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盐城体育场“羽翼型”组合钢结构269m罩棚吊装施工技术
来源:既改网  发布时间:2015-10-21

盐城体育场与体育馆、游泳馆、体育运动学校共同构成了“盐田鹤影”的盐城体育中心,其中由南通建筑工程总承包有限公司总承包施工的体育场工程被评为2013年度中国钢结构金奖。

        盐城体育场上部钢结构为钢结构罩棚,呈弧形状,东西高南北低,罩棚最宽处约51m,最窄处约41m,罩棚外边缘南北向最长处约269m,东西向最宽约236m,罩棚最高点标高45.6m。整个罩棚外立面落于混凝土结构上。东西两侧罩棚结构布置为三角形网格,南北两侧罩棚结构布置为肋环形网格。整个罩棚中间高,两端低,高差7.8m,罩棚最高点离地约45.6m,其中,屋盖最大悬挑长度约为42m,最小悬挑长度约为34m,根部最大厚度约为6m,端部厚度约为2m。支座最大间距17m,在结构端部及根部共布置三道环向三角形空间桁架结构。

        本工程中主要圆钢管选用无缝钢管,截面有Φ108×4~Φ402×30共20种规格,管件约15600根,其中次杆件9596根。主材材质:悬臂桁架结构的钢结构钢梁、钢柱、连接板和加劲板所用钢材均为Q345b;马道及钢楼梯部分的钢梁、钢柱、连接板和加劲板所用钢材均为Q235b;铸钢支座及节点所采用的铸钢为SCW550,各项力学性能及材料性能指标不低于连接母材;手工焊用焊条:Q235b钢采用的焊条为E43型,Q345b钢采用的焊条型号为E50型,所选用的焊条型号应与主体金属相匹配,不同强度的钢材在焊接时,焊接材料强度应按较低强度的钢材选用。

1.“羽翼型”组合钢结构吊装施工技术

1.1施工测量

        测量的主要工作内容。测量土建钢筋混凝土结构偏差值,对土建部分尺寸偏差大的数据报技术部门用以制定专项方案;测量E轴、B轴及各条法向轴线,并弹上墨线,供吊装时使用;测量铸钢件节点标高,M-2埋件标高、B轴钢支架月牙底标高;构件安装过程中随时观测构件空间位置是否准确,并及时提供给安装校正人员进行校正;构件安装完成后应进行复测,并提交测量记录;变形观测。

        吊装过程中的测量误差分析及控制方法。测量本身的误差,控制点精度、测量仪器、测量方法及测量人员在校正过程中的测量误差,变形误差,日照温差,吊钩松钩、缆风绳的松紧造成的误差。

        测量误差控制标准。主体结构的整体垂直度:H/1000,且不应大于20mm;主体结构的整体平面弯曲:L/1500,且不应大于15mm;建筑物定位轴线:L/20000,且不应大于3mm。

1.2主桁架垂直段安装技术

        钢结构安装中,主桁架的安装高度达到46m,安装高度高,且次桁架为网格结构,安装就位难。桁架安装需要设置支撑系统,由于桁架重量极重,同时桁架安装高度高,支撑系统的设置和使用要求非常高。选用南通建筑工程总承包有限公司技术研发中心研发的专用支撑,该支撑具有现场安装方便,且承载力大等多种优点。

        脚手架搭设方法。主桁架垂直段安装前须先搭设好施工操作脚手架,安装斜撑钢管后才能进行;脚手架的搭设应满足斜撑钢管吊装搁置要求,对于E轴外侧较宽的部位应搭设悬挑结构;脚手架搭设部位不能与垂直段主桁架碰撞,应按照钢结构提供的图纸尺寸进行搭设;搭设完成的脚手架施工作业部位应张拉安全网和满铺木跳板;架子搭设完成后应由安全技术人员对架体进行验收,验收合格后方能投入施工。

        斜撑钢管安装措施。斜撑钢管采用汽车吊安装(见图1),斜撑钢管捆扎用吊装带,吊装前检查吊装带,破损和不能满足吊重要求的吊装带立即更换;吊装时应把吊装带系在斜撑钢管偏中心位置,保证钢管起吊后的空中姿态与安装就位后空间位置相符,不能确定时应试吊;先把下口就位,斜撑钢管插入铸钢件企口内,如遇脚手管碰撞应请专业架子工拆除和加固,禁止野蛮切割;斜撑下口就位后,缓慢松钩,斜撑钢管上口放置基本就位,调整位置时用倒链进行调整,一端拉在地面的,禁止一端扣在未加固的架体上进行调整;斜撑钢管上口吊线锤,线锤与地面交点尺寸基本吻合时校正完成,立即对斜撑钢管进行固定,使斜撑钢管与架体连成一体,确保安全。

        垂直段主桁架安装技术措施。主桁架垂直段吊装前应计算吊点位置,保证吊点位置与桁架重心基本相符。主桁架垂直段一般采用两点起吊(见图2),起吊时吊点一端用钢丝绳扣紧,另一端采用钢丝绳加倒链的方式,设置倒链的一侧应在桁架上挂设钢梯,桁架空间位置需要调整时,操作人员从梯子上去,拉到连接桁架空间位置进行调整。对于只有一个铸钢件的垂直段部分,重心点偏向外侧的可采用单点起吊。先把主桁架垂直段上的铸钢件与斜撑钢管插入固定,再把桁架销轴处连接板与埋件支座固定。安装过程中需要调整斜撑钢管位置和桁架位置的,采用倒链+钢丝绳进行调整,倒链调节一端与斜撑钢管或桁架连接,另一端应连接在加固的架体、混凝土柱子等牢固的结构上,严禁在相邻一侧尚未焊接形成稳定体系的结构上进行校正。垂直段桁架的上口和支座处的上弦杆应挂线锤,吊线尺寸与地面放好的轴线重合后,请测量人员进行观测确定,无误后焊接固定。


1.3主桁架水平段安装技术

        钢支架的安装措施。钢支架在工厂加工制作,运至现场进行组装。组装完成后,吊装前应对钢支架进行检查,检查内容包括:支架立杆有无变形,割缝、螺栓连接是否牢固、钢丝绳拉结点是否焊接牢固等。钢支架安装完成后应立即对钢支架的垂直度和标高进行测量和校正,在钢支架四个角拉钢丝绳,采用钢丝绳+花篮螺栓的方式与下端锚固点连接,连接完成后使用花篮螺栓张拉钢丝绳调整钢支架的垂直度进行校正,同时钢丝绳必须收紧,且相邻支架钢丝绳不得交叉。对于设置上下两层钢丝绳的必须按要求设置,收紧之后才能吊装。校正完成后连接钢支架之间的联系杆和支撑。钢支架安装完成,测量垂直度满足要求,把测量的标高数据报技术人员,技术人员根据测量标高确定胎架上口H型钢支架尺寸;H型钢支架与钢支架上口的H型钢梁焊接完成,并焊上角钢斜拉杆加固后,再次测量月牙标高及轴线,无误后可吊装主桁架水平段。

        主桁架水平段的安装技术措施。主桁架水平段在胎架上一次焊接完成后吊装至脚手架搭设胎架上进行脚手架搭设作业。主桁架在脚手架搭设平台上搭设两层施工平台,作为空中焊接次杆件的临时操作平台。临时平台的搭设高度为桁架上下弦杆往下800mm,便于焊接操作。操作平台立杆应避开桁架上下弦杆与腹杆的交点不小于800mm以上距离,以免影响次杆件的安装。脚手架搭设完成后在平台上拉安全网,铺设木跳板,平台两侧设置1200mm高栏杆。在桁架端部“拐点”处贴测量用反光片。桁架中间位置临时不好搭设脚手架,在安装过程中履带吊提起桁架时开始搭设。主桁架水平段采用两点起吊(见图3),吊装前,应计算桁架吊点。吊点一段采用钢丝绳,另一端使用倒链,倒链链条长度应满足操作人员站在桁架上弦杆下的操作平台上对其长度进行调整。提升前应在桁架上系上两根缆风绳,地面人员通过拉钢丝绳调整桁架在平面上的位置。履带吊缓缓提升,把水平段桁架提升就位。桁架空间角度偏差时,安装人员站在桁架上弦的脚手架跳板上,通过倒链对桁架空间位置进行调整。测量员使用全站仪对安装尺寸进行全过程测量,水平段桁架的测量主要控制桁架下弦杆是否与轴线“月牙”重合,拐点标高是否正确。对安装完成和松钩后的尺寸偏差进行观测,找出最佳松钩前应放高度余量。吊装人员与履带吊司机使用对讲机,保证各种吊装口令及时传递。桁架就位后,采用临时锚板固定,如图4所示。锚板焊接完成后,可以焊接主桁架上下弦杆并松钩。一榀主桁架吊装完成后,及时焊接一根次杆件与相邻的主桁架固定。


 弦杆管口对接

1.4次杆件安装技术

        次杆件安装准备工作。次杆件安装前,复测主桁架的定位轴线、标高,保证主桁架空间尺寸无误后才可安装次杆件。每榀主桁架单独进行定位复测,尺寸偏差采用汽车吊或倒链+钢丝绳+地锚的校正方法,不得连接在已经安装好但未形成空间稳定单元的桁架上进行校正。次杆件安装时,用全站仪对主桁架的轴线位置进行全程观测,防止校正过度导致主桁架偏位及变形。主桁架的偏位采用倒链进行校正,校正适度,不能产生塑性变形。主桁架安装完成后,先在B轴处安装一根下弦固定杆件,形成一个合龙的稳定体系,保证桁架整体稳定性,再进行次杆件的全面安装。

        次杆件安装技术措施。次杆件从E轴分内侧和外侧(含E轴),工厂加工完成后分别打包装车,现场卸车时E轴外侧次杆件卸在场外相应轴线位置,E轴内侧次杆件卸在场内相应轴线位置。外侧次杆件的安装顺序为由下往上,至E轴结束。场内次杆件的安装从E轴(含E轴)开始,往内侧推进。次杆件吊装采用汽车吊,吊装前各小组长应充分熟悉图纸,清点现场杆件,复查构件编号,检查现场脚手架搭设是否符合要求,提前准备好相应的工具、材料。

        吊装前应对次杆件尺寸进行复核,测量两榀主桁架之间的轴线位置、间距,与图纸无误后吊装。垂直段主桁架下口均有弹好的轴线,安装前应吊线锤或者用经纬仪对垂直段主桁架中心线进行复测,对偏差尺寸进行校正。钢支架内侧水平段次杆件安装前,用全站仪对水平段桁架上弦前端进行测量定位并用两根脚手管固定牢固。次杆件吊装前用卷尺量出次杆件的中心点,并做好标记,用吊装带进行绑扎在杆件的中点位置,绑扎前注意观察杆件的坡口方向,坡口方向应与构件安装空间位置相符。垂直段次杆件吊装时,应把杆件吊装至两榀桁架之间,设计标高往上1000mm时下落,至杆件中心线与桁架上标注的“交点”重合为止。水平段次杆件吊装时,应把杆件吊装至场外方向,由宽向窄缓缓往内侧挪动至与架上标注的“交点”重合为止。应先吊装水平向杆件,再吊装斜杆件,最后吊装竖向杆件。吊装次杆件相贯线坡口角度与主桁架不相符时,应把次杆件临时搁置在安装位置附近牢固的脚手架上进行调整后再进行安装。杆件与现场尺寸不符,征得技术人员同意后应在地面对杆件进行二次加工。对偏长的杆件进行切割,切割坡口应过渡圆滑,切口打磨干净。对接长的杆件所接长度应符合要求,吊装完成后进行焊接。禁止在吊装过程中对杆件进行切割修整,损伤相邻杆件油漆涂层。

        对于相贯口接缝间隙小于2倍壁厚的处理方法:坡口打磨光滑,管内壁垫衬垫板后进行焊接。相贯口接缝间隙大于2倍壁厚的处理方法:相贯口重新加工。多个杆件相交于一个节点时,其内部隐蔽焊缝可不要求焊接。分区焊接,充分释放安装焊接应力。焊接分6个区,每14个轴线为一个区,每个区之间的次杆件全部焊接完成后,再焊接两个区之间的次杆件。

2.现场施工安全注意事项 

2.1焊接作业规程施工

        1)进入现场必须遵守安全生产纪律。

        2)操作前应检查所有工具、电焊机、电源开关及线路是否良好,金属外壳应有安全可靠接地,进出极应有完整的防护罩,进出端应用铜接头焊牢。

        3)每台电焊机应有专用电源控制开关。开关的保险丝容量,应为该机的1.5倍,严禁用其他金属丝代替保险丝,完工后,切断电源。电气焊的弧火花点与氧气瓶、电石桶、乙炔瓶、木材、油类等危险物品的距离不少于10m,与易爆物品的距离不少于20m。乙炔瓶、氧气瓶均应设有安全回火防目器,橡皮管连接处须用轧头固定。

        4)清除焊渣时,面部不应正对焊纹,防止焊渣溅入眼内;检查焊枪嘴和枪身有无阻塞现象。

        5)注意安全用电,电线不准乱拉,电源线均应架空扎牢。

        6)焊割点周围和下方应采取防火措施,并应指定专人防火监护。

        7)电工、焊工从事电气设备安装和电、气切割作业,要有操作证和用火证。动火前,要清除附近易燃物,配备看火人员和灭火用具。用火证当日有效。动火地点变换,要重新办理用火证手续。

2.2防火安全要求

        1)施工材料的存放、保管,应符合防火安全要求,库房应用非燃材料支搭。易燃易爆物品(如油漆等),应专库储存,分类单独存放,保持通风,用电符合防火规定,不准在库房内调配油漆、烯料。

        2)氧气瓶、乙炔瓶(罐)工作间距不少于5m,两瓶同时明火作业距离不小于10m。禁止在工程内使用液化石油气“钢瓶”、乙炔发 生器作业。

        3)装卸乙炔、氧气瓶时应轻装轻卸,严禁抛、滑、滚、碰。

        盐城体育场“羽翼型”组合钢结构吊装施工过程中,通过采取吊装过程中的测量误差分析与控制,脚手架搭设、斜撑钢管安装、垂直段主桁架安装、主桁架水平段安装和次杆件安装等关键技术,取得了良好的社会效益和经济效益。2013年4月本工程获得了中国钢结构金奖。


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