吨转换钢桁架整体安装施工工法(六局格式)..

'中国建筑第六工程局有限公司企业级工法申报材料(2015年度)工法名称280吨转换钢桁架整体安装施工工法类别房屋建筑工程专业分类钢结构申报单位中建六局土木工程有限公司中国建筑六局科技与设计管理部2015年制5 目录一、中建六局工法申报表3二、工法内容材料12三、工程应用证明43四、经济效益证明45五、科技查新报告47六、工程应用照片555 一、中建六局工法申报表5 中国建筑第六工程局有限公司企业级工法申报表(2015年度)工法名称280吨转换钢桁架整体安装施工工法类别房屋建筑工程专业分类钢结构申报单位中建六局土木工程有限公司中国建筑六局科技与设计管理部2015年制5 工法名称280吨转换钢桁架整体安装施工工法类别房屋建筑工程专业分类钢结构主要完成单位1、中建六局土木工程有限公司通讯地址天津开发区洞庭路66号邮编300457联系人王丽梅电话手机：139208891762、通讯地址邮编联系人电话手机：主要完成人姓名工作单位职务电话孙玉华中建六局土木工程有限公司项目执行经理18920705028高政中建六局土木工程有限公司项目生产经理15002273122石雅军中建六局土木工程有限公司项目安全经理18902187153刘勇中建六局土木工程有限公司项目总指挥13323430906工法应用工程情况工程名称1、河北联合大学新校园建设工程之公共教学活动区及学院组团二工程-图书馆工程开竣工时间2014.11—未竣工工程所在地区河北省工程名称2、开竣工时间工程所在地区工程名称3、开竣工时间工程所在地区5 工法关键技术名称、组织审定的单位和时间280吨转换钢桁架整体安装施工工法工法关键技术获科技成果奖励的情况工法形成企业技术标准情况原工法名称、完成单位、中建总公司级工法批准文号及工法编号(升级版工法填写此栏)59 工法内容简述：本工法严格按总公司工法要求编制，共有十一项内容组成。钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。具有重量轻，塑性和韧性好，密封性好，耐久性好，更接近于匀质和各向同性体、制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短等优点；但防火性能差，易于锈蚀，应采取防护措施。同时钢结构在类似的工程中有着很好的抗震性能，在公共建筑中得到了广泛的应用和认可！图书馆转换钢桁架重量约为280吨，转换桁架构件截面为钢板组焊的H型断面。桁架尺寸为长56.7米，高11.1米。桁架底标高15.95米，顶标高25.95米。钢桁架重量大，安装高度高，须选用大型吊装机械。高空作业安全防护危险性大。考虑构件安装质量、工期的要求，钢桁架施工方法最终确定为地面拼装，整体吊装。采用两台履带吊车进行抬吊。其中钢丝绳高度取12米，吊钩（选用100吨吊钩）至杆头限位高度取5米。根据现场确定吊车杆头高度至少43米。履带吊转盘中心至履带前端5.5米，构件立起宽度约1米，构件至安装位置考虑1.5米，选择吊车水平距最小8米，构件重280吨，单台履带吊负荷为140吨，根据国家相关规定要求，两台履带吊抬吊，单台履带吊负荷不能超过额定起重量的80%，要求单台履带吊的额定起重量达到175吨以上。故选择两台350吨以上履带吊车进行吊装。工况为全配重，选择杆长54米，水平距10米，单台起重量可达207吨。采用此种施工工艺，地面拼装提高了构件拼装质量，减少空中作业量，可大大节约工期、减少交叉施工，并大量地节约人力、物力，有效降低了施工成本，具有较好的社会效益。59 关键技术及保密点（如有专利权，请注名专利号）：图书馆转换钢桁架重量约为280吨，长56.7米，高11.1米。桁架底标高15.95米，顶标高25.95米。钢桁架重量大、安装高度高、危险性大，安装质量要求严格、工期紧张。故结合现场实际情况，钢桁架采用地面拼装，整体吊装的施工方案，通过对软弱地基处理后，选择两台350吨以上履带吊车进行吊装，保证了工程质量、降低了风险、节约了工期。技术水平和技术难度（与国内外同类技术水平比较）：随着我国经济的迅速发展，大跨度空间钢结构的社会需求和工程应用逐年增加。钢结构跨度的增大和造型的复杂化，提高了对空间钢结构的施工技术的要求。目前，型钢混凝土结构中大跨度、大重量钢构件整体吊装技术也在蓬勃发展。近几年，随着钢材材质和钢结构设计形式的改进，钢结构的应用得到了很大的发展，各类精密检测仪器的应用，使得钢结构安装技术已经比较成熟。本工法通过对软弱地基的处理，满足大型机械设备作业条件，通过选择优秀的施工队伍保障了整体安装的质量，通过严格控制材料能消除不合格钢材对焊接性能的影响，通过监控构件现场拼装过程使得钢桁架现场质量符合规范要求，通过及时检测矫正钢桁架变形保证了构件安装精度，通过地面拼装，整体安装，避免交叉施工，缩短施工周期，达到了节约经济成本的目的。59 工法成熟、可靠性说明（当该工法应用工程少于2项时填写）河北联合大学图书馆钢结构安装工程，建筑面积为77530㎡。工程范围包括钢梁、钢柱的制作和安装，转换桁架的制作和安装。合同工期为2014年11月23日至2015年9月30日。我单位承接钢结构工程的制作、拼装及其焊接任务（7轴～28轴，H轴～R轴型钢混凝土结构）。图书馆A区钢桁架施工任务重、质量要求高，转换钢桁架重量为280吨，高11.1米，长度57米，顶部标高26米。现场焊缝质量要求高。软弱地基换填毛石与干土混合物，吊装完毕后，原换填土可以用于其他工程回填用。大型吊装机械按要求年检，技术成熟，安全系数高。地面拼装，55mm超厚钢板焊缝有较高质量保证率，空中焊接过程时间短，减少安全风险，减少交叉作业时间。通过在施工中应用本工法，钢桁架施工质量得到了保证，安装精度得到了大幅提升，有效的缩短了施工工期，节约了工程成本。59 工法应用情况及应用前景：型钢混凝土结构是把型钢埋入混凝土中的一种独立的结构型式，由于钢筋混凝土中增加了型钢，型钢以其固有的强度和延性，以及型钢、钢筋、混凝土三位一体地工作使型钢混凝土结构比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点。与钢结构相比具有防火性能好，结构局部和整体性能好、节省钢材等优点。河北联合大学新校园建设工程之公共教学活动区及学院组团二工程-图书馆转换钢桁架重量280吨，高11.1米，长度57米，顶部标高26米。钢桁架采用工厂预制，现场地面散拼，整体吊装，采用2台350吨的大型履带吊车进行抬吊。吊机选用350t履带吊车，54m主臂,单机在10米水平距位置可起吊207吨。双机抬吊就可满足280吨桁架整体安装的问题，减少了空中分体组装的工作量，保证了焊接质量，又提高了施工效率。该施工工法涵盖了地基土换填及拼装场地硬化→拼装胎架布设→钢桁架拼装→钢桁架吊装等工艺，规范化的要求提高了施工质量和效率。从而达到缩短工期，降低成本，提高质量的目的。该工法采用了大型施工设备和合理的施工工艺，对软弱地基条件下大跨度、大吨位钢桁架安装施工的推广应用做出了启示。经济效益和社会效益（包括节能和环保效益）：现场单独拼装场地，空中安装施工速度快、占用现场时间短。钢构件工厂化生产，再运抵现场完成拼装，对工期要求紧、质量要求高的现场，具有非常明显的优势。通过严格控制施工质量，杜绝了返工的现象，从而大大地缩短现场钢桁架安装工期。节约施工成本，仅减少高空作业时间就可节省费用14.4万元。使混凝土施工与钢构件安装可以做到占用最少交叉施工时间，平行作业。环保节能，有效降低了施工成本，现场管理科学化、规范化、标准化、信息化，安全文明达标，对外展示中建品牌形象。同时锻炼和培养了一批专业技术人才，积累了丰富的施工经验和大量的技术资料，提高了项目的施工技术与管理水平，增强了企业的市场竞争能力，提升了企业在社会上的知名度和影响力。59 主要完成单位意见：该工法采用了简单的施工设备和合理的施工工艺，对于大吨位钢构件整体安装施工有很好的推广应用前景。（如工法应用工程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性补充意见如下：）第一完成单位公章第二完成单位公章2015年月日2015年月日工法评审意见：主审（签字）：副审（签字）：2015年月日59 二、工法内容材料59 280吨转换钢桁架整体安装施工工法完成单位：中建六局土木工程有限公司主要完成人:孙玉华高政石雅军刘勇1、前言转换桁架是结构转换层的转换构件，是横向构件，主要承受竖向荷载，在满足建筑功能的前提下，通过增大中间节间的跨度或减小端节间的跨度来增大中间弦杆的内力，减小端节间的内力，使弦杆内力分布均匀。它用于该层上下的墙或柱的轴线因房屋使用功能需要而错开（即上下不能对齐）时的构造。在多高层建筑中设置转换层已成为现代建筑的一大趋势,而梁式转换层结构是目前实现垂直转换的最常用的结构形式。但在托柱形式的梁式转换层中,当转换梁跨度很大,且承托层数较多时,由转换梁承托上部框架柱传递下来的竖向荷载会很大,致使转换梁的界面尺寸过大。再者,采用转换梁也不利于大型管道等设备系统的布置,不利于该转换层建筑空间的充分利用。此时若根据上下柱网的轴线位置设置采用桁架转换层则可巧妙的解决此问题。桁架转换结构相比于梁式转换结构，桁架转换结构有许多特点：从建筑上来说，桁架转换结构不仅能够满足建筑上对穿设管道和线路的要求，而且有利于建筑室内的采光，从结构上来说，桁架受力明确，计算方便，而且在同等条件下，采用转换桁架时其刚度要比转换梁的刚度小，不至于使得转换层刚度比相邻结构层的刚度突变较大，有利于抗震设计，从经济上来看，利用转换桁架结构比梁式转换结构耗材少，节约成本。河北联合大学图书馆A区H轴4-6层转换桁架采用空腹桁架转换层为双层桁架型式。2、工法特点2.1施工场地下部为软弱下卧层，大型机械站位和行走线路进行加固处理，根据选择的履带吊车性能参数，对场地进行换填，项目选用毛石和干土混合物，分层压实，履带吊车进场后进行试压。2.2钢桁架钢板均为中厚型钢板，最大厚度55mm，如何保证现场焊缝质量，满足一级焊缝要求为重中之重。原材控制、焊接人员技能、过程检测、防护措施是控制要点。59 2.3拼装胎架精度控制，钢桁架长度57米，单榀单片侧向刚度差，组装过程和焊接过程中会发生挠度变形，必须通过拼装胎架的放置位置、平整度予以保证。2.4大型设备吊装过程，指挥人员与操作人员协同配合，一人指挥，两台吊机必须同步提升，保持匀速状态，保证吊装过程安全。3、适用范围本工法适用于大多数公共建筑大跨度、大重量、软弱地基下钢构件整体安装施工。4、工艺原理本工法主要通过以下工艺原理来实现大吨位钢构件整体安装施工，首先，对履带吊车组装场地、站位和行走路线软弱地基土进行换填，全部用毛石和干土混合物进行压实处理，满足履带吊车对地耐力的要求，对钢桁架拼装场地进行混凝土硬化；其次，在硬化后的场地上布设拼装胎架，调整胎架平整度，满足侧向挠度要求；然后通过控制原材料质量、焊接人员技能、过程检测、防护措施来控制钢桁架的拼装质量；最后，履带吊进场组装、试吊，进行整体吊装，完成施工任务。5、施工工艺流程及操作要点5.1整体安装工艺流程地基土换填及拼装场地硬化→拼装胎架布设→钢桁架拼装→钢桁架吊装5.2地基土换填及拼装场地硬化5.2.1地基土换填施工场地海拔较低，土质为松散回填土，承载能力极低，为满足桁架拼装精度和大型履带吊车吊装施工要求，需对施工现场地基土进行了换填夯实，提高施工场地基承载力。吊车站位场地的要求：在本工程中，履带吊臂杆高度43米，履带踏面宽1.2m，接地长度9.8m。单机全配重为325t，最大吊装重量140t。吊车吊装时对地面的地耐力要求：P=(325+140)/（2*9.8*1.2）=19.77t/㎡对地面顺向铺垫4块2.5m*7.5m的路基板时59 P=(325+140)/（6*2.5*7.5）=6.2t/㎡考虑吊车对地面的不均匀受力，取不均匀受力系数1.3，则：P=6.2*1.3=8.06t/㎡因此，带超起配重吊装时要使用路基板叉开铺设，地耐力10可以满足履带吊车吊装要求。现场土质情况：履带吊车站位的地方都是松散回填土，现场采用换填法进行地基处理，吊车行走区域道路应夯实、平整，行走道路宽度12米，转弯半径应大于16米；吊车站位、行走路线处理：挖去1m厚松散土，开挖后用30吨压路机压实，压实后回填1m厚毛石与干土混合物，分层回填压实，每层厚度不大于250mm，每层均需要采用振动压路机压实。地面应平整，履带吊车进场后进行试压，吊装作业时铺路基板或厚钢板。5.2.2拼装场地硬化为了防止桁架拼装过程中局部地基不均匀沉降，影响桁架拼装精度，对桁架拼装场地进行了硬化处理。拼装场地做法：拼装场地长80米，宽30米，浇筑200mm厚C25混凝土。5.3拼装胎架布设由于桁架跨度较大，自重59 大，本着施工方便、容易操作、精确控制的原则，在桁架拼装前先搭设辅助拼装胎架，拼装胎架采用钢梁、垫板以及千斤顶共同搭设而成，高度800mm。此高度可以满足焊工仰焊空间需要，桁架不再需要进行翻身，焊工即可在上下两侧完成焊缝焊接，方便了施工操作，通过两边对称焊接还有利于控制桁架焊接变形，消散焊接应力，控制桁架拼装精度，且节约了拼装措施费。在场地中准备2m长40a号工字钢30个拼装胎架。工字钢截面高度为400mm腿宽142mm，每个胎架采用下部2根，上部1根工字钢呈品字形放置焊接固定，在桁架上下两侧钢梁及中间立柱下部，每隔5m放置一个均匀布置，胎架摆放完成后进行整体标高测量，对标高不符合要求的胎架采用钢板进行支垫，确保胎架上表面水平一致，调整完成后，进行焊接固定。如下图所示：本桁架为型钢混凝土结构，上部结构荷载较大，对安装精度要求极高，故拼装误差控制非常重要，而辅助拼装胎架是控制转换钢桁架质量的重中之重，所以要严格控制拼装胎架搭设的精度，拼装平台搭设时应注意以下问题：编号注意问题1胎架搭设必须稳固，胎架肢柱间连接要牢靠，测量完成后焊接固定牢固。59 2钢平台底板下的场地须平整、夯实，具有足够的承载力和稳定性，在组装焊接过程中胎架不得发生沉降或倾斜现象。3上部钢梁安装时须测量校核顶标高，保证钢平台顶面保持水平。胎架的平整度采用水平仪进行测量。4钢平台搭设时，控制其直线度，保证在一条直线上。5.4钢桁架拼装5.4.1焊接工艺评定钢桁架最大截面尺寸为1100mm*600mm*40mm*40mm、斜撑最大尺寸为700mm*600mm*50mm*50mm、等高十字钢柱最大截面尺寸为600mm*250mm*30mm*40mm，斜撑及中间钢梁接口形状复杂，钢板厚度最大为55mm，且有Z向性能要求，焊接工作量大，现场焊缝全部要求为一级焊缝。为减少焊接应力、控制焊接变形、防止厚钢板焊接层状撕裂，在设计阶段便按照JGJ81-2002“建筑钢结构焊接技术规程”要求，进行焊接工艺评定。1）焊接材料应对每种焊接材料（焊条、CO2气保焊焊丝、埋弧焊焊丝、焊剂）、按不同牌号（型号）规格、批号分别进行抽样复验，抽样时由驻场监理见证取样、送样，复验合格后方可使用。焊接材料的选用（1）手工电弧焊钢种焊条型号Q345E50**（2）自动焊接及半自动焊接钢种CO2保护焊实芯焊丝Q345ER50-3焊接材料选用原则是强度匹配，或称等强度匹配。2）焊工持证上岗59 对焊工进行复训与考核。只有取得合格证的焊工才能安排进入现场施焊。针对本工程构件焊接接头特点，需对焊接人员进行专门培训和提高性培训，以达到熟悉焊接工艺操作规程和提高焊接技能水平，保证工程焊接质量等级达到优良。5.4.2桁架组装钢桁架跨度达到了56.7米，重量达到280吨，为避免桁架产生下挠，桁架制作时高度方向上应予以起拱，根据计算，转换桁架需起拱50mm,在详图深化阶段，将起拱度加以考虑，施工图中的杆件尺寸是起拱以后的尺寸为准。起拱后，腹杆与弦杆的尺寸都有相应的变化，加工放样图是根据施工图中尺寸绘制，现场拼装时胎架的搭设也应根据起拱后的尺寸进行设计。1）主体结构复测桁架组装前先对主体结构进行复测，确保主体结构的标高、尺寸符合要求，重点测量两侧型钢混凝土钢柱的牛腿标高、位移，记录数值，确定无误后开始组装桁架。2）桁架组装控制措施在平台上划出平面桁架各杆件的投影控制中心线、在地面设置标高控制点、拉设钢丝绳等，用水准仪、钢卷尺、钢丝绳等进行测量控制每个安装的构件，保证每个构件安装都符合要求。调整焊缝的间隙可以微调桁架长度、高度；采用千斤顶和垫板等辅助措施调整桁架侧面平整度。每组装一个节间进行一次复测，校核已安装桁架总体尺寸，加强过程监控，及时纠正出现的误差，确保桁架总体尺寸符合设计要求。3）桁架组装流程施工人员将标记好的桁架，用吊车依次放置在搭设好的平台上进行整体组装，先在两侧胎架上拼装上下弦钢梁，校核固定，再吊装桁架立柱和斜撑，进行测量复核，符合要求后进行点焊固定，整体点焊完成后，进行验收，符合要求后开始焊接。焊接时按照已编制的焊接工艺评定报告，从中间向两侧对称进行施焊，为确保钢桁架不产生焊接变形，焊接过程中定时用水准仪检测桁架表面平整度，及时消除变形确保桁架拼装精度。（1）弦杆组装59 对进入施工现场的钢构件进行验收，合格后开始安装作业，按照施工图纸，将对应的钢梁吊装已搭设的拼装胎架上进行组装，依次从中间往两侧进行拼装。结合已经标记的施工控制线、标高点，测量复核放置的构件，符合要求后进行点焊，焊接连接板进行固定，并与钢平台固定牢靠。（2）支撑组装上下弦杆经过测量符合图纸要求后，安装立柱及斜撑。立柱从中间往两侧进行安装。对构件尺寸及标高测量复核，符合要求后点焊固定。立柱安装完成后，开始安装中间斜撑，也是从中间向两边依次安装、点焊；立柱及斜撑安装完成后，安装中间弦杆，校核固定，核对整体小拼尺寸，符合要求后点焊；中间支撑依次从中间向两侧进行安装、点焊，直到桁架整体拼装完成。（3）桁架安装示意图：上下弦杆组装立柱及斜撑进行组装中间弦杆安装59 桁架拼装完成桁架整体拼装完成后，再次进行复测，复核总尺寸、起拱值、桁架高度、表面平整度，符合要求后，进行焊接。5.4.3现场焊接1）钢板焊接坡口形式针对本工程钢结构的类型以及焊接接头的构造设计，其较典型的焊接接头基本有三种：对接接头（等厚与不等厚二种），T型全焊透对接与角接组合及局部焊透对接与角接组合。2）焊接坡口及其边缘的清理焊接坡口及其边缘50㎜范围内的母材一般均采用砂轮打磨清除污物，当有油脂或水分时，应采用氧、乙炔火焰烘干处理。3）引弧、熄弧和衬垫T形接头、十字接头、角接接头和对接接头主焊缝的两端必须配置引弧板和引出板，其材质应和被焊强度相近的合格钢材，坡口形式也应与被焊焊缝相同；引出弧板尺寸，气体保护焊焊缝引出长度应大于30㎜，其引出弧板的宽度应大于50㎜，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30㎜，厚度应不小于6㎜。4）定位焊定位焊采用CO2气体保护焊，所用焊接材料应与正式焊接材料相同，定位焊焊缝质量要求应与正式焊缝相同。定位焊焊缝长度宜大于40㎜，间距宜为300～600㎜，收弧时应填满弧坑，定位焊焊缝厚度不宜超过打底焊道的焊肉厚度2/3。当定焊焊缝出现气孔或裂纹时必须清除后重焊。5）焊接环境焊接作业环境应符合以下规定：当焊接作业区风速超过2m/S时，CO2气保护焊应设防风棚或采取其它防风措施，焊接作业区如遇以下情况应停止焊接作业：59 （1）下雨雪时在露天进行焊接作业；（2）相对湿度大于90％，而无采取去湿或烘烤措施；（3）露天作业正遇大风天气。6）焊接工艺参数CO2气体保护焊焊丝直径（mm）焊接电流A电压V焊接速度cm/min气体流量升/min1.2240-30020-2530-6015-257)焊接变形的控制(1）在构件进行装配和连接时，以及将加强部件焊于构件时，所采用的工艺与装焊顺序须使焊接变形与收缩尽量为最小；(2）在确定焊接顺序，首先应考虑先焊收缩量大的焊缝和受力较大的焊缝，且应该在尽可能小的拘束条件下，进行焊接；(3）在构件焊接时还应注意先焊中心部位的焊缝，而后向四周散开焊接或向两端散开，且尽可能地安排多名焊工对称、同时采用同一焊接参数进行焊接；(4）局部分段构件的拼装焊接，一般必须等整体完成制作后再与其它构件进行组装焊接；(5）H型梁的接长拼装焊接，一般应完成下翼缘板的对接而后再焊接下翼缘板与腹板的角焊缝，最后焊接上翼缘板与腹板的对接与角接组合焊逢；(6）对存在较大外部收缩拘束条件下进行焊接时，严禁焊接中途冷到最低预热温度以下焊接，焊接过程应连续进行直至完成全部焊接到足够的焊肉厚度且能确保不产生裂纹为止。8)控制焊接残余应力的措施构件焊接时产生瞬时应力，焊后产生残余应力，并同时产生残余变形。控制应力的目标是降低应力的峰值并使其均匀分布。其措施有以下几种：(1）减小焊接拘束度：拘束度越大，焊接应力越大，首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接。如长构件需要拼接板条时，要尽量在自由状态下施焊，不要待到组装时再焊，应按工艺先将其拼接工作完成，再行组装构件。若组装后再焊，则因其无法自由收缩，拘束度过大而产生很大应力。59 (2）采取合理的焊接顺序：在焊接较多的组装条件下，应根据构件形状和焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝原则。构件卧放于平台上，先焊对接缝，次焊垂直角焊缝。再焊平面角焊缝。沿焊缝长度而言，每条缝应采用由中向外，逐步退焊。就构件平面而言亦应采用由中向外（四周）分散逐个焊接。(3）采用补偿加热法当构件上某一条焊缝经预热施焊时，构件焊缝区域温度非常高，伴随着焊缝施焊的进展，该区域内必定产生热胀冷缩的现象，而该区域仅占构件截面中很小一部分，此外部分的母材均处于冷却（常温）状态，由此而对焊接区域产生巨大的刚性拘束，造成很大的应力，甚至产生裂纹。若此时在焊缝区域的对称部位进行加热，温度略高于预热温度，且加热温度始终伴随着焊接全程，则上述应力状况将会大为减小，构件变形亦会大大改观。9)钢桁架检测钢桁架整体焊接完成后，进行整体验收，检测总尺寸、表面平整度、起拱值，并进行焊缝探伤检测，图书馆桁架现场焊缝要求为一级焊缝，采用超声波进行探伤，通过加强焊接过程控制，本桁架施工过程中一级焊缝一次合格率达到了99%。5.5钢桁架吊装5.5.1钢桁架吊装模拟计算为保证桁架吊装过程施工安全，确保桁架自身结构稳定，吊车站位及吊点设置符合要求，需要进行桁架吊装施工模拟计算。1）计算依据目前，结构施工过程设计验算尚无统一的国家标准，本计算书根据已有施工过程验算与设计经验，并参照(但不限于)以下标准进行计算：（1）建筑结构荷载规范（GB5009-2012）（2）重型结构（设备）整体提升技术规程（DG/TJ08-2056-2009）（3）钢结构设计规范（GB50017-2003）（4）空间网格结构技术规程（JGJ7-2010）（5）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）（6）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）（7）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）59 （8）钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）（9）建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-2002）2）计算软件本工程转换钢桁架吊装验算，采用软件3d3sV10.0计算。3）荷载工况及组合转换桁架吊装验算考虑荷载包括：工况0：恒载（结构自重）工况1：风荷载（按河北省唐山市基本风压取值为0.40kN/m2）荷载组合：（1)转换桁架翻身阶段1.35恒载（工况0）（2)转换桁架吊装阶段1.35恒载（工况0）+1.4×0.6风荷载（工况1）4）计算模型本次施工吊装验算分为两个阶段。第一个阶段为转换桁架翻身阶段，第二个阶段为转换桁架吊装阶段。两个阶段的计算模型分别如下图1、图2。图1翻身阶段计算模型59 图2吊装阶段计算模型5）计算结果（1）转换桁架翻身阶段转换桁架翻身阶段应力比与位移计算：图3翻身阶段强度应力比59 图4翻身阶段绕弱轴稳定性图5翻身阶段绕强轴稳定性59 图6翻身阶段变形计算结果表明，本阶段结构杆件最大应力比为0.433，最大竖向变形为16.436mm。均满足安全性要求。（2）转换桁架吊装阶段转换桁架吊装阶段应力比与位移计算：图7吊装阶段强度应力比59 图8吊装阶段绕弱轴稳定性图9吊装阶段绕强轴稳定性图10吊装阶段变形59 计算结果表明，本阶段结构杆件最大应力比为0.709，最大竖向变形为1.894mm，均满足安全性要求。5.5.2吊装机械选择履带吊转盘中心至履带前端5.5米，构件立起宽度约1米，构件至安装位置考虑1.5米，选择吊车水平距最小8米。钢丝绳高度取12米，吊钩（选用100吨吊钩）至杆头限位高度取5米，根据放样确定吊车杆头高度至少43米。构件重280吨，单台履带吊负荷为140吨，根据国家相关规定要求，两台履带吊抬吊，单台履带吊负荷不能超过额定起重量的80%，要求单台履带吊的额定起重量达到175吨以上。吊点的选择及吊杆的高度见下图。吊点示意图工作高度示意图根据以上条件吊车选择如下：选择两台350吨履带吊车进行安装。工况为全配重，选择杆长54米，水平距10米，起重量可达207吨，完全满足吊装要求。其工况及性能见下图。59 吊机站位图5.5.3选择钢丝绳桁架吊装施工采用钢丝绳进行绑扎，绑扎点设在上弦四个节点处，吊索绑扎处垫置半圆钢管，防止桁架起吊过程中钢梁棱角割断钢丝绳。每个吊钩有4根钢丝绳，可以求得钢丝绳的拉力为：,可以求得T=36.80t。59 可取实际拉力约为37t，根据钢丝绳使用拉力公式P＜Q/K，其中Q为钢丝绳破断力，K为钢丝绳使用安全系数，取为6，可求得钢丝绳破断力Q＞P*K=370*6=2220kN，钢丝绳选择6x37+1，公称抗拉强度为170Kg/mm2，查五金手册可知取φ=70㎜的钢丝绳满足要求。5.5.4桁架吊装前的准备1）安装前要对施工现场实际勘察，吊装机械所站位置下方如有地下管网，须密集铺设路基箱。安装前要对桁架基础的轴线、标高进行复测，结合图纸对构件几何尺寸进行测量和复测。桁架安装时，需拉设缆风绳，控制桁架的稳定。吊装过程中，起重臂的最高点及作业回转半径要与空中的各类电线及周围的生产设施保持安全距离。下图为机械设备报验：2）脚手架搭设及临时支撑设置59 为保证桁架安装节点的施工质量，在桁架接口位置搭设临时脚手架。脚手架在桁架两侧搭设，高度27米，脚手架步距1.5米，搭设面积40.5平米。由于桁架长度达到57米，安装就位后为防止侧面弯曲，需要设置临时支撑，临时支撑设置位置如下图：临时支撑采用φ108x5的钢管，连接为焊接。立面图3）人员设置：总指挥1人，全面负责工程质量、安全、进度和作业岗位人员、工具、材料的调配，保证安全稳妥完成吊装任务；执行指挥3人，分别负责指挥主机和副机站位操作，做到指挥正确无误；起重机司机2人，在执行指挥的指挥下，保证起重机站位达到技术要求，操作准确无误，如指挥人员指挥错误有权拒绝作业，做到十不吊；起重作业岗位人员，负责配合起重机站位，支腿和索具的悬挂及摘钩。 5.5.5桁架吊装过程监控59 为保证抬吊时的安全，必须计算履带吊车的单车起重量和吊臂的摆动幅度，防止一台吊车负载过大，造成失稳。双机抬吊时平衡点计算：钢桁架在水平位置时，1#履带吊机承受的重量：P1=GA/A+B当已选定吊点位置时，计算2#履带吊机承受的重量：P2=GB/A+B根据力的平衡条件P1B=P2AP1+P2=G在起吊钢桁架时，当1#履带吊机吊钩逐渐升高，即设备自水平逐渐趋向垂直位置，则P1值从GA/A+B相应逐渐递增至G（钢桁架自重），2#履带吊机上的P2值自GB/A+B逐渐递减为零。G――钢桁架自重（吨）P1――1#履带吊机吊重（吨）P2――2#履带吊机吊重（吨）A――1#吊点离重心距离（米）B――2#吊点离重心距离（米）O――钢桁架重心位置（米）根据现场实际情况，单车起吊重量为207吨，考虑安全系数(吊重质量不得超过两台起重机所允许起重量总和的75％，每一台起重机的负荷量不宜超过其安全负荷量的80％)，单车实际起吊重量为207×0.75=155吨，如P1为155吨，P2则为125吨，代入公式:P1=GA/A+B或P2=GB/A+B可得出A=1.24B由A+B=32.4米，可以得出，A=17.94米，B=14.46米。59 起吊过程中根据履带吊车测力传感器控制单车起重量不超过155吨，利用经纬仪和卷尺测量A、B距离变化。监测记录数据如下：时间状态吊车起重吨位/t吊车吊臂摆动幅度/m备注1#2#10：00桁架开始起吊00010：15桁架翻身9087010：30桁架离地1401400.510：45桁架提升1451350.311：00桁架提升1401400.111：15桁架提升135145011：30桁架提升1401400.311：45桁架就位1451350.812：00桁架对接14014005.5.6钢桁架起吊1）吊装前，施工作业人员应与技术人员及有关部门的人员核实构件重量、方位。经检验合格具备安装条件后由指挥人员组织吊装。2）25吨汽车吊铺设路基板，两台履带吊车逐次行进到路基箱上，起重机司机应按照吊装工艺要求，确定起重机的准确站位，进行起吊前设备测试。完成后，按计算吊点位置悬挂钢丝绳。先把桁架由平躺状态逐渐立起，过程如下图：59 履带吊车边起吊，边行进，25吨汽车吊配合为履带吊铺设路基板。到达预定的水平距位置内进行悬空试吊，离地1米，静止24小时。59 正式起吊，缓慢吊装，保持匀速，钢桁架就位后，开始进行高空焊口焊接。桁架吊装照片：桁架吊装航拍桁架吊装航拍3）桁架对接接口的焊接顺序现场合拢缝焊接顺序的原则：先焊接H型钢的上翼缘的对接合拢焊缝，再焊接下翼缘的对接合拢焊缝，最后焊接腹板对接焊缝。5.5.7钢桁架验收待桁架安装完成后，进行整体验收，检测标高、尺寸，对桁架两侧连接处焊缝进行探伤，符合要求后进行卸荷。桁架卸荷：桁架整体验收完成后，进行卸荷，按照专项施工方案要求，分两次进行卸荷。第一步,吊车启动，松钩，静止观测桁架沉降，观测12h后，测量沉降值；第二步，观测桁架挠度符合要求后，开始拆除吊车。59 6、主要材料、设备6.1主要材料序号材料名称规格1钢材Q345B2二氧化碳保护焊药芯焊丝ER50-36.2主要设备设备名称规格型号单位数量履带式起重机350吨台2汽车吊160吨台1汽车吊25吨台1CO2焊机400台6防坠器个20经纬仪台2水准仪台2铝合金塔尺5m把2磁力线锤铜质0.5、1㎏个各4卷尺50M把2钢尺5M把6空气压缩机V-1.05/10型台1碳弧气刨枪W-500型把3特制烤枪多火头把2射吸式焊炬H01-40套6电动角向磨光机Φ125把4CO2焊咀防堵剂盒35CO2气瓶按实提供水泵15m3台2安全帽个20安全带条2059 7、质量控制7.1质量保证体系项目经理生产经理公司项管部技术负责人质量员工长作业班组7.2质量保证措施7.2.1钢结构安装的施工、检查、评定和验收必须遵循与工程相关的技术文件和技术规范。7.2.2安装前，应按构件明细表核对进场的构件，查验产品合格证和设计文件；工厂预拼装过的构件在现场组装时，应根据预拼装记录进行。7.2.3钢构件进入现场后应进行质量检验，以确认在运输过程中有无变形、损坏、和缺损，并会同有关部门及时处理。7.2.4拼装前应检查构件几何尺寸、焊缝坡口、起拱度、油漆等是否符合设计图纸规定，发现问题后应报请相关部门，必须在吊装前处理完毕。7.2.5每道工序必须填写质量数据，质量检验合格后方可进行下道工序。7.2.6钢结构的安装应按施工组织设计进行，安装程序必须保证结构的稳定性和不导致永久变形。7.2.7钢结构吊装前应清除其表面的油污、泥沙等杂物。7.2.8钢结构组装前应对胎架定位轴线，基础轴线和标高位置等进行检查。7.2.9结构件安装就位后，应立即进行校正、固定。安装的结构件应形成稳定的空间体系。59 7.2.10钢结构组装、安装、校正时，应根据风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响，采取相应的调整措施。7.2.11焊接施工均应按相应的施工规范施工，施工前应由专业技术人员编制作业指导书，并进行技术交底。7.2.12测量仪器应进行定期检验校正，确保仪器在有效期内使用，在施工中所使用的仪器必须保证精度的要求。7.2.13各控制点应分布均匀，并定期复测，以保证控制点的精度。8、安全措施8.1施工负责人应对高处作业安全技术负责并建立相应的责任制。施工前，应逐级进行安全技术教育及交底，落实所有安全技术措施和个人防护用品，未经落实不得进行施工。8.2攀登和悬空高处作业人员以及搭设高处作业安全设施的人员，必须经过专业技术培训及专业考试合格，持证上岗，并定期进行体格检查，进行作业时必须带安全帽并系好安全带，穿防滑鞋。8.3施工中对高处作业的安全设施，发现有缺陷及隐患时，必须及时解决；危及人身安全时，必须立即停止作业。8.4钢桁架吊装前必须认真核算吊装重量。计算校核选用吊装用钢丝绳。8.5在施工作业场所有坠落可能的对象，应一律先行撤除或加以固定。高处作业中所用的物料，均应堆放平稳，不妨碍通行及装卸。工具应随手放入工具袋；作业中的走道，应随时清扫干净；拆卸下的对象及余料和废料应及时清理运走，不得任意乱放或向下丢弃，传递对象禁止抛掷。吊装前应检查被吊构件上杂物是否清理干净，以防高空坠物伤人。吊装时，所有人员都应撤到安全线外。 8.6因作业需要，临时拆除或变动安全防护设施时，必须经施工负责人同意，并采取相应的可靠措施，作业后立即恢复。 8.7风速大于9.8m/s的大风或大雾、大雨、雷雨等恶劣天气时，不得进行吊装作业；采用风速仪测量风速。 8.8吊装工作应由经验丰富、优秀可靠的起重技师负责吊装指挥，统一号令。 8.9起重机司机和起重工均需熟悉起重技术基础知识和安全操作方法，以及有关59 的安全技术守则等；必须经过学习或训练，并经考试合格后，方能正式担任工作。 8.10起重作业开始前，负责指挥人员必须与司机等有关人员研究，确定操作步骤和方法，统一行动与信号，以确保安全作业。 8.11起重作业开始前，起重人员必须详细检查被吊设备的捆绑是否牢固，重心是否找准，以及附近是否有其它障碍物等。 8.12被吊钢桁架下面禁止站人，在起吊时不许任何人靠近被吊构件，更不允许将头伸进被吊构件下面观察情况。                8.13吊车司机与起重工在工作中不得擅离岗位；将设备吊起后，更不准离开，若必须离开时，应将设备放下或采取防护措施。 8.14用起重机吊装钢桁架时，吊钩钢丝绳应保持垂直状态，不得用吊钩从倾斜方向拖拉构件或斜吊。 8.15本次吊装高空作业量多、高度高，危险性大，应在设备的临边、临洞处设置可靠的防护并做醒目的标志。 8.16为确保吊车的安全，保证吊车稳定性，采取如下措施： 8.16.1吊装前需对吊车各系统进行检查，内容包括吊车的变幅、旋转、液压、控制系统等，需安全可靠，运转灵活。正式吊装之前需进行试吊工作，检查吊车支腿稳定及各系统无异常情况后方可进行正式吊装工作。 8.16.2为确保履带吊安全，在该吊车不作业期间，督促吊车组开启吊车非作业时的保护功能，该功能能抵抗8级以下大风。 8.16.3吊装风险性分析为保证吊装安全，对该大型吊装事先进行风险性分析，提前预防。8.16.4吊装作业前需对指挥人员与吊车司机的对讲机检查试调，以保持吊装作业时通讯畅通。 8.16.5吊装作业时以履带吊为中心向外50米拉警戒线，确保无关人员撤离吊装区域。9、环境保护措施9.1环境保护措施9.1.1环境指标59 1)噪音排放达标:昼间<75dB夜间<55dB2)现场扬尘排放达标:现场施工扬尘排放达到本地区粉尘排放标准规定的要求。3)运输遗洒达标：确保运输无遗洒。4)生活及生产污水达标排放：生活污水中的COD达标(COD=300mg/L)5)最大限度防止施工现场火灾、爆炸的发生。6)现场设置垃圾站，固体废弃物实现分类管理，提高回收利用量。7)项目部最大限度节约水电能源消耗。9.1.2主要环境因素施工作业期间应采取有效的措施，控制出现的环境因素所产生的不良后果。根据工程特点和施工过程中现场可能出现的环境因素有：1)光污染：如夜晚施工的弧光。2)固体废弃物污染：如废料、焊条、焊渣等。3)噪声污染：如施工机械施工时的噪声、材料的撞击声、人为制造的噪声等。9.1.3施工现场保护的基本原则1)严格贯彻执行国家及各级地方政府所发布的有关环境保护问题的法律法规文件。2)严格管理和控制施工现场各种污染源的排放，最大程度地做到减少污染源和提高施工现场的污染的综合治理能力。3)施工现场的废物垃圾要及时清理，按照环保要求运到指定地点。4)施工现场的工作面要保持清洁，道路稳定通畅，保证无污物和积水。5)工程机械、设备和车辆进出施工现场的堵漏、覆盖等防污处理和冲洗制度。6)减少施工工地机械、设备等所产生的噪音、废气、废液。7)工地污水的排放要做到生活用水和施工用水的分离、严格按照市政和市容处理。8)对于影响周围环境的工程安全防护设施，要经常检查维护，防止由于施工条件的改变或气候的变化影响其安全性。9.1.4各种施工材料要分类堆放整齐，对余料注意定期回收，对废料及时清、理，定点设垃圾箱，保持施工现场的清洁整齐。9.1.5定期进行安全与文明检查评比，根据评比分数高低给予作业处相应的奖惩，把安全文明施工工作做好。9.2职业健康保证措施9.2.1健康安全培训,对进入工地的所有施工人员进行相关的健康安全培训。59 9.2.2健康保证计划，在项目开工前制定健康保证计划，并在施工中加以实施。9.2.3职业病防治，根据《职业病防治法》的规定，做好职业病的防治工作。9.2.4现场卫生管理，根据项目的要求做好现场的卫生管理工作。10、效益分析10.1根据相关的技术资料统计，钢结构建筑相比传统的建筑而言，无论是空间结构布臵、施工工期、抗震方面，都具有很好的优势。10.2采用本工法，可以有效控制钢桁架安装施工，从材料控制、构件制作、构件安装、构件焊接全过程，作为指导性文件，起到了施工的引导作用。工序明确、质量可控，安全有保证，有利于全过程管理。10.3工法考虑了软弱地基下大跨度、大吨位钢构件整体安装的各方面，各关键点控制要点明确，安装速度快，提高了施工效率，土建与钢结构施工减少交叉施工时间，经过测算，仅高空焊接工程量一项就可以节省费用14.4万元。10.4本工艺充分考虑了起重机械能力，最终采用地面拼装焊接，整体吊装的施工方法，利于控制拼装质量，降低施工风险，缩短工期。10.5钢结构建筑安装简便，节省人工成本，缩短了工期。钢结构建筑的抗震性能优异，由于钢结构的形式不同，导致其抗震性能也不一样。一般而言，与砖混结构相比钢结构的周期较长，相应地震作用较小，有利于建筑抗震。大震作用时，填充墙开裂，刚度很快减小，周期变长，地震反应变小更有利于钢结构主体的抗震。11、应用实例河北联合大学图书馆转换桁架结构工程，桁架采用钢桁架，高11.1米，长度57米，自重280t，两侧支撑在4根型钢混凝土柱上，与钢柱焊接固定，上下弦均为型钢混凝土。型钢柱单节最大为6.6t，长度为9.0m，从一楼延伸至六楼顶，通过与主体结构之间的刚性连接，满足了桁架的受力要求。经过施工前的详图设计，优化了焊口形式，保证了制作过程中的坡口质量，对焊缝焊接质量起到了关键作用。施工过程中，管理人员和操作人员严格按照工法施工，保证了钢桁架安装质量，缩减了工期，为保证总体工期的实现奠定了基础。应用效果良好。59 59 三、工程应用证明59 59 四、经济效益证明59 经济效益证明280t转换钢桁架整体安装施工工法，施工效率高，施工质量得到了有效保证，现场焊缝一次合格率达到了99%，采用该施工方法土建与钢结构可以避免交叉施工，节约工期，有效降低了施工成本。现场高空作业只需要6天时间即可交于土建进行施工，采用高空散拼则需要15天，图书馆钢桁架安装共节约费用14.4万元。此法远期效益更加明显，应用更加广泛。中建六局土木工程有限公司2015年8月10日59 五、科技查新报告59 59 59 59 59 59 59 59 六、工程应用照片59 硬化拼装场地桁架现场拼装59 桁架局部节点桁架拼装完成59 试吊桁架连接节点59 起吊阶段桁架就位59'