管理游泳跳水馆吊装方案Word文件下载.docx
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20、Ф500×
14,腹杆Ф219×
8、Ф180×
6,上下弦杆支撑Ф219×
6、Ф159×
5,屋面H型钢梁H400×
300×
10×
16,10.400平台钢结构H300x250x6x10、H250x250x6x8。
(6)建筑高度
钢结构结构标高最高点为26.800m;
最低点为20.100m;
屋面板波底27.610。
1.2工程概况
(1)工程名称
工程名称:
淄博市体育中心跳水游泳馆。
(2)业主、设计单位
业主:
淄博市体育中心建设领导小组办公室。
设计单位:
中建国际(深圳)设计顾问有限公司。
(3)质量标准、目标及保修
工程质量标准:
符合施工质量验收规范合格标准。
质量目标:
配合总包创“鲁班奖”。
2、工程的特点和难点
2.1工程的特点
(1)建筑造型新颖,外观为规则的曲面。
游泳跳水馆钢结构屋盖由中部向东西渐低,钢结构结构标高最高点为26.800m;
最低点为20.100m。
(2)本工程采用不同的结构形式,游泳跳水馆竞赛池、跳水池及热身池屋盖采用管桁架结构,节点形式均为相贯节点,构件加工要求高。
比赛附属用房屋盖、10.4米平台钢结构、雨蓬等采用H型钢梁结构。
(3)钢结构跨度大,游泳跳水馆最大跨度67.800米。
(4)作业条件复杂,工期紧,钢结构施工需在土建结构封顶以后进行,受土建制约较多。
(5)杆件数量众多,需进行大量的现场拼装和高空散装,要保证工期,现场施工条件要求相对较高。
同时,现场高空作业多,难度大。
(6)存在大量的弧形杆件,构造复杂。
2.2工程难点
(1)由于本工程屋面钢结构为管桁架结构,连接节点都比较复杂,钢管坡口切割精度要求高。
加强型节点的大量使用进一步加大了加工及施工的技术难度,加工难度大。
(2)主桁架高达4米,运输困难,需在现场进行大量的拼装,现场拼装难度大。
(3)本工程杆件数量众多,但杆件重量不大,无论采用何种吊装方法,均存在大量的散装构件和高空焊接,高空操作平台和安全通道搭设难度大,安全隐患多。
(4)本工程拼接节点、管管相贯节点较多,因此加工和现场焊接工作量大,焊接质量要求高,技术难度大。
(5)钢结构的现场拼装和安装量较大,现场安装实际工施工工期紧张。
(6)本工程为大型空间钢结构,结构复杂,为确保钢结构的安装,安装过程中需设置大量的临时支撑体系,受下部混凝土看台的制约,支撑体系设置难度大。
同时,结构安装完毕后,支撑体系需进行卸载和拆除,卸载过程中,结构受力和支撑胎架的受力不断变化,结构体系逐步成型,卸载难度大。
(7)本工程钢结构仅为建筑物的骨架,承上启下,施工中需要与相关专业协调配合,组织管理难度大。
(8)钢结构施工时,砼结构已施工完毕,为不影响内部结构的施工和对已施工完成的结构、装饰等造成损坏;
吊机只能布置在场外,钢结构安装时作业半径相当大。
3、方案确定
根据本工程钢结构特点、建筑物外形特征、下部砼结构特征、机械设备的性能参数,通过对屋面构件散装(影响下部看台、游泳池、跳水池等的施工,高空作业量大,安全隐患多)的比较,综合考虑方案的可操作性、经济性、先进性和工程的质量、安全、工期、成本等因素,本工程流水施工、屋面桁架地面组装分段吊装、部分散装的施工工艺。
充分利用履带吊的机动灵活性、起重强能力性、吊装大跨度的特性完成钢结构的安装工作。
4、吊装总体思路
4.1吊装总体技术路线
由设计图纸可知,本工程的钢结构主要包括屋面平面管桁架、H型钢屋面、10.400米平台钢结构、钢梯、天窗、雨蓬等主体受力构件及马道等其它辅助构件,构件杆件数量、规格众多,如采用高空散装法,则需搭设大量的支撑体系和操作平台,且散件安装工作量和高空焊接工作量巨大,安全、质量及工期均很难保证;
如采用整榀吊装法,一方面地面拼装难度较大,拼装场地很难布置和满足拼装要求;
一方面构件总量重、吊装作业半径大,必须采用超大型吊机;
另一方面,吊装过程中的变形控制和安装过程中主桁架的侧向稳定性也很难保证,加之,如采用单榀整体吊装法,仍存在大量的杆件需高空散装,安装精度和进度均很难保证。
为此,根据本工程的结构特点、现场实际情况及各种资源的配置情况,本工程钢结构吊装的总体技术路线如下:
(1)HJ1~HJ9平面管桁架部分地面整体拼装、分二段吊装高空成型,北面功能用房上空的H型钢单件场外吊装,北面悬挑部分管桁架地面整体拼装整榀吊装。
(2)HJ10采用散装与组合吊装相结合的工艺,H轴以北桁架地面整体组装后吊装,南面悬挑部分地面整体组装后吊装,中间部分桁架在HJ11~HJ14(共7榀)安装过程中间隔的散装。
(3)HJ11~HJ22地面整体拼装后吊装。
(4)10.400米平台钢结构在上部屋面HJ11~HJ14安装前单件吊装。
(5)钢梯以一梯部为安装单元出厂和安装。
(6)天窗钢结构在屋面桁架安装后散装。
(7)雨蓬钢结构散装。
(8)其余的上弦和下弦平面支撑在桁架安装过程中交叉散装。
4.2施工流程
(1)屋面钢结构分区图
根据屋面钢结构结构特征、布置及施工工艺的要求,本工程屋面钢结构施工时分成四个区:
其中1轴以西为一区,1,9轴为二区,9,13轴为三区,13轴以东为四区。
分区示意图如下:
153800
(2)总体施工流程
二区(1轴?
9轴)?
三区(10轴?
13轴)?
10.400米平台钢结构?
四区?
一区?
天窗、马道?
雨蓬、钢梯。
(3)施工流程
详细施工流程如下图:
4.3吊机选用及性能
4.3.1吊机选用
根据本工程钢结构安装总体施工方案及构件形式、重量、作业半径等,通过经济对比分析,选用1台260t履带吊和1台150t履带吊作为安装时的主吊机,1台50t履带吊、2台25t汽车吊作为辅助吊机,负责吊装单元的拼装、构件卸
车与倒运及次桁架等散装构件的安装。
主要吊装机械选用如下:
序号吊机数量吊机工况用途
L(主臂)=36m二区、三区屋桁架及部分散装1260t履带吊1台l(副臂)=54m件吊装(附臂吊装)
L(主臂),
60.96m,L(副臂)一区、二区、三区、四区屋桁2150t履带吊1台,18.29m,夹角架吊装、散装杆件吊装
30度。
350t履带吊1台L(主臂),52m拼装、散装杆件吊装425t汽车吊2台拼装、构件卸车4.4吊机行走路线
结合总体施工思路,本工程选用的260吨、150吨和50吨履带吊均沿游泳跳水馆四周行走。
吊机行走道路布置:
北侧布置在M列外,东、南、西面布置在L列外,道路均布置在结构外边线以外,宽度为12m(北),东、南、西面道路宽度为10m。
道路布置详见钢结构工程总平面布置图。
260吨吊机主要布置在建筑的北面,在北面道路行走,从西到东进行作业,负责二区、三区北半部主要钢结构的吊装;
150吨先后在建筑的南面(从西到东)、东面、西面道路行走,负责一区、二区(南半部)、三区(南半部)、四区主要钢结构的吊装。
5、钢结构吊装施工方法
5.1二区、三区钢结构施工方法
5.1.1支撑胎架安装
因屋面主桁架(包括平面管桁架部分、H型钢梁部分、北面悬挑桁架部分三部分)长,吊装跨度大,在安装时屋面主管桁架(平面管桁架部分)分二段吊装;
所以在场内须设置桁架安装支撑胎架,胎架安装必须要保证稳定性。
详见胎架专项安装方案。
5.1.2桁架分段
根据吊机工况、运输长度、施工场地状况将比赛大厅上空桁架(HJ1~HJ9)分成二段吊装,在施工现场地面整体拼装。
桁架分段如下图所示:
5.1.3施工顺序
吊装主桁架时,从西面1轴线开始,依次往东吊装。
二区:
1轴HJ9?
9轴HJ1,先安装主桁架,待第二榀主桁架安装后立即安装主桁架间的上下弦支撑,依次安装主桁架、桁架间支撑,确保桁架安装的稳定性。
在桁架安装前,对现场所有的胎架全部做刚性连接,胎架与胎架之间用角钢做好连接,最两侧的胎架与两侧的土建结构同样用刚性连接,在第一榀桁架就为后,并与混凝土结构临时固定后,必须及时用缆风绳进行平面方向的固定,与混凝土梁最近的一面,可以根据实际情况,用角钢和钢丝绳做适当的连接,确保第一榀桁架就位后的绝对稳定性。
三区:
10轴HJ2?
13轴HJ5(包括HJ1与HJ2间支撑),先安装主桁架,待第二榀主桁架安装后立即安装主桁架间的上下弦支撑,依次安装主桁架、桁架间支撑。
主桁架施工顺序:
第一步:
平面管桁架第一段(H轴,E轴附近);
第二步:
平面管桁架第二段(E轴,A轴);
第三步:
H型钢梁;
第四步:
北面悬挑桁架。
在桁架高空拼装过程中,在主弦杆对接后,用四个门形板在钢管四周固定,保证钢管对接后的同心。
相邻两榀桁架的拼接点的分布总胎架的中心,向相反的两个方向,各错开一米,避免拼装节点在同一直线上。
5.1.4屋面主桁架的安装
所有上部结构的吊装,必须是在下部结构就位、校正并安装完支撑构件以后方才可以进行。
在安装屋面主桁架及支撑系统时,必须在事前固定好桁架的H轴支座后,在桁架及支撑系统自重作用下的变形完成后,并做好L轴埋件夹板,以便横架安装完后,能够及时释放桁架纵向因温度、焊接和自重等各方面引起的应力,然后方才可以进行固定桁架的L轴支座。
具体吊装作业:
在吊车把构件吊到相应高度后,操作人员必须事前到达构件安装的柱顶,系好安全带。
桁架两侧各系一个软绳,由地面人员在桁架下方两侧对高空的桁架进行方向控制。
第一段桁架(H-E轴)就位后,进行临时固定,第二段(E轴-南端)桁架随即进行起吊就位,在桁架到位后,测量工作及时跟踪,确保桁架安装精度,待H-L轴的桁架就位,并做好H轴柱头的固定,同时对高空对接口进行固定,固定方法为:
在对接管口处采用18mm钢板做成“门”形,在每一管头连接长度保证250mm,在同一对接的两管口处的四个方向(0点、3点、6点、9点钟)各用一块“门”形板连接固定,并及时对桁架的两侧拉缆风绳,与混凝土结构用角钢进行刚性连接。
第二段桁架(南端头)与柱头埋件不进行焊接固定,由埋件两侧的夹板控制桁架端头不做南北向移动。
第一榀桁架临时固定完后,必须马上进行第二榀桁架的吊装,方法同第一榀一样,在第二榀桁架就位后,在第一时间安装已吊装完的两榀桁架之间的上、下支撑,确保桁架的稳定性,后面桁架按前面施工要求依次紧跟吊装。
在结构全部吊装完成后,并卸载完后,才开始进行第二段桁架与柱顶埋件的固定,上述吊装作业中,指挥信号为对讲机和哨子,在吊装作业开始前,就对相关班组负责人进行信号指挥交底,保证统一、明确,确保吊装过程中,各方面作业的安全。
(1)吊装工况
本两区屋面主桁架共13榀,跨度从HJ1(9轴)67.800米另南面悬挑5.600米至HJ9(1轴)54.176米另南面悬挑6.795米不等,构件重分别为24.741吨,20.783吨。
屋面平面管桁架分二段吊装,第一段(北面段)重约9.9,11.1吨;
第二段(南面段)重约10.9,13.7吨。
平面管桁架第一段由260吨履带吊吊装,作业半径为54米,起重量为15.4吨。
平面管桁架第二段由150吨履带吊吊装,作业半径为30米,起重量为14.6吨。
H型钢梁以HJ1段最重约2.1吨,由50吨履带吊吊装,作业半径为22米,起重量为3.0吨。
北面悬挑桁架以HJ9北段最重约0.9吨,由50吨履带吊吊装,作业半径为22米,起重量为3.0吨。
其余屋面上下弦杆由260吨、150吨吊机附杆高空散装。
具体的吊装工况分析详见后
5.2一区、四区钢结构施工方法
5.2.1施工顺序
四施工顺序:
南区HJ11~HJ14及其间支撑安装(由南向北)
北区HJ11~HJ13及其间支撑安装(由北向南)
HJ14~HJ13间支撑安装
HJ19~HJ21及其间支撑安装(由西向东)
第五步:
HJ22~HJ20间支撑安装(由西向东)
一区施工顺序:
南区HJ15~HJ18及其间支撑安装(由南向北)
北区HJ15~HJ17间支撑安装(由北向南)
HJ17~HJ18间支撑安装
5.2.2钢结构的安装
本两区屋面主桁架以桁架HJ14最长最重,构件重分别约12.5吨。
本两区屋面主桁架由150吨履带吊吊装,作业半径为30米,起重量为14.6吨。
屋面上下弦支撑由150吨吊机附杆高空散装。
5.2(310.400平台钢结构安装
10.400平台钢结构安装在上部屋面钢结构安装之前进行。
本部分的主要采用150吨履带吊附杆单件吊装。
5.3天窗、马道钢结构安装
屋面天窗钢结构在屋面钢结构安装完毕后进行安装,主要采用150吨履带吊附杆吊装。
屋面马道在屋面钢结构安装完毕后进行安装,主要安装设备采用卷扬机。
5.4雨蓬、钢梯安装
雨蓬及钢梯最后安装。
钢梯主要采用卷扬机安装;
雨蓬主要采用50吨履带吊进行安装。
5.5吊装技术措施
1)吊装前,应对分段吊装单元的外形尺寸如长度、断面、挠曲等进行预检,发现问题立即向技术部门报告,以便及时采取措施。
2)吊装前,先根据吊装单元的实际情况计算出构件重量、重心,并根据重心位置选择吊点的位置和合适的吊具。
3)所有吊点均采用捆绑式吊装法,为防止吊绳损伤油漆及母材,吊点位置加设橡胶垫或其它柔性保护材料。
4)为保证主桁架的侧向稳定性,减少支撑胎架的受力及屋面变形,主桁架吊装就位后要及时安装相邻散装构件,以增强屋面的整体稳定性。
主桁架吊装就
位后,相邻区格之间必须至少安装两道连杆,才可进行松钩,以防止主桁架发生倾覆现象。
安装时,主桁架两边拉设缆风绳进行临时固定。
5)吊装前应进行整体变形计算工作,并以此作为主桁架加工、拼装的反拱变形的依据。
主桁架安装就位后,马上初校。
通过调整临时支撑顶上的支座来达到设计标高,校正后并作临时固定,然后拆除索具。
6)主桁架对接口位置搭设脚手架和操作平台,此操作平台直接在看台上搭设。
7)为便于主桁架的安装测量、精度调整,在吊装前挂设安全网。
同时桁架内设置安全爬梯。
8)所有侧向稳定风绳在吊装之前挂设好。
9)在进行主桁架落地段脱胎和起吊直立时,要统一指挥,确保起吊直立时的安全。
5.6安装质量控制点
由于主桁架直接落在砼柱顶和支撑胎架上,所以支撑胎架的制作和安装质量及内外支座的安装质量将直接影响主桁架的最终安装质量,而主桁架的安装质量的好坏又将直接影响其它散装杆件的安装及金属屋面的安装。
因此,必须对影响主桁架安装质量的因素进行测量控制,同时要对主桁架的安装质量进行控制,具体质量控制点如下:
)支撑胎架的顶部中心标志和标高。
1
2)支座埋件的的标高和轴线偏差。
3)主桁架的轴线偏差。
4)主桁架的侧弯、扭曲、下挠。
5)主桁架的反拱值。
6)分段吊装单元端口坐标。
5.7主桁架的反变形控制
为确保安装完毕后的最终结构外形和坐标符合设计要求,在加工和地面拼装时需根据每榀主桁架的变形值采取预起拱。
现场分段安装时根据变形值进行反变形安装,支承胎架的标高根据支承点处的预起拱值设定。
反变形值的大小通过计算确定。
6、游泳跳水馆钢结构安装工况分析
1)、总说明:
(1)屋面桁架HJ1~HJ9在地面整体组装、分二段吊装、高空拼装成形,分段点设在桁架中部(H轴与L轴线中点附近),屋面桁架安装时E轴上设安装用支撑胎架。
桁架工况计算时以HJ1和HJ9轴为例。
(2)其余桁架地面整体组装,整榀一次吊装。
桁架工况计算时以HJ14为例。
(3)临时胎架屋面钢结构安装完成后进行拆除,胎架的拆除过程即为临时支撑胎架的卸载过程。
(4)根据自身受力特点和桁架的截面要求,临时支撑胎架的形式设计成1.5m×
1.5m的格构式支撑柱。
安装用临时支撑胎架主肢选用L125*12的角钢,斜缀条选用L75*6的角钢,横缀条选用L63*6的角钢。
胎架所用钢材材质为Q235B。
在游泳馆E轴设临时支撑胎架,具体位置详下图。
游泳馆胎架平面布置图
胎架详图
胎架立面布置图2、2、主要分析项目
2.1支撑胎架设计复核。
整个屋面结构安装完成后,对胎架最不利。
整体结构和胎架强度,刚度的校核。
胎架立柱下部采用固定铰支座。
整体结构和胎架布置示意图a.刚度验算:
整体结构变形分布布置图从上图可知,整体结构最大竖向变形为11.7mm。
b.强度验算:
主体结构杆件应力分布图
注:
从上图可知,采用这种安装方案,结构的强度和刚度都在允许设计范围内。
胎架弦杆普遍应力在90(Mpa)<
210(Mpa),符合设计要求。
胎架立柱底部的支座反力分布图2.2HJ1和HJ9桁架各段地面组装后吊装过程及翻身工况,在0度、30度、60度、90度(吊装进行时)四种工况。
由于HJ1和HJ9基本左右对称,节间数也一致。
因此,吊装和翻身分析时,取一分段的验算。
HJ10度时,强度和刚度校核:
a、强度分析:
应力分布图一注:
图中可以看出,杆件的应力都在允许设计范围内。
普遍应力在20(Mpa)<
变形分布图从结果可知,吊装单元最大变形很小,均符合设计要求。
HJ130度时,强度和刚度校核:
b、强度分析:
应力分布图一
变形分布图
从结果可知,吊装单元最大变形很小,均符合设计要求。
HJ160度时,强度和刚度校核:
c、强度分析:
HJ190度时,强度和刚度校核:
d、强度分析:
2.3HJ1桁架第一段就位时桁架工况及下部支撑胎架工况。
HJ1桁架第一段就位侧视图e、强度分析:
普遍应力在
20(Mpa)<
符合设计要求。
从结果可知,结构的强度和刚度均符要求。
2.4HJ1桁架第二段就位时桁架工况及下部支撑胎架工况:
f、强度分析:
胎架应力分布图一
2.5HJ9桁架第一段就位时桁架工况及下部支撑胎架工况:
HJ9剖面图桁架第一段就位侧视图g、强度分析:
普遍应力在60(Mpa)<
2.6HJ9桁架第二段就位时桁架工况及下部支撑胎架工况:
h、强度分析:
2.7HJ14桁架地面组装后吊装过程及翻身工况,均要有0度、30度、60度、90度(吊装进行时)四种工况。
HJ140度时,强度和刚度校核:
i、强度分析:
普遍应力在50(Mpa)<
HJ1430度时,强度和刚度校核:
j、强度分析:
普遍应力在30(Mpa)<
HJ14,60度时,强度和刚度校核:
k、强度分析:
HJ14,90度时,强度和刚度校核:
l、强度分析:
2.9HJ14桁架就位时桁架工况:
m、强度分析:
2.10屋面钢结构安装完成后进行卸载,根据屋面结构的挠度值,分三次等比卸载。
完全卸载后,屋面钢结构结构跨中竖向变形18mm,因此,我们分三次等比卸载,每一次卸载时,保持结构跨中变形为5mm,我们这里对结构分析时,采用弹性支座的形式来模拟和代替胎架,以及每一次的变形量,胎架本身不用计算。
因为是均匀卸载的,前面已经对胎架安装后最不利的验算了。
计算结果同下:
胎架顶竖向变形分布图
结构应力分布图
图中可以看出,杆件的应力比平均在35Mpa左右。
胎架顶反力分布图
图中可以看出,杆件的应力比平均在45Mpa左右。
结构竖向变形分布图从上述结果可以看出,
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