阵列厂房钢结构安装方案Word文档格式.docx
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(1)需要与土建单位协调配合,现场施工组织难;
1.3、方案选择
通过以上两种方案的优缺点分析,经过综合比较,从施工质量、经济性和施工进度考虑等方面考虑,采用“小型吊机、跨内吊装”的施工方案最为合理,故我公司拟采用此方案进行屋面钢结构工程的施工。
2、钢结构安装总体技术路线
根据阵列厂房钢结构结构形式、现场施工条件以及业主的工期要求,经过方案的综合比较,针对本工程工期紧、施工区域面积较大的特点,阵列厂房总体施工技术路线确定为:
分区施工、多点开花、流水作业、平行推进。
2.1、分区施工、多点开花
阵列厂房钢结构屋盖平面尺寸138m*287.7m,为六跨连续钢桁架结构,通过与土建施工协调,土建单位可在每个跨度内为后续钢结构工程预留施工通道,即每跨内部中间13m左右的二层楼面后续施工,这样在钢结构施工时,每个跨度内均有足够的施工作业面。
为保证总工期的实现,将阵列厂房六跨分为六个独立的施工区域,各个施工区域同时投入资源,同时进行安装作业,尽快为其他专业上场提供条件。
为进一步加快工程进度,通过与土建施工相协调,每跨钢结构安装设置两条作业线,分别从12轴线位置和26轴线位置开始安装钢桁架,逐步向小轴线方向推进。
这样,在高峰施工期间,整个阵列厂房将有12条作业线同时进行施工。
为工期目标的实现大大提供了保证,同时也能尽早为土建施工单位提供施工作业面,尽快完成预留二层楼面的施工。
钢结构施工作业线具体布置如下:
F-D~F-E跨和F-J~F-H跨是厂房的两个边跨,跨度5.4m,上部桁架重量较小,因此在每跨内布置两台25吨汽车吊作为安装吊机。
中间四跨F-E~F-F、F-F~F-G、F-G~F-K、F-K~F-J,跨度均为31.8m,桁架重量接近18吨,拟在每跨内布置两台80吨汽车吊作为主吊机,负责吊装主桁架,另外布置两台25吨汽车吊作为辅助吊机,负责桁架的拼装以及屋面檩条及支撑构件的安装。
2.2、流水作业、平行推进
为保证工期,阵列厂房各跨内的作业线必须同步推进,每条作业中的拼装、吊装、焊接(高强螺栓)、涂装等工序必须形成流水作业。
通过与土建施工协调,钢结构安装拟从厂房中间轴线开始向两边轴线安装,同时,钢结构与土建、装饰、水电、幕墙等专业互为条件,也要形成流水作业。
3、钢结构安装施工分区
根据安装总体思路和本工程的结构特点,将阵列厂房分为六个施工区域,即每跨均为一个独立的施工区域。
施工一区(F-D轴~F-E轴)、施工二区(F-E轴~F-F轴)、施工三区(F-F轴~F-G轴)、施工四区(F-G轴~F-K轴)、施工五区(F-K轴~F-J轴)、施工六区(F-J轴~F-H轴)。
如下图所示:
施工分区示意图
4、钢结构安装顺序
整列厂房总体的安装顺序是:
由大轴线向小轴线方向,倒退安装。
即,整个阵列厂房分为六个独立的施工区域,各个施工区域同时进行安装,每个区域内均布置两条作业线,分别从12轴线位置和26轴线位置开始安装,逐步向小轴线方向推进。
施工顺序示意图
钢结构构件的具体安装顺序如下(以其中一个31.8m跨的施工区域为例):
首先安装支撑在混凝土结构柱上的钢桁架(GWJ1)、钢托架(TJ1、2);
随后安装支撑在钢托架上的钢桁架(GWJ2);
屋面水平支撑、桁架垂直支撑、屋面檩条等紧随安装,使结构形成稳定的体系。
钢桁架构件根据现场安装顺序散件运至施工场地,在施工区域西北角地面,将31.8m的桁架分成两个部分组拼,(每个部分约15m左右),然后通过平板车将小拼单元运至施工区域内部,利用吊机吊装至标高+5.000米的楼面上,在楼面上进行桁架的整体组拼,最后吊装就位。
5、钢结构施工总流程
阵列厂房为六跨连续钢桁架结构,各个跨间结构形式相同,总体施工流程如下:
钢结构安装流程示意图
二、吊机选择及其性能
1、构件特征
阵列厂房钢结构构件主要为钢桁架结构,桁架最大跨度31.8m(中间跨),重量接近18t,最小跨度5.4m(边跨),重量3t,最大安装高度21.2m。
根据施工总体方案,钢桁架采用地面组拼整体、跨内整体吊装的安装思路,吊机在厂房跨内行走。
2、吊机选择
2.1、主吊机
根据以上构件特征,现场作业条件,本着经济适用又能满足吊装要求的原则,我公司拟选用LT1080型80吨汽车吊作为安装用主吊机,负责中间跨(31.8m跨)桁架的吊装,每跨布置两台;
边跨(5.4m跨)选用NK250E-V型25吨汽车吊作为安装主吊机,每个边跨布置两台,负责边跨桁架的吊装。
LT1080型80吨汽车吊作业工况:
主臂L=30.8m,作业半径R=8m,额定起重量Q=21.5t。
NK250E-V型25吨汽车吊作业工况:
主臂L=27.5m,作业半径R=8m,额定起重量Q=6.1t。
2.2、辅助吊机
本工程所选辅助吊机为8台QY25型25吨汽车吊,2台QY16型16吨汽车吊;
其中QY25型25吨汽车吊作为每跨80吨汽车吊的辅助吊机,负责桁架的楼面组拼以及屋面次要构件的安装。
两台QY16型16吨汽车吊布置桁架的地面拼装场地,负责构件的卸车、倒运以及桁架的小拼。
3、吊机机械性能
3.1、LT1080型80吨汽车吊
基本参数
吊机全视图
额定起重量表
3.2、NK250E-V型25吨汽车吊
吊机基本参数
4、吊机行走路线
阵列厂房各施工区域吊机由大轴线向小轴线方向,倒退安装。
每个区域内均布置两条作业线,分别从12轴线位置和26轴线位置开始安装,逐步向小轴线方向推进。
吊机开行路线如下图所示:
吊机开行路线示意图
三、钢结构现场拚装
1、钢结构拼装说明
本工程钢桁架种类众多,长度变化不一,其中长度最大的达31.8m,高度4.01m,构件如果整段运输属于超长、超宽构件,故所有桁架杆件散件运至施工现场,现场进行组装。
不同类型的桁架组装也要区别对待:
对于长度超过20m的桁架,现场组拼分为两个阶段:
(一)地面拼装阶段,将长度超过20m的桁架分为两段地面组拼;
(二)楼面组拼阶段,将地面组拼好的桁架运至施工区域内部标高5米的二层楼面上组拼成整体。
需要进行两步组拼的桁架主要包括GWJ1、GWJ2、GWJ2a以及钢托架。
对于长度小于20m的桁架,在拼装场地地面直接组拼成整体后即可转移到吊装区域吊装。
这类桁架主要为钢裆架。
桁架拼装场地的布置,直接关系到整个安装工程的施工进度,因此合理的选择拼装场地的位置,成为整个工程施工进度的保证。
由于厂房内部作业条件有限,故构件拼装采用先在施工区域外部小拼、后在施工区域内部总拼的拼装思路。
施工区域外侧的拼装场地布置在场地的西北角,需要布置多块至少20m*10m的专用场地做拼装场地;
施工区域内部的拼装场地布置在土建二层楼面上(+5.000m),就近布置,边拼边吊,场地大小至少为40m*6m。
桁架拼装须根据钢结构工程施工质量验收规范(GB50205—2001)中的,钢桁架外形尺寸允许偏差规定、高强螺栓连接组装的允许偏差规定,来控制桁架的外形尺寸、桁架跨中起拱度、接口截面错位误差、节点处杆件轴线错位等方面。
2、拼装胎架
2.1、拼装胎架及布置
阵列厂房桁架拼装主要包括地面拼装阶段和楼面组拼阶段,位置不同选用的胎架形式也不同。
其中楼面拼装阶段仅是两个桁架小拼单元对接,连接点是高强度螺栓形式。
土建楼面的设计承载力是15kN/m²
,并且楼面由“井”字梁构成。
拼装时(以31.8m桁架为例)设置6个支撑点(每个小拼单元设置3个支撑点),支撑点由型钢构成,型钢下面铺设钢板(以增大接触面积),同时为防止砼梁表面受损,在钢板下部铺设橡胶垫,支撑点支撑在“井”字梁上面。
支撑点的垫起高度便于接口位置高强螺栓施工即可。
桁架地面拼装主要是将桁架的散件构件拼装成整体,桁架地面拼装的操作平台采用钢凳、垫板以及路基箱共同搭设而成,每榀桁架设置4个拼装胎架,并保证拼接节点处能布置到胎架。
拼装胎架高度即胎架支撑横梁距地面0.8m。
采用型钢做支撑胎架,型钢支撑胎架制作安装简单快速,高度控制容易,成本低等优点。
钢凳的形状、大小及计算简图如下
地面拼装胎架示意图
2.2、拼装胎架验算
(1)楼面拼装平台的计算
楼面拼装采用钢板及H型钢最为拼装平台,钢板及型钢的承载力较大,因此在受力计算时可不计算钢板的承载力。
二层楼面的设计承载力为15kN/m²
,桁架最大重量18t,由六个支撑点支撑。
每块钢板承载:
P=180/6=180/6=30kN
钢板接触面按75%计
每块钢板的面积:
A=N/σ土/0.75=30/15/0.75=2.7m²
选用20mm厚钢板,大小为2m*4m即可满足楼面承载。
(2)拼装平台的计算
地面拼装采用路基箱做平台,单块路基箱可承重2000kN,因此在受力计算时可不计算路基箱的承载力。
经处理后的地基承载力按0.3N/㎜²
,为防止由于地基承载不够,造成路基箱整体沉降而影响拼装质量,所以必须计算路基箱的面积。
桁架小拼单元最大重量约为9吨,由四个支撑胎架支撑。
每块路基箱承载:
P=9/4=9/4=22500N
路基箱接触面按75%计
每块路基箱的面积:
A=N/σ土/0.75=22500/0.3/0.75=100000㎜²
取路基箱大小为:
0.8m*1.5m即可满足地基承载。
(3)地面拼装马镫的受力计算
桁架自重为9t,由四个钢凳支撑,已知[20a的截面特性:
Wy=24.2cm2,b=73㎜,t=11㎜,[16a的截面特性:
计算长度L=uL0=0.8×
800/cos15°
=663㎜,iy=1.83㎝,A=21.9㎝2。
考虑构件放置时不平衡系数1.2
q=1.2×
9÷
4÷
0.6×
10=45kN/m,
支座反力RA=RB=ql/2=45×
0.7/2=15.75kN,
[20a承受的最大弯矩Mmax=ql²
/8=45000×
0.7²
÷
8=2756.2N·
m
σ=Mmax/γWy=2756.2÷
1.05÷
2420=10.84N/mm2<
[σ],安全。
[20a承受的最大剪力Vmax=RA=15.75kN,由于腹板承受的剪力较小,忽略。
τ=Vmax/2bt=15.75÷
2÷
73÷
11=9.8N/㎜2<
[fy],安全。
[16a承受轴力N=RA/2cos15°
=8.2,λ=L/iy=663/18.3=36,查表的ψ=0.914
σ=N/ψA=8200÷
0.914÷
2190=4.096N/㎜²
<
2.3、拼装胎架搭设
(1)基层处理
根据现场组装区域的场地情况、地质情况及桁架的自重情况,先对现场组装场地进行找平、夯实处理,然后做必要的加固处理。
对于楼面上的拼装平台,要做好对土建结构的保护措施,在土建砼梁上面铺设橡胶垫作为防护,随后再在上面铺设钢板。
(2)胎架搭设方法
地面拼装胎架,在胎架底部铺设路基箱,胎架与路基箱焊接固定。
楼面拼装平台,砼梁上依次铺设橡胶垫、钢板、支撑型钢,型钢与钢板点焊固定。
胎架搭设步骤如下:
①搭设前首先利用经纬仪在路基箱(钢板)上放线,定出胎架中心线后,利用钢尺和角尺定出胎架柱脚的位置,再进行安装。
②胎架搭设过程中随时利用经纬仪进行胎架垂直度的控制。
③利用水准仪控制胎架标高。
④胎架搭设吊机的合理选用。
2.4、平台搭设时应注意以下问题
(1)各部位焊缝必须焊接牢固。
(2)钢凳底板下的场地须平整、夯实,并铺设路基箱(或枕木),具有足够的承载力和稳定性,在拼装焊接和高强螺栓安装过程中钢凳不得发生沉降或倾斜现象。
(3)钢凳放置时须测量标高,保证几个钢凳的上顶面在组装焊接过程中,保持水平。
(4)钢凳放置时,控制其直线度。
3、拼装方法
3.1、拼装准备
在每一榀桁架拼装前,均需对所有胎架的支撑点位置、标高以及胎架垂直度进行复测,复测合格后方可进行地面拼装。
现场施工人员须照施工图纸和构件编号,对到场的桁架弦杆、腹杆等进行对号。
对已对号完毕的构件进行标记和记录。
3.2、拼装吊机的选择和性能
桁架地面拼装吊机选用2台QY16型16t汽车吊;
桁架楼面组拼选用80吨汽车吊完成。
3.3、拼装方法
合理安排钢桁架拼装的顺序及方法,是钢结构现场安装质量及进度的有力保证。
楼面拼装仅是两个小拼装单元的组拼以及个别杆件的补裆,工作量较小,质量也容易控制。
桁架的地面拼装工作量较大,具体的拼装方法及顺序如下:
(1)胎架复测;
(2)构件倒运至拼装位置;
(3)按照桁架主弦杆的实际角度确定绑扎点和钢丝绳的长度;
(4)在桁架主弦杆上标出支撑点的位置;
(5)利用QY16型16t汽车吊将主弦杆吊装至胎架顶部,保证支撑点位置与胎架的对应位置重合;
(6)利用全站仪复测桁架的位置,达到要求后方可松钩,并与胎架点焊固定;
(7)安装桁架的腹杆并进行点焊或用普通螺栓临时固定;
(8)每段桁架的所有杆临时安装完成后,由中间向两端安装高强螺栓或焊接;
(9)桁架整体复测,尺寸达到设计要求。
(10)焊缝探伤。
(11)油漆填补。
3.4、拼装工艺
拼装工艺流程图
3.5、拼装注意事项
(1)桁架在保证了总长和桁架下弦的轴线直线度后,利用水平仪检查桁架在平台上的水平度(平面度)。
此项测量的允许误差最大不超过3.0mm,在接口截面不超过2.0mm。
(2)水平度观测点的位置如下图:
(3)观测点除了桁架上下弦杆件外,腹杆也须在相应的位置进行检查。
(4)观测后对不合格的位置要做处标记,用千斤顶和垫板组合进行调整,但须保证千斤顶在整个组装焊接过程中不发生沉降现象。
(5)桁架调整后,须记录各项数据并备案。
如没及时进行焊接,须对该现场做好保护工作。
即不允许大型机械设备、车辆在平台附近行走,不允许任何对钢柱下的垫板、千斤顶的撞击。
(6)桁架拼装按设计要求起拱。
3.6、保证现场拼装精度措施
为保证现场拼装精度,具体措施如下:
(1)胎架下部地面必须平整压实并铺设路基箱,胎架底部用焊接与路基箱牢固连接,制作后进行检验,胎架必须满足强度和安全要求;
(2)做好胎架安装前、安装中和安装后的测量放线以及复测工作;
(3)在胎架上作构件的基准线和中心线,装配必要的定位支撑。
然后将需组装的构件吊装在胎架上,满足设计要求后点焊固定;
(4)桁架主杆安装到位后进行复测,复测满足精度要求后再进行固定以及拉杆的安装;
(5)桁架腹杆和竖杆随后拼装,均采取对称固定。
四、钢结构现场测量
1、钢结构安装测量说明
本工程钢结构安装施工测量工作量较大,自最初启动的预埋件施工测量至整个钢结构拼装、安装测量阶段,测量工作始终和各施工合作单位互相交错,同样带来施工测量管理上的不利因素。
钢结构安装施工测量方法的选择和确立,是工程质量保证的重要环节,而且施工测量是延伸和连续的工作,在实施操作时,必须拥有丰富的测量实践的专业技术人员和先进的仪器设备。
2、测量作业前的准备工作
充分做好施工测量前的准备工作,不仅能使开工前的测量工作顺利进行,而且对整个施工过程中的测量工作都有重要影响。
准备工作的主要内容分为以下四个部分:
(1)了解设计意图、学习与校核图纸
(2)了解现场情况与施工安排
(3)仪器、钢尺的检定、检校与器材的准备
(4)测量资料复测
3、现场测量的作业主要内容
(1)预埋件的安装测量;
(2)桁架拼装测量;
(3)钢梁安装测量;
(4)桁架安装测量;
(5)屋面次结构安装测量;
(6)沉降观测。
4、控制网的布设
控制网的布设含平面控制网和高程控制网两部分。
平面及高程控制网的布设均在该工程原测设的永久性标桩上进行,即上述测量标志为该工程的首级控制。
布设控制网前应校测工地永久性标桩的测量精度,并复核基准点资料和数据的准确性,并将测量成果报工地工程师认可后方能进行下一步工作。
业主或土建单位要提交已知点的资料,并做现场交接,我方将已知点作为测量站和方向点布设钢结构工程施工用测量控制网。
此工程在一标段中共布设10个控制点。
4.1、平面控制网
因为本工程的几个单体的钢结构的安装在土建差不多施工完毕的情况下进行的,故钢结构施工用平面控制网按一级导线测量的精度建立,采用轴线法建立Ⅰ级建筑方格网,轴线法施测的主要技术要求为:
控制网轴线宜于建筑物主轴线平行,长轴上的定位点,不得少于3个;
轴线点的点位中误差,不应大于5mm;
放样后的的主轴线点位,应进行角度观测,检查直线度;
测定交角的测角中误差,不应超过2.5″;
直线度的限差,应在180゜±
5″以内;
轴线交点应在长轴线上测量全长后确定。
短轴线应根据长轴线定向后测定,其测量精度应与长轴相同,交角的限差应在90゜±
5″以内。
依据上述要求,建立平面控制网,本工程建筑物外形不规则,需要灵活布置测量控制点,并采用全站仪进行建筑方格网控制点位之间角度、距离的测量以及轴线直线度的检查。
平面控制点标志及标石的埋设规格应符合《工程测量规范》(GB50026-96)的相关规定。
4.2、高程控制网
根据现场情况高程控制网的水准点埋设在上述部分平面控制网的混凝土或桩上,即布设成结点网的形式,测量的精度及方法按二等水准测量的技术要求进行,采用WILDNA2水准仪配平行玻璃板进行测量,水准尺采用铟钢水准尺。
水准测量作业用高差法,中丝测微器读数法进行往返施测,水准尺选用铟钢尺,并在控制点间控制测站数为偶数,以消除“零点差”的影响,观测秩序为“后-前-前-后”。
用Ⅱ等水准方法,Ⅲ等水准精度要求,闭合水准路线确定各高程点的高程。
在施工过程中,平面测量控制点兼作高程控制点。
5、现场主要测量方法
5.1、基础复测
根据工程指定的基准点,检查土建单位提交给的基础测量资料,如柱网矩形的精确度,即柱基中心的行列距和基础标高,并依据标高点找正杯底标高。
5.2、桁架变形测量
桁架安装的测量控制点为轴线偏移、桁架的垂直度、桁架跨中标高、平面外弯曲。
桁架安装后,应当在确定的每天的同一时间测量控制节点变形数据作为控制数据的依据,必要时应作适当修整。
具体操作方法如下:
(1)以一个典型单元桁架的变形观测为例;
(2)设置竖向位移观测点,每一跨桁架上设置三个观测点,其中下弦中央设置一点,下弦中央两边的四等分点各设置一点。
(3)在适当位置设置全站仪,联测两个以上测量已知点的标高,获得设站点的高程。
(4)仪器照准观测点上设置的反射片中心,用内置测量程序进行测量,获得该点中心的标高。
(5)在该设站上尽可能多地测量观测点,并获得其中心点的标高。
(6)在该设站上无法观测的观测点,应测量其中心点坐标。
(7)比较相同部位不同时间的中心标高值,即为该部位钢桁架的挠度值。
5.3、沉降观察测量
为真实反映建筑物在施工期间沉降的实际情况,预防和减少由于地基沉降变形引起建筑物损坏和影响钢结构的安装精度,从而保证柱子、各层平台的标高和平整度符合设计要求,根据本工程的特点和地质情况需定期组织沉降观测,具体方法参见本章第一节。
5.4、安装测量技术措施
针对本工程的结构特点,制定专项测量技术培训,落实主要钢构件的测量参数计算。
全部施工测量仪器设备进场之前要进行复验,并缩短检测周期。
(1)三维坐标测量仪器
为了满足三维坐标的快速测定,提高测量精度,选用配套的高精度全站仪LeicaTC2002(瑞士产)(1″±
(1mm+1ppm))一台。
(2)测量控制网
测量控制网由测量基准点和各轴线主要投影点构成。
场外应各有不少于三个能相互通视的测量基准点和二个高程水准点,以便于相互校核。
a、测量基准点的功能是作为全站仪在施工过程中定位施测的基准,应满足通视要求和具备定期复核精度条件,须全过程保护或及时恢复。
b、各轴线主要投影点,在吊装前即施测标识在砼结构上,并需进行闭合测量,满足精度要求。
在此基础上,根据施工要求,增设若干辅助控制点,便于构件安装时的定位。
(3)钢构件预检
分段制作的桁架运至现场前应预拼装并检验,尤其需控制桁架两端支座间的跨度,以确保能安装到位和可靠搁置。
拼装过程中应以现场已完结构安装测量数据作为拼装的依据。
轴线测量采用J2经纬仪测量放线,校核桁架上下弦。
桁架的跨距、间距、对角线测量采用标准钢尺丈量(必要时全站仪复核)。
桁架两端标高和起拱值的测量采用全站仪和水准仪。
(4)配合监理测量
鉴于本工程结构的特殊性,不能等全部钢结构完成后,再请监理来进行统一验收,必须在每一个测量阶段都通知监理验收,在取得监理验收合格后才能进行下道工序的施工。
具体程序为:
测量
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