(专业施工组织设计)05北京邮电大学风雨操场工程施工组织设计中(第七章至第十章)新.pdf
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1、筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 76 第七章 钢结构工程 第一节 钢结构工程简介 一、工程概况一、工程概况 北京邮电大学风雨操场钢结构工程由体操馆、篮球馆和游泳馆三部分组成。均为大跨度、大空间公共建筑,屋盖主体采用钢管、矩形管相贯桁架结构体系,主桁架截面呈梭形倒三角状。具体结构形式见表 7-1。表 7-1 主要结构形式用表 项 目 体操馆 篮球馆 游泳馆 投影面积()1066.8 2036.36 2404.55 支座最大跨度(m)25 33 30 最大网格尺寸(m)43 43 43 悬挑长度(m)4.225 4.288 5.987 最大弦件规格 20310 2002004
2、29910 2002004 20310 2002004 腹杆规格 1046 11410 1686 桁架矢高(m)2.100 3.665 2.000 主桁架数量(榀)4 6 9 铸钢支座数量(个)8 12/焊接球支座数量(个)10(50025)14(60025)18(55025)钢板支座(个)10 12 20 支座标高(m)17.28 18.28 11.89314.693 二、材料情况 二、材料情况 1钢管:采用热轧无缝钢管或直缝焊接钢管,材质 Q345B;2钢板:材质 Q345B;3型钢:材质 Q345B;4焊接材料:筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 77 表 7-2 各种焊
3、接方法对应的焊接材料 焊接方法 钢号 焊接材料 手工电弧焊 焊条:E50 系列 埋弧自动焊 焊剂与焊丝:HJ402-H08A 气体保护电弧焊 Q345B 焊丝:H08MN2S1 5粗制螺栓、螺母和垫圈采用 Q235-B9,高强度螺栓 10.9 级,抗滑移系数0.45。三、钢结构特点及施工重点三、钢结构特点及施工重点 1拱架形式复杂,曲线变化大,需要工厂预拼装,其几何外形与分段钢管几何尺寸,以及高空拼装合拢时的几何形状的保证是本工程的难点。2主桁架均为倒三角结构,属于平面外不稳定结构,如果不采取合理的支撑措施,其本身非常容易倾斜倒塌,这样就增加了安装时的难度。3组合钢桁架支点支撑在混凝土结构的埋
4、件上,高空拼装时需要搭设承重脚手架进行高空拼接,安装精度要求非常高,如何确保安装精度,保证安装过程的稳定,是应该着重考虑的一个环节。第二节 施工措施 一、施工方法一、施工方法 本工程施工场地较小,且游泳馆、体操馆均有水平结构,没有使用大型起重设备的条件,因此钢桁架采用散件高空散拼的方式安装,为了尽量减少现场高空作业量,可根据现场塔式起重机吊重的要求在地面进行部分较小单元的组装。二、施工流程二、施工流程 构件加工检测出厂运输、现场存放个别单元地面组装就位、临时固定调整并焊接验收 三、施工顺序三、施工顺序 筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 78 1屋面钢桁架总体施工顺序以土建结构
5、总体部署为依据,即游泳馆篮球馆体操馆。2主桁架安装顺序应根据塔位及现场场地情况确定,游泳馆屋面应由南向北安装,篮球馆屋面应由东向西安装、体操馆屋面应由西向东安装。3钢结构工厂制作计划工期为 120d、现场安装计划工期体操馆 40d、篮球馆 60d、游泳馆 70d。第三节 施工准备 一、劳动力计划一、劳动力计划 钢结构安装劳动力计划见表 7-3。表 7-3 钢结构安装劳动力计划表 工种名称 人数 持证情况 备注 管理人员 2 相关证件 工 长 2 工长证 钢结构施工专业工长 安全员 1 安全员证 专职 质检员 2 质检员证 专职 材料员 1 材料员证 资料员 1 资料员证 钳工 2 操作证 电焊
6、工 10 操作证 架子工 4 操作证 油漆工 6 操作证 电工 1 操作证 测量工 4 操作证 探伤 2 操作证 超声波无损检测 起重工 20 操作证 合计 58 筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 79 二、物资准备二、物资准备 依据施工图规定、施工预算以及施工进度计划制定和调整相应的材料、设备及施工机械等供货计划,并按照设计人员以及施工监理确认的样品或样本及时组织物资的货源,选择信誉好、产品质量优良企业进行加工订货。加工厂应在接到中标通知后立即着手准备加工计划,并在安装前将至少全部构件的二分之一加工完毕。做好充分的出厂准备后通知驻厂人员准备运输条件。三、施工机械准备 三、施
7、工机械准备 1主要设备机具一览表见表 7-4。表 7-4 主要设备机具一览表 名 称 规格/型号 数 量 脚手架钢管 483.5 电动扳手 2 把 测力扳手 1 把 螺旋千斤顶 8t 10 个 螺旋千斤顶 3t 10 倒链 1t/3t/5t/10t 20 个/20 个/10 个/4 个 角向磨光机 100 10 台 对讲机 MOTOROLA 4 台 2主要焊接设备机具一览表见表 7-5。表 7-5 主要焊接设备机具一览表 名 称 规 格 数 量 二氧化碳焊机 600UG 6 台 直流焊机 AX-500-7 2 台 空压机 0.6 m3 1 台 碳弧气刨 2 台 焊条筒 20 台 筑龙助您腾飞系
8、列1 WWW.ZHULONG.COM 80 保温箱 1 台 高温烘箱 1 台 气割设备 4 套 焊机房 1 个 CO2 气瓶 10 瓶 3材料试验、质检仪器设备见表 7-6。表 7-6 材料试验、质检仪器设备用表 仪器设备名称 规格型号 单位 数量 超声波探仪 USL-32 CTS-32 台 2 漆膜厚度检测仪 台 1 自动安平水准仪 ZDS3 台 2 测温仪 500 台 2 全站仪 GTS311 台 1 经纬仪 TDJ2 台 2 水准仪 AL-M4 台 2 第四节 构件加工、运输 钢构件在加工厂内统一加工,施工前需由加工厂绘制详图,主要包括加工详图和安装图,以便更好的指导施工。一、杆件加工工
9、艺一、杆件加工工艺 主梁为截面呈倒三角形的圆弧拱形钢管桁架梁。为便于吊装和运输的,按照设计要求主桁架梁必须分多段制做,现场拼装为整体。1工艺流程 腹杆相贯线切割主弦杆弯曲成型分段梁组拼分段梁焊接矫形两两分段梁之间的试拼整梁拼装涂漆 2主弦杆弯曲成型 筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 81 考虑到桁架的曲率大、管径较小,拟采用固定胎具千斤顶加火焰加热顶弯的加工方法:(1)首先根据每根弦管的曲率制作成型板实样,然后进行胎具的制作,参见图 7-1。卡具(用 50mm钢板割制)构件工作状态图挡板插座此挡板可以拆除千斤顶 图 7-1 胎具的制作示意图(2)弧线成型 在 a 处将钢管固定
10、,将千斤顶置于 b 处操作,钢管被顶到位以后,用卡具在b 点将钢管固定,然后将千斤顶置于 c 处,依次操作。拆除卡具后,钢管的回弹率将由实验确定,然后依此回弹率确定图 7-1 中的R值。2相贯线加工工艺(1)数据计算 采用先进的日本软件 KASTL 以及 AUTOCAD 制作拱、桁架、支撑的工作图,其中难点为中、前拱的工作图制作,制作时按设计图制成三维空间桁架,并利用计算机求出各分断处各点的三维坐标和腹杆的长度,以便现场拼装。相贯线的加工主要采用原寸(放样)作业 相贯杆件的切割采用数控管线切割机。它能根据事先编制的放样程序在电脑控制下自动切割。因此对相贯管件的切割来说,切割程序的编制极为重要。
11、使用整套的钢结构放样与材料管理集成软件(PIPE-COAST,WINCAD,WIN3D,A-BOX,NESCUT 等)并结合 EXCEL 与 AutoCAD 程序可实现这一目标。具体的编制过程如筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 82 下:在 EXCEL 中输入节点坐标,做成一定的格式。然后在 AutoCAD 中调用自行开发的 AUTOLISP 程序,生成以各节点坐标为端点的线框模型。这是整个原寸放样工序的基础,要求输入电子表格的数据绝对正确,为此技术人员将对其进行反复检查。线框模型建立后,转换成 DXF(标准图形交换文件)文件输入 WIN3D 设计软件中。该软件用于三维结构分
12、析的全 32 位设计系统。使用先进的计算机图形技术,使之在对空间结构的分析与计算上具有独特的优势。经过 WIN3D 计算所得的杆件角度、长度等参数输入 PIPE-COAST 软件的“切割数据单”同时参照“制作要领书”,选择正确的加工设备、切割速度、坡口角度等各工艺元素。并由专人负责对“切割数据单”做缜密、多道的检查,以保证在进入加工指令编制前所有数据正确无误。PIPE-COAST 接受数据后,先生成单根管件的加工指令。由于没有进行材料利用的优化处理,还不能直接交工厂加工。为减少材料的损耗,同时进行材料的套料工作。套料前先根据设计图将各部件的长度、数量和重量输入 A-BOX 系统,由 A-BOX
13、系统生成工厂用“部材表”,同时也将所有数据输入 NESCUT(材料优化软件)系统。NESCUT 系统是一个优秀的材料优化软件,录入 NESCUT 数据库的管件会自动地、以最优化的方式排于已有的原材料上。其材料利用率可达 95%以上,如果进行适当的人工干预,利用率更可达到 98%。根据 NESCUT 的套料结果,将各单个管构件组合在一个原管上,组成“复合切割指令”。即可将放样程序下发车间,分批实施切割加工。(2)切割 通过试验事先确定各种规格杆件预留的焊接收缩量,在计算杆件钢管的断料长度时计入预留的焊接收缩量和钢管端面机械切削坡口的加工余量,输入程序。依据数控数据,用 HID-600EH 相贯线
14、切割机对每根管件进行相贯线的切割及相应接口处坡口的加工。加工后的管件放入专用的贮存架上,以保护管件的加工面。管件的检验方法为:原寸用塑料薄膜按 1:1 作成检验型板,型板上标上管件筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 83 的编号。利用型板贴在相贯线管口,检验吻合程度。管件精度偏差为正负 1mm,以较高的切割精度来保证桁架的制造质量和尺寸精度。(3)钻孔 零部件的打孔视工艺不同而采用摇臂钻床,磁力钻,进行加工,定位采用划线定位和配钻定位。对精度要求较高的孔使用日本进口的 S-COM 数控钻孔机钻孔。3组装 管相贯时其轴线均相交,各主管需参照同一个平面为基准面。主管用洋冲在 0、9
15、0、180和 270的方向作好标志,按照各支管的轴线距离,在主管的外管壁上,位于主管和支管的轴线相交点的垂直面处,作出标志。主管垂直面 支管在主管上的角度位置点 图 7-2 组装示意图一 筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 84 在主管的外管壁上,作出支管的角度位置。装配时按照主管图纸尺寸、位置组装,并点固好主管,支管 0180轴线应与主管上的支管位置点在同一直线上。支管()线主管上的支管位置点主管上的支管位置点 图 7-3 组装示意图二 二、焊接空心球加工工艺二、焊接空心球加工工艺 1本工程钢桁架支座节点部位设计有单肋、十字肋焊接空心球,规格为 50025、55025 和60
16、025 三种,就现有国家现行标准后两种均属超规范焊接空心球。2加工程序 钢材检验下料压制坡口加工组装焊接检验出厂 3焊接空心球外形尺寸标准见表 7-7 表 7-7 焊接空心球外形尺寸标准用表 极限偏差 项目 优质品 合格品 球直径 D300 1.5 2.5 球圆度 D300 1.5 2.5 球壁厚减薄量 10%且1.2 13%且1.5 两个半球对口错边 0.5 1.0 焊缝高度 0.0-0.5+0.5-0.5 4由于现国产钢板厚度均属下偏差,为保证球壁厚减薄量的要求,考虑钢筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 85 板厚度加一级来保证。克服热压产生球壁厚减薄量的影响。5半球的坡口
17、加工在专用转胎上进行,坡口角度应符合规范要求。6单肋和十字肋焊接球的焊接,要求在半球与肋板对接处留有一定的间隙。为保证焊接质量,采用 CO2气体保护焊打底,焊后使用气刨清根,然后采用自动埋弧焊接,焊后进行超声波无损检测。三、预拼装三、预拼装 桁架制作完成后,将根据设计与安装的需要进行厂内预组装,以暴露、检查制作误差隐患。预组装亦采用分段形式,搭设专用组装平台胎架,构件单元间采用点焊固定,发现问题及时修正校补,经重新组装并由监理确认无误后方可解体。然后进行喷丸除锈和涂装,逐个编号并标识后发运现场。四、出场及运输四、出场及运输 1.构件出场要提供相关手续文件,并附详细的构件清单,清单应包括构件名称
18、、数量、重量。另外应附带材质证明文件,检验合格证,自检记录,复验报告,探伤报告,制作分项报验表。2为了防止运输途中物件的位移和变形,装载后必须进行必要的固定捆扎,确保水平与垂直的稳定性,采用钢结构框架另加垫木固定方法。第五节 钢结构安装 一、安装措施一、安装措施 钢桁架的安装顺序为先安装主桁架,其间再塞杆。主桁架采用高空对接的安装方法,在节点位置采用独立承重架作为支撑,由于主桁架属于平面外不稳定结构,因此需要在桁架上弦两侧进行临时支撑,其他构件采用高空散拼的施工方法进行安装,其工艺流程见图 7-4。筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 86 图 7-4 钢桁架的安装顺序图 二、安
19、装方法二、安装方法 1桁架安装 吊点布置:主弦杆采用两点吊装,调整好标高、中心轴线和长度尺寸,然后与支座节点固定。由于其和水平面有一定的夹角,为了便于调整,两根上弦杆,当角度不合适时,可以通过调整倒链的长度来控制其仰角。安装方法:首先根据分段确定支撑点位置,然后在脚手架顶部十字交叉铺设两成道木,并在上面安放用千斤顶制作的调节工装设备,用于调整主桁架下弦杆的标高,工装设备的布置沿桁架轴线方向。工艺流程:筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 87 第一步:利用吊车先吊装下弦杆到安装位置,与支座相连点焊固定。然后安装两根上弦杆。安装过程中采用仪器监测杆件的中心轴线和标高,用临时支撑和倒
20、链调整。第二步:在仪器监测下对主桁架下弦标高、侧向位移、两上弦杆的水平度进行调整。通过调整临时支撑中的千斤顶,可以改变上弦两根弦杆的高度,使其达到水平一致。另外通过调整主桁架下弦杆处的千斤顶,可以改变主桁架的标高。调整工装在安放时即沿轴线方向,这样主桁架的侧向位移就得到控制。如图 7-5 所示:临时支撑调整工装千斤顶 图 7-5 桁架调整示意图 第三步:安装上弦水平杆和腹杆,使其形成整体桁架。第四步:对调整后的主桁架进行加固。主桁架各项观测数据调整完毕后,对调整工装和临时支撑进行加固,避免安装其他构件时的碰撞造成的影响。第五步:焊接时应采取对称顺序焊,防止焊接应力集中和构件变形。依次类推,安装
21、其他各段主桁架。2调整措施 标高调整:标高可以通过调节工装中千斤顶的高度进行微调,以保证安装精度。筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 88 侧向位移调整:首先在承重架顶的道木上测放轴线控制线,调节工装的中心定位在轴线上,则主桁架的侧向位移就得到控制。平面位置控制:由于桁架从一侧向另一侧进行安装,这样结构制作和安装过程中的偏差就会集中到另一端头,从而影响端头处的合拢。因此要在平面测量控制网中布置分段点的水平投影控制线,以便在安装过程中对连接端的位置进行观测。3钢结构安装过程的观测 在安装屋面系统过程中,要对主桁架的跨中标高、侧向位移等项目进行观测,研究随着上部荷载的增加,桁架的变
22、形情况。观测要利用全站仪等先进仪器,减少测量过程中中间环节的误差。4支撑拆除后的观测 当结构下方的承重架拆除后,要对上述各项进行观测,检查结构变形情况是否符合设计要求。四、施工测量四、施工测量 1预埋件验收 交接轴线控制点和标高基准点,布设桁架位轴线和定位标高;复测支座的定位、标高、做好记录。如误差超出规范允许范围应及时校正。2桁架就位控制 根据定位轴线引测下弦杆标高,将下弦杆的标高及定位尺寸误差调整在控制范围内。在桁架吊装前,根据设计图纸,在定出桁架下弦支撑点空间位置,并打好标记,吊装时按照标注就位。3上弦平面控制 根据支座附近的上弦控制点的标高,利用水准仪、平尺等仪器测几个点的标高,以控制
23、整榀桁架的上弦平面同截面两点标高一致。钢桁架连接临时固定完成后,应在测量工的测量监视下,利用千斤顶、倒链以及楔子等对其的轴线偏差以及标高偏差进行校正 五、焊接质量保证措施五、焊接质量保证措施 筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 89 1焊接工程概况 本工程钢结构焊接构件类型主要为钢桁架杆与杆之间的焊接,母材均按设计要求的材质;焊缝形式主要为全熔透对接焊缝,焊接位置为全方位等;钢桁架全熔透对接焊缝按一级标准,进行 100%的超声波检验;其他构件的全熔透对接焊缝按二级标准检验,进行 20%的超声波检验。焊缝检验应符合钢结构焊缝手工超声波探伤方法和结果分级(GB1134589)中的规
24、定。2焊前准备(1)焊接工艺评定和焊工培训 焊接工艺评定:针对本工程钢桁架的焊缝接头形式,根据建筑钢结构焊接规程 具体规定组织进行焊接工艺评定,确定出最佳的焊接工艺参数,制定完整、合理、详细的工艺措施和工艺流程。焊接培训:参加本次焊接施工的焊工要按照 建筑钢结构焊接规程 的规定,组织焊工进行考试,取得合格证的焊工才能进入现场进行焊接。(2)构件外形尺寸检查和坡口处理 构件的组装尺寸检查:焊接前,应对构件的组装尺寸进行检查,主要检查构件的几何尺寸;焊缝坡口的处理:施焊前,应清除焊接区域内的油锈和漆皮等污物,同时根据施工图要求检查坡口角度和平整度,对受损和不符合要求的部位进行打磨和修补处理。(3)
25、焊接材料的准备 所有焊接材料和辅助材料均要有质量合格证书,且符合相应的国标;所有的焊条使用前均需按规定要求进行烘干,焊工须使用保温筒领装焊条,随用随取。焊条从保温筒取出施焊,暴露在大气中的时间不得超过 2 小时;焊条的重复烘干次数不得超过 2 次。3焊接环境:下雨天、露天作业必须设置防雨设施,否则禁止进行焊接作业;采用手工电弧焊风力大于 5m/s,采用气体保护焊风力大于 2m/s 时,应设置防风设施,否则不得施焊;筑龙助您腾飞系列1 WWW.ZHULONG.COM 90 雨后焊接前,应对焊口进行火焰烘烤处理。4焊接工艺原则 先由桁架中间开始焊接,然后向两端节点扩展,避免由于焊缝收缩造成各节点产
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