大跨度圆筒仓钢结构专项施工方案（跨度67m）

第一章 工程概况 .11.1 总体概况 .11.2 建筑概况 .21.3 结构概况（主要是地下室顶板、柱及后 浇带） .41.4 钢结构概况 .41.5 钢结构设计解读 .7第二章 钢结构施工条件及要求 .92.1 钢结构施工条件 .92.1.1 施工 结 构条件 .92.1.2 现场场 地条件 .92.1.3 施工季 节 .92.2 钢结构施工要求 .92.2.1 施工原 则 .92.2.2 原材要求 .102.2.3 制造要求 .102.2.4 构件 连 接要求 .112.2.5 焊缝检查 及 检测 要求 .122.2.6 施工安装要求 .122.2.7 除 锈 及防 锈 要求 .132.2.8 防火要求 .132.2.8 其他要求 .142.3 其他部位施工对钢结构的影响 .14第三章 方案比选 .153.1 施工要求 .153.1.1 钢结 构施工要求 .153.1.2 对 已完 结 构的保 护 .153.1.3 施工安全 .153.2 施工特点分析 .153.2.1 测 量控制特点、 难 点分析 .153.2.2 钢结 构施工特点、 难 点分析 .163.3 吊装方案比选 .17第四章 施工总体部署 .184.1 施工思路 .184.2 汽车吊选择 .194.3 施工总体安排 .224.3.1 钢结 构安装的施工 测 量 .224.3.2 构件复 杂 ，制作、安装的 协调 管理 .224.3.3 施工准 备 .224.3.4 施工 组织 机构及 劳动 力配 备 .24第五章 钢结构施工方案 .265.1 钢结构安装测量 .265.1.1 平面控制网的布置要求 .265.1.2 平面控制网的建立 .265.1.3 钢 柱 标 高的 传递 .275.1.4 钢结 构安装 测 量程序 .275.2 钢结构制作 .285.2.1 钢结 构制作工 艺 流程 .285.2.2 零部件加工 .285.2.3 工厂构件 组 拼装 .295.2.4 实 腹 H 型 钢 制作 .305.3 钢结构安装 .325.3.1 安装基本要求 .325.3.2 安装前的准 备 工作 .335.3.3 钢结 构 单 元施工 顺 序 .345.3.4 吊装 总 体布署 .345.3.5 详细 吊装介 绍 .375.3.6 钢 柱、 钢 梁 详细 吊装方法 .415.4 屋面钢构卸载的方法 .435.4.1 屋面 钢结 构 挠 度 计 算 .435.4.2 卸荷的基本原 则 .435.4.2 卸荷 过 程分析 .435.4.3 卸荷 过 程易存在的 问题 及解决方案 .445.4.4 卸荷方案 .445.4.4 卸荷工作的安全保 证 措施 .445.4.5 卸荷工作的安全 应 急 预 案 .45第六章 安全生产技术措施 .466.1 安全生产技术措施 .466.2 特别强调的安全措施 .476.3 现场安全措施 .48第七章 质量保让技术措施 .48第八章 主要部位验算书 .508.1 50B 汽车吊对于地下室顶板的结构验算 .508.2 中间环形箱梁的支撑立杆验算 .558.3 临时安装塔架的计算 .568.4 临时安装塔架间的连梁设计计算 .578.5 屋面钢结构最大容许挠度计算 .57第一章 工程概况1.1 总体概况*工程是*市社会事业重点工程之一。建成后将成为国内外基督徒宗教聚会、开展教职人员培训、爱国主义教育和文化交流的重要场所，同时成为*新城区新的文化景观。序号 项 目 具 体 内 容1 工程名称2 建设单位3 P M 公司4 设计单位5 建设地点6 建筑规模 总建筑面积约 1.35 万平方米；地下 1 层，地上 2 层，塔楼 10 层7 招标范围 土建、水电安装工程及总包管理8 建设用地面积 约 13810.74m2圣训堂的立面效果如下图所示：图 1：正立面1.2 建筑概况基督教*礼拜堂项目基地位于*区*中心西侧，*市*中心区的文化体育轴线地带。南侧与*图书馆相邻，北侧与*大街隔河相望，东侧为*公共停车场，西侧与文化区的南北轴线相接。总用地面积为 13810m2，总建筑面积为 13484.02m2，其中地下建筑面积5613.7m2，地上建筑面积为 7852.2m2，基底面积 5613.7m2，地下建筑一层。地上建筑主体为高底大于 24m 的单层公共建筑，东南局部 2 层。建筑功能主要分为地上、地下两大部分。地下部分主要功能包括地下停车库、自行车库、培训用房、唱诗班排练室、会议室、食堂以及水电风暖等附属设施用房；地上部分要功能包括一主两辅共三个礼拜堂、儿童活动室、牧师住房、钟楼等。地下培训用房为学员宿舍，使用人数为 50 人。主教堂总计 3420 座，其中池座 1570 座、楼座 1850 座，座位最大连续排数为 18 排，排距 0.95m，呈扇形布置，每排最多座位为 26 座。辅堂一总计 398 座，座位最大连续排数为 18 排、排距 1m。辅堂二总计图 2：侧立面521 座，座位最大连续排数为 12 排，排距 1m。礼拜堂主体屋面为单坡形式屋顶坡度 6%，檐口高度为 20.126.6m，平均高度为23.35m，室内人员活动最高位置为 12.456m，钟楼高 42.902m，附属用房高 9.4m。在平面上主要分为教堂主堂、辅堂、钟楼三部分，主体教堂呈圆柱形，辅堂分布在主堂的右后侧，教堂主堂外墙及屋顶全部采用钢结构，外立面采用石材幕墙和玻璃幕墙饰面，建筑形式非常独特。与周边建筑有着鲜明的对比。辅堂屋面呈 9.38%的坡度，为种植屋面，与室外景观无缝对接在一起。通过与周边建筑及环境间的巧妙处理烘托、构成了神圣、庄严的宗教场所；设计上采用大量现代先进施工技术和材料，体现了宗教拥抱现代科技的人文精神；整个教堂同时能够容纳 5000 人，是在*市及周边基督教的信徒礼拜的理想教堂；是一幢不可多得的精品建筑！本工程属多层民用建筑，地下建筑耐火等级为一级，地上建筑耐火等级为二级。本工程设计相对标高0.00 相对于绝对标高 9.60m，室内高差为1.50m2.1m（与室外地坪间） 。建筑物的剖面图详见下图：本工程属多层建筑，耐火等级为二级，地下一层耐火等级为一级，结构使用年限为 50 年，抗震设防烈度 7 度，框架结构。屋面防水等级为二级，耐用年限 15 年，屋面为种植屋面。地下室防水等级为一级。本工程共设 10 座楼梯、12 处室外踏步和 2 处室内踏步。最大限度满足人员疏散需求和活动空间的需要。1.3 结构概况（主要是地下室顶板、柱及后浇带）本工程结构采用框架结构，地下 1 层，地上 2 层；突出屋面的钟楼 10 层。结构设计使用年限为 50 年，建筑主体结构的安全等级为二级，抗震设防烈度为7 度，抗震设防类别为丙类。根据结构设计说明可知：本工程场地对抗震不利地段，场地类别为类。场地液化土层分布 2-3 层、2-4 层均为可液化层。本工程基础采用桩基，桩型采用 PC-500(100)AB-C60-13、13，单桩竖向承载力特征值为 1300 kN。地下室结构及主要配筋如下表所示：部位 截面 主要配筋 砼强度地下室底板 板厚300mm、350mm板面配筋为三级钢 12100，板底配筋为三级钢 14100C40地下室顶板 板厚250mm、300mm双层双向三级钢 12100 C40地下室柱600600、500800、400600、D=600详见结构图 C40地下室墙板厚300、400、250、200详见结构图 C40在地下室顶板中间有一条后浇带横向穿过整地下室。地下室顶板结构平面图详见附图 1。1.4 钢结构概况本工程0.000 相当于吴淞高程 9.60 米。结构设计使用年限为 50 年,结构安全等级为二级；对应结构重要性系数为 r =1.0。抗震设防烈度为 7 度。设计地震分组为第 1 组，设计地震基本加速度为 0.10g。设计基本参数：基本风压值：0.40kN/m 2；场地粗糙度类别为 C 类。基本雪压：%U 0.65 kN/m2。材质：钢结构材料选用 Q235B、Q345B-Z15 级钢。连接：钢构件间的连接采用全熔透坡口焊接和高强度螺栓连接两种形式。焊接连接材料按强度、性能及母材选择相庆匹配的，所有焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应。节点锚栓、节点板材质均采用 Q345-B，柱脚锚栓锚固长度不小于 25倍的锚栓直径，焊脚尺寸均为双面焊 8mm 角焊缝。焊接钢柱、钢梁、钢支撑钢骨混凝土中的钢构件应在工厂采用埋弧自动焊焊接成型，在工厂制孔时按设计要求进行补强。板件拼接和熔透焊缝为一级焊缝，角焊缝为三级。本工程钢结构主要位于主堂的外墙及屋盖系统，钢柱及钢梁采用 H 型钢，屋面天窗架采用截面 2006 材质为 Q235 的杆件。1、主要钢柱、梁的构件表：（1）环梁构件表编号 截面（mm） 长度（mm）单位质量 质量(t) 材质GL10 B5005003030 4734 443.0 2.097 Q345BGL20 H20015068 87422 27.5 2.404 Q235BGL30 H20015068 109946 27.5 3.023 Q235BGL40 H20015068 132500 27.5 3.644 Q235BGL50 H20015068 169424 27.5 4.659 Q235BGL60 H3002001012 153346 59.3 9.093 Q345BGL0A H5002501214 114338 99.4 11.365 Q345B小计 36.285（2）主梁构件表轴线号 总质量(kg) 材质8b、27b 5148.78x2=10297.56 Q345B7b、27b 3146.08x2=6292.16 Q345B6b、29b 3204.55x2=6409.1 Q345B5b、30b 3302.73x2=6605.46 Q345B4b、31b 3331.81x2=6663.62 Q345B3b、32b 3480.28x2=6816.56 Q345B2b、33b 3647.18x2=7294.36 Q345B1b、34b 5179.74x2=10359.48 Q345B17b、18b 2967.09x2=5934.18 Q345B16b、19b 2969.26x2=5938.52 Q345B16b、19b 2972.53x2=5945.06 Q345B14b、21b 2980.28x2=5960.56 Q345B13b、22b 2987.56x2=5975.12 Q345B12b、23b 2997.94x2=5995.88 Q345B11b、24b 2995.90x2=5991.8 Q345B10b、25b 3013.54x2=6027.08 Q345B9b、26b 4997.41x2=9994.82 Q345B小计 118.501t（3）柱构件表轴线号 总质量(kg) 材质8b、27b 7517.62X2=15035.24 Q345B7b、28b 7673.45X2=15346.9 Q345B6b、29b 5727.86X2=11455.72 Q345B5b、30b 5871.04X2=11742.08 Q345B4b、31b 4291.03X2=8582.06 Q345B3b、32b 4369.05X2=8738.1 Q345B2b、33b 9135.07X2=18270.14 Q345B1b、34b 13718.72X2=27437.44 Q345B17b、18b 4338.98X2=8677.96 Q345B16b、19b 3717.65X2=7435.3 Q345B15b、20b 3720.77X2=7441.54 Q345B14b、21b 3749.61X2=7499.22 Q345B13b、22b 3769.22X2=7538.44 Q345B12b、23b 3848.62X2=7696.24 Q345B11b 4544.67 Q345B24b 3916.57 Q345B10b、25b 4051.86X2=8103.72 Q345B9b、26b 7294.63X2=14589.26 Q345B主入口幕墙钢柱 4653.58X2=9307.16 Q345B小计 203.358t（4）周边钢圈梁构件表标高 总质量(kg) 材质 施工图号+1.10m 4449+4344=8793 Q345B 结施-52、53+4.50m 5781+5072=10853 Q345B 结施-54、55+9.30m 6055+5199=11254 Q345B 结施-56、57+14.10m 5686+6289=11975 Q345B 结施-58、59+18.90m 5811 Q345B 结施-60前后钢梁 5474.35+1018.34=6492.69 Q345B 结施-76小计 55.179t（5）屋顶水平支撑总重： 8975.76kg（详见深化图结施-71）（6）屋顶斜撑总重：11536.46kg（详见深化图结施-72）（7）屋顶中心环梁总重：34133.37kg（详见深化图结施-51）（8）柱间支撑总重：19684.6kg（详见深化图结施-73、74）（9）主入口幕墙总重：21162.52kg（详见深化图结施-75）（9）屋顶天窗构件不详，未计。（10）屋顶面层包裹材料不详，未计。2、钢结构主要平面及立面附图：（1）附图 2：钢柱展开立面布置图（2）附图 3：屋面构件平面布置图1.5 钢结构设计解读本工程钢结构呈现如下特点：1造型独特。整体空间造型呈倒圆台形状，圆台下部为一个直径约 60m 的不规则圆，圆台上部为一个直径约 66.5m 的圆，即周边柱呈发散状。屋面为一个呈6的圆平面，西高东低。由钢柱、屋面中心环梁、屋面主次梁、周边圈梁及支撑组成一个大跨度的圆筒仓结构。如下图所示：2用钢量巨大。整个钢结构用钢量约 510 吨，屋面结构钢构重量约为 200 吨。3屋顶钢结构跨度较大，为国内同类工程罕见。屋面跨度达到 67m，其结构允许挠度约为 71.5mm（根据现行国家规范） 。4吊装高度较高。屋面吊装最大高度为 26m，屋面最小吊装高度也为 18.6m，中心环梁吊装平均高度约为 20.5m（最低点标高为+19.568m，最高点为+21.339m） 。第二章 钢结构施工条件及要求2.1 钢结构施工条件2.1.1 施工结构条件（1）地下室结构砼已与 2009 年元月 20 日前浇筑完毕，目前砼强度已全面达到设计强度值。（2）地下室周边土方尚未回填。（3）钢结构主构件已加工成型。（4）地脚锚栓及型钢柱埋件已经过验收（准确、完好） 。2.1.2 现场场地条件本现场地条件有限，仅北侧可作为主要材料运输通道。北侧已完成了临时砼道路的铺设。且已经达到设计强度（C25） 。场地的南侧、西侧和北侧可作为构件的主要堆场。现场有一台 QTZ40 塔吊，位于西侧中部，紧挨着主堂西侧主入口。屋面支撑、斜撑及螺栓可放置在西侧塔吊能够覆盖的范围内。2.1.3 施工季节本工程将在春季展开吊装施工，预计完成吊装需 2 个月左右的时间，该段时间位于春季，是少雨、风小、温度适宜的季节，有利于钢结构的吊装。2.2 钢结构施工要求2.2.1 施工原则1. 钢结构在制作前，应按设计要求编制施工详图的深化设计，钢结构的制作和安装须根据施工详图进行。修改设计应取得原设计院同意，并编制相应的制作工艺和安装施工组织设计。2. 加工单位所订购的钢材及连接材料必须符合设计的要求，当确有必要代用时必须经东大设计认可。所有材料均应有质量合格证明，必要时尚应提供材质、抗滑系数的复验合格证明。3钢结构的材料、放样、号料和切割、矫正、弯曲和边缘加工、制作摩擦面的加工、除锈、编号和发运应遵照国家标准钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001)的有关规定。4. 高强螺栓连接的施工应遵守高强度螺栓连接应用技术规范(JGJ82)的规定，有关焊接连接应遵守建筑钢结构焊接规程 （JGJ81-2002）的规定。2.2.2 原材要求1其力学性能及碳,硫,磷,锰,硅含量的合格保证必须符合标准:GB/T1591-94 ，其强屈比不得小于 1.2,伸长率应不大于 20%,有良好的可焊性及明显的屈服台阶,钢材的屈服点不宜超过其标准值 10%；2刚性连接的梁翼缘与柱翼缘间采用全熔透坡口焊，且应检查 V 形切口的冲击韧性在-20时不低于 27J。3. 楼板钢承板采用组合楼板，压型钢板采用闭口槽型镀铝锌压型钢板。4. 焊接连接材料应按强度、性能及母材相匹配使用，所有的焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应，应符合建筑钢结构焊接规程JGJ81-2002。2.2.3 制造要求1. 焊接钢柱、钢梁、钢支撑钢骨混凝土中的钢构件均应在工厂采用埋弧自动焊焊接成型，施焊前应进行工艺评定证明焊接工艺符合国家标准GB986的有关部门规定。2. 钢梁预留孔洞，按照设计图纸所示尺寸、位置，在工厂制孔，并按设计要求进行补强，在工地安装时，未经设计允许，不得以任何方式制孔。3. 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁连接的穿筋孔，均应在工厂制孔。4. 不允许在施工现场临时加焊板件，不允许用气焊扩孔。5. 消能梁段的腹板不得加焊贴板，也不得开洞。6. 所有构件均应铣两端，并与柱、梁轴线成标准角度。7. 对跨度9m 的梁，预起拱 1/500。对于起拱的构件，应在其顶部标识清楚，以免安装时出错。8. 型钢混凝土柱、钢框架梁及次梁详图中，指定部位所设抗剪焊钉，焊接前应将构件焊接面的油、锈清除，必须在浇筑混凝土前施焊。栓钉焊接采用瓷环保护。栓钉在支座的压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并将栓钉、钢板均焊牢在钢梁上。9. 高强度螺栓应在车间内钻孔，孔径比螺栓公称直径大 1.5mm，孔壁表面粗糙度不应大于 25u，所有钢构件制作之前，需足尺放样，核对无误后方可下料制造。板材气割或机械剪切下料后，应进行边缘加工，其刨削量不应小于 2mm。10. 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁连接的穿筋孔，均应在工厂制孔。当钢骨梁贯通，其上或梁下有混凝土墙或混凝土柱时，钢骨梁翼缘应根据墙、柱配筋预留穿筋孔。穿筋孔的大小当为螺纹钢时为钢筋直径+8mm；当为光圆钢筋时为钢筋直径+3mm。 钢梁及柱上预留孔洞及附设连接件按照钢结构设计图所示尺寸及位置，在加工厂制孔，并按设计要求补强，在现场不得以任何方法制孔或焊接连接件。11. 重要接头或构件，应在出厂前进行自由状态的预拼装，其允许偏差应符合钢结构工程施工质量验收规范附录 D 表 D 的规定。各类钢构件的外形尺寸允许偏差见钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 附录 C 的表 B1B6;安装的允许偏差见附录 E。12. 高强度螺栓孔的精度应为 H15 级。在高强度螺栓连接范围内，构件的接触面应进行喷砂处理。2.2.4 构件连接要求1. 钢柱每二至三层为一节，然后在工地拼装，采用全熔透焊接。2. 框架梁和框架柱之间的连接采用刚接（特殊注明者除外） 。连接时，需预先在工厂进行柱与悬臂钢梁段全熔透坡口焊接，然后，在工地进行梁的拼接，其翼缘为全熔透坡口焊接，而腹板为高强度螺栓摩擦型连接。3. 主梁和次梁的连接采用铰接。在工地，一般用高强度螺栓摩擦型连接。4. 连接于框架梁、柱上的支撑，其两端部分在工厂与柱和梁焊接，中段部分在工地与两端部分采用高强度螺栓摩擦型拼接。详见支撑节点图。5. 上下翼缘和腹板的拼接缝应错开，并避免与加劲肋板重合，腹板拼接缝与它平行的加劲板至少相距 200mm，腹板拼缝与上下翼缘至少相距 200mm。对接焊缝应符合GB50205规范要求，且不低于一级。6. 所有钢梁横向加劲板与上翼缘板连接处，加劲板上端要求刨平顶紧后施焊。7. 柱脚处柱翼、腹板和加劲板，梁支座支承板下端要求刨平顶紧后施焊。8. 板件拼接和熔透焊缝为一级焊缝，角焊缝为三级。9. 焊缝的施工质量应符合设计图纸规定的要求，当设计未注明时，板件拼接和熔透焊缝为一级焊缝，不焊透的对接焊缝及角焊缝其质量等级为二级。10. 直角角焊缝的焊缝厚度除图中注明者外，不小于 6mm，长度均为满焊。11. 钢梁预留孔洞，按照设计图纸所示尺寸，位置，在工厂制孔，并按设计要求进行。12高强度螺栓连接要求：1）所有构件连接接触面，经喷砂处理后，其摩擦面的抗滑移系数：Q235 钢为 0.45；Q345 钢为 0.50；在施工前应做抗滑移系数试验。2）构件的加工、运输、存放需保证摩擦面喷砂效果符合设计要求，安装前需检查合格后，方能进行高强螺栓组装。2.2.5 焊缝检查及检测要求1. 焊接施工单位在施工过程中，必须做好记录，施工结束时，应准备一切必要的资料以备检查。2. 焊缝表面缺陷应做成 100%检查，检查标准按现行国家有关规范进行。焊缝内部缺陷应严格按照钢结构工程施工质量验收规范要求进行。所有一级焊缝按超声波 B 级进行 100%检查，当其它全熔透焊缝有不合格时，应进行全部检查。检查方法遵照钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结构分类 GB11345及有关的规定和要求进行焊接质量检查。2.2.6 施工安装要求1. 楼层标高采用设计标高控制，由柱拼接焊接引起钢柱的收缩变形或其它压缩变形，需在构件制作时逐节进行考虑确定柱的实际长度。2. 柱安装时，每一节柱的定位轴线不应使用下根柱子的定位轴线，应将地面控制轴线引到高空，以保证每节柱安装正确无误。3. 对于多构件汇交复杂节点，重复安装接头和工地拼装接头，宜在工厂中进行预拼装。4. 钢柱柱脚锚栓埋设误差要求：每一柱脚锚栓之间埋设误差需小于 2mm。5. 钢结构施工时，宜设置可靠的支护体系，保证结构在各种荷载作用下结构的稳定性和安全性。6. 钢构件在运输吊装过程中应采取措施防止过量变形和失稳。2.2.7 除锈及防锈要求1. 钢构件的除锈和涂装应在制作质量检验合格后进行。2. 钢构件出厂前不需要涂漆部分包括：型钢混凝土中的钢构件；高强度螺栓节点摩擦面；箱形柱内的封闭区；地脚螺栓和底板；工地焊接部位及两侧 100，且要满足超声波探伤要求的范围。但工地焊接部位及两侧应进行不影响焊接的防锈处理。在除锈后刷涂防护保护漆，如环氧富锌底漆，漆膜厚度 15um。3. 除上述所列范围以外的钢构件表面，出厂前应除锈后涂防锈底漆两道，焊接区除锈后涂专用坡口焊保护漆两道。4. 构件安装后需补涂漆部位：(1)高强度螺栓未涂漆