工艺工法qc大跨度钢结构网架整体提升施工工法

'大跨度钢结构网架整体提升施工工法1.前言XX电视台数字电视大厦是XX市文化建设重点工程，其演播中心是大厦的附楼，屋顶结构为钢结构网架，网架东西跨度44.2m，南北跨度33.2m，网架高3.484㎡，网架总面积1468㎡，重130t，网架支座高度18m。采用焊接球节点网架，上下弦杆最大为φ219×20的圆管，腹杆最大为φ114×4的圆管。连接球最大的为D600×30的空心球，空心球总数量为413个。8度抗震设防。因施工场地狭小，钢网架四周有混凝土边跨结构，不具备采用大吨位吊车安装的条件，采用了在地面上拼装，以手动葫芦整体提升的施工工艺。该安装工艺比施工现场搭设满堂架体高空散拼安装节省造价、缩短工期，保证了工程顺利实施，并在其它工程中继续应用。据此编制了“大跨度钢结构网架整体提升施工工法”，该工法核心技术的QC小组活动被评为2009年度XX市优秀质量管理小组，采用该工法施工的数字电视大厦工程被市建交委推荐申报2011年度鲁班奖的工程。2、工法特点1.在钢网架覆盖区域内，北侧结构有4.4m宽的悬挑平台，钢网架不能在地面全部组装，必须甩出4.4m的边跨，待网架提升到位落到支座以后，再拼装4.4m的边跨。2.由于手拉葫芦的上吊点就在网架支座的牛腿上，葫芦本身还要占一定长度，所以不能一次提升到位，必须设立辅助吊点，即在周边球的下方加设单锥体作为钢网架吊装的下吊点。见图5.2.4。3.网架（44.2m×33.2m）提升设18吊点，每个吊点手拉葫芦额定起17 重量为20t，拆减系数按0.5计算，安装时的每个手拉葫芦起重量量按10t设计。4.工法中吊耳、辅助吊点、千斤顶过渡卸荷节点等设计、提升同步控制等细部做法考虑全面、简单实用，经济合理，操作性强，便于推广。3、适用范围本工法适用于钢结构网架周边场地狭窄，钢网架四周有边跨结构，无法采用大型吊车安装的大面积钢网架的结构工程。4、工艺原理4.1网架44.2m×33.2m，采用18个葫芦提升，吊点全部设在网架支座的球节点处，不改变网架设计的受力状态，在吊装过程中保持网架拉压杆受力方向不变。4.2由于提升网架所用葫芦的上吊点就在网架支座牛腿上，葫芦本身还要占一定长度，不能直接将网架下弦提升到牛腿支座的高度，所以设立了辅助吊点，即在周边球的下方设立单锥体为吊装网架的下吊点。4.3网架起升到安装高度后，在牛腿上用千斤顶顶升网架支座球的临时翼板，对葫芦进行卸荷，将所有葫芦上的力全部卸载至千斤顶，最后调整千斤顶伸缩杆进行网架就位。5、施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程备料→复验→网架拼装→焊接→支座加固→第一次整体提升4m→安装辅助吊点→第二次整体提升到设计标高→整体卸荷→网架整体就位→搭设边跨脚手架平台→补充拼装甩跨网架→网架安装就位。5.2操作要点17 5.2.1轴线及牛腿标高控制吊装前将柱子的轴线用全站仪打出，并将横向和纵向轴线标注在混凝土柱上，做好标记。然后将柱牛腿顶面的设计标高（＋18.000m）用水准仪测出，察看各牛腿间偏差，对偏差大于30mm的采用相应的措施进行调整，将牛腿上表面埋件标高调整到同一标高，方可进行吊装。见图5.2.1。图5.2.1牛腿埋件标高图5.2.2起重机械选择网架提升共设吊点18个，每个吊点用2个相连接的葫芦，每个葫芦的额顶起重量为20t，拆减系数取0.5，20t×0.5=10t，每个葫芦起重能力按10t使用。5.2.3网架提升点布置网架提升吊点全部采用的是支座点，见图5.2.3。17 图5.2.3吊点分布图5.2.4吊耳设置在柱顶牛腿顶面的预埋件上焊接直径114mm×4mm钢管立柱作为吊耳，在焊接前先用直径89mm×4mm钢管作内衬进行焊接。后用114mm×4mm钢管贴近89mm×4mm钢管套下，再进行满焊。肋板采用-8mm钢板，焊接位置应顺吊带的方向焊接，最后在柱顶焊接挡板，见图5.2.4、图5.2.6。钢管焊缝和吊耳脚焊缝要进行探伤检测。吊耳脚焊缝计算：N=he×lw×ffw=4×0.7×347×160=155KN〉100KN满足吊装要求！17 图5.2.4吊耳图吊耳圆管的焊缝等级为二级焊缝，吊点钢板厚度采用25mm，焊脚尺寸为16mm的脚焊缝。5.2.5辅助吊点的设立网架提升超过4m后，用钢丝绳将各吊点与框架柱根拉牢，作为二次保护，然后在网架安装辅助吊点。辅助吊点是在每个周边支座球的下方设立单锥体，作为吊装网架的下吊点。辅助吊点距下弦球高4m，所用钢管的斜拉抗剪强度要大于本吊点吊装时所受的力。同时，考虑到两根葫芦长2m，柔性吊装带长1m，且吊装时下弦球须超过牛腿不小于50mm，累计高度最少3.5m。因此，4m高正好满足吊装要求。见图5.2.5。图5.2.5-1辅助吊点图17 图5.2.5-2利用辅助吊点将网架提升到设计标高网架下辅助吊点设立后，用两个相互连接的葫芦挂在辅助吊点上提升网架。此时辅助吊点球的位置在地面上，吊装时先拉动下端葫芦，待起吊一定高度时停止拉动，以下端葫芦作为绳索，再拉动上边葫芦进行提升，避免用中途换绳。5.2.6钢丝绳、链条保护措施在混凝土柱牛腿转角处焊接包角，防止磨损吊带或钢丝绳。见图5.2.6。图5.2.6吊带、钢丝绳保护做法图17 5.2.7、钢丝绳验算用钢丝绳或吊带将葫芦挂在吊耳上，钢丝绳的强度验算如下：钢丝绳最大受力为10/cos150=10.3t。Px=10.3t选用6×37+1的钢丝绳,φ修=0.85，钢丝绳做捆绑用,安全系数K取8。P破=Px×K/α=103×8/0.85=969KN查表可知，选用39mm的6×37+1的钢芯钢丝绳的强度极限为1400N/㎜2，钢丝绳破断拉力总和为975KN>969KN。满足要求！5.2.8葫芦、吊耳承载力现场测试葫芦、吊耳和吊耳脚焊缝要在现场进行承载力测试。每个20t的葫芦逐个都作现场试验。在葫芦上挂测力仪，在测力仪下面挂上10t荷载进行测试，在试拉过程中由监理进行旁站监督，对每只葫芦进行编号，测试人员做好测试记录。测试中检查焊缝是否有裂痕，检查葫芦是否发生滑丝、滑牙、铁链断裂等，对有问题的葫芦做报废处理，严禁在提升中使用。图5.2.8承载力测试图17 葫芦承载力现场测试数据见表5.2.8。表5.2.8葫芦现场拉力检测记录编号理论拉力值（t）实测拉力值（t）备注11010.2达到要求21010达到要求31010.2达到要求41010.4达到要求51010达到要求61010.2达到要求71010.2达到要求81010达到要求91010.2达到要求101010.2达到要求111010.4达到要求121011达到要求131010.2达到要求141010.2达到要求151010达到要求161010.2达到要求171010达到要求181010.2达到要求5.2.9提升过程的控制1.提升时首先绑扎好钢丝绳，将钢丝绳困绑在受力节点上，绑扎完成后由质量员进行检查，确定卸扣和钢丝绳紧固后通知指挥人员。2.指挥人员用口哨做警示，用对讲机传达指挥命令，然后进行整体提升，设专人严密监视网架提升同步情况，如发现提升高差超过100mm应立即停止提升，对不同步的葫芦进行受力调整，将网架下弦球节点调整到同一高度后调继续整体提升。每提升200mm高度后检查一次，对有偏差的葫芦进行一次调整，如此反复进行提升。网架提升的同步用在混凝土柱上设置刻度，安排专人观察的措施控制。3.葫芦均匀受力的控制吊装前先在柱子上以200mm为单位画出标记线，葫芦在未起升之前将每个葫芦底钩调整到同一高度，每个葫芦上所挂的钢丝绳长度也要等长，17 采用的钢丝绳型号相同，绳绑扎方法相同。保证葫芦受力可基本保持一致。提升时拉链人员用力一致，每次指挥人员喊一次口号，每提升200mm，暂停止一次，检查葫芦、钢丝绳、网架平整度，如发现有问题立即进行调整。如图5.2.9所示：图5.2.9-1网架同步提升控制线图5.2.9-2网架同步提升控制线照片4.吊装角度和防撞、防磨擦问题17 网架在吊装过程中，对称边的吊点角度是一样的，所以吊装时必须把吊点角度控制在设计提供的30度夹角内。吊装过程中注意控制不能发生撞击现象，因为吊装缓慢，四周各有拉力，但仍有网架和结构发生磨擦的可能。因此，需在吊点上安装木方以防备网架对主体结构的摩擦。5.当网架下弦杆球节点提升到超过牛腿上表面50cm时停止提升，然后纵向拉动网架进行水平方向位置调整。5.2.10网架卸荷1.在支座球节点两侧各焊接两块竖向钢板，厚度为25mm，长度为100mm，焊脚尺寸为16mm，按球体相关线进行切割焊接。用千斤顶支撑球两侧竖向钢板，用千斤顶承受网架荷载，对葫芦进行卸荷。葫芦卸荷过程中卸荷顺序要严格按方案控制。由于网架有拱效应，因此卸荷时必须从中间向两边进行，完成所有葫芦卸荷。最后调整千斤顶留出操作空间，割除园管吊耳。见图5.2.10-1。在网架支座焊接前，卸荷后的葫芦不能拆除，保持适当的松紧度做安全防护。图5.2.10-1千斤顶卸荷图2.网架支座球对准支座后，再进行千斤顶卸荷，调整千斤顶伸缩杆，将网架球座落于支座上，见图5.2.10。千斤顶卸荷按从中间向两边的顺序依次进行。先将一侧轴线上所有千斤顶卸荷，将球节点全部放入支座，然后对支座进行结构性焊接。再对另一侧轴线上千斤顶卸荷，卸荷17 时会将所有拱效应荷载传到另一侧轴线上，保持网架卸荷过程中拱效应变形方向一致。最后再依次对其他两侧千斤顶卸荷。3.网架就位待网架下弦球落到支座高度后，施工人员按设计要求放正支座，把支座对准球的中心，听到信号，同时松动葫芦进行落座，如网架落座前，发现方向有偏差，可采用葫芦辅助横拉调整。等落座后确认无误，对埋件、球和支座进行焊接。4.网架支座节点由600×600×30mm过渡钢板，600×600×50mm橡胶垫块，600×600×30mm支座底板，30mm厚肋板，4根直径为30的锚栓组成。见图5.2.10-2。图5.2.10-2网架支座图5.2.11由于西侧二层有悬挑平台，还有4.4m宽的一跨网架没有在地面完成拼装，待整体网架提升到位后进行西侧边跨网架的高空拼装，拼装工作平台采用钢管脚手架，脚手架在悬挑平台上搭设，悬挑平台底部设置支撑，脚手架搭设宽度为4.5m，高度至18m，供西侧边跨网架高空拼装操作使用。17 边跨网架杆件安装之前将其各支座上的吊耳和葫芦卸除，杆件安装过程中要根据编号进行，杆件与焊接球连接节点部位角度和相关线要安装准确。5.2.12网架挠度变形的检测为了保证网架结构的安全性，在提升过程中应进行挠度检测。首先，在网架离开地面之后，进行一次挠度检测；其次，提升就位完成剩余部分的高空散拼之后，进行第二次挠度检测；最后，在网架整体就位后，进行第三次挠度检测。检测过程中如发现挠度变形超出正常值时，应停止施工，及时通报设计人员并分析原因，采取措施。网架设计允许最大挠度值为78mm，恒载挠度值为73mm。实际检测网架挠度64mm。5.3劳动力组织根据施工进度要求、任务分配和工种划分，劳动力配置如下。表5.3劳动力分布表序号工种数量（人）备注1管理人员6人2指挥工4人指挥吊装作业（持证）3起重工18人整体提升作业（持证）4焊工10人焊接作业（持证）5校正工10人网架安装校正6测量工2人标高、轴线测量（持证）7拼装工10人8架子工10人持证9应急人员10人10壮工10人6、材料与设备:6.1吊装设备一览表17 序号名称规格、型号数量单位用途1葫芦20t45只吊装、校正用2柔性吊装带20t1M4根捆绑、吊装3柔性吊装带20t2M4根捆绑、吊装4柔性吊装带10t1M14根捆绑、吊装5柔性吊装带10t2M14根捆绑、吊装6粽绳φ1650米校正用7卸扣Y9-28若干个吊装8千斤顶10t40个卸荷表6.1吊装设备表6.2焊接及其他设备表表6.2焊接及其他设备表序号名称规格、型号数量单位用途1直流电焊机17k8台网架拼装2交流电焊机BX-5002台网架拼装3电动角向砂轮100-1504只网架拼装4电动角面砂轮100-1514只网架拼装7、质量控制：7.1钢网架工程应按下列标准进行检验和验收。钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001网架结构设计与施工技术规程JGJ7-91钢网架检验及验收标准JG12-19997.2采用的原材料及成品应进行进场验收。凡涉及安全、功能的原材料及成品等应按标准规定进行抽样复验。7.3每道工序完成后，应进行交接验收检查。7.4钢结构网架工程质量验收应在自检基础上，按照检验批、分项工程、分部工程进行。钢结构分部工程中分项工程划分应按照现行国家标准17 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300的规定执行。分项工程所含的各检验批质量验收记录应完整。7.5安装偏差的检测，应在结构形成空间刚度单元并连接固定后进行。7.6焊接：对各类焊接接头编制焊接工艺评定，焊接参数按照焊接工艺评定进行。7.7轴线：各控制点应分布均匀，并定期进行复测，以确保控制点的精度；施工放样应有专人复核，保证其准确性。7.8在吊装过程中，设专职人员观察并做记录，主要记录网架的提升进度、平衡情况和施工人员的操作情况。7.9支撑面顶板、支座锚栓位置允许偏差值见下表。表7.9支撑面顶板、支座锚栓位置允许偏差值项目允许偏差（mm）支撑面顶板位置15.0顶面标高±3.0顶面水平度L/1000支撑锚栓中心偏移±5.07.10钢网架结构安装的允许偏差值见下表。表7.10钢网架结构安装的允许偏差值项目允许偏差（mm）检验方法纵向、横向长度L/2000，且不大于30.0-L/2000，且不大于-30.0用钢尺实测支座中心偏移L/3000，且不大于30.0用钢尺和经纬仪实测周边支撑网架相邻支座高差L/400，且不大于10.0用钢尺和水准仪实测支座最大高差30.0多点支撑网架相邻支座高差L1/800，且不大于30.0注：1、L为纵向、横向长度；2、L1为相邻支座间距。17 8、安全措施8.1做好个人安全防护，高空作业人员佩带工具袋，工具放在工具袋中，不得放在钢构件或易失落的地方，所有手工工具（如手锤、扳手、撬棍），应穿上绳子套在安全带或手腕上，防止失落伤及他人。8.2局部高空散拼使用的脚手架属于超高支架，要严格按相关脚手架安全规程的要求搭设，斜撑或剪刀撑的设置要符合规范中的构造要求，脚手架要与框架柱有牢固的拉结。支撑架的高宽比应大于5时，加设缆风或将支撑架的下部放大。8.2网架提升过程中，用钢丝绳将各吊点与框架上层柱根拉牢，作为二次保护，每提升400mm紧固一次。二次保护钢丝绳未设置之前，操作人员不得站在网架下工作。8.3高空作业人员严禁带病作业，施工现场禁止酒后作业，高温天气做好防暑降温工作。8.4吊装时应架设风速仪，风力超过6级或雷雨时禁止吊装，夜间吊装必须保证足够的照明，构件不得悬空过夜。8.5甩跨网架杆件安装焊接前，操作平台应搭好护栏，设立专人监护。8.6悬空作业处应有牢固的立足处，并必须视具体情况，配置防护栏网、栏杆或其他安全设施。悬空作业所用的索具、脚手架、吊篮、吊笼、平台等设备，均需经过技术鉴定或验证方可作用。8.7电焊工高空作业时有安全设施保护，保护措施随构件同时上吊就位。高处焊接作业，下方应设专人监护，中间应有防护隔板。网架就位后在网架对称边进行底座和埋件进行焊接，施工人员必须系好安全带和上圈梁连接好，做到安全施工。8.8电焊机使用时，要求焊把线与地线双线到位，焊把线不超过30m。17 电箱与电焊机之间的一次侧接线长度不大于5m。焊把线如有破皮，须用绝缘胶布包裹三道。电焊作业不准在油漆、稀释剂等易燃易爆物上方作业。8.9进入施工现场作业区特别是在易燃易爆物周围，严禁吸烟。9、环保措施9.1手动葫芦表皮润滑油应包裹防止外泄。9.2进行焊接施工前，作铁簸屑接收电焊施工中焊屑。9.3采用此项施工技术，可最大限度地减少施工产生的噪音和环境污染。10、效益分析:采用手拉葫芦整体提升前，较之搭设满堂架体高工散拼节省措施费45%，缩短工期30%。XX电视台数字电视大厦工程共节约了措施费8.5万元。11、应用实例11.1XX数字电视大厦演播中心钢网架，东西跨度为44.2m，南北跨度为33.2m，总体网架面积为1468㎡。本工程采用焊接球节点，上下弦杆分别采用φ219×10、φ219×14、φ219×20的圆管，腹杆采用φ76×35、φ114×4的圆管。连接球分别采用D400×16、D450×20、D500×25、D600×30的空心球。钢网架总重量为130t左右，空心球总数量为413个。网架平面布置图如图，因施工场地狭小，钢网架四周有混凝土边跨结构，不具备采用大吨位吊车安装的条件，所以在施工现场的地面上拼装，以手动葫芦整体提升的施工工艺。该安装工艺比施工现场搭设满堂架体高空散拼安装节省造价8.5万元、缩短工期，保证了工程顺利实施。钢网架安装后实际检测网架挠度64mm。满足设计和规范要求。17 工程于2007年5月开工，2010年9月竣工。目前XX电视台已投入使用。图11.1数字电视大厦演播中心钢网架平面、剖面图11.2XX大港区文化艺术中心展览厅，网架面积为846.72㎡，空心球水平间距2.8m，竖向间距1.6m。共有空心球284个，空心球规格为WS200×10，S200×8；网架杆件共有1040根，杆件规格48～140×3.5～4，长度1400～2879mm，展览厅网架重70t。网架施工在地面拼装，用葫芦进行整体提升。工程于2008年5月开工，2009年9月竣工。目前XX电视台已投入使用。11.3XX大港区文化艺术中心观众厅，网架面积为1128.96㎡，空心球水平间距2.8m，竖向间距2.1m。共有空心球365个，空心球规格为WS200×8，WS250×10，WS300×8，WS400×12；网架杆件共有1352根，杆件规格60～140×3.5～4，长度2100～3559mm，观众厅网架重93t。17 图11.3观众厅网架平面图观众厅网架安装时，由于原图纸设计在观众厅内13.5m标高处有悬挑二层看台，网架标高17.5m，网架部分在地面拼装，提升过二层看台后再组拼看台部分的网架，然后二次再整体提升到位。网架安装质量达到了设计和规范要求，工程于2008年5月开工，2009年9月竣工。XX大港区文化艺术中心工程被评为2010年国家优质工程“鲁班奖”。17'