[江苏]体育中心体育场及游泳馆工程钢结构施工方案汇报PPT（144页附图较多）

1、苏州工业园区体育中心项目 施工方案汇报,2015年12月16日,目 录,1、项目概况,2、施工重难点解析,3、施工部署及安装流程,6、施工安全保证,4、体育场钢结构、索膜施工,5、游泳馆钢结构、索施工,第一章 项目概况,1.1总体概况,工程名称：苏州工业园区体育中心项目二标段,建设单位 ：苏州工业园区体育产业发展有限公司,设计单位 ：上海建筑设计研究院有限责任公司 施莱希工程设计咨询有限公司,监理单位 ：浙江江南工程管理股份有限公司,总承包单位 ：中国建筑第三集团公司华东分公司,工 程 信 息,管理公司 ：AECOM咨询（深圳）有限公司,施工单位 ：中建钢构有限公司、东大现代预应力公司、 北京

2、纽曼帝莱蒙膜建筑技术有限公司,健康监测：北京市建筑工程研究院有限责任公司,参建单位,1.2体育场建筑概况,基本信息,1.3体育场结构概况,体育场采用了钢结构外圈+上部索膜结构，钢结构坐落在12米的裙房大平台之上；V型柱倾斜角度为57.94-69.69 ；钢结构用量约4600t。,基本信息,1.3体育场钢结构概况,基本信息,柱脚效果图,1.3体育场钢结构概况,柱脚节点,节点1：承受整体荷载,节点2：不承受竖向荷载,节点3：不承受整体荷载,节点4：滑动套筒,1.3体育场钢结构概况,柱脚节点,节点1,节点2,节点3,节点4,1.3体育场钢结构概况,柱脚节点分布,1.3体育场钢结构概况,压环梁与V柱连

3、接,1.4体育场索结构,体育场的屋面结构体系设计原理是全封闭索网体系，也称轮辐式结构体系。,外圈倾斜的V型柱在空间上形成了一个圆锥形的空间壳体结构，从而形成刚度良好的支撑结构。,索结构特点,拉索：共有40榀径向索（直径分别为100mm、110mm、120mm），内侧受拉环由8根环向索（直径均位100mm）组成，所有索均采用全封闭索。,1.4体育场索结构,拉索规格,径向索索头,环索索头,径向索与钢环梁连接,径向索与环索连接,1.4体育场索结构,索头样式及连接形式,材质：GS20MN5V,1.4体育场索结构,环索索夹,体育场屋面建筑采用马鞍形封闭空间单品索桁体系覆盖PTFE膜材，最大膜单元面积为1

4、200平方米，最小膜单元面积为950平方米。膜屋面投影总面积约为31900平方米。膜屋面由40个膜单元组成，单元膜片四周边界分别与环索、径向索及压环梁进行连接，膜顶部与钢拱进行连接，形成整体张拉结构。抗裂强度：经向1.2kN/m 纬向1.1kN/m，粘结强度：2.5kN/m。,1.5体育场膜结构,膜基本信息,1.5体育场膜结构,典型膜单元图,1.5体育场膜结构,膜与环梁连接节点图,膜与环索连接节点图,连接节点,膜与径向索节点图,膜与钢拱连接节点图,1.5体育场膜结构,连接节点,1.6游泳馆建筑概况,基本信息,1.7游泳馆结构概况,游泳馆屋盖采用钢结构外圈+ 正交索网+金属屋面结构，钢结构坐落在

5、12米的裙房大平台之上； V型柱倾斜角度为40.5-59.5 ；钢结构用量约1000t。,基本信息,1.7游泳馆钢结构概况,基本信息,1.7游泳馆钢结构概况,V型柱脚,1.7游泳馆钢结构概况,压环梁,1.7游泳馆钢结构概况,压环梁与V型柱临时缝,整个屋面曲面为马鞍形空间三维曲面。 工程尺寸规模大，环梁投影直径为107m圆形，马鞍形高低点高度差达到 10m，稳定索矢跨比为 ，承重索矢跨比为 ，坐落在12米标高的 混凝土结构上。,拉索规格尺寸大，索力大，数量多，双向共有62对拉索。 承重索和稳定索均采用双索设计。 承重索和稳定索相交处，共存在780余个索夹节点。 索夹节点由1根高强螺栓连接。,1.

6、8游泳馆索结构,基本信息,拉索的材料和规格,承重索和稳定索各31对，共62对索。为了保证和屋面板的连接，以及减少索的直径以方便张拉，所有索均采用双索设计，每根索公称直径为40mm。对钢索进行防腐处理，内层采用热镀锌连同内部填充，外层采用锌-5%-铝混合稀土合金镀层。,1.8游泳馆索结构,拉索规格,拉索与钢结构连接-A,拉索与钢结构连接-B,1.8游泳馆索结构,拉索连接形式,索夹,材质：GS20Mn5V,下部夹板,中部夹板,上部夹板,高强螺栓,1.8游泳馆索结构,索夹样式,第二章 施工重难点解析,安装状态与张拉状态的变形比较,设计单位提供的图纸为张拉完成后的形态； 需根据张拉完成态反算初始状态用

7、于深化设计、构件制作及安装；,应对措施： 根据完成状态反算制作及安装状态；,2.1施工重难点,初始状态确认,高点：与12m平台高差40m。,低点：与12m平台高差15m。,在V型柱与环梁交点设置格构式支撑胎架。,胎架顶部工装,2.1施工重难点,压环梁安装措施设置,压环上的点及与索头连接的销轴孔中心点最大三维空间偏差为20mm； 索结构对结构安装误差较为敏感，结构偏差导致索力变化较大； 压环梁采用法兰盘连接；,应对措施： 构件工厂预拼装； 制作安装采用三维坐标定位； 改进法兰盘安装工艺；,2.1施工重难点,安装精度控制,难点：为使结构成型满足设计要求（如内力和位形等），在现场施工前，需要先进行索

8、网施工过程的数值模拟分析（主要是针对牵引安装和张拉成型两个过程），以掌握关键施工阶段的索网的状态，验证施工过程中索网的稳定性，为施工、监测提供参数和依据。,应对措施：采用发明专利分析方法“确定索网静力平衡状态的非线性动力有限元法”， 通过引入虚拟的惯性力和粘滞阻尼力以及系列分析技术，建立整体结构的非线性动力有限元方程，将难以求解的静力问题转为易于求解的动力问题，并通过迭代更新索网位形，使动力平衡状态逐渐收敛于静力平衡状态。,2.1施工重难点,索网施工,2.1施工重难点,高空安全防护,2.1施工重难点,高空安全防护,Description of the companys sub contents

9、,第三章 施工部署及安装流程,3.1施工部署,目标,钢结构安装阶段、索组装、膜吊装均在体育场内部吊装。,3.1施工部署,总平面规划,1、胎架安装 2、环梁安装 3、V型柱安装 4、拉索铺放平台搭设 5、内环索组装 6、径向索组装 7、索网整体提升、张拉 8、膜钢拱安装 9、膜安装并张拉,3.2体育场施工顺序,体育场分为东、西、南、北四个区；采用一台450t履带吊在体育场内侧进行定点吊装；高区V型柱需要在现场拼装，拼装采用100t履带吊；胎架拼装阶段采用2台25t汽车吊进行现场拼装。,3.3吊装设备选择,体育场钢结构吊装设备选择,通过体育场西侧场通道将径向索索盘与环索索盘运输至场地内，并利用一台

10、150T履带吊和一台70T汽车吊将各索盘摆放至指定位置以便展开。,通过体育场西侧场通道将径向膜及钢拱运输至场地内，并利用一台一台70T汽车吊吊装膜及钢拱。,3.3吊装设备选择,体育场索膜吊装设备选择,3.4体育场安装流程,第一步、随土建施工进度进行钢结构埋件预埋,第二步、待上部混凝土结构达到一定强度后开始胎架支撑的安装,3.4体育场安装流程,第三步、安装完成南区钢结构至合拢段,3.4体育场安装流程,第四步、预留合拢段不进行安装，逆时针依次安装完成东区、北区及西区钢结构,3.4体育场安装流程,第五步、逆时针依次进行合拢段钢结构安装,3.4体育场安装流程,第六步、索结构安装，膜拱安装,3.4体育场

11、安装流程,第七步、索膜屋面及其它附属设施的安装,3.4体育场安装流程,3.5游泳馆施工总体顺序,1、胎架安装； 2、环梁安装； 3、V型柱安装； 4、承重索高空溜索锚固； 5、稳定索高空溜索； 6、首批15根稳定索提升张拉，未脱架胎架卸载； 7、剩余16根稳定索张拉； 8、安装金属屋面； 9、未激活钢柱焊接； 10、环梁幕墙结构安装。,3.6游泳馆安装流程,第一步、随土建施工进度进行钢结构埋件预埋,第二步、待上部混凝土结构达到一定强度后开始胎架支撑的安装,3.6游泳馆安装流程,第三步、采用450吨履带吊进行西区钢结构安装。,3.6游泳馆安装流程,第四步、采用150吨履带吊进行东区钢结构安装。,

12、3.6游泳馆安装流程,第五步、采用150T履带吊补装合拢段钢结构,3.6游泳馆安装流程,第六步、进行索网结构安装，部分胎架自动脱架，未脱架胎架进行卸载。,3.6游泳馆安装流程,第七步、金属屋面安装，未激活钢柱焊接。,3.6游泳馆安装流程,第四章 体育场钢结构、索膜施工,4.1体育场钢结构吊装,设备工况,取体育场1/2区域进行工况分析： 450t履带吊采用102m标准主臂+140t后配重超起工况，其在72米工作半径内起重量为54.5t；100t履带吊采用30m标准主臂工况，碗内进行构件卸车、拼装与转运。,4.1体育场钢结构吊装,吊重分析,4.1体育场钢结构吊装,吊重分析,1/2平面胎架布置图(共

13、40组胎架）,4.1体育场钢结构吊装,胎架布置,4.1体育场钢结构吊装,胎架横向连接,高区胎架侧向稳固,与混凝土连接端,与胎架连接端,4.1体育场钢结构吊装,胎架顶部工装设置,V型柱吊装时采用两点吊装，吊点设置在V型柱的四分之一处,两点吊装+两点牛腿辅助倒链,4.1体育场钢结构吊装,吊点设置,低点V柱吊装与看台放样,V柱部分位于看台下方，构件吊点根据放样情况确定，确定吊装过程中钢丝绳与看台不干涉。,4.1体育场钢结构吊装,V柱吊装与看台关系,高点V柱吊装与看台放样,V柱吊装示意,4.2体育场钢结构吊装,V柱吊装索力计算,索力分析表,4.2体育场钢结构吊装,环梁吊装索力计算,体育场环梁钢丝绳最大

14、索力273KN,4.2体育场钢结构吊装,临时连接板及码板,4.3体育场预应力施工方案,总体施工概述,总体施工方案： 1、外环钢构安装：在支撑架上拼装外环钢构，包括V型柱和环梁等。 2、索网施工 a.索网低空组装：在地面进行拉索的组装。 b.索网空中牵引提升：通过工装索分批牵引径向索，使整个索网面向上抬起。 c.索网张拉：在拉索提升过程中，索头达到锚固点时进行索的锚固。 3、屋面膜结构施工 4、其它附属设施的安装,4.3体育场预应力施工方案,索网施工步骤,索网施工方案：,低空无应力组装、整体牵引提升、高空分批锚固。,根据施工方法，将牵引工装索分成3部分： 1、2、3、4轴采用QYS1； 5、6、

15、7轴采用QYS2； 8、9、10、11轴采用QYS3。 牵引索具体布置如图：,4.3体育场预应力施工方案,索网施工步骤,结构索网和工装索在低空组装，QYS1、QYS2、QYS3整体同步提升；,4.3体育场预应力施工方案,索网施工步骤,QYS1提升到位、固定，并撤去该位置提升设备，QYS2和QYS3继续提升,4.3体育场预应力施工方案,索网施工步骤,QYS2提升到位、固定，并撤去该位置提升设备，QYS3继续提升；,4.3体育场预应力施工方案,索网施工步骤,QYS3提升到位、固定。,4.4体育场拉索施工平面布置,拉索进场场内平面布置,在体育场内部设置环形道路，以方便设备和索体材料运输与堆放。 通过

16、体育场西侧两条进出场通道将径向索索盘与环索索盘运输至场地内，并利用一台150T履带吊和一台70T汽车吊将各索盘摆放至指定位置以便展开。,4.4拉索施工平面布置,拉索地面安装场内平面布置,用吊机分别将各索盘的拉索在看台及场地内展开。 其中各径向索在看台上沿径向展开，并用护板垫在索体与看台之间以保护混凝土看台； 环索在场内铺开，并与径向索通过索夹相连。,4.5拉索施工部署,索网组装,拉索展开铺设环索铺设径向索安装环索索夹和径向索索夹搭设操作平台 安装牵引设备和工装索准备牵引提升。,拉索采用卷盘运输至现场，为避免拉索展开时索体扭转，环索采用卧式卷索盘，具体如下图。,（1）拉索展开,4.5拉索施工部署

17、,索网组装,（2）铺设环索与径向索,环索分段连接点示意总图,每根径向索独立成段，即径向索一共分为40段（每段长度50.7m-53.2m）进行运输和现场铺设。,4.5拉索施工部署,索网组装,（2）铺设环索与径向索,环索分段连接点平面及剖面布置详图,由于环索每根总长较长，运输和现场铺设展开较为困难，因此要求每根环索均分为四段（每段环索约107-112m），即八根环索一共分为32段进行运输和现场铺设。,4.5拉索施工部署,索网组装,（2）铺设环索与径向索,拉索地面铺设实际工程现场图,在给定索夹标记位置安装环索索夹和径向索膜拱索夹。,4.5拉索施工部署,（3）搭设操作平台,采用型钢焊接操作平台，用吊机

18、吊装至外联钢结构节点处（共40个），并固定。,此处与结构抱箍连接，尽量避免在结构上焊接,此处联系杆件可以拆卸,操作平台,4.5拉索施工部署,（4）安装牵引设备,根据牵引力选择液压千斤顶的型号，每个牵引点配备两台YCW系列轻型千斤顶。 工装索的材料采用1860级15.20钢绞线，单根钢绞线的截面积为140mm2，单根钢绞线的标称破断力为260kN。,索网牵引提升设备和工装示意图,牵引设备,4.5拉索施工部署,索体保护,（5）索体保护,拉索组装时场地保护,在地面和看台上展开拉索、组装索网时，在可能损伤索体的突出地方铺设相关保护木板。 在牵引安装、张拉等各道工序中，均注意避免碰伤、刮伤索体。 不允许

19、有任何焊渣和熔铁水落在索体上及用硬物刻划索体，以免损坏索的防腐。 拉索进场后卸车用吊机装卸，钢丝绳与拉索接触点用硬物隔开。 拉索堆放地应远离现场通道以防止进场汽车碰伤拉索。 拉索放开时其外包装先不剥落，等拉索安装完成后再剥落。,4.5拉索施工部署,施工过程,索网提升张拉过程,1、初步牵引提升：先进行分级加载试提升。通过试提升过程中对提升索网、外围结构以及牵引提升设备系统和工装的观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件，保证牵引提升过程的安全。,2、正式牵引提升：初步牵引提升阶段一切正常情况下开始正式牵引提升。液压牵引提升过程一个流程为液压提升器一个行程，亦即牵引工装索被牵引缩短一个行程的长度

20、。,3、牵引提升就位：径向索的索头靠近外围环梁时暂停，各牵引点微调，精确调整索头，使索头与外围环梁连接就位。,4、设备卸载、拆除：索网与环梁连接就位后，牵引提升设备卸载和拆除。,牵引提升过程实际工程现场图,4.6位移监测,在索张拉提升过程中，环向索标高和水平位置会随之变化，同时会引起四周钢结构的变形，通过环索及钢结构的位移监测对索结构体系的成型进行控制。,环索位移监测,钢结构位移监测,为了保证钢结构在拉索张拉过程各工况下及张拉完成时的安全，需要对拉索张拉过程中的钢胎架脱架情况进行具体分析。,支撑胎架编号示意图,经过分析可以得到，在拉索提升张拉过程中，支撑胎架的内力呈现逐渐减小的趋势，在拉索提升

21、张拉完成之前所有胎架均可以主动脱架。,4.7索网牵引提升过程对胎架影响,4.8膜钢拱施工方案,钢拱组件采用吊车吊装就位，安装钢拱组件时，钢拱下拉索与钢拱组件一端连接安装，钢拱组件安装完成后，进行另一端拉索施工。,自内侧开始安装第一榀钢拱组件,单片施工顺序,安装第二榀钢拱,一组单元钢拱安装完成并临时拉结,4.8膜钢拱施工方案,单片施工顺序,膜拱安装可分4组或8组对称同步安装。,4.8膜钢拱施工方案,整体施工顺序,4.8膜钢拱施工方案,整体施工顺序,4.8膜钢拱施工方案,整体施工顺序,4.9膜安装施工方案,膜安装安全设施,沿径向索设置猫道,钢拱处安全设施,沿着膜安装单元拉设6钢丝绳或18的尼龙绳网

22、，绳间距35米，在绳网和径向索上布置密目安全网，作为膜在钢拱处的施工平台。,4.9膜安装施工方案,膜安装顺序,4.9膜安装施工方案,膜安装时分成四个组对称进行安装，分组对称安装即可提升安装进度，又可保证极端天气状况受力均匀。,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,第一步：膜安装准备 A、场地清理； B、铺设保护膜； C、膜单元转运； D、膜单元自检； E、检查清理膜单元与钢结构接触的表面； F、安全措施检查，工人佩戴双钩式安全带进入安装工作面；,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,第二步：膜单元临时折叠,按展开逆向将膜单元进行折叠或卷轴。根据PTFE膜材特性，折叠部位需加充气软管或塑料管。,第三步：

23、膜单元吊装 根据现场的实际情况，选择70吨汽车吊进行提升吊装。膜与吊架总重最大约2.6吨，最大吊装高度45米，环索最高高度为39米，满足将膜单元吊装至安装区域上空。,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,第四步：膜单元展开,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,组装钢拱处膜附件,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,沿钢拱方向滑动安装膜单元,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,膜单元沿钢拱处安装完成并临时固定，膜在安装位置处完全展开,膜与环索、径向索安装,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,第五步：膜安装,膜与压环梁安装,膜安装步骤,4.9膜安装施工方案,第六步：膜张拉,膜安

24、装过程即为预应力施加过程，预应力施加顺序：每个膜单元施加预应力时，应先边角，后中部。先短边，后长边对称张拉。,膜张拉,4.9膜安装施工方案,先同时张拉径向索边,再同时张拉环索边及环梁边,膜张拉工装,膜张拉,4.9膜安装施工方案,控制方法： （1）位移控制：第一次位移量为设计位置量的50%，第二次位移量为设计位置量的30%，第三次位移量为设计位置量的20%，位移允许偏差10%； （2）使用专用测力仪对张拉完成的膜单元的有代表性的施力点进行力值抽检，力值允许偏差10%；应由设计单位、监理单位、总包单位和施工单位共同选定有代表性的施力点。预应力施加间隔：每次施加预应力间隔24小时：第二、三次施加预应

25、力时，各工作点位人员随时观察膜面张紧度，遇有应力集中的情况应及时调整，避免膜面破坏。,第七步：安装水槽构件并焊接盖口膜,附件安装,4.9膜安装施工方案,5.1游泳馆钢结构吊装,450t履带吊采用114m标准主臂+140t后配重超起工况，其在88米工作半径内起重量为39t； 150t履带吊采用63.2m标准主臂工况，沿碗外环路吊装。,设备工况,5.1游泳馆钢结构吊装,吊重分析,5.1游泳馆钢结构吊装,吊重分析,5.1游泳馆钢结构吊装,吊重分析,胎架布置(28组胎架）,5.1游泳馆钢结构吊装,胎架布置,5.1游泳馆钢结构吊装,胎架顶部工装设置,V型柱吊装时采用两点吊装，吊点设置在V型柱的四分之一处

26、。,三点吊装+牛腿辅助倒链,5.1游泳馆钢结构吊装,吊点设置,总体施工方案 钢结构安装 支撑胎架安装 压环梁安装 V型柱安装（部分未焊接） 索网施工 承重索高空溜索，与耳板锚固； 稳定索高空溜索； 索网张拉：张拉稳定索； 安装屋面板 焊接设缝柱 安装幕墙,5.2预应力施工方案,总体施工方案,5.2预应力施工方案,索网施工方案,索网施工方案：,高空组装、整体牵引提升、高空分批锚固。,从中间向两侧安装承重索，并锚固,索网编号和示意图,由两侧向中间安装稳定索,从两侧向中间对称分批张拉稳定索至WD5和WD27,5.2预应力施工方案,索网施工步骤,从中间向两边张拉5根稳定索后拆除支撑胎架,继续对称张拉直

27、至稳定索张拉完毕,5.2预应力施工方案,索网施工步骤,拉索展开铺设承重索铺设稳定索安装索夹安装牵引设备和工装索准备牵引提升。,5.3拉索施工部署,索网组装施工顺序,拉索展开,鉴于游泳馆内场地有游泳池，吊机不便进入场内进行放索，因此采用溜索的方法展开拉索，具体为： （1）拉索采用卷盘运输至现场，为避免拉索展开时索体扭转，拉索制作单位必须采用立式索盘。 （2）用吊机将索盘运至楼面的V形柱下。 （3）在对面的V形柱和看台顶上设置滑轮，安装溜索。 （4）将索头和索体挂在溜索上，利用卷扬机牵引将拉索运至场内并展开。,拉索进场场内平面布置,5.3拉索施工部署,拉索进场场内平面布置,拉索索盘利用一台70T汽

28、车吊将各索盘摆放至指定位置以便展开。,立式索盘放索装置示意图,5.3拉索施工部署,拉索地面安装场内平面布置,拉索地面安装场内平面布置图,在吊机把索盘就位之后，利用溜索设备把承重索和稳定索分别展开，并用护板垫在索体与看台之间以保护混凝土看台。为防止游泳池壁划伤索体，在泳池内四周设放索坡道。,溜索示意图,5.3拉索施工部署,索网的牵引提升,索网牵引提升施工工序,搭设操作平台安装和调试牵引设备初步牵引提升正式牵引提升第一批拉索就位第二批拉索就位第三批拉索就位张拉。,操作平台示意图,采用型钢焊接操作平台，用吊机吊装至外联钢结构节点处，并固定。操作平台搭设时在环梁上对应位置外包布条，防止对环梁产生磨损。

29、,5.3拉索施工部署,索网的牵引提升,本工程索网施工过程包括拉索牵引提升和张拉两个阶段，且承重索和稳定索的施工张拉力相差较大，因此，根据不同施工阶段、不同拉索类型设计提升（张拉）工装。,注：CTA连接类型索头节点板与环梁双板连接；CTB连接类型索头节点板与环梁单板连接,5.3拉索施工部署,索网牵引提升、张拉机具,5.4拉索施工监测,拉索预张力施工过程是个动态的结构状态变化过程，是结构从零状态向成形初始态转变的过程。 由于钢构安装误差、拉索制作、安装和张拉误差、分析误差以及环境影响等原因，实际结构状态与分析模型是有差异的。 因此，有必要对拉索预应力施工过程予以监测，对比理论分析值和实际结构响应的差异，即时掌握各关键施工阶段的结构状态，保证拉索施工全过程处于可控状态，保证施工过程结构安全，为下阶段施工和最后的施工验收提供依据。,5.4拉索施工监测,监测内容、监测点,监测内容：索网位形,施工过程中坐标监测点如下所示：,施工过程位形编号关键点布置图,拉索张拉对胎架影响分析,5.5索网施工过程分析,5.5索网施工过程分析,胎架卸载分析,1、本工程支撑胎架共28根，根据上述施工过程，张拉完自动脱架的共有14根，可直接拆架，其余14根未脱架，需进