广州某超高层(第二高楼)建筑钢结构工程施工组织设计(斜...

第一章 概述 程概况 广州 *广场位于 *广场附近，总占地面积约 1 万平方米，建筑面积约 上高度达 ，建成后将成为珠江新城内仅次于西塔的广州第二高楼。建筑上另一个显特点是 *首层的大堂高度将达到 ，浩大空间给室内设计和人们的视觉感受将带来巨大的冲击，这样大堂的尺度概念在目前全球超高层建筑中尚属首创。 图 1：建筑效果图 该工程建筑总高度 用高度 下五层，底板标高 筑面积 29400 平方米。地上共 63 层，总建筑面积 117903 平方米，五层以上为标准层，层高 准层内筒 23m 23m ，外筒 45m 45m，单层建筑面积2025 平方米。建筑效果图如图 1 所示。 构特点 本工程为斜撑框架 +混凝土核心筒结构体系。 总用钢量 8000 多吨。 主体结构采用混合钢结构系统，外筒四周设置了 9 层一跨的对角支撑，与外筒钢管柱形成了支撑筒体，不仅提供了竖向承载体系，同时也增加结构抗侧刚度，取代核心筒体，提供建筑的抗侧体系。 1内筒采用混凝土剪力墙楼层部分钢梁结构体系。 从立面上看，在 15 层、 30 层、 45 层处有加强层，层高为 心筒剪力墙内设有箱型劲性钢梁，以提高核心筒楼层平面的刚度。心筒内箱型钢梁平面布置如图 2 所示 图 2：核心筒钢梁平面布置图 2结构的四个角柱和跨越 9 层结构斜撑，作为最主要的受力结构。 作为最主要受力结构的四根角柱和结构斜撑分别采用圆钢管和箱型钢管形式，斜撑构件与圆钢管柱通过相贯连接，并在钢管内增设加劲板，连接节点如下图 3 所示。 圆钢管柱的截面形式由地下室的 1800结构屋顶的 1000件截面几乎是以 9 层为一段过度变化；斜撑箱型截面首层为口 1200 600 70 70，顶层为口 800 600 40 40，单段斜撑最重的有 箱型钢梁 图 3：斜撑与钢管柱连接节点 3楼层梁作为连接内外筒的次结构，增加结构的平面刚度。 本工程中，楼层钢梁有两种规格，角柱与混凝土核心筒连接的钢梁为上下两根 H 型通过中间连接板组成的组合钢梁，中间连接板是间断分布，形式如图 4所示。 图 4：组合钢梁截面形式 其他楼层钢梁采用常规的热扎 H 型钢梁。 4主要受力钢柱采用钢管柱。 本工程所有钢柱截面都是圆形截面，钢管柱都是由地下室层一直贯穿至顶层屋面钢架，钢管内浇注混凝土，钢管截面从地下负五层的 1800化到顶层的 800钢管截面变化连接沿钢管长度直径范围内设置了剪力钉，以增加混凝土与钢管的粘结力。 支撑结构 次支撑结构 所有支撑结构 工重难点分析及解决方案 结构深化设计方面 本工程结构形式独 特，节点构造复杂，尤其是钢管柱斜撑节点内部加劲板的纵横布置，同时本工程外框筒钢管采用钢管混凝土结构，钢管内部需浇注高强度混凝土。深化设计过程中必须充分考虑工厂加工及现场混凝土施工。 工制作方面 本工程构件的加工制作方面存在以下难重点项： 1钢材的采购 加工制作重点 本工程有着钢材用量较大，材质要求高（ 钢板厚度厚（最厚达 70钢材规格多（钢板 6 70 23 个规格、热轧H 型钢计 13 种规格）等特点，板厚大等于 40板占工程总量近一 半，且有Z 向性能要求的钢材占工程总量的 35。 2钢管柱斜撑节点的加工制作 具体构件制作难重点 钢管柱斜撑节点构造复杂，钢管从下至上 1800 800等，节点内 部加劲板的纵横布置及加劲板在节点内部的大纵深（最大 1370截面上小间距（最小约 150使节点在加工制作中存在着焊接可达性的制作难重点。同时，厚壁箱型牛腿（ 40 60节点劲板（ 40 60钢管（最薄壁厚12全熔透焊接不但焊接变形大，影响节点的制作精度，同时全熔透的焊接，较大的热输入量还容易产生薄壁钢管烧穿 现象。因此牛腿、劲板与钢管的焊接也是钢管柱斜撑节点加工制作上的一个工艺难重点。 3超宽构件的运输 工艺及管理重点 公路运输的限制条件为 3*6m，通过初步统计，本工程节点宽度最宽约3900量 16 个；宽度 3400点数量 8 个，宽度 3200点数量 8个，超宽节点如何运输，是本工程工艺及管理的重点。 场施工及管理协调 1节点重量大，其它构件重量相对较小，如何选用合理的施工方案，配置合适的施工机械，保证本工程施工的经济性是施工中的一个重点。 2在斜撑未连接前，钢框架结构的 抗侧、抗扭刚度小，结构的稳定、构件精准定位和施工精度控制难。 3斜撑外挂在钢筒体外侧，高空吊装安全防护和焊接作业难度大。 4结构采用外钢框筒，内混凝土核心筒的体系方案，施工过程土建与钢结构交叉作业面多，且由于高层施工中钢结构与土建施工使用同一垂直运输机械，施工过程中垂直运输机械的分配使用是协调的关键，尤其是在工期紧张的情况下。 工条件分析 从现有的钢结构图纸上看，该工程地处珠江新城城市中线轴上，交通较便利，但施工用地较紧张，尤其是可供钢结构施工用地有限，在地下室施工阶段，要着重考虑构件的进场后临 时堆放问题。 1地下室钢管施工 在进行地下室施工时，基坑全部开挖，东侧基坑边线到用地边线距离不足2m，南侧基坑边线到用地边线近 10m，在如此小的闲置用地中，可供钢结构构件堆放场地的几乎没有，考虑到在用地范围内找一块钢结构构件堆放场地几乎不可能，而地面以下的构件数量不是很多，我们想在离工地较近的地方租赁一块地， 面积为 15构件临时堆放，在施工时，利用平板车倒运至施工现场，构件堆放场地处放一台 30t 的汽车吊，现场内设置一台 50t 履带吊。在地下室内放另一台平板车，做构件在基坑内的水平运输。 2地面 以上结构施工 当结构施工至 高后，为解决现场构件堆放问题，保证工期进度计划，减少构件的二次搬运，而由于土建结构设计时没有考虑堆放构件时偶然荷载，故需对本区域内进行临时加固，待主体工程完工后拆除。 对钢结构构件临时堆场的地下室顶板进行计算分析，其承载能力不足时对其进行加固，加固方式为对地下室框架梁采用工具式钢管加固支撑进行加固和在地下室顶板上铺设路基箱。 地下室顶板的加固、铺设路基箱示意图 当主体结构施工时，土建工程施工、机电工程施工与钢结构工程施工存在交叉作业较多，各工作 面要协调配合，总体上是土建核心筒施工快于外框架钢结构施工 4。满足相互间的平行作业。 第二章 钢结构加工制作方案 工制作分析 结构构件分析 1钢结构加工构件分析 本工程钢结构主要包括钢管混凝土柱、斜撑、环梁组成的塔楼斜撑框架，楼层梁，屋顶钢架及雨棚、检修道等。钢结构工程总量约 8400 吨，构件具体分类分析如下： 钢结构构件的组成分析 上述构件中，主要的制作构件类别为钢管柱、斜撑、环梁、楼盖体系及屋顶钢架等，其占总加工量的 比较饼图如下： 约 2450 吨，管结构 约 1820 吨，箱型结构 约 750 吨，箱型结构 钢结构构件组成 塔楼斜撑框架 钢管柱 斜撑 环梁 楼层梁 约 3000 吨， H 型钢 +箱型结构 屋顶钢架 约 280 吨，管结构 +箱型结构 约 26 吨，箱型 +管结构 约 10 吨，型钢 +预埋件 其他构件 雨棚 检修道 构件类别 重量（约） t 钢管柱 2450 斜撑 1820 环梁 750 楼层梁 3000 屋顶钢架 280 其他构件（雨棚、检修道、预埋件等） 36 主要构件加工量比较分析 从构件制作类别上分主要有管结构， H 型钢结构和箱型结构形态为主的构件，具体分类分析见下表： 构件制作类别分析表 结构 类别 构件 名称 重量 （约） t 规格 总加工量 比例 管结构形态为主的构件 外框钢管柱 2450 800*12 1800*12 1800*25、 1800*30 屋顶钢架柱 230 1000*25 等 雨棚柱 10 500*25 H 型钢结构形态为主的构件 H 型楼层梁 2830 24*5*800*14*26、 74*6*9 02*18*34 00*12*1702*14*23 00*8*12 等 检修道构件 10 5*10*10 箱型结构形态斜撑 1820 600*800*40*40 600*1200*70*70 29%22%9%37%3% 0% 钢管柱斜撑环梁楼层梁屋顶钢架其他构件 为主的构件 环梁 750 600*800*20*20 600*1000*50*50 箱型楼层梁 170 150*100*13*13 250*100*16*16 屋顶钢架箱型梁 50 300*600*12*12 180*460*10*10 雨棚箱型梁 16 (7550*13*13 100*50*4*4 从构件制作类别分析中，本工程钢材规格较多，钢材的规格、品种、用量统计如下： 序号 规格 重量约 t 材质 序号 规格 重量 材质 钢板 1 6 8 68 9 0 10 63 12 228 13 74 14 8 15 16 9 0 18 1 19 2 2 20 47 3 23 4 24 5 2520 6 30 84 17 34 8 356 9 4079 0 4514 1 5033 25 22 60449 25 23 7024 25 热轧 H 型钢 序号 截面规格 重量约 t 材质 1 24*5*8 48 49* 102 99*9*14 24 00*11*17 11 01*12*20 248 00*13*20 249 00*13*24 238 00*14*22 99 00*14*26 3 0 00*12*17 81 1 00*12*20 109 2 02*14*23 105 3 00*8*12 443 形管 序号 截面规格 重量约 t 材质 1 100*50*4*4 1 152*127*7 材料对比分析比较饼图分别如下： 79%21%0%钢板热轧3453452535%25板厚40厚40厚400 厚板比例分析饼图 2主要节点形式分析 本工程的塔楼斜撑框架由四个侧面构成，同一个面上箱型斜撑、环梁与钢管柱的相贯和相邻两个面的斜撑、环梁在角部钢管柱的交汇，分别形成相对复杂的钢管柱斜撑节点，节点形式如下： 除了上述的复杂的钢管柱斜撑节点外，本工程中有梁柱节点、钢管柱对接节点、梁与斜撑节点及梁梁节点等多种类型节点，节点构造、类型均较常规。如下所示 ： 节点类型 节点构造形式示意 梁柱节点 典型梁柱节点 节点参数 钢管柱 箱型斜撑 箱型环梁 1800x 12、 25、30 60060000x 50、 45 160060000 1400600 1200600 600 100000 40 600 800 00 0040 斜撑节点（一） 斜撑节点（二） 钢管柱对接节点 等径钢管对接 变径钢管对接 梁与斜撑节点 铰接节点 刚接节点 梁梁节点 3通过对构件及节点的分析，本工程钢构件加工制作特点可以归纳为“薄、厚、难、高、大、多”等加工制作特点。薄壁钢管、厚壁箱型构件、复杂的钢管柱斜撑节点的制作难度大、厚壁箱型牛腿与薄壁钢管焊接、高强钢的应用、节点超大的外形尺寸、构件截面规格形式多等诸多特点。对加工制作厂家的工艺技术、管理能力、制作设备等要 求均较高。 工制作难重点 通过对本工程钢结构构件分析和加工制作特点的归纳，本工程钢构件加工制作的难重点主要集中在以下几方面。 1钢管柱斜撑节点的加工制作 具体构件制作难重点 钢管柱斜撑节点构造复杂，钢管从下至上 1800 800等，节点内部加劲板的纵横布置及加劲板在节点内部的大纵深（最大 1370截面上小间距（最小约 150使节点在加工制作中存在着焊接可达性的制作难重点。 同时，厚壁箱型牛腿（ 40 60节点劲板（ 40 60钢管（最薄壁厚12全熔透 焊接不但焊接变形大，影响节点的制作精度，同时全熔透的焊接，较大的热输入量还容易产生薄壁钢管烧穿现象。因此牛腿、劲板与钢管的焊接也是钢管柱斜撑节点加工制作上的一个工艺难重点。 钢管柱斜撑节点（类型 2）加工制作难重点示意 钢管柱斜撑节点（类型 1）加工制作难重点示意 解决措施：（ 1）针对施焊空间的不足，通过对节点构造的优化、工艺分段、采取合理的组焊顺序、先进可靠的焊接机器 人技术以及在与设计部门沟通后开设人孔等工艺技术、设备及措施，解决节点的焊接可达性问题。具体解决措施示意如下：（组焊顺序详节点加工制作工艺） 施焊空间不足 厚壁牛腿、加劲板与薄壁钢管焊接 施焊空间不足 厚壁牛腿、加劲板与薄壁钢管焊接 节点构造优化建议 节点焊接可达性的实现 （ 2）针对厚壁牛腿和加劲板与薄壁钢管的焊接，将根据我司多年的焊接经验积累和建筑钢结构焊接技术规程（ 有关规定，结合节点焊接实际工况，进行具有针对性的焊接工艺评定，通过焊 接工艺评定制定与工程实际相适应的焊接工艺参数，控制热输入量，减少焊接变形，防止管壁烧穿。 同时，对厚壁牛腿和加劲板与薄壁钢管的全熔透焊接接头，采用我司多年积累并应用成熟的窄间隙小坡口焊接技术，降低焊接填充量，进一步降低热输入量，既防止管壁烧穿和减少焊接变形，又使 焊缝组织晶粒得到细化 ，提高焊缝质量。 节点的焊接均采用 体保护焊， 体保护焊具有电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且 流对焊件起到一定冷却作用，可防止管壁烧穿和减少焊接变形。 2超宽构件的运输 工艺及管理重点 本工程部分节点 形位尺寸超大，通过对本工程斜撑框架的钢管柱斜撑节点外形尺寸的初步统计（节点牛腿的长度按规范许可和施工条件取最小值时）见下表。 建议竖向劲板贯通 2、施焊空间容许时，采用焊接机器人施焊。 1、对横向劲板工艺分段，内部施焊完毕后再施焊对接焊缝 钢管柱斜撑节点外形尺寸的初步统计 序号 节点尺寸（类型 1） 节点尺寸（类型 2） 钢管柱管径 斜撑牛腿截面尺寸 1 约 2850 3900 1800 600 约 2500 3400 1600 600 约 2300 3200 1400 600 约 2100 3000 1200 600 约 1960 2720 1200 600 约 1755 2510 1000 600 约 1550 2300 800 600路运输的限制条件为 3*6m，通过初步统计，本工程节点宽度最宽约3900量 16 个；宽度 3400点数量 8 个，宽度 3200点数量 8个，超宽节点如何运输，是本工程工艺及管理的重点。 对于此类超宽节点，采取构件分段方式，将节点在工厂进行截面上的分段，一侧牛腿单独制作，在现场与钢管柱整体拼焊，控制节点的运输宽度不超过公路运输的限制条件。同时制定后备运输方案，在现场施工条件不能满足工厂分段制作，现场拼焊时，对超宽节点采取整体制作，采用特别通行证的方式，利用超宽车辆运输至施工现场。 3钢材的采购 加工制作重点 通过对用钢情况的统计，本工程有着钢材用量较大，材质要求高（ 345钢板厚度厚（最厚达 70钢材规格多（钢板 670 23 个规格、热轧 H 型钢计 13 种规格）等特点，板厚大等于 40板占工程总量近一半，且有 Z 向性能要求的钢材占工程总量的 35。厚板采购周期长，且在本工程中占有较大的体量，因此保证钢材的及时供应和质量的保证是本工程的重点。 解决措施：公司有着成熟完善的采购网络，公司与舞阳钢铁有限责任公司、邯郸钢铁集团有限责任公司 等多家国内知名厂家或大的钢材供应商均有良好的合作关系，在公司的一些重大项目上，其将优先给予供货保证。对于采购有一定难度的材料，如厚度在 5070间的 25 材料，待中标后应立即 进行价格锁定，签定采供合同，交纳相应预付款，按以住工程经验，此类材料供货周期基本在 3045 天左右。这类材料在广州新电视塔，珠江新城西塔，国家体育场等工程中广泛使用，本公司有成熟的采购经验，完全能够保证材料的及时到位和原材料的质量。 工制作分段方案 本工程钢构件的加工制作分段以现场安装分段原则和公路运输条件限制为原则，对构件进行工厂加工制作的分段。 1本工程楼层梁、屋顶钢架等钢构件均不存在超宽、超高、超长等运 输条件限制，均按结构节点自然分段。 2斜撑框架钢结构分段原则如下：环梁按结构节点自然分段；每两轴线之间的斜撑分成两个加工制作段；钢管柱地下室至八层楼面以两层为一个加工种子分段，八层至顶部以三层为一个加工制作分段，分段位置设在结构楼面标高以上1200。 3超宽节点截面上的分段，采取一侧牛腿单独制作，另侧牛腿与钢管柱整体制作。一起发运现场后拼焊为整体。分段示意如下： 超宽节点截面分段示意图 管斜撑节点的加工制作 工程中斜撑主要采用箱型截面形式的构件。主要截面 尺寸有600*800*40*40 600*1200*70*70 等，主要连接方式是与钢管混凝土柱刚性相贯连接。节点形式主要有两种，一种相邻两个面的斜撑、环梁在角部钢管柱的交汇，另一种是斜撑在平面内直接与钢管柱连接。其连接示意图如下所示： 单独制作的牛腿 节点分段制作形式 节点整体形式 钢管斜撑节点类型 1 钢管斜撑节点类型 2 斜撑节点的主要特点是钢管柱的壁厚与各斜撑牛腿壁厚相差比较大，焊接时需要制定严格的焊接工艺并控制焊接热输入以保证焊缝质量和防止焊接变形过大。同时钢管内节点区域加劲板布 置复杂，需要解决焊接可达性的问题。而对于超过运输限制的部分斜撑节点（类型 2），还需要考虑节点整体宽度超宽的问题，采取一侧牛腿单独制作，另侧牛腿与钢管柱整体制作，一起发运现场后拼焊为整体。总体而言斜撑节点结构相似却不相同，但在加工制作工艺却有相似之处。下面以斜撑节点（类型 1）为例介绍其制作工艺。 1钢管斜撑节点（类型 1）加工制作工艺 第一步：下料 （ 1）下料 第二步：节点内部加劲板拼焊 （ 1）划线 钢管柱 斜撑牛腿 环梁牛腿 钢管柱 斜撑牛腿 1、下料 下料前对钢管进行检验，合格后方可下料，加劲板、牛腿零件下料前用钢板矫平机进行矫正。防止钢板不平而影响切割质量。 钢管采用数控相贯线切割机下料，加劲板、牛腿零件采用数控切割机下料。 1、划线 钢管放置在胎架上，调平固定。首先划出钢管十字平分线。以十字平分线及端部基准线为基准，在内壁划出劲板各装配定位线。 （ 2）装配、焊接加劲板 2、装配、焊接加劲板 依据已划好的装配定位线，分步装 配节点内部加劲板，出于焊接可达性的考虑，焊接工作与装配工作配合同步进行。 焊接采用 保焊施焊，施焊时严格按照焊接工艺所制定的焊接工艺参数执行，防止烧穿和减少焊接变形。焊时加设临时刚性固定，控制焊接变形。 栓钉焊依时机插入进行，避免因焊接操作空间不足而无法施焊或无法保证施焊质量。 第三步：牛腿的 拼焊 （ 1）牛腿的拼焊 第四步：牛腿与节点的拼焊 （ 1）胎架设置 （ 2）钢管柱与胎架定位 1、牛腿的拼焊 牛腿在拼焊平台上进行装配、焊接，牛腿开设坡口是留设定位基点。 1、胎架设置 在平台上划节点地面放样线，标出钢管中线和管口、牛腿中线和边线投影在平台上的 X、 Y 坐标点。根据地面投影设置胎架，需保证胎架具有足够刚 性及精度 2、钢管柱与胎架定位 将内部加劲板组焊好的钢管柱吊上胎架进行定位，定位时保证端面垂直度、轴心线的水平度及各控制点与地面放样线的吻合度。确认无误后与胎架进行临时固定。 （ 3）一侧牛腿的装配、焊接 （ 4）另一侧牛腿的装配、焊接。 第五步：标识存放 最后根据工厂的标识规定和本工程的特点所编制的标识要求进行标识，并严3、一侧牛腿的装配、焊接 装配顺序为先组焊斜撑牛腿，再组焊环梁牛腿。 依据已经在钢管表面划好的装配定位线定位牛腿根部，已经地面投影线，采用三维坐标法，通过垂线控制牛腿端部在 X、 水准仪控制牛腿在Z 上的位置。 焊接采用 保焊施焊，焊接时加设临时刚性支撑。 施焊完毕进行矫正和焊缝无损检测。 4、另一侧牛腿的装配、焊 接 钢管柱翻转 90 度后重新定位，定位方法同上。 另一侧牛腿的装配、焊接及要求同上。 牛腿焊接完成后进行外形尺寸检验和焊缝无损检测，并对超标部位进行矫正。 对钢管柱端部采用端铣机进行端铣。 格按照成品保护措施存放节点。 2主要加工工艺、工装及加工设备 （ 1）钢管柱的下料采用数控相贯线切割机，零件的下料采用数控切割机，相关设备如下图。 数控火焰切割机 数控相贯线切割机 （ 2）胎架应具有足够的刚性，一方面保证承载超重构件，另一方面焊接时利用其进行刚性固定，减少变形；有微调功能，便于装配时，调节高度。 （ 3）牛腿的定位采用三维坐标法定位。在拼装平台上放节点控制点的投影点，标出控制点的 X、 Y 坐标， Z 值利用水准仪进行测量，通过控制牛腿控制点的 X、 Y、 Z 值控制装配精度。 （ 4）厚壁牛腿与薄壁钢管的焊接是节点制作的一个重点，必须从预留焊接收缩量、装配定位、焊前防护、清理、焊接、焊后工艺措施等工序严格控制，确保焊接质量及控制焊接变形。 （ 5）焊接采用 保焊施焊，按合格焊接工艺评定 所制定的焊接工艺执行，焊接时控制热输入量，防止薄板的烧穿和控制焊接变形。 （ 6）焊接时对称焊接，先焊接受压焊缝，再焊接受拉焊缝，焊接时设置临时刚性支撑，控制焊接变形。 （ 7）节点内部加劲板施焊时，存有施焊空间不足的情况，针对此类情况，将采取节点结构进行优化，工艺分段，以及考虑采用焊接机器人施焊的可能性，以及同设计部门协商开设人孔等技术和措施，保证节点内部的焊接可达性和焊接质量。 （ 8）节点的端铣采用端面铣床进行，相关设备如下： 端面铣床 临时刚性支撑 型构件的加工制作 本工程箱型构件主要 为斜撑和环梁构件以及部分楼层梁、屋顶钢架等。加工制作主要采用 产流水线，无法采用 产流水线制作箱型构件在拼焊平台上制作。具体制作工艺如下。 1箱型构件加工制作工艺 1、零件下料、拼板 钢板下料前采用钢板矫平机进行矫平，防止钢板不平影响切割质量和下料精度。 规则零件采用直条切割机、非规则零件采用数控火焰切割机精切下料，坡口采用半自动切割机精切，下料后进行二次矫平。 拼接焊缝余高需磨平。 1、下料、拼接 2、横隔板、工艺隔板的组装 横隔板、工艺隔板四周采用铣加工，确 保外形尺寸，作为箱体组立的内胎； 横隔板组装前在内隔板组立机上组立垫板。 在 产流水线上依翼板上的定位基准线组立隔板、工艺隔板。 2、隔板组立 3、腹板组立、隔板焊接 在 采用 保焊施焊隔板与腹板焊缝。 3、腹板组立、隔板焊接 2主要工艺、工装及设备 （ 1）零件的矫平、下料设备如图所示。 4、上翼板组装 隐蔽焊缝验收合格后进行上翼板组装，上翼板的组装采用 4、上翼板组装 5、焊接、矫正 5、焊接、矫正 根据板厚按焊接工艺要求进行焊前预热。 焊接采用双丝双弧气保焊打底，三丝三弧埋弧焊填充和盖面焊对称焊 。采用电渣焊机焊接隔板与翼板焊缝。 焊后对构件进行修整及焊缝无损检测。 6、端面加工 6、端面加工 采用端铣机对箱型构件两端铣加工。 7、标志、入库 7、标志、入库 将构件编号、定位标记等参数按工艺规定进行标注。 入库存放时应注意保护，枕木垫撑、控制堆放层高，以防止变形。 钢板矫平机 火焰多头直条切割机 （ 2）箱型的组装采用 产流水线上的箱型组立机自动组装，焊接采用动打底焊和双弧双丝埋弧焊，采用 对称施焊法和约束施焊法等控制焊接变形和扭转变形，如下图所示： 箱型组立机 双丝双弧气保焊打底机 三弧三丝埋弧焊机 电渣焊机 （ 3）采用端面铣床对箱体两端面进行机加工，保证构件的几何长度尺寸，从而提供钻孔基准面，有效地保证钻孔精度，如下图所示： 端面铣床 型构件的加工 本工程 H 型构件主要采用热轧 H 形钢加工而成，即热轧 H 形钢的下料、钻孔、拼装及焊接。 H 形钢的下料、钻孔在 H 形钢加工线上进行，拼装及焊接在拼焊 平台上进行， H 型构件的加工工艺如下。 1热轧 H 型钢加工工艺流程 落 料 检 验 工艺文件 原材料矫正 原材料检查 型钢梁制作 号 料 落 料 筋板制作 坡口加工 缺口加工 钻 孔 装 配 钻 孔 劲板焊接 矫 正 除 锈 涂 装 精度检验 号 料 连接板制作 号 料 落 料 包 装 发 运 矫 正 2热轧 H 型钢梁的加工注意事项 （ 1）型钢加工流水线测量精度必须与校验过的尺寸一致 H 钢进行外观检查； 起拱高度进行计算，确定是否要用机械或火工的方法进行起拱； 割、开坡口以及各类通孔加工。我公司拥有国内最先进的钻孔、切割、开坡口流水线，这些设备可确保各类机加工精度； 型钢进行检查； 求达到图纸要求； 特别注意坡口的角度及方向。 （ 2）基准的选择 的上表面 心线 心线 3主要工艺、工装及加工设备 （ 1） H 形钢的下料采用数控锁口机或数控锯床，如下图所示 数控锁口机 数控锯床 （ 2） H 型钢的钻孔采用数控三维钻床，拥有精密度测量系统及软件和 H 钢标记系统，重复定位精度达 下图所示。 控三维钻床 数控三维钻床 （ 3） H 型钢的拼装、焊接在拼焊平台上进行，长度方向以型钢顶面锯切面为装配基准，宽度方向以型钢截面中心线为装配基准，根据此原则，对各零件的装配位置进行划线，节点板以端孔中心线为定位准装配，装配合格采用气保焊焊接。 输方案 程构件分类 为适应公路运输的要求和现场安装需要，钢结构构件再进行了工厂的分段制作，工厂制作完成后主要有以下几种构件形态： 第一类构件：单个在 寸限制范围内的单根构件，如钢管柱、箱型梁、 H 型梁等构件。 H 型构件 箱型构件 钢管柱 第二类构件：带牛腿形状不规则的节点，如本工程的斜撑节点，其中包括部分由于超过运输限制需在现场牛腿拼焊的超宽节点。 斜撑节点 1 斜撑节点 2 超宽斜撑节点 2 第三类构件：其他散件和节点板 主要包括连接件、螺栓或标准件以及节点板、安装用耳板、定位靠板及油漆等。 装形式 1钢结构 的包装方式有：包装箱包装、裸装、捆装和框架包装等形式。 （ 1）包装箱：适用于外形尺寸较小、重量较轻、易散失的构件，如连接件、螺栓或标准件等。如本工程的第三类构件。 侧面与顶部 底部 端部 箱包装示意图 箱包装示意图 （ 2）裸装：适用于重量、体积均较大且又不适合于装箱的产品如本工程的第二类构件； （ 3）捆装：适用于 H 型钢梁、箱型钢梁、钢管、屋面梁类钢结构，每捆重量不宜大于 20 吨，如本工程的第一类构件； 捆装示意图 2包装要求 （ 1）包装依据安装顺序、分单元配套进行包装； （ 2）装箱构件在箱内应排列整齐、紧凑、稳妥牢固，不得串动，必要 时应将构件固定于箱内，以防在运输和装卸时滑动和冲撞，箱的充满度不得小于 80%。 件主要运输方式 1运输方案确定 本标段构件的运输采用公路运输。原则上配合现场安装计划，工厂加工制作完成并检验合格后即装车发货。根据构件尺寸和施工现场需求，本标段将力求快、平、稳的将构件运抵施工现场。 装车时构件与构件、构件与车厢之间应妥善捆扎，以防车辆颠簸而产生构件散落。钢构件在运输车上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均能保证构件不产生变形、不损伤涂层且保证运输安全。 根据广州市交通管理规定，货车进入市区的时间为每 晚 20 点以后。前一周 提供出货清单，根据钢结构出运清单量安排车辆，一般在下午两、三点钟到达我公司装货地点装车； 当构件进入广州市区时，执行广州交通管理的规定，较大构件运输进入广州时，选择晚上 12 点后入城。 2构件主要运输方式 箱型构件汽车运输 H 型构件汽车运输 节点构件汽车运输 3后备运输方案 当本工程现场施工条件不能满足工厂分段制作，现场拼焊而对超宽节点采取整体制作时，采用特别通行证的方式，利用超宽车辆运输至施工现场。 超宽构件采用公路运输，本公司在国家体育场“鸟巢”、广东博物馆新馆和广州西 塔等项目中均有超宽构件的运输，其中广州西塔项目最宽运输构件达 4m。公司在超宽运输方面积累了丰富的经验。超宽构件的运输除了在供货要领等其他方面遵循常规运输的要求外，主要有几个方面需要作专门的计划： 对超宽构件设置专人管理，负责公路运输过程中相关手续的办理，确保构件在运输过程中不应人为关系导致构件的延期。 对超宽运输车辆所需要经过的路线，实地考察，并对所经过的路段在整个运输期间的整修状态进行跟踪，确保车辆的顺 *过。 对于超宽构件的公路运输过程进行严格管理，除遵守交通管理部门审批的运输路线外，必要时将提请交通管 理部门给予协助，确保构件顺利运输。 构件在装车后的示警设置如下图所示： 装车后的示警设置 品保护措施 本工程中钢管柱由于壁厚小，直径大在生产过程中，制作、运输等过程中容易发生变形。本工程种所有构件均需制定详细的成品、半成品保护措施，防止变形及表面油漆破坏等，任何单位或个人忽视了此项工作均将对工程顺利开展带来不利影响，因此制定以下成品保护措施。 1工厂成品保护措施 （ 1）成品必须堆放在车间中的指定位置； （ 2）成品在放置时，在构件下安置一定数量的垫木，禁止构件直接与地面接触，并采取一定的 防止滑动和滚动措施，如放置止滑块等；构件与构件需要重叠放置的时候，在构件间放置垫木或橡胶垫以防止构件间碰撞。 （ 3）构件放置好后，在其四周放置警示标志，防止工厂其它吊装作业时碰伤本工程构件。 （ 4）在成品的吊装作业中，捆绑点均需加软垫，以避免损伤成品表面和破坏油漆。 2运输过程中成品保护措施 （ 1）构件与构件间必须放置一定的垫木、橡胶垫等缓冲物，防止运输过程中构件因碰撞而损坏。如下图： 超宽外侧设置警示灯 超宽外侧设置警示灯 （ 2）散件按同类型集中堆放，并用钢框架、垫木和钢丝绳进行绑扎固定，杆件与绑扎用钢丝绳之间放置橡胶垫之类的缓冲物。 （ 3）在整个运输过程中为避免涂层损坏，在构件绑扎或固定处用软性材料衬垫保护。 3 现场拼装及安装成品保护 （ 1） 构件进场应堆放整齐，防止变形和损坏，堆放时应放在稳定的枕木上，并根据构件的编号和安装顺序来分类。 （ 2） 构件堆放场地应做好排水，防止积水对钢结构构件的腐蚀。 （ 3） 在拼装、安装作业时，应避免碰撞、重击。 （ 4） 减少在构件上焊接过多的辅助设施，以免对母材造成影响。 （ 5） 拼装时，在地面铺设刚性平台，搭设刚性胎架进行拼装，拼装支撑点的设置，要进行计算，以免造成构件的永久变形。 第三章 钢结构现场施工方 案 结构施工总体思路 结构施工内容 根据现有的图纸和设计文件，本工程钢结构的施工内容包括有：外框钢管柱、斜撑、楼层钢梁、屋顶钢架、预埋件、压型钢板等施工，总用钢量约 8500t。其中钢管柱有 2450t，钢管柱从地下五层贯穿至屋顶，截面由 1400化至800层为大空间结构，首层标高为 9 个楼层钢管变化一次截面。 斜撑用钢梁为 1820t，截面形式都为箱形截面，斜撑跨越九个楼层。如图 图 结构立面图 楼层钢梁有箱形和 H 型两种截面形式，其中箱形截面的钢梁主要分布在核心筒内，用钢量为 162t；外框架楼层梁有 2716t。 屋顶钢架是框架结构体系，总用钢量为 275t。 结构施工思路 根据结构特点和施工的难点，确定以下的技术路线和施工流程 1主体结构吊装采用内爬塔吊，塔吊附着在内筒中心上，对部分结构需要加强。 斜撑 八层楼面 首层楼面 2钢柱八层以下以两层为一个为基本分段单元，八层以上按三层高度为一个基本分段单元，按照分段重量配备 吊。局部节点重量过大，节点可作为单独一段吊装。 3 内外筒结构同步施工，每次施工 9 层 36m 爬升一次塔吊，塔吊共爬升 8次。 4为了尽早回填土方，地下室底板浇筑完成后，履带吊下基坑进行 心筒继续施工。当核心筒施工至地下 2 层时，开始首段钢管柱的吊装。 5内核心筒与外筒钢柱同步施工，八层以下两层为标准节，其中首层 层以上三层一个标准节。分段节点高于楼层 6每施工完成一节钢柱，开始浇筑该节柱内混凝土。 7压型钢板施工落后钢结构施工一个标准节，即落后钢结构三层。 8内筒混凝土墙领先于钢结构 4。 9按照 以上顺序等步距流水施工。 10塔吊拆除需要由一台拆除另外一台，最后安装一台小型塔吊拆除，小型塔吊人工拆除。 工总体流程图 流程图一 流程图一：履带吊下基坑安装 吊 流程图二 流程图三 流程图四 流程图五 流程图二：地下室首层钢管柱吊装到位。吊装时 ，先安装角柱上的钢管，并用揽风绳临时固定，接着吊相邻钢管柱，用钢梁与先吊的钢管柱连接。同理安装下一单元钢管柱 流程图三：首层钢管柱吊装。吊装时先吊角柱再吊中间柱，柱间用钢梁连接。 流程图四：吊装地面以上第二钢管柱单元，并安装两柱间的斜撑，此时要先拆除临时连接梁。大堂侧没有楼层钢梁。 流程图五：吊装大堂另一侧钢管柱，接着安装与之连接主骨楼层梁，形成稳定体系，同时吊装斜撑。 流程图六 流程图七 流程图八 流程图九 流程图六：二层至八层，以两层为一吊装单元，按照上述方法吊装。 流程图七：八层以上以三层为一基本单元进行钢柱吊装，其相互间关系如 图上说明。 流程图八：按上述流程安装钢结构至顶层。当遇到加强层时，楼层板施工将相应缓慢一层。 流程图九：屋面钢架吊装施工，主体结构施工完毕 流程图十 流程图十一 结构施工总平面图 工总平面图布置原则 为保证施工现场布置紧凑合理，现场施工顺利进行，施工平面布置原则确定如下： （ 1）合理布置现场，规划好施工组装场地和进出通道，减少运 输费用和场内二次倒运。 （ 2）既要满足施工，方便施工管理，又要能确保施工质量、安全、进度和环保的要求，不能顾此失彼。 （ 3）应在允许的施工用地范围内布置，避免扩大用地范围，合理安排施工程序，分期进行施工场地规划，将施工道口交通及周围环境影响程度降至最小、将现有场地的作用发挥到最大化。 （ 4）施工布置需整洁、有序，同时做好施工防噪措施，创建文明施工工地，工地应作为美化和宣传广州的窗口，为广州市的城市建设添光彩。 流程图十：安装小型塔吊，并拆除 吊。 流程图十一：人工拆除小型塔吊 （ 5）场地布置还应遵循“三防”原则，消除不安定因素，防火、防水、防盗设施齐全且布置合理。 工总平面图 地下室部分钢结构施工总平面图 说明： 1此图为地下室钢结构施工总平面图。 2地下室施工时，构件从场外需借助 50t 履带吊吊入地下室板上。 3地下室结构施工时，构件堆放场地需在场外租赁。 钢 柱 50t 履 带吊进行构件倒运 构件临时堆放场地 吊 工作半径 地面以上钢结构施工总平面图 说明： 1此总平面图尽为钢结构施工时的理想示意图。 2塔楼结构边线以外，地下室边线以内的作 为构件堆放场地时，需对地下时进行临时加固。 3此图未考虑土建等其他分部工程所需用地。 机的选择及布置 机的选择 本工程钢结构选用一台 吊作为主要起重设备，并需要配备一台 50t 履带吊和一台 30t 汽车吊进行塔吊安装与拆除、钢构件的倒运及装卸等。 在地下室顶板浇注后， 50t 履带吊适时下到基坑就近安装 吊。在地下室钢结构安装过程中，先利用一台 30t 汽车吊和一台 20t 平板车将构件从租赁堆场运输至工地，然后在塔楼西边基坑的外侧采用 50t 履带吊将构件转载到基坑用地边线 地下室结构边线 塔楼结构边线 构件堆放场 地