穹拱式钢屋架安装工法

穹拱式钢屋架安装工法编制单位编制人编制日期目录前言2特点2适用范围2结构概况2施工要求和特点2施工成套技术构成37工艺原理3工艺流程4操作要求4机具设备8劳动组织及安全8质量要求9效益分析10工程实例10前言穹拱式钢屋架是现代工业建设项目中常见的轻型钢结构，常见于水泥工业中的堆场屋顶结构，其特点是跨度大，高空拼装作业多，安装精度要求高。如何取得安装的科学、合理、优质、安全是本工法的目的。通过对已有安装方案的对比、总结和完善，从而形成本工法。本工法主要包括构件拼装、吊装和测量技术。实践应用中在质量、安全、经济和社会效益等方面获得成功，同类型结构的安装都值得借鉴。特点根据结构特点扩大地面拼装作业，减少高空作业，减小劳动强度；根据现场特点充分利用作业空间，拼装作业布置和施工顺序合理、紧凑，便于交通和吊装；设置测点用激光测距仪测量调整，提高安装精度，有利于保证安装质量；根据结构特点选择合理的吊装工艺，利用结构自身特点形成稳定的空间体系，便于组对，吊装合理、安全；吊装均采用小型吊车，无须专修道路，不影响拼装作业；施工节省大型吊车台班，便于操作，经济性好。适用范围本工法适用于穹拱式钢屋架、圆球形钢屋架以及其它同类型轻型钢屋架的安装施工。结构概况穹拱式钢屋架安装于呈正十八边形分布的钢筋混凝土立柱上，直径86616M，低部安装标高62M，顶部安装标高276M。屋架结构分三部分中心为H型钢压力环梁GJ5，直径25M，内径15M，重37吨，安装标高276M；外围为H型钢构成的正十八边形的拉力环梁GL1、1A，最大直径86616M，重27吨，安装于混凝土柱顶上，标高62M；中间部分为均布的18榀屋架GJ14和横向连接的托架、斜撑等构件，每榀屋架重吨，屋面为轻型钢檩条。主框架之间的连接均采用扭剪型高强度螺栓联接。施工要求和特点为保证安装结构的稳定性和受力均匀，设计要求制作、拼装尺寸均高于现行的施工及验收规范，并对安装提出了很高的要求，主框架安装不得高空焊接。主框架主要构件安装要求见下表序号安装项目分项安装要求备注1GL标高3MM水平度1/1000L半径5MM对径010MM周长030MM2GJ5标高200MM长度100MM3GJ高度50MM4TJ长度02MM主框架安装根据结构特点分三部分安装外围环梁部分GL中心环梁部分GJ5屋架部分GJ14。外围环梁GL和中心环梁GJ5安装调整符合要求后，再进行屋架部分GJ14的安装。3整个施工过程必须高标准严要求，严格控制每道工序的施工质量，保证施工顺利。处于吊装位置的混凝土立柱中间的横梁先不施工。施工成套技术构成构件拼装技术扭剪型高强螺栓施工技术现场测量及安装调整技术吊装组装技术7工艺原理本工法根据钢屋架结构特点划分三部分安装（）外围环梁GL部分安装标高62M，为便于调整在一个圆周上，有效的防止累计偏差，采用吊车分区段安装，最后闭合为一整体；（）中心环梁GJ5部分采用主拔杆直立整体提升到位，用中心承重平台支撑，并提供高空组对和调整中心位置的作业平台；（）屋架GJ14部分共18榀，为避免单榀屋架吊装侧向稳定性差，失稳倒塌现象，保证了吊装、就位的自身稳定性，提高组对精度和减少高空组对作业量，可根据结构特点组装成个三铰拱架单元，一次吊装三个，分三次进行吊装，安装过程形成稳定的空间体系，保证结构的稳定性。吊装时将屋架构件按顺序在地面上互成120的三方向上分三次拼装，每次组对成三个大片的三角形拱架单元（尾部宽15M），端部利用主拔杆的三个摇头杆用卷扬机提升，尾部各用两台吊车配合提升的方法就位，高空先与外围环梁组对，再同时与同中心环梁对接。空跨之间的安装为了避免横向移位的累计偏差，采用在对称方向上同时用吊车安装托架、斜撑等构件。工艺流程根据穹拱式钢屋架的结构特点，结构形式和安装需要，制定安装工艺流程如下操作要求施工准备1库内地面及进厂道路回填，铺石子平整并夯实；2根据计划备齐所需劳动力及工机具，满足现场需要；第二、第三次吊施工准备施工准备施工准备GL安装调整中心平台搭设锚点设置构件运输GJ5摆放卷扬机就位拔杆就位检查调整GJ5摆放承重平台架设GJ5调整构件拼装摆放加固吊车就位检查调整试吊吊车组对空跨安装屋面安装拆拔杆竣工3完成各工种的技术、安全培训及交底工作。安装准备1柱顶预埋件交接验收完毕，复核并达到设计及规范要求；2完成主要吊装构件的制作，包括GL、GJ及TJ等，并检查符合验收规范和拼装要求；3完成扭剪型高强螺栓连接副的预拉力实验及摩擦面抗滑移系数复验，达到设计及规范要求现场测量定位1根据平面布置定出地锚位置，缆风绳走向，拔杆、卷扬机位置和拼装、吊装作业位置等；2外围环梁GL和中心环梁GJ5的位置精度影响整个安装质量，中心点的位置尤为重要，中心点位置偏差过大，不仅影响整个屋架构件的安装尺寸，造成安装困难，而且会使整个屋架结构受力不均匀，产生应力造成事故隐患。先利用原有中心点，用激光测距仪测量柱顶埋件中心的距离，取平均偏差值，重找安装中心点，再测量各柱顶埋件中心的距离，使其满足安装要求，并标出安装基准线。GL安装、调整1外围环梁将GL1和GL1A组装成一体，形式如右图，分区段用吊车直接就位，使GL1的连接板中心线与埋件上标出的基准线对齐。吊装完后将其封闭。2安装完毕后测量调整，使连接板中心线到中心点的距离满足要求后，将高强螺栓统一初拧和终拧。中心底座平台搭设库中心为一下料口，深约6M，直径约3M，需做一承重平台以支撑拔杆作业、GJ5摆放。搭设时先将原有中心点引出，待搭设完后再将其引到中心线，并根据外围环梁安装偏差重新修整中心点。锚点设置库体周围为开扩地，粘土土质，锚点采用地锚形式，利用挖掘机开挖锚坑，将地锚放入并回填夯实。地锚构造见附图3。GJ5摆放及拔杆、卷扬机就位1GJ5摆放于库中心平台上，对正方位，并在相互垂直的方向上标记”字线，与之相对应在库外也设两个测点，在吊装时设置两台经纬仪，以便于在吊装过程中测量调整中心环梁GJ5的位置，保证安装质量。2拔杆立于库中心GJ5内，先将回转底座置于中心，对正位置后，再将挂附好机索具的拔杆用吊车辅助立于底座上，拉紧缆风绳并调整到作业位置。3卷扬机根据现场布置定出位置，锚固好后检查并调整其状态，GL1AGL1保证其安全可靠。吊装前检查调整由专职质量、安全及起重人员对起重机索具等进行全面例行检查和调整，包括各工机具质量、拔杆、卷扬机及地锚、缆风绳状态等。发现问题及时解决，确保吊装安全。GJ5提升、承重平台架设及调整1GJ5由拔杆的三个摇头杆三吊点提升，先进行试吊，无问题后再正式起吊，提升到278M处后将各卷扬机关停上闸。2承重平台用于支撑GJ5就位和作为高空作业平台，限于现场狭小和拱单元摆放，制作不宜过大（构造见附图4）。承重平台可先制作好，先留其一面不焊用25T吊车将其直立套入拔杆后再封闭。用缆风绳拉紧并调整直立。3承重平台上的井字型横梁上焊接好立档，并均布四个千斤顶，以便与GJ5的找正找平。考虑到钢屋架吊装完形成整体，松开千斤顶后承受重量，会引起变形，是屋顶整体下沉，根据GJ5设计要求的安装偏差的上限，将千斤顶调整到比安装标高高20MM，然后将GJ5放落到千斤顶上，调整时在仓外测点上用两台经纬仪配合，依靠立档及斜垫铁找正，依靠千斤顶找平，将GJ5就位并临时固定。构件拼装1根据现场平面布置，将18个单榀屋架在互成120方向上分三次拼装，每次拼装三个三角形拱架，拼装注意将进料输送处空出，见附图1。第一次3410111719轴线第二次8915162223轴线第三次5613142021轴线2拼装时，每个三角拱架单元在摆放位置分两段拼装GJ12，GJ34部分，然后将其吊放到临时支架上对接。为减少高空作业，尽可能的将其上的构件安装完毕，包括围檩、拉条等。3拼装过程中，因构件的长度和构件端面法兰板的倾斜角度等偏差，会引起三角拱架单元的总体几何尺寸偏差，从而引起空跨的安装尺寸变化，影响空跨构件的安装以至整个屋架的安装质量，为避免此类问题出现，主要从制作和拼装两个方面加以控制。制作时要根据设计复核结构的空间几何尺寸，从而确定构件的放样尺寸，对影响总体尺寸的的构件，如TJ、CC、SC等构件两端各预留5MM左右，两端的连接板等先不焊接。拼装前根据外围环梁GL和中心环梁GJ5的实际安装偏差，进行整体尺寸复核，确定三铰拱架单元的拼装尺寸和主要构件长度后焊接两端的连接板。4拼装过程中，为防止因拼装工艺不当引起拱架单元内部应力，拼装时先将主要构件的高强螺栓进行初拧，其余构件只穿入高强螺栓稍加拧紧即可，待整个拱架单元拼装完后，再将主要构件的高强螺栓进行初拧和终拧。高强螺栓施工时初拧用扭矩扳手，终拧用专用电动扳手，将尾部的梅花头拧掉，对无法用专用电动扳手终拧的，可用扭矩扳手设定终拧值后进行终拧。摆放，加固1三角形拱架摆放于安装位置（见附图1）。因拱架长度超出库半径，可将尾部从柱间伸出库外，使头部对正中心，。2合理选择吊点和分散多吊点，使结构受力均匀，减少变形，避免局部内力过大造成永久变形。采用头、尾部各四吊点，并用导向平衡滑轮使绳受力一致，并能随角度变化而自动调整。吊点处用半圆包铁或长木条作垫层保护构件及捆绑绳。吊车就位因三铰拱架单元拼装后底部空间较大，提升拱架尾部的6台20T吊车从拱架底下的通道处通过，根据平面布置就位，挂好索具准备待吊。吊装1吊装前进行例行的检查与调整，同前。2根据三个拱架同时提升就位原则，掉转过程中卷扬机动作的协调一致和吊车的配合很重要，其动作的配合程度直接影响吊车的稳定和安全。吊装前对各指挥人员进行技术交底统一信号，统一指挥，并进行试吊，三个拱架同时提升50MM后检查调整，确认无问题后进行正式吊装。提升时动作一致，缓缓提离地面后吊车停止动作，用卷扬机提升头部，使头部提高后再同时配合递送，将拱架移至库内，然后同时提升至高于安装位置。吊装过程中注意始终保持摇头杆角度一致，以保证中心拔杆受力稳定，保证的安装安全。3三角拱架单元就位过程中，无法同时进行三个拱架单元同外围环梁和中心环梁的对接，只能先对接有安装基准的一端，临时固定后再对接另一端，且拱架单元尾部同外围环梁的连接螺栓较多，吊装中刚度较小，容易变形，致使高强螺栓施工较困难。因此本工法在外围环梁与屋架连接处的连接板上标上安装基准线，先进行拱架单元与外围环梁的GL对接，用临时螺栓和倒链临时固定，再将上部同时与GJ5对接，穿入临时螺栓固定，最后统一将临时螺栓换成高强螺栓并进行初拧。就位过程中在地面设两台经纬仪检控中心环梁GJ5。的一组拱架单元吊装完成后，再进行第二、三组拱架单元的拼装、吊装作业，工艺要求同前所述。空跨安装待9个拱架单元安装完毕后，再进行空跨间的安装。为使结构受力均匀，增加整体稳定性，避免横向累计偏差，安装采用在对称或三角方向上同时进行。较大构件如托架TJ及支撑CC等用25T吊车吊装，小型构件可用人工挂附索具直接安装。空跨间构件安装顺序如下TJ2TJ11A1BCC22ATJ3GL2TJ4GL3SC54321RLT等。安装时高强螺栓均进行初拧，待全部完成后由内向外统一进行终拧，移使结构受力合理。拆杆及机索具吊装完成后，将承重平台上支撑GJ5的千斤顶同时缓缓松掉。开始拆除拔杆、平台等。摇头杆用主拔杆拆除，主拔杆利用承重平台倒挂拆除，承重平台用吊车将其移出拆掉。机具设备施工机具，设备一览表见附表一检测器具一览表见附表二劳动组织及安全劳动组织由于安装的重要性和复杂性，作业面广，交叉配合作业多，且安装要求高等因素，为保证施工的协调安排、进度及质量安全要求，制定劳动组织机构工作划分运输班构件等运输拼装班拱架拼装及高空拼装起重班GL安装、拱架吊装起重班拔杆制作、拱架吊装焊工班平台、支架制作等劳动力配备见附表三。安全要求1工程防护内容安装项目部安装技术员吊装技术员质量安全员测量员运输班拼装班起重1班起重2班焊工班包括构件变形和安全防护，放置时要垫平，组对时用支架支撑；吊装时吊装区域拉警戒绳封闭，设警戒标志，并派专职安全巡查员检查，无关人员不得进入吊装现场。2安全要求各工机具进厂要全面检查，保证处于良好状态，并有防雨、防雷接地等措施，遇有雨、雪天、雾天或风力大于级以上时不得吊装作业；现场设置吊装警戒区，关键部位悬挂安全标志牌，无关人员不得擅自入内，风绳过路面时，要设置红飘带、红灯等警示标志,一防冲撞或伤行人；吊装作业前、中对施工人员集中进行安全教育各一次，方案、技术及起重安全交底各一次，各工种严格按其操作规程作业，不得违章作业，不得酒后作业；进入现场必须穿戴好个人安全防护用品，登高作业不得穿硬底鞋，高空作业必须系挂安全带，对有不适于高空作业的及有疾病的人员，不得登高作业；各岗位分工明确，各司其职，统一信号。各岗位操作人员要服从统一指挥，不得擅自离岗、串岗。每道工序都要进行专业检查、互检与自检；吊装时，吊车吊臂及构件移位、提升的范围内严禁站人；吊装索具严禁与焊把线、电线接触，无法避免时要采取有效的隔离措施；构件绑扎时按要求进行加固和防护措施。重物悬空后将跑绳夹死，卷扬机上闸；空中传递工具或拧掉的高强螺栓梅花头必须用工具袋，不准抛掷或乱扔；施工中遇有方案变动或材料代用，必须经技术负责人签字同意。质量要求1根据安装平面布置构件、工机具、锚点等。地锚位置误差3M，拔杆位置误差10MM，卷扬机位置误差1M，朝向误差2；2拔杆应直立，垂直度误差1/1000L，的座平台搭设符合要求；3风绳对地面夹角30，误差3；4中心圆环提升过程中，对称方向高低偏差10MM；5各构件重量由专职技术人员统计，重量必须准确，误差5，并由专职人员签字认可；6现场配备激光测距仪、水准仪和经纬仪，用于测量定位、拔杆调整、吊装检测等；7拼装及安装尺寸偏差严格按安装要求控制。效益分析技术经济效果施工工艺简便、合理、科学，充分利用现场条件和结构自身特点，且施工方法新颖独特、安全可靠、保证质量，比常规施工方法节约75T吊车9个台班，按18元/TH计算，节约台班费97200元，经济效益可观，易于推广。社会效益整个安装过程在工期紧，条件差的条件下，优质、安全的完成任务，充分显示了企业的技术势力，为设备安装赢得了时间，受到业主、监理单位及其他兄弟单位的好评，为企业赢得了信誉，创造了良好的社会效益，并积累了经验，为同类型结构安装