大连体育中心体育场钢结构工程卸载方案.docx

1、大连体育中心体育场钢结构工程卸载方案 大连市体育场及配套服务设施工程钢结构工程分区卸载方案编制单位：中国三冶集团有限公司批准人：审核人：编制人：编制日期：2011-10-30第1章 总体概述：施工程序总体设想及施工区域划分1.1项目概况工程名称：大连市体育场及配套服务设施工程钢结构工程建设地点：大连市甘井子区岚岭路699号招标单位：大连体育中心开发建设投资有限公司设计单位：哈尔滨工业大学建筑设计研究院施工单位：中国三冶集团有限公司图1.1大连市体育场及配套服务设施工程钢结构工程效果图本工程长319.792米x宽293.145米，钢结构底标高7.100米；高点净高53.945米，低点净高39.1

2、69米，共计68品主桁架，每品主桁架有铸钢轴销铰支座一个（底部），700*30半球支座一个（看台顶），单品桁架最重65.4t（HJ-1），最轻48t（HJ-18，HJ-19），环桁架6环。主材钢管材料为Q345B无缝钢管，檩条为Q345B箱形截面。主结构：主钢结构量7539t，檩条：1781t（方管），飘带（北S平台）：最后和体育馆S平台合二为一。1.2项目总体认识1. 项目管理特点（1）本工程承包方式为钢结构专业施工总承包。（2）本工程前期准备时间短、工期紧、施工周转材料多。2. 工程施工特点（1）工期要求紧，工程建筑面积128000m2，本工程须在合同要求的工期内完成，钢结构总量为9539

3、多吨，工期要求特别紧。（2）社会影响大，大连体育场工程是大连市的标志性建筑，项目建成后可以举办国际A级赛事，能够承担田径、足球等赛事，同时兼顾室外大型文体活动的场所，收社会关注度高，社会影响巨大。（3）工程质量要求高，一次验收达到国家施工验收合格标准。（4）安全管理要求高，施工过程中和各专业之间的穿插、大空间穿插的作业内容多，钢结构施工焊接量巨大，对现场安全管理工作要求高。3. 难点、重点分析及对策表1.2 施工技术重点、难点分析及对策表序号施工重点、难点、关键技术工艺重点难点剖析解决方案及保证措施1桁架预拼装及拼装精度控制本工程的钢结构主桁架在工厂首先进行预拼装以保证现场的安装精度是本工程的

4、重点。针对本工程主桁架结构特点及现场吊装要求，将其分成2个吊装单元，5个制作单元。每段主桁架的制作单元在工厂预拼装完成后，在现场组成吊装单元。拼装采用三维激光扫描机，构件连接端采用连接板和样冲点进行定位安装。2大悬挑构件安装变形控制1.本工程悬挑桁架最大悬挑长度为39m，整榀桁架重量约为60多吨。如何防止桁架在吊装过程中发生失稳及避免发生过大变形，是本工程的重点也是本工程的关键。2.如何确定合适的起拱值使得桁架悬挑端安装标高符合设计要求是本工程的难点。1.吊装过程中变形控制1）考虑多种吊装方式，择优选用，并制定详细的吊装措施；2）在吊装过程中队吊具进行计算分析，满足吊装的承载力；3）在吊装前进

5、行全方位模拟计算分析。2.确定起拱值1）计算确定桁架的下挠值，预起拱值=恒载+0.5活载；2）根据计算结果，将每品桁架进行预起拱，使其卸载后悬挑端部标高与设计标高吻合。3结构卸载顺序的选择及卸载同步性的控制钢结构为悬臂结构，安装时势必经历支撑体系支撑，完成后卸载的过程，如方法不当会造成结构应力超限活变形超差，也易致使支撑体系破坏形成安全事故，为了使结构逐渐进入设计受力状态，不仅需要对卸载过程进行全过程仿真分析，同时换要严格控制卸载方法和顺序，这是本工程的关键点。遵循“变形协调、卸载均衡”的原则进行卸载，详见钢结构施工方案。4焊接顺序的选择及合拢位置的选择罩棚为一个环形的封闭结构体系，起始焊缝和

6、合拢焊缝位置将决定结构体系应力同焊接残余应力的关系，如合拢焊缝位置的选择不当，会导致焊接应力状态与钢结构体系应力重合，对结构体系不利，因此如何合理选择焊接顺序及合拢接缝位置是本工程的难点。1.焊接顺序是：控制起点和固定点，由中间向两侧对称焊接，单杆双焊、双杆单焊，逐渐向合拢点逼近。2.起始点是焊接残余应力最小、但变形最大的地方，合拢点式变形最小而残余应力最大的地方。两处特点明显，正好相反。3.根据以上原则，将本工程分成4个施工区域，共设置4条合拢缝。每个区块从中间向两侧焊接，最后焊接合拢缝。1.3施工区域划分本工程总体以主体钢结构为施工主线，专业深化设计为辅线进行施工管理。施工中遵循“全面铺开

7、、重点突出、立体交叉、有序推进”的原则，优先施工钢结构主桁架，其余陆续穿插施工。体育场钢结构根据不同施工阶段，钢结构合拢缝位置的设置，划分为四个区域，八个合拢缝。四个主合拢缝（在正常温度摄氏20左右合拢），四个次合拢缝（在施工过程中合拢），如下图所示。主合拢缝分别设置在1）C1A1之间的环形桁架与A1相贯的位置；2）C14B1之间的环形桁架与B1相贯的位置；3）D1A20之间的环形桁架与A20相贯的位置；4）D14B20之间的环形桁架与B20相贯的位置。次合拢缝分别设置在1）C7C8之间的环形桁架与C8相贯的位置；2）D7D8之间的环形桁架与D8相贯的位置；3）B10B11之间的环形桁架与B1

8、1相贯的位置；4）A10A11之间的环形桁架与A11相贯的位置。主、次合拢缝节点加固措施见附录一。图1.3 施工区域划分及合拢缝位置A区与S平台相交，因此钢结构吊装考虑优先施工，总的施工流程为C区B区；A区D区。1.4施工流程1.钢结构安装工艺流程2. 钢结构安装形象进度图1.4.2-1钢结构安装形象进度一图1.4.2-2钢结构安装形象进度二图1.4.2-3钢结构安装形象进度三图1.4.2-4钢结构安装形象进度四图1.4.2-5钢结构安装形象进度五图1.4.2-6钢结构安装形象进度六第2章 卸载关键技术、工艺及卸载方案2.1卸载关键技术、工艺分析及解决方案1. 钢结构工程概况体育场钢结构罩棚采

9、用管桁架结构形式，径向主桁架为平面桁架，最大悬挑长度为39m，桁架安装最大高度为34.980m，桁架高度为2.5825.787m；主桁架间设置6榀环形桁架；其中主桁架主桁架悬挑端部的环向封边桁架为倒放三角形桁架，高度为3.0653.120m。图2.1体育馆轴侧图2.钢结构施工重点、难点、关键技术、工艺分析及解决方案钢结构施工重点、难点、关键技术、工艺分析及解决方案见表1.2。2.2卸载方案1. 施工区段划分及施工流向体育场按伸缩缝共分四个施工区段，A、B、C、D区。施工顺序按由C到B；由A到D两个作业顺序施工。2. 卸载过程测量控制（1）钢桁架的测量监控1）控制测量作业技术要求测量作业项目限差

10、项目限差要求角度测量仪器标称精度1测角误差3测回数2半测回归零数6重复读数差1测回间较差52C互差1距离测量仪器标称精度1mm+2ppm测回数2测回读数较差3mm往返测较差2（1mm+2ppm）温度测定允许差1度气压测定允许差10Pa气象元素测定时间间隔每边一次水准高程前后视距允许差0.3m视距累积误差1m最大视距40m基铺读数较差0.3m2）控制测量成果精度技术要求项目限差要求备注方位角闭合差4nn：测站数水准闭合差4 LL：水准路线长度，单位kM直线度2.5正交度5全部桁架安装完成，临时支撑拆除后，在安装上部檩条等结构的过程中，对桁架结构进行位移、下挠变形观测，通过对桁架节点脱离胎架前后若

11、干节点位移、标高数据的观测变化，判断桁架是否回到设计要求状态。3. 卸载前条件体育场钢结构各个区卸载前，必须达到以下条件：（1） 主、环桁架安装完成（合拢缝处除外，合拢缝位置见附录二）；（2） 桁架各杆件按设计要求焊接完毕并经过焊缝检测及验收（合拢缝处除外）；（3） 支座-2处的加固措施拆除；（4） 卸载用设备（液压千斤顶等）、安全应急预案准备充分；（5） 次合拢缝合拢完成；（6） 其他需要达到的条件。、4. 卸载方案体育场钢结构根据不同施工阶段，钢结构合拢缝位置的设置，结合和土建结构变形缝的位置，分为A、B、C、D四个区域分别卸载。首先卸载C区，然后依次卸载B区、A区、D区。结构卸载主桁架悬

12、挑端较长，就单榀桁架来说，在自由状态下，结构变形会很大，这样就会对相临结构产生很大的影响，如果措施控制不当或卸载不当，就有可能造成其它结构的永久变形，很难修复。卸载时必须进行卸载计算（见附录一计算书），根据软件计算的出变形量，以此为依据同施工实际值比对。通过计算机仿真模拟确定卸载步骤、顺序及卸载量，根据“变形协调，卸载均衡”的原则，将通过放置在支架上的可调节点支撑装置千斤顶，多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移”，具体采取的措施如下：（1）在卸载过程中同一卸载步骤中的各支撑点无法做到绝对同步，支架支撑点卸载先后次序不同，其轴力必然造成增减，应根据设计要求或计算结果，在关键支架支撑点部位，放置检

13、测装置（如贴应变片），检测支架支点轴力变化，确保临时支架和桁架的安全。（2）在卸载过程中，必须严格控制循环卸载时的每一级高程控制精度，设置测量控制点，在卸载全过程进行监测，并与计算结果对照（见附录一计算书），实行信息化施工管理。（3）桁架设置的支撑架，其状况相当于给桁架节点荷载，而临时支座分批逐步下降，其状况相当于支座的不均匀沉降。这都将引起桁架结构内力的变化和调整。对少量杆件可能超载的情况应事先采取措施，局部加强或根据计算可事先换加强杆件。为防止个别支撑点集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值，采用分区、分阶段按比例下降或用每步不大于5mm 的等步下降法直至拆除支撑点。C区卸载步骤：第一阶

14、段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第二阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第三阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第四阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第五阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第六阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第七阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；第八阶段支点5mm下降量桁架（C1C14、1d）；. .B区卸载步骤：第一阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；第二阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；第三阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；第四阶段支点5mm下降量桁架（B1B

15、20、1d）；第五阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；第六阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；第七阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；第八阶段支点5mm下降量桁架（B1B20、1d）；. .A区卸载步骤：第一阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第二阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第三阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第四阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第五阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第六阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第七阶段支点5mm下降量桁架（A1A20、1d）；第八阶段支点5m

16、m下降量桁架（A1A20、1d）；. .D区卸载步骤：第一阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第二阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第三阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第四阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第五阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第六阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第七阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；第八阶段支点5mm下降量桁架（D1D14、1d）；. .（4）在每个支架顶上安排人员微调千斤顶，用尺测量下调尺寸并作记录，每个千斤顶操作要统一指挥，统一操作，禁止任何一处支点完全卸载，微调尺寸由测

17、量人员给定。（5）在卸载过程中，从多个测点测量罩棚下降程度，每调整一次千斤顶，测量一次下降值，为下一次微调作依据。（6）根据结构特征和力学状况，遵循分步骤多次循环微量下降的原则，实现荷载的平稳转移。整体卸载时应根据各榀主桁架措施支架位置点的挠度值，按设计计算值降低支撑高度，当完全卸载时，整个屋盖呈自由状态时，静置1-2天，然后对主桁架、环桁架的焊缝进行认真细致的检查，同时用全站仪监测主桁架侧向位移和标高及杆件的变形等变化，以及如有超差应及时调整，各向检测数据都满足设计要求时，再拆除措施支架。（7）措施支架的拆除。本工程主体结构为悬臂结构，在整体结构闭合之前，措施支架会受到很大的竖向轴力，支座部

18、分的撑杆会产生很大的弯矩，为满足设计的工况要求，每区措施支架在其区主体钢结构施工完毕后方可拆除。拆除前必须严格检查桁架支座处的轴销及焊接情况，全数检查现场焊接节点的现场施工质量及防腐涂装情况，由专业机构出具现场焊接的探伤报告，相关负责人及作业班组负责人必须签字确认，保证质量的可追溯性。4. 体育场钢结构罩棚合拢措施体育场钢结构根据不同施工阶段，钢结构合拢缝位置的设置，划分为四个区域，八个合拢缝。四个主合拢缝（在正常温度摄氏20左右合拢），四个次合拢缝（在施工过程中合拢），如下图所示。（1）卸载后完成主合拢缝主合拢缝分别设置在1）C1A1之间的环形桁架与A1相贯的位置；2）C14B1之间的环形桁

19、架与B1相贯的位置；3）D1A20之间的环形桁架与A20相贯的位置；4）D14B20之间的环形桁架与B20相贯的位置。（2）卸载前完成次合拢缝次合拢缝分别设置在1）C7C8之间的环形桁架与C8相贯的位置；2）D7D8之间的环形桁架与D8相贯的位置；3）B10B11之间的环形桁架与B11相贯的位置；4）A10A11之间的环形桁架与A11相贯的位置。（3）四个分区主钢桁架成型后，安装至合龙前需注意测量配合，保证主体完美成型，作为高品质百年工程，合拢时须注意温度控制，焊接时选择夜间或傍晚，严禁中午高温时焊接，以免温度下降导致整体收缩影响合拢焊缝焊接质量。主体钢结构全部合龙成形后，根据施工图放线檩条托

20、板位置，安装检修用马道，并安装檩条。图2.2-1 主合拢缝安装示意图（A20、D1； B20、D14； A1、C1； C14、B1）图2.2-2 整体钢结构安装完成（4）体育场钢结构罩棚合拢措施A 体育场罩棚合拢温度选择由于体育场罩棚钢结构跨度大、传力体系复杂，因此结构本身对温度变化特别敏感。为了保证工程在施工及使用过程中的安全，需根据以往类似工程确定最佳合拢温度，并经设计院认可。B 合拢顺序根据现场实际情况并结合“先行合拢构件需纳入后续合拢线合拢温度要求范围”的原则，本工程的合拢顺序为：同一合拢线的各合拢口同时、同步合拢。C 温度监测合拢施工时，为了保证合拢时钢结构本体温度满足要求，在整个钢

21、结构主桁架上共布设了48个温度测点，对钢结构本体温度进行全程实时监测；同时，提前对天气气温条件进行预测，以指导合拢时机的选择。D 合拢工艺合拢段的安装质量不仅影响结构安装过程中的安全，而且影响最终的合拢和结构的总体施工质量以及结构使用过程中的安全，因此必须采取合理的安装工艺措施，确保合拢段与相关构件的安装及结构的顺利合拢。具体工艺措施如下：序号内 容1为减少合拢口的焊接量和焊接残余应力，确保合拢口的焊接质量，在进行合拢段的安装时，要尽量控制合拢段安装时，要尽量控制合拢段安装时合拢口的间隙大小，该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形。2为确保合拢段施工过程中的安全，合拢段安装就位后，除合

22、拢口不进行焊接连接外，其他接口部位均需及时焊接，以增强结构的整体稳定性。3为确保合拢口在施工过程中因温度变化而自由伸缩，合拢口采用卡码搭接连接，卡码的大小和数量需根据该接口部位的受力计算确定。卡码示意图4为确保安全，合拢段安装就位后，非合拢口要及时进行焊接，待焊接完成2/3以上后吊机方可松钩，同时，合拢口卡码需按要求设置好。松钩时，速度要缓慢平稳，并注意观测合拢口的变化情况，如无异常，可继续松钩。当合拢段跨中安装连接侧向构件时，也应进行合拢口的观测。5在整个安装过程中，要定时进行合拢口的跟踪检查工作，一是检查卡码的连接焊缝和变形情况，确保卡码安全；二是检查合拢口的间隙情况。第3章 卸载过程中质

23、量保证措施3.1质量保证体系1.质量管理体系与组织机构（1）质量管理体系本公司是最早通过ISO9001质量体系认证的国家大型建筑施工企业，本项目将按照ISO9001质量体系的标准进行运作。进场之初，按照本公司质量手册的要求建立健全项目质保体系，明确各职能部门负责的质量体系要素，严格按照局质量体系程序文件运行。施工质量管理体系详见图3.1。（2）质量管理组织机构根据政府相关部门的政策法规，结合本工程特点、GB/T19001质量管理体系和企业质量管理体系，我公司建立以项目经理为主导，总工程师中间控制，技术质量部门检查实施组建的三级质量管理系统，推行专业技术工程师责任制，施行施工全过程的质量监控，形

24、成一个横向从制作到安装，纵向从项目经理到施工班组的质量管理网络，使质保体系延伸到各项施工中。为保证质量目标的实现，建立如下质量管理制度，见表3.1。表3.1 质量管理制度序号制度名称制度内容1工程质量承包负责制度拟定工程质量责任状，充分调动项目经理部全体管理人员及班组的工作积极性，努力提高其整体工作技能。2图纸会审及技术交底制度技术管理部组织项目相关人员进行图纸审核、做好图示会审记录，协助业主、设计做好技术交底工作，解决图纸中存在的问题，并做好记录。技术管理编制有针对性的施工组织设计，积极采用新工艺、新技术，针对特殊工序编制有针对性的作业指导书。每个工种、每道工序施工前要组织进行各级技术交底，

25、包括项目工程师对工长的技术交底、工长对班组的技术交底、班组长对作业班组的技术交底，各级交底以书面进行。因技术交底不清而造成质量事故的要追究有关部门和人员的责任。3工程材料进场检验制度工程钢材及各类材料进场，需具有出厂合格证，并根据国家规范要求分批量进行抽检，抽检不合格的材料一律不得使用，因使用不合格材料而造成的质量事故要追究验收人员的责任。4样板化施工制度施工操作要注重工序优化、工艺改进和工序标准化操作，通过不断探索，积累必要的管理和操作经验，提高工人的操作水平，确保施工质量。5挂牌施工制度各种工序施工过程中在现场实行挂牌制，注明管理者、操作者、施工日期，并做相应的图文记录，作为重要的施工档案

26、保存，因现场不按规范、规程施工而造成质量事故的要追究有关人员的责任。6“三检”制度实行自检、互检、交接检制度，自检要作文字记录。隐蔽工程要由项目总工组织项目技术员、质量员、班组长检查，并做出详细的文字记录。7质量否决制度不合格分项、分部和单位工程必须返工。不合格分项工程流入下道工序要追究班组长责任，不合格分部工程流入下道工序要追究工长和项目经理的责任，不合格工程流入社会要追究单位经理和项目经理的责任，有关责任人员要针对出现不合格原因采取必要的纠正和预防措施。项目质量负责人对工程质量具有一票否决权。8质量例会、讲评制度由项目的总工程师组织每周质量例会和月质量讲评。对质量好的要予以表扬，对需要整改

27、的限期整改，在下次质量例会逐项检查是否彻底整改。9工程质量奖罚制度根据国家质量验收规范，每周进行一次现场质量大检查，奖优罚劣。10质量保证金适度项目部配备一定数量的资金作为项目质量保证金，以保证科技进步、技术攻关和施工质量奖励。3.2质量控制、监测程序1.工程质量控制流程工程质量控制流程见图3.2-1。2.过程工程质量控制程序过程工程质量控制程序见图3.2-2。3.工程质量监督程序工程质量监督程序见图3.2-3。4.质量问题分析和处理程序（1）质量问题分析的目的1）正确分析和妥善处理所发生的质量问题，以创造正常的施工条件。2）保证建筑物的安全使用，减少事故的损失。3）总结经验教训，预防事故重复

28、发生。4）了解结构实际工作状态，为正确选择结构计算简图、构造设计、修订规范、规程和有关技术措施提供依据。（2）质量问题的分析与处理1）质量问题的分析与处理程序质量问题的分析和处理程序见图3.2-4。2）质量问题的分析与处理（a）当发现工程出现质量问题或事故后，停止有质量问题部位和其有关部位及下道工序施工，必要时采取适当的防护措施。同时，及时上报主管部门。（b）进行质量问题调研，主要目的是要明确问题的范围、问题程度、性质、影响和原因，为问题的分析处理提供依据。调查力求全面、准确、客观。（c）在问题调查的基础上进行问题原因分析，正确判断问题原因。事故原因分析是确定事故处理措施方案的基础。只有对调查

29、提供的调查资料、数据进行详细、深入的分析后，才能由表及里、去伪存真，找出造成事故的真正原因。（d）研究制订事故处理方案。事故处理方案的制订以事故原因分析为基础。如果某些事故一时认识不清，而且事故一时不致产生严重的恶化，可以继续进行调查、观测，以便掌握更充分的资料数据，做进一步分析，找出原因，以利制订方案。制定的事故处理方案，应体现安全可靠、不留隐患、满足建筑物的功能和使用要求、技术可行、经济合理等原则。如果一致认为质量缺陷不需专门的处理，必须经过充分的分析、论证。（e）按确定的处理方案对质量事故进行处理。如发生的质量事故是由于施工承包单位方面的责任原因造成的，质量事故的处理由施工承包单位负责实

30、施；如果不是施工单位方面的责任原因，则处理也由施工承包单位负责实施，业主应对费用补偿、工期顺延。（f）在质量问题处理完毕后，应组织有关人员对处理结果进行严格的检查、鉴定和验收，由监理工程师写出“质量事故处理报告”，提交业主或建设单位，并上报有关主管部门。3.3质量保证措施1.施工工序的质量控制措施施工工序的质量控制措施见表3.3-1。表3.3-1 施工工序的质量控制措施序号项目内 容1全过程、全天候跟踪监控项目派出质量工程师，对过程质量展开全过程、全天候的监督检查，凡达不到质量标准的不予签证、不许进入下道工序，并责成限期整改。2抓住关键过程进行质量监控根据施工进度节点，突出重点，抓关键过程的质量控制。为了控制关键过程的质量，编制详细的施工方案，组织质量技术交底，下达作业指导书，对施工全过程实施质量检查。加强对关键过程的检查和监督，使得关键过程施工质量始终处于受控状态。3接受工程监督、进行监督整改在自检的基础上，必须通过监理工程师检查签字认可后，方可进入下一道工序安装或施工。对监理单位在监理过程中开具的施工质量不符合设计要求、施工技术标准和工程合同约定，或者存在的测量、质量、安全等隐患方面的整改通知，项目部予以及时落实、跟踪和督促相关人员限时予以整改，直至监理签字认可为止。4过程检验