几何尺寸和分段重量；
绑扎钢丝绳、高空用操作栏杆、安全绳。
■钢丝绳的绑扎
根据桁架菱形截面的几何特征和重心位置，确定钢丝绳的绑扎点。
钢丝绳绑扎在桁架上弦相贯节点处，绑扎时垫设橡胶块，防止钢丝绳损坏构件表面油漆。
■屋面主桁架的吊装
屋面主桁架分段吊装，四点起吊，单机旋转就位。
⏹钢丝绳绑扎时，根据构件起重量在吊装钢丝绳上配备相应的手拉葫芦，在构件离地面1m左右后进行调平，以便吊装构件顺利就位。
正式吊装前必须进行试吊，并在手拉葫芦调平后加设保险钢丝绳，防止意外。
吊装段就位后进行初步找正，并拉设风缆绳临时固定。
■主桁架找正
找正包括平面位置、垂直度和标高的找正。
平面的找正在支座安装时完成。
标高的找正：
一端在支座安装时进行，另一端通过在临时支撑胎架上加设垫板调整。
垂直度的找正：
采用缆风绳校正法进行，主桁架的垂直度不能同时向一个方向偏差。
■主桁架的稳定性
第一段主桁架架安装就位后及时拉设风缆绳，进行垂直度找正，临时稳定，在第二段主拱架就位后采用150T履带吊及时进行次桁架、柳叶弦杆的安装就位及时与第一段主拱架进行焊接固定。
■主桁架的组装和安装精度要求
检查项目
允许偏差（mm）
分段长度
-0.0～+5.0mm
弯曲矢高
L/2000，10.0mm
扭曲
H/250，10.0mm
起拱度
-5.0～+10.0mm
支座位置
±5.0mm
标高
±5.0mm
垂直度
L/1000
间距
±5.0mm
3、吊装方法及技术要求
（1）本吊装工程执行以下规范、规程和要求：
①工程建设起重施工规范；
②起重吊装安全操作规程；
③大型设备吊装工程施工工艺标准；
④吊车性能表和有关履带吊安全作业管理制度；
⑤业主和工程监理对吊装工程的各项具体要求。
（2）场外桁架构架吊装
场外桁架吊装单元结构的外形尺寸：
约23m×9m×37m，最大单件吊装的计算重量55.6t。
计划使用一台LR1400履带吊在场外站位，完成吊装工作。
吊车使用全工况，吊装立面图见下图。
（3）场内桁架构架吊装
桁架悬挑部分结构的外形尺寸：
约45m×9m×8m，最大单件吊装的计算重量29.6t。
计划使用一台LR1400履带吊在场内站位完成吊装工作立状态。
主吊车使用全工况，吊装立面图见下图。
（4）吊点连接
吊索与上弦节点采用的是兜吊，并在钢绳与构件之间加垫橡胶皮，参见下图。
（5）吊装场地和吊车移动路线的处理
1）站车场地处理区域按照施工组织设计中划定的范围，其吊装区域的地耐力要求大于20吨/米平方；平面度要求正负2度误差。
2）需要吊车带载行走时，行进道路要满足吊车带载行走的基本作业条件。
3）在正式吊装之前，要求进行试吊。
吊车先构件抬吊，使得构件离开地面200mm后静置5分钟，以便认真检查承压地面、吊点位置、吊索连接等各个受力部位的实际状况，并确认无误后方可开始吊装工作。
4）在吊装工程确定后，还需要在施工现场，针对吊装场地划分与现场构件预制和拼装情况再编制出切实可行的吊装方案，保证施工场地合理有效的使用，使济南体育场屋架钢结构工程有序开展。
（6）吊装工程主要步骤
1）吊车作业位置和吊车行车路线及作业区域场地平整处理；
2）吊车进场、现场组车及试运行，并具备起吊条件；
3）吊装索具栓挂、调整；试吊；
4）吊装前的安全质量检查及确认；
5）桁架部件的吊装就位；
6）吊车的现场移位；
7）临时支撑构架的倒运及吊装就位；
8）吊车的现场拆除和撤离。
9）体育场钢结构吊装工程完成。
（7）主要吊装机具及材料
吊装工程所需要用的主要吊装机具及材料见下表：
吊装机具及材料派遣表
序号
名称
规格
数量
备注
1
400t履带吊
LR1400
2台
主吊车
2
110t汽车吊
ATF110
1台
抬尾和拼装
3
50吨越野吊
TG500
1台
拼装配合
4
美标卸扣
55吨
8个
5
压扣吊索
Φ40.0mm
10根
6
压扣吊索
Φ30.0mm
8根
7
压扣吊索
Φ26.0mm
12根
8
手拉葫芦
20t
4台
9
手拉葫芦
10t
4台
10
手拉葫芦
5t
10台
17
手拉葫芦
3t
8台
18
路基箱
24块
随车带
19
螺旋千斤顶
32吨
4台
10
橡胶垫层
胶皮
60块
11
白棕绳
30mm
250m
溜绳
12
渡锌铁线
10号
200公斤
13
工具房
集装箱6m
2个
14
道木
道木L=1米
临时垫层
15
钢撬棍
L=1400mm
6根
16
大力断线钳
60公分
1把
17
安全带
30条
18
对讲机
5kM
8个
4、次桁架、柳叶弦杆、马道的吊装
次桁架、柳叶弦杆、马道的现场安装由KH850-3型150吨履带吊负责完成，150吨履带吊采用塔式工况作
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