超高层办公楼钢结构施工方案#重庆#钢结构吊装#焊接施工工艺.docx
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超高层办公楼钢结构施工方案#重庆#钢结构吊装#焊接施工工艺.docx
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超高层办公楼钢结构施工方案#重庆#钢结构吊装#焊接施工工艺
1.编制依据
序号
名称
编号
1
正式施工图纸
2
《钢结构设计规范》
(GB50017-2003)
3
《钢结构工程施工及验收规范》
(GB50205-2001)
4
《工程测量规程》
(GB50206—2002)
5
《高层民用建筑钢结构技术规程》
(JGJ99-98)
6
《手工电弧焊焊接接头基本形式与尺寸》
(GB985-88)
7
《建筑机械使用安全技术规程》
(JGJ33—2001)
8
《建筑钢结构焊接规程》
(JGJ81-2002)
9
《钢结构用扭剪型高强螺栓连接副技术条件》
(GB/T3632-3633-95)
10
《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》
(GB/T1228~1231-91)
11
《碳钢焊条》
(GB5117-95)
12
《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》
(JGJ82-91)
13
《钢梁焊接等级标准》
(JBJ81-91)
14
《金属板材超声波探伤方法》
(GB8651-88)
15
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》
(GB11345-89)
16
《钢结构焊缝外形尺寸》
(GB10854-89)
17
《焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级》
(GB/T12469-90)
19
《焊钉》
(GB10432~10433-2002)
20
《钢结构防火涂料应用技术规范》
(CECS24:
90)
21
《钢结构防火涂料通用技术条件》
(GB14907-94)
22
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
(GB8923-88)
23
《钢骨混凝土结构设计规程》
(YB9082-97)
24
《型钢混凝土组合结构技术规程》
(JGJ138-2001),
(J130-2001)
25
《低合金钢焊条》
(GB/T5118-1995)
26
《建筑工程施工质量验收统一标准》
(GB50300-2001)
27
《塔式起重机安装规程》
(GB/T5144-94)
28
《塔式起重机性能试验》
(GB/T5031-94)
29
《塔式起重机可靠性试验方法》
(17806-1999)
30
《塔式起重机结构试验方法》
(17807-1999)
31
《建筑施工高处作业安全技术规程》
(JGJ80-91)
32
现场实际施工条件及环境
2工程概况
2.1总体简介
重庆万豪国际会展大厦地处重庆市渝中区较场口万豪大酒店南侧,地下五层,地上六十七层,总高303米,为西南地区第一高楼。
该工程裙房七层,为钢筋混凝土结构;主楼在裙房及以下为钢骨混凝土、钢梁的混合结构,在裙房以上为全钢结构。
楼板采用杭萧公司专利产品—自承式压型钢板上浇筑混凝土的混合楼板。
主楼结构呈内外框布置,其中内框轴距17.8m×17.8m;外框轴距39.3m×39.3m,单层面积1600m2,层高约4.5m。
钢柱7层以下钢柱为十字柱,最大截面2H1200×700×60×75,7层以上为箱型柱。
钢梁:
H型钢梁,最大截面H900×300×14×22,最大跨度10.750m。
2.2现场情况
主楼基础地脚螺栓正在埋设,裙房部分已施工至地上4层。
现场交通条件不便,四周均紧邻在施或已有建筑物。
施工用地狭窄,现场无钢构件堆放场地,构件临时周转场地设在民权路围墙内(详见平面布置图),一次周转量只能供应两天的吊装量,首节钢柱、钢梁、其他小型构件、周转材料直接堆放在主楼基础上。
2.3主要工程量
地下5至7层:
钢柱210根(根据施工设计图纸7层以下钢柱分为7节),钢梁1600根,单根构件最长10m,重30t,总吨位约4680t,高强螺栓50000枚。
7层以上:
没有图纸,按此类超高层结构一般含钢量估算约18000t。
2.4工程重点及难点
2.4.1超高层:
地下5层,地上67层,总高303米,对钢构件吊装及施工安全主楼提出较高的要求。
2.4.2构件截面大:
十字柱截面最大2H1200×700×60×75,单位重量约3.2t/m,对吊装机械的要求较高。
为此,选型M900型塔吊作为钢柱的主要吊装机械。
2.4.3厚板焊接:
钢柱普遍采用中厚板,最大厚度达75mm,对焊接工艺提出更高的要求,同时增加了焊接热变形、焊接应力控制的难度。
2.4.4高强螺栓连接:
本工程大量采用10.9级扭剪型高强螺栓。
其中斜撑,钢柱对接,板厚、数目众多,增加了制作及安装的难度。
2.4.5土建与钢结构交叉施工:
7层以下结构,钢骨柱与钢筋混凝土交叉施工,给两者组织施工带来较大影响。
有效调整两者施工工序和工艺是7层以下结构施工的最难点。
2.4.6本工程以钢结构施工为总线,土建随后跟进。
塔吊在充分满足钢结构吊装的同时兼顾土建施工。
2.4.7制作、吊装难度大:
本工程7层以上采用全钢结构,大量的斜撑构件增加了制作难度,为保证现场吊装误差的控制,钢构件加工厂必须在场内对斜撑进行空间预拼装。
2.5主要连接方式
2.5.1钢柱对接
2.5.1.1十字柱对接:
7层以下结构,翼缘全熔透对焊接,腹板采用高强螺栓连接;
2.5.1.2箱型柱:
7层以上结构,柱壁采用全熔透焊缝对接。
2.5.1.3工字柱:
翼缘为全熔透焊接,腹板采用高强螺栓连接。
2.5.2主次梁
2.5.2.1刚接:
焊接和高强螺栓结合连接方式;
2.5.2.2铰接:
高强螺栓连接。
2.5.3压型钢板与钢梁:
栓钉穿透焊接。
2.5.4钢骨柱与混凝土:
栓钉锚接。
3.施工总部署
3.1部署原则
3.1.1钢结构总施工顺序:
内框先起,外框跟进,实时校正,及时刚接。
3.1.2地下五层至地上七层:
结构为钢骨柱混凝土结构,在以钢结构施工为主线的同时必须兼顾混凝土工程,两者差距不得大于5层。
3.1.3七层以上结构:
纯钢结构,完全以钢结构施工为主线,充分发挥钢结构施工速度快的优势。
3.2质量目标
工程质量一次验收合格率100%,争创“巴渝杯”、“鲁班奖”,严格施工过程控制,使该工程成为让业主完全满意的一流精品工程。
3.3工期目标
本工程7层以上缺图纸,无法计算具体吊次,因此无法确定具体工期。
按同类工程施工经验及目前准备情况,2004年8月中旬能起吊第一根构件,若工程进展顺利,7层以下钢结构部分2004年年底完工。
(附本工程结构工程进度计划表)
3.4流水段划分
3.4.1水平流水段:
本工程7层以上结构为全钢结构,抗剪主要由内框结构斜撑承担。
在流水段划分时充分考虑到钢结构吊装的稳定性,组织施工时由内框向外框发展。
(见下图)
3.4.2竖向分节划分
综合考虑施工进度与塔吊选型等因素,将本工程钢柱按正式施工图纸进行分节,即7层以下钢柱分为6节。
3.5与制作厂家的协调
3.5.1制作厂家根据现场吊装能力,沿途运输条件和我方对构件的特殊要求,对构件进行分节加工。
3.5.2及时向制作厂家提供购件进场计划并交换信息,动态了解构件制作进展情况。
并将现场实际情况及时反馈给加工厂,随时调整加工进程。
3.5.3受场地所限,现场没有周转场地,制作厂家应在重庆当地寻找合作伙伴作为构件周转和构件维修场地。
3.5.4制作厂家必须严格按照安装单位编制的构件进场计划和顺序及时供应钢构件。
为保证有限的施工场地得到更充分的利用,施工现场有权拒收不按既定计划供应的构件。
3.5.5制作厂家应对构件抵达施工现场之前全过程质量负责。
构件运至重庆周转场地后,应进行严格质量复检,不合格的必须按既定维修方案,立即进行维修。
施工现场有权拒收不合格构件。
4.施工准备
4.1技术准备
4.1.1图纸到位后,由主任工程师组织专业技术人员熟悉图纸,校核建筑、构件等几何尺寸、标高是否一致,图纸之间是否有冲突,组织好图纸会审,领会设计意图。
4.1.2针对工程做法及结构设计图纸,熟悉施工规范,提前做好技术管理人员的技术培训工作。
4.1.3与总包、甲方、监理及钢结构加工厂统一构件编号图,图纸有改动时及时通告各方。
4.1.4对特殊工种人员进行重点培训及取证(如焊工、起重工、塔吊操作手、测量员及超声波探伤检测人员等)。
4.1.5组织必要的工艺试验:
焊接工艺评定、栓钉焊接及检测工艺评定。
4.1.6高强螺栓连接检验及复验:
扭矩系数复验(大六角)、预拉力复验(扭剪型)、摩擦面抗滑移系数复验。
以上试验项目按批次进行,每2000t,为一试验批。
4.1.7钢构件、螺栓、焊接材料的准备:
根据图纸及现场施工的需要,对以上等辅助材料在施工前提前准备齐全。
4.1.8超高层对测量控制有特殊的要求,为此本工程测量控制将另行编制详细方案,本方案不再详述。
4.1.9本工程安全主楼是整个工程安全生产的重点,鉴于7层以上没有图纸,本方案根据类似工程编写7层以上安全主楼方案,待图纸具备后,将根据其具体特点对原方案进行调整和补充。
4.2现场平面布置(附图)
鉴于现场周转场地极其狭小,小型机具堆放、临时库房设在裙房地下室四层,首节钢柱部分小型构件可直接堆放在基础底板上。
焊接机械及施工用电布置详见《重庆万豪国际会展大厦主楼钢结构临时用电施工方案》。
4.3机械、机具准备
4.3.1现场吊装机具
现场吊装机具一览表
序号
品名
规格
单位
数量
用途
1
钢丝绳
Φ18
米
2400
吊装钢梁、临时固定缆绳
2
钢丝绳
Φ20
米
500
钢梁吊装
3
钢丝绳
Φ36
米
300
钢柱吊装
4
卡环
GD1.2/2.1
套
80/20
钢柱、钢梁吊装
5
平面眼睛扳手
M22
把
6
临时螺栓紧固
6
带响扭矩扳手
X5-1000
把
2
检验高强螺栓扭矩
7
手拉葫芦
5t/10t
副
20/10
钢柱临时固定及校正
8
普通板手
M22
把
10
临时螺栓紧固
9
扭剪型电动扳手
M22
把
4
高强螺栓初、终拧
10
白棕绳
φ20
米
400
安全防护
11
液压剪
把
4
压型钢板剪切
12
手提圆盘锯
把
2
压型钢板切割
13
钳子
把
4
压型钢板加工
钢柱吊索验算:
采用4根吊索同时起吊,计算方法参考《建筑钢结构施工手册》
[P]=P破×Ф修/K
[P]――钢丝绳破断拉力允许值
P破――破断拉力
K――安全系数
Ф修――修正系数;6×19+1,Ф修=0.85;6×37+1,Ф修=0.82;6×61+1,Ф修=0.80
根据钢柱分节计算,单根重量均小于30吨,吊索选用6×37规格,Φ36,查表9-48钢丝绳最小破断拉力为562KN;查表9-50,K取6.0,所以
[P]=562×0.82×4/6=307.2KN≈30.7t满足吊装要求。
4.3.2主要吊装机械
考虑到本工程钢构件(钢柱)截面较大,单位重量达到3.2t/m(十字柱与箱型柱过渡部分),因此我们在结构内部设置一台M900型塔吊(具体布置位置详见塔吊布置图),其覆盖范围内有效吊重达28t以上,完全满足钢柱分节要求。
4.3.2.1塔吊基础形式
由于这种型号塔吊较为少见,基础形式需由制作厂家和本工程结构原设计人员根据本工程特点进行针对性设计。
基础形式详见《重庆万豪国际会展大厦主楼塔吊方案》。
4.3.2.2塔吊支立
采用400t汽车吊支立M900塔吊第一次顶升至地上50m,以后随结构的增高而提升高度(具体支立时间详见施工进度计划)。
当塔吊自由高度达到90m时安装塔吊使用说明增加结构侧向附着。
由于本建筑高度超塔吊原使用说明高度,当塔吊顶升到设计高度后,必须联合塔吊厂家、设计、业主等相关单位按照相关规程进行性能检验。
确定由进步顶升的潜力后,方可再次顶升,顶升方法及顶升高度严格控制,确保塔吊使用安全。
塔吊平面布置及相关参数见下图
4.3.3焊接机具
焊接设备及辅助设备表
序号
名称
型号
功率
单位
数量
用途
1
CO2半自动焊
YM-500KHIHGG
45kw
台
16
钢柱对接
3
碳弧气刨
YD-630
50kw
台
2
返修清根
4
空气压缩机
0.6-1m3
7.5kw
台
2
碳弧气刨风源
5
电热干燥箱
XCT-500℃
5.5kw
台
1
烘干焊
接材料
6
电动角向磨光机
日产φ110/150
2kw
台
20/60
修磨
清渣
7
电热保温筒
5kg
个
70
焊条保温
8
直流电焊机
ZX5-630B
50kw
台
40
钢结构焊接
9
交流焊机
BX3-500
34.2kw
台
4
钢结构焊接
10
气割
套
8
构件修理
4.3.4测量试验工具
序号
器具名称
规格型号
单位
数量
备注
1
水平仪
DS1
台
2
高程网传递
2
水平仪
NA2
台
2
高程测控
3
全站仪
德国宾德V2
台
1
平面控制网建立
4
经纬仪
DJ2
台
4
全向测量
5
焊接检验尺
HJC60
套
2
焊缝检查
6
铅直仪
JDS-96
台
1
垂直度检查
7
钢卷尺
50m
把
2
长度检查
8
7.5m
把
8
长度检查
9
5.5m
把
10
长度检查
10
游标卡尺
0-150mm
把
1
截面尺寸检查
11
钢直尺
1000mm
把
10
长度检查
12
超声波探伤仪
USN50
台
2
材料及焊缝检查
13
磁粉探伤仪
DCE组合式
台
2
材料及焊缝检查
14
裂纹深度测量仪
LS-3
台
1
表面检查
15
电脑涂层测厚仪
ECC-24
台
1
涂层厚度检查
16
风速仪
DEM6
台
2
风速测定
4.3.5安全防护工具
序号
名称
单位
数量
备注
1
安全带
副
60
高空防护
2
焊帽
顶
60
焊接防护
3
手套
副
200
劳动保护
4
工具袋
个
120
5
安全帽
顶
130
安全
4.4人员准备
4.4.1现场管理人员配备
本工程是重庆市地区标志性建筑,工程复杂,难度大。
为此主要技术人员在全公司范围内进行挑选。
本工程拟派有丰富大型公共建筑工程施工管理经验的杜海江同志担任本工程项目经理,多次主持北京“结构长城杯”工程,有丰富施工经验的黄恒同志担任本项目的总工程师,有多项钢结构工程施工经验的唐杰同志担任钢结构技术专业负责人。
其他管理人员也具有同类钢结构施工经验。
外埠施工,管理人员配置宜优不宜多,在保障主要职能部门人员的基础上,其他次要部门采用兼职方式,保证人员最优化配置。
4.4.2施工人员准备
本工程所有施工人员必须经过岗前培训,合格后方可上岗施工。
特殊工种(如焊工、电工、塔吊司机、测量人员等)必须持证上岗,焊工在施工必须针对本工程的焊接特点进行岗前技能培训,并经业主、监理考核合格后方可参与本工程实际焊接施工。
(考试内容及日程安排详见《重庆万豪国际会展大厦钢结构工程焊工强化培训和技能考试办法》及《培训计划安排》
考虑到本工程焊接工程量大小、工序要求及施工员劳务技能,本工程拟准备25名焊工参加培训、考核。
随工程实际进展情况,如有必要时,可对焊工数量再加以调整。
拟派人数统计表
序号
工种
人数
工作内容
1
铆工
20
负责钢结构的拼装、安装校正、构件倒运
2
起重工
20
负责钢结构的拼装、起吊就位
3
维修电工
2
负责现场施工用电及焊机维修、保养
4
测量工
4
负责钢构件的轴线、位移垂直偏差测量
5
焊工
25
负责钢构件焊接
6
碳弧刨工
2
负责清渣返修
7
气焊工
4
负责切割预热
8
辅助工
20
负责清渣、打磨、防腐处理、搭设防风措施
合计
5.构件管理
本工程工期紧、规模浩大,总用钢量超过2万吨,涉及到十几种规格的钢材,几千根大型构件。
更加之构件加工厂离重庆有千里之遥,构件只能分批加工,分批进场,因此科学的构件管理工作是保证工程顺利进展的重要先决条件。
5.1构件制作
5.1.1构件严格按照深化设计图纸进行加工。
5.1.2加强材料进场复验,合格后方可下料、组对。
5.1.3根据现场吊装要求和运输条件对构件进行科学分节加工。
5.1.4本工程斜撑和伸臂桁架部分需进行预拼装,合格后方可启运。
5.1.5加强制作自检,尽量避免不合格构件出厂增加现场构件维修压力。
5.1.6建设单位专设驻厂制作监理现场监督构件加工全过程。
5.2构件包装
5.2.1预制钢构件(梁、柱等)在发运时,可根据运输方式的实际情况进行成组集束捆扎,捆扎时构件之间衬以垫物以防止磨损。
5.2.2压型钢板,均按长短不同分成20~30张一叠,先用塑料薄膜作内衬,再用塑料编织袋或纸箱作外包装。
5.2.3所有收边、包边等材料均先集束捆扎后,用塑料薄膜作内包装,再用塑料编织袋或纸箱作外包装。
5.3构件运输
5.3.1本工程加工厂家离重庆路途遥远,主要采用轮船、汽车或火车三种运输方式。
构件加工厂需与重庆寻找当地合作伙伴,对构件进行临时周转堆放和维修。
5.3.2钢构件加工厂应严格执行钢结构构件配套供应出厂的原则,小型构件应备有足够的富余量。
5.3.3为确保吊装顺序和进度,构件发运需按现场构件进场计划进行。
进场构件附详细进场构件清单,以便查验。
5.3.4工程地处繁华街区,受交通管制影响,构件只能晚上进场,采用塔吊卸车。
5.4构件进场
5.4.1构件进场验收
5.4.1.1检查构件出厂合格证,材料试验报告记录,抗滑移系数试验报告记录,焊缝无损检验报告记录等。
5.4.1.2检查进场构件外观,构件挠曲变形,摩擦面破损变形,焊缝外观质量,焊缝坡口尺寸及构件表面锈蚀等。
若有问题,及时组织厂家有关人员制定返修工艺,进行修理。
5.4.1.3为防止在运输过程中构件变形,构件运至周转场地后应对斜撑及伸臂桁架再次进行预拼装,合格后方可运至施工现场。
5.4.1.4检查高强螺栓出厂的合格证和性能试验报告,并按不同批号进行轴拉力试验和扭矩系数试验。
5.4.2构件现场堆放
根据塔吊的起重能力确定构件堆放位置(见现场平面布置图)。
现场构件分类单层摆放,以便于起吊。
进场钢柱、钢梁下须加垫垫木,并且需注意预留穿吊索的空间。
堆场必须留出操作通道。
小件及零配件应集中保管于仓库,做到随用随领。
如有剩余,在下班前应作退库处理。
仓库保管员对小件及零配件应严格作好发放领用记录及退库记录。
6.施工方法
6.1地脚螺栓埋设
首节十字钢柱基础采用地脚螺栓形式,本工程地脚螺栓埋设采用我公司成熟施工工艺——限位钢模板辅助方法进行埋设。
以下就此工艺加以简单介绍。
更为详细工艺介绍详见《主楼钢结构柱地脚螺栓施工方案》
6.1.1放线
根据正式施工图纸,将轴线基准线按规定弹在基础底板钢筋上,在此基础上初步确定地脚螺栓的位置。
必要时对钢筋做局部的间距调整,使得地脚螺栓能顺利通过基础钢筋。
6.1.2地脚螺栓就位
将地脚螺栓插入基础钢筋中,并套好定位钢模(事先根据地脚螺栓相对平面位置,采用薄钢板制作限位钢模板,辅助控制地脚螺栓相对位置),根据给出的轴线位置来确定螺栓位置,同时调整螺栓露出混凝土面的长度。
6.1.3地脚螺栓的最终定位
螺栓位置初步确定后,用经纬仪找准轴线,确定无误后将定位板与基础钢筋点焊,并将地脚螺栓底部用钢筋连成整体。
混凝土浇筑前应将上部螺栓丝扣满抹黄油并及时包裹保护起来。
6.1.4混凝土浇筑
地脚螺栓定位完毕后,进行混凝土浇筑。
特别注意在混凝土浇筑振捣过程中,避免振捣器与地脚螺栓定位部位直接接触,以免地脚螺栓的移位。
同时在浇筑过程中,全过程监控。
当遇有移位时,在混凝土初凝前通过导链进行调整。
6.1.5钢柱基础地脚螺栓验收
6.1.5.1在钢柱吊装前,必须对已完成施工的预埋螺栓的轴线间距进行认真核查、验收。
对超过规范,不合格者,要尽早提请设计、监理机构件加工厂家各方进行商讨,通过对底层柱脚板开孔位置进行调整加以解决。
6.1.5.2标高的复测验收:
严格按照设计及规范要求对预埋螺栓的标高进行核对,对出现超出规范要求及不满足安装需求时,应提请设计、监理及加工厂家商议。
6.1.6地脚螺栓成品保护
为保护地脚螺栓丝扣在底层柱吊装时防止磕碰,螺纹套上φ50PVC管进行保护。
6.1.7柱基础轴线确定
清除混凝土灰渣,标出桩基础定位轴线。
注意要用红色油漆明显标示准确的十字轴线,以确保与钢柱轴线的吻合。
6.2钢结构吊装
钢结构吊装工艺流程
吊装顺序:
先吊装内框:
1→2→3→4,校正合格后,立即刚接。
内框形成稳固空间结构体后,再吊装外框结构:
①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→⑨→⑩→
→
。
(下图示意)
稳定结构体吊装顺序示意
6.2.1钢柱安装
6.2.1.1吊装准备
⑴钢柱吊装前,先在柱身安好爬梯(爬梯可以首尾相接)和操作平台(满铺脚手板),拴好缆风绳,牢固无误后,方可进入下一步工作。
(附爬梯制作及操作平台安装示意图)
鉴于钢爬梯在焊接时,仅是点焊,不能保证连接点牢靠,需在焊接点加焊加强连接件(90°钢筋与原爬梯钢筋绑焊)。
柱柱连接吊装平台示意
钢梁吊装平台示意
附:
钢梁吊装平台受力计算
本平台仅供工人在钢梁就位及换拧高强螺栓时使用,因此平台受力最多同时考虑两名工人。
G1:
工人自重,按两人合2000N;
G2:
平台自重,700N;
P:
M22对拉螺栓容许拉力,47900N;《建筑施工计算手册》
μ:
未经处理的摩擦面,0.30;《建筑钢结构施工手册》
K:
保险系数,取8;
F=Pμ/k=2×47900×0.3/8=3592.5>G1+G2=2700N
因此,本平台能满足施工操作受力要求。
⑵底层钢柱吊装前,必须对钢柱的定位轴线,基础轴线和标高,地脚螺栓位置及高程进行检查和办理交接验收,并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径等,进行全面复核。
吊点设置及吊点形式
a.吊点设置:
钢柱吊点设置在预先焊好的吊耳(吊耳上螺栓孔穿吊装用钢丝绳,下螺栓孔安装缆风绳)。
b.起吊方法:
根据本工程塔吊选型和钢柱分节方法,钢柱的起吊采用单机回转法起吊。
6.2.1.2钢柱吊装顺序
以稳定结构体为单位,由内框向外框扩展。
内框刚接后在吊装外框钢构件以利于安装精度及质量控制。
⑴内框钢柱
C2-1→C5-1→C5-2→C2-2→C2-3→C2-4,在吊装钢柱的同时,钢梁随之进行吊装。
⑵外框钢柱
C1-1→C1-2→C1-3→C1-4→C3-1,此顺序只是钢柱时间先后顺序,之间穿插其它构件(钢柱、钢梁)吊装。
6.2.1.3钢柱就位、临时固定及校正方法
⑴钢柱就位(底层钢柱)
当钢柱吊至距其就位位置上方200mm时,使其稳定,对准螺栓孔,缓慢下落,下落过程中避免磕
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