某超高层综合楼钢结构施工方案.docx
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某超高层综合楼钢结构施工方案
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钢结构施工方案
工程名称:
编制单位:
编制人:
审核人:
批准人:
编制日期:
年月日
施工组织设计(方案)报审表
方案名称:
项目部报审意见:
项目经理:
年月日
工程部审核情况:
审核人:
年月日
工程部领导审批意见:
审批人:
年月日
JL—A002
施工组织设计(方案)报(复)审表
工程名称:
编号:
致(监理单位):
现报上施工组织设计(方案)(全套、部分),已经我单位上级技术负责人审查批准,请予审查和批准。
附:
施工组织设计(方案)
承包单位项目部(公章):
项目负责人:
项目技术负责人:
年月日
专业监理工程师审查意见:
1、同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充
专业监理工程师:
年月日
总监理工程师审查意见:
1、同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充后
并于月日前报来。
项目监理机构:
(公章)
总监理工程师:
年月日
注:
本表由施工单位填写,一式三份,连同施工组织设计一并送项目监理机构审查。
建设、监理、施工单位各留一份。
一.1钢结构工程概况
一.1.1.钢结构工程概况
1.主塔楼为筒中筒结构,外部的型钢混凝土框架柱与内部型钢混凝土核心筒支撑整个主体,型钢混凝土柱与内部型钢混凝土核心筒从基础承台生根。
2.宴会厅型钢柱钢结构从地下一层柱顶开始生根,至顶层,地下一层以下为混凝土框架梁,首层框架梁局部为型钢混凝土梁,该梁三种型号GL1、GL2、GL3,其中钢梁GL2最大跨度11.35米,起吊重量为9.5吨,地上部分为工字钢框架梁,楼板为组合楼板,板厚200mm。
四层中部南北方向有五榀大型钢桁架,跨越四个柱距、整个四层的净空(5米),跨度为40米,每榀重达90吨。
其它局部有三处较小桁架。
3.商业附楼在标高-2.250m一层夹层处,有型钢混凝土梁,型钢混凝土梁支撑在钢筋混凝土柱上。
标高19.300米,顶层Rf/R8-R12轴线间钢梁与钢桁架共同支撑组合楼板200mm厚,钢梁最大跨度吊重6吨,钢桁架连续四跨,桁架高度为4米,斜向跨度达37米,总重量50吨。
一.1.2.钢结构用材料
(1)钢结构用材见下表
结构部分
构件类型
楼层
钢材等级
Z向性能
40mm≧t
60≧t≧40
100≧t≧60
周边框架
柱(不包括腰桁架)
L32-ROOF
Q345C
/
Z15
Z25
B3-L32
Q345GJC
/
Z15
Z25
梁
所有
Q345C
Z15
/
/
核心筒
柱(截面类别1)
所有
Q345C
/
Z15
Z25
连梁
所有
Q345GJC
Z15
/
/
偏心支撑
所有
Q345C
Z15
/
/
与偏心支撑连接的梁
所有
Q345C
/
Z15
Z25
中心支撑
所有
Q345C
Z15
/
/
与中心支撑连接的梁
所有
Q345C
/
Z15
Z25
其它结构
伸臂桁架
--
Q345GJD
/
Z25
Z25
腰桁架
--
Q345GJD
/
Z25
Z25
楼面梁
所有
Q345C
/
/
/
组合钢板剪力墙
B3-L16
Q345C
Z15
/
/
裙楼
桁架、型钢组合柱、
型钢组合梁、钢梁、
所有
Q345
Z15
/
/
(2)焊材
1)Q345之间手工焊接采用E5015焊条。
2)Q345GJ之间焊接焊丝采用GM-58,Q345之间焊接焊丝采用GM-56。
3)受力螺栓采用10.9级扭剪型高强度螺栓。
(3)主要节点
各节点连接方式见下表
序号
主要节点
连接方式
1
钢柱与钢柱
全熔透焊对接接头
2
桁架与钢柱
全熔透焊对接接头或栓焊复合连接
3
主梁与钢柱
钢接接头
4
主梁与主梁
钢接接头
5
次梁与主梁
铰接接头
一.1.3.工程特点及难点分析
本钢结构安装工程的主要特点有:
1.钢结构工程安装的重点和难点
本工程塔楼主体结构为筒中筒结构体系,设置了4个转换层,转换层腰桁架的安装精度要求非常高,框架安装过程中的调节余量仅为规范允许偏差。
因此,在钢构件制作中,必须严格控制构件尺寸精度,凡是涉及桁架的单元,构件出厂前,必须在制造厂经过100%的予拼装。
在安排钢构件的安装顺序时,必须易于保证安装精度。
2.施工场地狭小
由于工程地处商业、金融繁华市区,用于施工的场地非常狭窄,所以必须严密规划现场,合理利用场地,由于各种构件数量巨大,现场可用于堆放的场地狭小,所以必须严密计划,制定出合理、详细的构件进场计划。
3.构件运输的限制条件较多
由于工程位于商业、金融繁华市区,交通状况复杂,而且构件必须晚上运至现场、晚上卸车,增加了施工难度。
钢构件的预制厂距安装现场遥远,必须采取切实可行的措施,防止构件运输中的变形。
构件卸车后,认真核对各构件的尺寸。
变形超标的要加以校正。
4.构件吊装就位难度大
由于需吊装的构件数量多,形体大,多个构件的重量超出塔吊的吊装能力,需采取分段、特殊吊装的方法进行安装,如主塔楼的腰桁架、裙楼的大跨度桁架。
构件安装密集,必须制定合理的吊装顺序,如主塔楼的转换层的施工。
一.1.4.关键施工技术
本工程施工中的关键技术有:
(1)厚钢板焊接防变形技术,如:
主塔楼Q345GJ钢材的焊接;
(2)安装测量校正技术,如:
GPS定位测量技术,钢柱无揽风绳校正技术;
(3)超大构件吊装技术,如:
宴会厅屋面大跨度、高重量桁架的吊装;
(4)斜向桁架空中拼装技术,如:
主塔楼腰桁架空中拼装。
一.1.5.工期质量安全目标
根据工程的工期、质量、安全目标的总体安排,本钢结构安装工程的工期、质量、安全目标如下:
1.工期阶段性目标
宴会厅钢结构确保2006年8月29日进行构件的吊装,2006年12月17日构件安装完毕。
主塔楼钢结构确保2006年5月25日进行构件的吊装,2006年7月11日地下构件安装完成,2007年10月23日主体构件安装完毕。
2.质量目标
配合整个工程创“建筑整体长城杯”。
3.安全文明施工目标
(1)杜绝重大人身伤亡事故、机械事故和火灾事故,工伤率≤3‰;
(2)配合整个工程创北京市安全、文明施工工地。
一.2总承包管理责任及施工范围
本工程业主已经指定主塔楼的专业分包商,对该部分施工的管理控制行使总承包管理权。
本次在招标范围内的工作内容为裙楼钢结构工程。
对主塔楼的钢结构工程专业分包商总承包管理内容:
序号
总承包管理内容
1
审核分包商资质及人员上岗情况
2
审核分包商施工方案的合理性
3
审核分包商生产要素组合的完备性
4
审核分包商深化设计、生产加工、进场计划以及施工进度计划
5
对分包商进场材料的检验与试验、施工质量、施工进度、安全文明施工进行管理
6
对分包商提供临时用水、用电以及住宿的服务
7
对分包商提供施工机械配合
8
对分包商提供的其它服务
一.3施工部署
一.3.1.钢结构施工组织管理体系
1.钢结构施工组织管理体系框图
2.钢结构施工组织管理体系人员构成
序号
部门
人员数量
主要职责
1
项目经理
1人
全面负责钢结构施工生产工作,并对安全质量负全责
2
生产经理
1人
负责项目的生产,保证工期、安全、质量,负责协调和其它工种间的施工协调工作
3
总工程师
1人
负责管理领导钢结构技术质量的工作
4
技术质量部
3人
解决现场日常钢结构施工中的技术问题
负责各工序的验收工作
负责钢结构安装工程的全部质量检验工作
负责监督、检测工作,执行施工组织设计和安装方案
5
工程部
2人
抓好现场人员调配工作,解决突发生产问题,负责构件进场顺序的安排
6
安全部
5人
负责钢结构安装工程的全部安全检查工作
7
机械部
2人
负责钢结构安装施工机械调配、管理、维护工作
8
物资部
2人
负责现场零星材料的采购、管理工作
9
实验室
2人
负责现场检测工作
10
合约部
2人
负责工程预结算工作
11
合计
21人
整个项目经理部人员组成
一.3.2.施工准备
一.3.2.1.人力准备
1.主塔楼钢结构人力资源配备情况及工期情况,待业主指定分包单位进场后审核
2.裙楼钢结构人力资源配备表
序号
工种
按工程施工阶段投入劳动力情况
作业人数
工作内容
1
起重工
32
指挥安装拧高强度螺栓。
安装梯子吊篮安全绳
2
电焊工(CO2)
23
CO2焊机25台,
电焊工(手动)
15
手工焊机18台
3
栓焊工
6
栓钉焊接
4
测量工
6
测量、放线、预检
5
电工
2
电器设备接线
6
打磨工
8
7
气割工
5
8
料工
6
9
检验工
6
3人探伤
10
塔机操作班
6
11
预热工
10
12
其它
20
卫生清理、防腐喷涂等
13
合计
145人
一.3.2.2.施工机械及设备准备
序号
内容
数量
备注
一
配套设施
宴会厅部分
1
集装箱式电焊机棚
4间
2
钢结构安装用钢柱焊接平台
12套
3
钢结构安装用钢柱爬梯
30套
外围加工
4
钢结构安装用钢梁焊接吊篮
40套
5
安全防护栏杆
30只
6
起重工专用工具箱
3只
7
气瓶、焊材垂直运输专用筐
2只
二
大型机械设备
含主塔楼部分
1
80t履带吊
1台
倒运构件及吊装
2
50t履带吊
1台
倒运构件及吊装
3
塔式起重机(宴会厅部分)
2台
吊装
4
塔式起重机(商业附楼部分)
2台
吊装
5
塔式起重机(主塔楼部分)
3台
吊装
三
测量仪器
含主塔楼部分
1
GPS定位测量仪器
3台
测量
2
全站仪
2台
测量
3
光学水平仪
2台
测量
4
电子经纬仪
4台
测量
5
激光铅直仪
2台
测量
5
超声波探伤仪
1台
四
焊接、切割用设备机具
含主塔楼部分
1
CO2气体保护焊机
40台
2
29KVA直流电焊机
10台
3
63KVA直流电焊机
8台
4
栓焊机
4台
5
等离子切割机
5台
6
空气压缩机
6台
7
远红外焊条烘干箱
3台
焊条烘焙
8
碳刨
5台
9
焊条恒温箱
2台
10
焊缝电加热器
60个
11
电动工具及其它配件
一.3.2.3.施工现场平面布置
钢构件进场后合理的堆放、调运、吊装是施工组织的关键内容,地上部分钢构件施工时,在地下室楼板下方作相应加固后,作为钢构的堆放场地,大型构件的卸车,调运采用履带式吊车进行,现场配备两台履带吊,吊重能力分别为80吨(主塔楼)、50吨(宴会厅),钢构件堆放及倒运路线见附图25(钢构件堆放及倒运路线图)。
钢结构大型构件的堆放场地以及钢结构货车、吊车通行路线需从结构上方通过的位置,下方做相应加固,加固方案即在施工地下混凝土顶板时做加密满堂钢管支撑,按照施工荷载以及钢构件运输等累计荷载之和计算支撑体系的设计,该部分顶板模板和满堂脚手架带施工完毕主体结构后方可拆除。
一.4主塔部分施工组织管理
具体内容见第四章总承包管理方案
一.5宴会厅及商业附楼夹层钢结构施工方案
一.5.1.钢结构安装总体程序
1.宴会厅竖向型钢柱的安装流水段的设置
钢柱按照重量、施工顺序,本工程钢柱共设计为2节。
分节资料表如下:
节次
分节长度(m)
标高
分节重量(t)(含吊索、钩等)
备注
1
10.85
-0.100~10.750
10.3
按最大柱CZ21型钢计算
2
9.95
10.750~20.700
9.5
2.一个安装流水段内的安装工艺流程
本工程钢结构安装的一个流水段内的工艺流程见下图所示。
3.钢柱安装顺序
钢柱安装应尽量考虑当天形成稳定框架。
吊装时按顺序依次进行,以减少施工人员的来回走动,提高工作效率。
在实际施工中,针对每一安装流水段,安排钢柱安装顺序和编制钢柱安装顺序表(见下表),用以直接指导施工。
工程第n节钢柱安装顺序表
安装顺序
图号
钢柱编号
节点板
钢柱重量
高强螺栓配套
备注
4.主梁安装顺序
本工程主梁安装顺序的一般原则为:
在平面上,按照两部塔吊的施工范围,划分各自的吊装顺序。
在竖向,由于宴会厅部分钢柱分两层层高为一节,所以,主梁次梁均按两层一吊,先安装上层梁,再安装下层梁。
在实际施工中,主梁安装顺序表(见下表),用以直接指导施工。
为保证构件的稳定,应合理安排每天柱、主梁吊装工作量,以使当天安装的柱形成稳定的框架。
工程第n节主梁安装顺序表
安装顺序
图号
主梁编号
节点板
主梁重量
高强螺栓配套
备注
5.次梁安装顺序
本工程次梁安装顺序的一般原则为:
在平面上,以四根主梁围成的区域为一个区间,按轴线、按区间、按次序实施大流水作业;在竖向,先安装上层次梁,再安装下层次梁。
在实际施工中,编制次梁安装顺序表(见下表),用以直接指导施工。
工程第n节次梁安装顺序表
安装顺序
图号
次梁编号
节点板
次梁重量
高强螺栓配套
备注
一.5.2.委托加工及进度安排
一.5.2.1.钢结构加工
1.材料选用
(1)主材:
型钢混凝土柱中型钢柱采用Q345钢材,当板厚大于35mm时,采用Q345GJ钢材,并满足-20℃冲击实验要求。
(2)栓钉:
本工程中所用栓钉为19毫米的圆柱头焊钉。
(3)焊材:
1)焊材选用:
母材钢号
焊接方法
焊接材料
Q345
拼板:
埋弧自动焊
H08MnA(φ4.0)+HJ431
H型钢龙门埋弧焊
H08MnA(φ4.8)+SJ101
CO2气体保护焊
ER50-6(φ1.2)
手工电弧焊
E5016φ3.2、φ4
2)气体保护焊焊丝质量符合《气体保护焊钢丝》GB/T14958-94的规定;《低合金埋弧焊焊丝》
GB/12470的规定,焊剂质量符合《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T12470的规定。
《低合金钢焊条》GB5118的规定。
3)保护气体采用100%CO2气体,其纯度不得低于99.95%(体积法),含水量不得大于0.005%(重量法)。
4)焊条、焊剂使用前必须按规定烘干,否则严禁使用。
(4)原材料进厂要求
原材料进厂必须核对其质量合格证明文件、标志及检验报告等。
型钢的规格尺寸及允许偏差应符合其产品标准的要求。
钢材表面的锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定。
(5)材料的保管
材料流转和吊运时,应采取必要措施避免损伤母材。
材料应有序堆放,避免与不同工程的材料相混。
为防止变形,材料应平整地放在枕木台架上。
号料的母材必须平直无损伤及其它缺陷,否则应先矫正或剔除。
对平整度超差的钢板,必须用常温加压法或火焰矫正法矫至下表范围。
火焰矫正温度应控制在900℃以下,低合金钢温度未降至650℃严禁用水激冷,温度未降至室温,不得锤击钢板。
(6)钢板外形要求见下表:
示意图
允许偏差(mm)
f≤1.0(t>14)
f≤1.5(t≤14)
f≤L/1000,且≤5.0
(7)原材料对接
接头应设置在受力较小的地方,小于1/3L大于1m处(且每个构件最多只能拼接一次)。
板制为主的柱子,如无定尺料则需接长,腹板接料长度应大于600mm,翼板接料长度应不小于板宽的2倍。
且避开安装件,翼、腹板的焊缝应错开200mm以上。
30厚板对接坡口形式见下图,大于30厚的钢板对接按上述坡口执行。
2.制作工艺流程
(1)焊接H型钢制作工艺流程图
(2)H型钢梁、柱制作流程
第一步放样
第二步板材下料、切割、对接
第三步在BH拼装机上或拼装胎架上拼装
第四步BH型钢本体埋弧焊接
第五步构件两端取长
构件两端取长
第六步数控钻孔
第七步组焊柱底板与吊装耳板
第八步栓钉焊接(钢骨柱和钢骨梁)
第九步抛丸除锈,涂装编号
第十步构件验收包装发运
(3)钢柱标志方法
在H钢柱以翼板及腹板上距上端面及距柱下端面各500mm处作柱中心线,在距柱底端面1000mm处作标高线,在距上端面1500mm处喷上工程名称和构件编号,字体为宋体,字间距为25mm,大小为60×60mm;具体标注如下示意图:
说明:
1)三角形标记为边长为50mm的等边三角形,其内部颜色为白色。
2)中心线标记及标高线标记中的三角形与样冲眼之间的相对位置关系如下:
3)所有字的颜色均为白色。
一.5.2.2.加工进度控制
根据本工程的总进度计划要求及现场钢结构安装顺序,制定详细的钢结构加工计划,构件进场时间提前安装时间2天-4天。
一.5.3.
安装内容
一个安装流水段内包括构件检查配套运输、构件吊装就位、测量监控校正、高强度螺栓安装、柱梁焊接检测、压型钢板安装、栓钉焊接、防腐补漆、塔机顶升、安全防护设施搭拆等诸多专业的工作内容。
高层钢结构的特点决定了各专业施工必须遵循严格的程序,同时各专业施工既相对独立又互相依存,必须合理交叉,及时穿插。
一.5.4.施工测量
具体测量方案见第10章第10.1节施工测量方案。
一.5.5.钢柱的安装与校正
一.5.5.1.地脚螺栓安装
1.工艺流程
模板安装→中心线放样→高程测量→基础螺栓安装及固定→螺牙保护→混凝土浇筑→基础螺栓位置复测→构件安装→细石混凝土二次灌浆。
2.施工过程及措施
钢柱是通过地脚螺栓与结构相连接。
地脚螺栓预埋质量的关键指针有两条:
一是地脚螺栓组中心相对轴线的偏移≤3mm;二是单根柱地脚螺栓之间的距离。
为保证单根柱地脚螺的垂直度及其相互间的距离,用一块地脚螺栓套模,上下用2个螺母拧紧固定地脚螺栓。
套模按钢柱的柱脚底板螺栓孔位图进行套钻而成。
套模安装时,其相对于轴线的误差不得大于3.0mm。
为保证地脚螺栓组在混凝土浇筑过程中不跑位,用∠40×4mm的角钢和膨胀螺栓直接从大底板下表面搭设钢架支撑地脚螺栓套模,使地脚螺栓套模与底板钢筋隔开,使地脚螺栓套模在绑扎钢筋时不受影响,保证定位准确。
钢筋绑扎以后,应该用电焊将上套模与钢筋笼焊接固定。
螺栓安装结束以后,用胶布或塑料带包紧螺丝上口,以防螺栓被污染、腐蚀或碰撞。
混凝土浇筑结束以后,对螺栓位置进行复测,无误后将螺栓外露部分涂上黄油,外包胶布,加以保护。
严禁在其它工序施工中碰撞螺栓。
一.5.5.2.首节钢柱安装
1.钢柱吊装之前,在钢柱地脚螺栓裙的每一个螺栓上拧进一个螺母和一个盖板,用于调节钢柱的安装标高。
在钢柱吊装之前,通过调节螺母的标高,将所有盖板的标高误差控制在1.0mm以内。
2.钢柱吊装就位以后,先对准钢柱中心线与基础中心线,确定钢柱的平面位置。
由于地脚螺栓孔与地脚螺栓之间有3mm的调整余量,因此,可以将钢柱中心线与基础中心线的误差控制在3.0mm以内。
然后,将地脚螺栓的螺母微微拧紧。
3.钢柱的垂直度调整通过钢柱底板下的螺母调节。
如下图所示。
通过微微调节螺母的高低可以控制钢柱的垂直度。
要求钢柱在自由状态下,两个正交方向的垂直度偏差校正到零,然后拧紧地脚螺栓。
钢柱的标高可能会发生微小变化,正常情况下不会超过2.0mm。
首节钢柱垂直度调整示意图
4.待首节钢柱的平面位置、标高和垂直度调整完毕,拧紧柱脚底板上下的地脚螺栓和调节螺栓,用比基础混凝土标号高一个等级的细石混凝土,采用压力灌浆的方法进行二次灌浆。
一.5.5.3.第二节钢柱吊装、安装、校正
在首节钢柱施工结束之后,进行柱顶轴线和标高控制线的放样,然后用与上一节同样的方法进行钢构件的吊装、安装和校正。
1.钢构件吊装工艺流程
本工程钢构件吊装工艺流程如图所示。
2、吊装机械的选择
(1)塔机
根据宴会厅的钢构件重量分布、设计结构及平面布置情况,在结构底板东西两侧的车道位置上设置两台塔机,臂长选择50m,安装高度为40m。
该塔机其起重性能见下表所示。
C7050塔机起重性能一览表
吊装半径(m)
22.4
23
27
30
33
37
40
40.2
41.3
43
47
50
吊装能力(t)
20
19.4
16.1
14.3
12.7
11.1
10.1
10
10
9.5
8.5
7.9
(2)履带式吊车
为实施钢构件中转场地钢构件装卸和配套,在中转场地适时配置两台履带式吊车,分别为:
用于主塔楼构件调运的80吨履带吊,用于宴会厅的50吨履带吊。
3.钢柱的吊装
(1)吊装工艺
宴会厅钢柱吊装采用专用扁担(吊装吨位按16t设计)实施一点吊装,吊耳采用柱上端连接板上的吊装孔。
起吊时钢柱的根部要垫实,保证在根部不离地的情况下,通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转,逐步将钢柱扶直,待钢柱停止晃动后再继续提升。
为了使吊装平稳,应在钢柱上端拴两根白棕绳牵引,单根绳长取柱长的1.2倍,直径取φ16。
其它注意事项:
必须在钢柱起吊前,将临时钢爬梯绑扎在钢柱上;带悬挑梁的钢柱应在起吊前,将悬挑梁安装在钢柱上。
钢柱吊装示意图
(2)柱子吊耳的设置
钢柱吊耳采用钢柱上端连接板上的Φ40的吊装孔,每根钢柱共4个吊耳。
卸扣采用4.9t级,螺栓直径:
D=36mm
4.钢柱的固定
钢柱吊装就位后,通过上下柱头上的临时耳板和连接板,用大六角高强度螺栓进行临时固定。
固定前,要调整钢柱的标高、垂直度、偏移和扭转等参数在规范要求范围。
大六角高强螺栓的紧固力矩取200N·m充分紧固后才能上柱顶摘钩。
一.5.6.梁的安装与校正
1.吊装工艺
吊装宴会厅钢梁时,为加快吊装进度,采取“平衡梁”措施实施“两梁一吊”。
安装时,先安装上层梁、再安装下层梁。
2.构件的进场与现场检查
构件宜做到按吊装计划提前2天以上进场,对进场构件应按施工图、深化图、构件安装顺序图、构件安装顺序表进行复核检查。
检查内容有:
查对钢构件的数目应与清单相符,查阅钢构件的制造档案,复核件的几何尺寸、螺孔间距、焊缝外观质量,节点磨擦面、附件的数量与规格等。
杜绝不合格品进入到吊装环节。
构件变形可在现场
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