某体育馆空间钢管桁架施工方案

某体育馆空间钢管桁架施工方案1、工程概况1、1工程概述体育馆中心位于某市集美区，乐海路北，19号路东、23号路西段。体育馆总用地面积约5万平方米，总建筑面积约3.8万平方米、建筑总高度35.55米。本工程为体育馆建筑、由比赛馆、训练馆两部分组成，空间为直径73m球体，落地圆直径124.72m，训练馆为球体所切割部分且与比赛馆相距27m，位于比赛馆的左下方45º；两馆地下层连成整体，长度191M，宽度153米，斜向长度约209米；二层以上两馆分开，训练馆上空无分层；比赛馆为四层，局部五层。比赛馆由现浇钢筋砼与H型钢框架结构、屋面空间钢管桁架体系构成，结构高度35.5m；训练馆为现浇钢筋砼与H型钢框架混合结构，整体结构高度25m，馆内局部二层，楼面标高4.50m。建设单位：代建单位：监理单位：总包单位：设计单位：施工单位：工程参数：平面尺寸：191mX153m结构形式：管桁架结构跨度：77.253m1．2．工程特点：比赛馆屋顶为空间钢管桁架结构体系，主桁架结构采用倒三角形、且其在水平面投影为梭形，辅桁架为单榀钢管桁架。其几何关系；上弦管均位于x2+y2+z2=72.32球面上；下弦管均位于x2+y2+(Z-8.4672)2=77.2532的球面上；TRC内钢管圈梁水平面圆周半径52.478m；与上弦管交点z座标为49.7328m；内圈梁高度为1.5m；外圈梁水平面圆周半径为54.1872m。比赛馆屋面纵向主桁架由8榀倒三角形管桁架，2榀由单片桁架组成的；横向桁架由五榀桁架和四根单管组成，其两榀桁架的部分腹杆取消，设置了Ф32拉杆。球体相切造型新颖，杆件多且弧形，接口复杂，制作难度大。构件断面、布置和连接点、以及安装高度不同、结构的地面组装和高空安装不能形成流水作业；施工场地受限制，吊装方法特殊，须搭满堂脚手架空中安装组焊，施工组织难度大。2、施工方案在整个工程的施工阶段，结合现场的实际情况，将采取多种施工方法，进行结构的吊装施工。概括的讲：训练馆部分的结构安装，运用25t汽车吊结合独立拔杆土吊的方法完成构件的吊装。比赛馆则主要是利用现场的三台塔吊，将管件吊到由脚手架搭设的组对拼装平台上，并结合手动葫芦和滑轨，进行直接组装成型。由于部分曲柱长度超长、运输困难，因此，车间制作时分成几段进行加工，运到现场后再进行组对焊接；组对步骤如下：①、将训练馆0标高层清理一块组对场地，②、按构件加工详图放线，标出纵横控制尺寸，③、将预拼装的几节曲柱按编号的顺序放置在拼装场地上，并与控制线对齐，④、用精密水准仪将曲柱抄平，⑤、再次与细化详图核对无误后，进行点焊，⑥、全部点焊完成后，复核曲柱的几何尺寸是否与设计相符，确认无误后，再进行下一道工序，⑦、单面焊完成后，用小龙门吊，将构件翻转，放置地面后找平，⑧、反面清根，打磨清根完成后，进行焊接，⑨、焊接完成后，将焊缝进行清理打磨，待构件冷至室温，进行焊缝超声波检测，⑩、焊缝检测合格后，构件就可以进行吊装了。2．1吊机、拔杆力学计算2.1.10标高楼面承载力学验算根据训练馆+0.00m标高层楼面的设计最大承载能力％（10KPa），该区域最大最重的构件是GKJ-X7、X8，单支构件的重量10897.1KG，长度为32959mm，起吊高度15m。根据该区域四周的道路情况，以及楼面的设计承载能力情况，拟将采用吊机站位楼面吊装。若采用该方法吊装，关键在于楼面的承载能力是否满足吊装要求，吊机选用16T或25T均可满足构件起吊（见附录A吊机起重性能参数表）。现选25T吊机吊装时（下垫规格为2.0m*6.0m的路基板），对楼面吊装的承载能力进行核算。选25T吊机，吊机自重G1=28T；构件重量G2=11T；路基板的规格为2.0m*6.0m，自重G3=1T；因此总重G=G1+G2+G3=40T；则单位面积的所受压力为：F=40*9.8/(4*2*6.0)=8.17KN/m2[F]=10.0KN/m2。故设计承载能力满足吊装要求。框架GKJ-X14、17的立柱曲柱，由于在4.5m楼层上，该部分最轻的单支构件的重量约为840kg、最重的单支构件的重量约为4845.3kg，2#塔吊在此回转半径的起吊重量小于单根构件的重量，同时吊车的吊臂也够不到安装位置。因此，结合现场的实际情况，经综合考虑，该部分的构件采取独立拔杆吊装。2.1.2独立拔杆系统的力学验算该验算的基础以构件的的重量为5000kg，拔杆吊装时的倾角为20度至0度的吊装过程中，可能存在的最不利因素的情况下、进行拔杆的力学分析。主要进行以下3个方面的力学验算：①、吊绳拉力验算，②、拔杆的力学演算，③、缆绳的拉力验算,④、4.5m楼面承载能力的验算。2.1.2.1吊绳的拉力验算该捆绑绳直径为d=32mm,规格6*19+1，验算如下：根据钢丝绳的破断拉力公式：P破=500d2，设计容许拉力[P]=P破/K，同时作为捆绑绳、其安全系数K=8。因此，当构件质量m1=5000kg时，捆绑绳的直径d为：d=√9.8m1*K/500=28mm32mm。故选用的捆绑绳合格。2.1.2.2拔杆的力学验算当拔杆吊起构件的质量为5000kg，且倾角为20度时，拔杆和其中的两支缆绳受力最不利。现对此进行验算：AD70ºBβCE拔杆受力简图由于该构件在吊装过程中，绑绳的拉力与拔杆存在夹角20度，因此拔杆在A点处既受压，且存在弯矩。（见A点处简力图）y轴Ax轴G=m1*gF1F2β值的计算（根据拔杆受力简图）①AE=AB*cos20缆绳把杆构件绑绳4.5m层楼面②cosβ=AE/AC③β=arcsin(AB*cos20/AC)其中AC=50m得：β=9.74y轴方向①F1*cos20-F2*cos（80.26）-G=0x轴方向②F1*sin20-F2*sin80.26=0①+②得：F1=55482.1NF2=19066N由于拔杆的倾斜角度不大，偏心弯矩较小，故根据应力计算公式δ=N/ψA≤[δ](ψ=0.7)进行验算:δ=N/ψA=F1/ψA=31.4N/mm2≤[δ]=235N/mm2拔杆满足使用要求。2.1.2.3缆绳的力学验算缆风绳的拉力验算（见如下简图）：y轴F2x轴F3F4F3、F4为拔杆吊装时，受拉力最大的两支缆绳，且二者互为垂直，故F3=F4，√2*F3=F2=19066N得：F3=F4=13483.7N因缆绳的直径d=12mm，根据钢丝绳的破断拉力公式：P破=500d2，设计容许拉力[P]=P破/K，同时作为捆绑绳、其安全系数K=3.5。则[P]=P破/K=500d2/K=20571.4NF3=F4=13483.7N因此缆绳满足施工的要求。2.1.2.44.5m楼面承载能力的验算4.5m楼面设计承载能力[F]=5.0KN/m2；拔杆的轴心所受压力F1=55482.1N，底板面积S=0.25m2；在底板下垫规格为2.5m*6m，G=10000N的路基板，承压面积S=15m2，则单位面积所受压力F=（F1+G）/S=4.4KN/m2[F]=5.0KN/m2；综上所述，需制作一规格为2.5m*6m的路基板,独立拔杆系统满足施工的要求。施工步骤具体如下：2.1.3独立拔杆的制作2.1.3.1用Ø140*6无缝钢管，长度9m，共两支，按下图进行制作独立拔杆（见附图1）2.1.3.2准备捆绑绳长度1m,直径为d=32mm,规格6*19+1；Ø12的钢丝绳400m，每段截成50m长左右，共8段，分别作为两独立拔杆的缆绳，缆绳在独立拔杆的顶板（250*250*20）上对称布置且互成90º角，并用卡扣锁固。2.1.3.3在顶板下面，焊接一块吊耳板，规格为（60+120）*120*20mm，上开一吊点孔，孔径为50mm。吊耳板的焊接点与两缆绳绑点夹角的平分线上，且吊耳板的上底边（既60mm长的一边）与顶板焊接。2.1.3.4拔杆的底板规格为500*500*20mm,与Ø140*6无缝钢管对中焊接后，再对称焊接4块加劲板（规格为（60+120）*120*12mm）。2.1.3.5准备两只手动葫芦，承载能力为6000kg，其练长均为6m。2.1.4独立拔杆的吊装过程2.1.4．1用塔吊将GKJ-X14、17的曲柱、斜柱以及立柱吊上4.5m层楼面上，然后用滚筒，将构件运到安装的位置处。2.1.4．2搭设一活动平台，用于在曲柱、斜柱吊装就位后，二者间的螺栓连接及焊接。2.1.4．3将独立拔杆竖立并拉紧缆绳，同时在拔杆的4根缆绳，各挂1只手动葫芦（2T/只），用于拉起或调节拔杆的倾斜度的大小，待构件就位后锁紧葫芦。2.1.4．4将5T的手动葫芦挂在吊耳板上，将绑绳绑在偏向顶部的一端且靠近构件重心部位，并挂在手动葫芦的吊钩上。2.1.4．5在构件吊离楼面10mm左右后，暂缓提升，检查独立拔杆系统的受力情况及稳定状况；状况良好时，再继续提升构件。2.1.4．6构件就位对中轴线后，构件与底板临时点焊固定，然后复合标高、轴线；检查无误后，将斜柱和曲柱按设计要求进行连接，钢柱与底板全面焊接。2.1.4．7在框架柱的顶部设置两根缆绳，并拉紧固定，然后放下独立拔杆。2.1.4．8同样的方法吊装、固定其他两支斜柱和曲柱，吊装完成后，用HB1、HB2和SB1联系梁将GKJ-X14、X17两钢框架连接成一刚体，形成稳定体系。完成GKJ-X14、X17钢框架吊装后，其他GKJ-X10至X1的钢框架，根据现场吊机的站位情况和最大限度的回转半径，所吊装构件的最大质量和起吊高度，拟采用两台25T汽车吊安装，安装顺序和吊车的行走路线如下：GKJ-X10→GKJ-X9→GKJ-X8→GKJ-X7→GKJ-X6→GKJ-X5→GKJ-X4→GKJ-X3→GKJ-X2→GKJ-X1。其中吊装斜柱的吊机站位在路面上，吊装曲柱的吊机的站位在楼面上，其行走的路线是曲柱重心在楼面的投影点的连线。2.1.5该部分的吊装工作2.1.5．1将柱底板按设计标高安装就位、固定，然后将纵横轴线引到底板上，并作好标记；将要吊装的曲柱、斜柱摆放到吊装的位置，并在其顶部系好缆绳。2.1.5．2用脚手架管搭设一活动平台，用于在曲柱、斜柱吊装就位后，二者间的螺栓连接及焊接，以及后续的钢柱、楼层梁的安装固定。2.1.5．3吊装前准备好高强度螺栓、电焊机等吊装就位后，急用的零配件和机具。2.1.5．4吊机进入吊装的位置后，支腿全部伸出并可靠地支撑在楼面上，先进行空载实验，以确保吊机在全部节臂伸出后，在旋转的过程中，不会与建筑物或现场其他东西发生碰撞。2.1.5．5空载顺利完成后，再进行试吊。将构件缓慢的吊离地面10mm左右后，停止提升，然后检查吊机的稳定情况，及支腿处楼面的承载状况。在试载顺利的情况下，可以进行下一步正式的吊装工作。2.1.5．6该部分的吊装从GKJ-X10→GKJ-X1推进，同轴线的曲柱、斜柱同时吊装，当其就位后，先将钢柱与底板对中并点焊，然后将曲柱、斜柱上部用螺栓连接并进行初拧，接着通过缆绳调整钢框架的轴线对中情况，完成后将钢柱与底板焊接牢固，同时进行将曲柱、斜柱上部连接处的焊接，以便曲柱、斜柱在尽可能短的时间内形成框架；此时将缆绳栓在可靠之处，同时放下吊钩，准备后续构件的吊装。2.1.5．7同样的方法，吊装完成GKJ-X9后，需尽快将GKJ-X9、10钢框架间的联系梁、曲梁吊装就位，并与两框架连接形成稳定的刚体。2.1.5．8当吊装至GKJ-X5时，应先吊装该轴线上的立柱，固定后再进行曲柱、斜柱的吊装，接着进行校正对中，并在曲柱、斜柱连、接初步固定后，将立柱与曲柱、斜柱连接，校正后并进行螺栓的初拧，最后才进行横梁的吊装、校正、螺栓初拧、翼缘板焊接。2.1.5．9用同样的施工顺序吊装X4轴线的钢构件，完成后，将GKJ-X4、5间的楼层梁、联系梁、曲梁连接起来，并在矫正后，进行焊接固定。2.1.5．10完成钢框架的吊装工作后，一方面进行螺栓的终拧和全部的焊接工作；另一方面进行焊缝的补漆工作。2.1.5．11钢框架完成校正后，然后进行檩条的安装，安装前，必须将每道檩条的轴线、用经纬仪按设计要求直接标记到每根曲柱上。2.1.5．12根据曲柱上