水立方钢结构施工总体施工方案（共52页）

1、国家游泳中心 钢结构施工总体方案,国家游泳中心项目经理部,汇报的主要内容,一、工程概况 二、施工部署 三、深化设计 四、材料采购 五、钢结构施工工艺 六、防腐涂装 七、与膜结构施工配合 八、钢结构检测 九、其他相关工艺,1、工程概况 本工程的建筑造型为“充满水的立方体”，平面尺寸177.338m177.338m，建筑墙体底标高+1.059m，屋顶标高30.587m。屋面及支撑墙结构由新型多面体空间钢架构成水滴的骨架。钢结构总用钢量共约6300吨，钢材选用Q345C、Q420C。结构节点形式分为球型、半球型、方钢管相贯三种，杆件分为圆钢管、方钢管两种形式。所有构件壁厚由6mm到40mm。节点92

2、90个，杆件数量将近20670根。,一 工程概况,2、工程特点,(1)结构型式：新型多面体空间刚架 杆件截面：内部腹杆为圆钢管，表面弦杆为矩形钢管。 节点类型：内部腹层节点焊接球节点 表面弦层节点焊接半球节点 边框角线节点以边框为母杆的相贯焊接 节点。 节点加强：加厚或设加劲肋，连接采用套管加焊增强。 (2)钢结构高度：30.587m (3)支承形式：钢结构墙体周边支承于钢板组合砼框架梁。 (4)本工程设计基准期为50年，设计使用年限为100年，结构安全等级为一级。,3、工程难点 制作精度要求高 安装难度大 空间三维定位测量难度大 焊接质量要求高难度大 屋面结构较为复杂，卸载难度大,1、施工现

3、场平面布置,256HC,ST70/30,H3/356B,BPR-GT491,拼装及材料场,ST50/15,拼装及材料场,拼装及材料场,二 施工部署,2、施工机械设备,3、施工人员组织机构,4、主要劳动力需求,5、总体施工顺序 总体安排顺序是先进行墙体的施工，形成受力支撑后，再进行屋面钢结构的施工,地上一层地上二层顶层 。,墙体施工顺序,1.209米墙体施工顺序,二 施工部署,6.55米墙体施工顺序,二 施工部署,墙体局部施工顺序,1,2,3,4,二 施工部署, 屋面结构施工顺序,二区,一区,三区,第一阶段,第二阶段,二 施工部署,第三阶段,二 施工部署,二 施工部署,6、施工进度计划,1、深化

4、设计原则 深化设计将结合制作安装、焊接及总体设计要求，对杆件及节点进行必要的调整,以期达到既可以保证总体设计对于建筑效果及结构安全的要求，又可以提高制作安装、焊接质量对于经济指标也会有进一步的改善，同时对杆件详图设计也有一定帮助 2、节点合并设计 现有设计中,节点中心距离小于1米的杆件有近1300根。对于相邻节点中到中距离过小,致使球节点间杆件净长过短的问题，深化设计将根据墙面或屋面等不同部位,在综合考虑安装施焊操作、检验及建筑效果等各种条件基础上,确定最短杆件极限长度。 此深化调整将会改变局部小单元体的节点共面,对局部结构设计会有相应影响,应进行设计复核。,三 深化设计,3、典型节点,4、安

5、装控制的要求 空间节点及杆件的快速准确定位要求 为保证空间节点及杆件的快速准确定位，节点及杆件的深化设计,将结合单元的预制及安装顺序,采取相应的预制处理工艺； 解决单元及构件拼装的干涉问题； 对于拼装中难以避免的构件干涉问题,将根据单元拼装顺序模拟,合理地采取措施,保证拼装工序的实施。 5、安装误差调整要求 深化设计将根据子结构实验数据,结合结构刚度及应力分布规律,进行科学合理的安装及焊接模块划分,并确定构件实际下料长度，以保证拼装及焊接的变形控制 6、焊缝质量控制要求 对于类似表面构件相贯等特殊部位的焊接操作,以及因拼装时构件与节点对中无法理想实施的情况,为保证焊接质量，深化设计将预先给出可

6、行的解决方案。,1、设计要求 用于本工程的钢材厚度小于18mm的采用Q345C级，厚度大于等于18mm的采用Q420C级。管材采用无缝或焊接钢管、矩形管。 2、厂家选择 本工程采用的Q345C 、Q420C级钢材，各项技术指标较高，对选择产家的选择应特别慎重，在选择时我公司将本着“技术业绩”优先的原则。 对有该型号钢材生产业绩的厂家优先考虑，在国内有该级别钢材生产业绩的厂家十分局限，有河南舞阳钢厂，武汉钢铁公司。 在确定厂家前，我们将组织专家对上述钢厂进行技术考察，以考证其相关业绩的真实性，并对技术能力充分了解，在确认其据有提到钢材各项指标的能力，尤其交货状态的控制，同时在Q420C钢材生产过

7、程中有专人驻钢厂，以其了解钢材生产过程是否按专家确认的工艺生产。,四 材料采购,3、 采购中的质量控制 在原材料采购合同中明确规定材质各项指标及规则依据，以及交货状态； 对进入加工厂的材料进行原样验收，将对其原保证书，并逐一检查板材厚度、圆管的壁厚、几何尺寸，对于不合符规范要求的材料坚决拒收； 对入厂的各项材料进行复验，确保入厂钢材理化指标符合规范要求，对于不合格产品做出标识，并及时退厂，保证不出现不合格产品的堆料。,五 钢结构施工工艺,通过对本钢结构工程的深入理解，对本钢结构工程施工工艺我项目将本着“一般工艺求精，难点工艺求专”的原则，制定本工程钢结构的施工工艺。 针对工程的五个难点，我们制

8、定相应的工艺措施与控制点，逐一解决施工中的难题,1、钢结构与混凝土结构连节点,待土建结构提供工作面后，施工墙体钢框架，与土建基础连接形式如下图：,在与混凝土连接的方钢管上焊接临时固定小牛腿,并在混凝土施工时埋入地脚螺栓,通过地脚螺栓与牛腿将钢结构与混凝土墙体连接。,2、钢结构加工工艺,本工程加工工艺中钢管加工、球节点加工为一般工艺；加工难点为方钢管相贯节点的加工，在结构加工时主要控制以下几种节点的加工。,在节点加工前，应对以上节点进行节点试验(1:1),确定节点的工艺，如内衬板的方式、组装顺序、组焊的顺序、焊接的各项参数等，以保证加工的成品构件的精度满足设计与规范要求,3、钢结构安装工艺,安装

9、工艺,墙体安装,墙体安装过程中为确保在安装腹杆前结构的稳定性用脚手架作支撑体系。,屋面安装,屋面安装过程中主要控制屋面标高，采用千斤顶进行微调。,4、钢结构测量工艺,对整个施工现场的轴线网进行测量，杆件的定位采用全站仪三维投点法。确定杆件一端三维坐标点，将三维座标输入全站仪，运用三台全站仪实测坐标取平差值，以同样方法确定杆件另一端三维坐标，调整钢框架安装精度，达到规范允许偏差范围内。,5、钢结构焊接工艺,焊接质量要求 杆件与焊接球剖口焊缝 一级 相贯节点剖口焊缝 一级 杆件与节点加强区对接焊缝 一级 支座连接钢板剖口焊缝 一级 加劲肋双面角焊缝 三级 其他次要焊缝 三级 典型焊接节点（建议）,

10、球节点焊接形式,内衬管连接形式,球节点焊接形式,外套管连接形式,球节点焊接形式,半球节点焊接形式,焊接材料 本钢结构工程采用Q345C、Q420C钢材，焊接材料相应采用E50XX及E55XX系列的焊条 焊接方法 采用手工电弧焊与CO2气体保护焊 焊接工艺评定 本工程焊接工艺评定共做20组，常温与负温CO2气保焊和手工焊各1组 Q345CQ345C板对接； Q345CQ420C板对接 Q420CQ420C板对接； Q420CQ345C管球对接； Q345C-Q345C管球对接。,在工艺评定之前应对Q420C钢材进行母材的可焊性试验来确定焊接的基本参数 焊工考试 考试内容和方法 参加本工程的焊工全

11、部进行附加考试中的操作考试对于不同材质的钢材焊接应分别考试，即部分焊工考核Q345C材质的焊接，部分焊工考核Q420C材质焊接，以减少考试用钢材的投入。同时在焊接时加以区分。 考试的焊接方法为手工电弧焊和C02气体保护焊，焊条为5515，焊丝为锦泰JM-581.2焊丝。 试件板材质为Q345C、Q420C焊接形式选择对接，焊逢位置选择平焊、横焊、立焊（F、H、V）及管与球的全方位焊。 考试试件的检验项目应符合下表规定,现场焊接的顺序 节点的焊接顺序 球节点焊接采用由下至上的180度或60度对称焊接 方钢管采用由下至上对称焊接 阶段整体焊接 采用由中心向四周扩散焊接的顺序，阶段焊接收口的位置选在

12、与四周相连接的位置,6、钢结构屋面卸载工艺 卸载方法 采用钢管脚手架组合支撑，螺旋千斤顶调节，分步等距卸载 卸载顺序,支撑点布置,支撑点布置,支撑架布置,卸载支撑点应在屋面下弦接点位置，承重支撑应进行连接,三个区域卸载重量与千斤顶布置如下表, 组合脚手架支撑点搭设,支撑点立面,支撑点平面,卸载方法,卸载时采用同时、等距的方法来卸载。每一次缓慢释放位移5mm由于所采用的千斤顶最大行程为300mm，同时由于本工程跨度大，最大竖向位移为400mm。根据竖向位移值的大小将千斤顶卸载分为二类，如下所示：,第一类：卸载行程在300mm以内,第二类：卸载行程大于300mm,当竖向位移大于300mm时，采用传

13、递法，即当释放量到270mm左右时，就取出上层千斤顶，再用下层千斤顶续继释放，至设计标高当卸载到设计规定值时，根据钢结构对脚架的要求，拆除多余脚手架，并测量其结构实际的挠度值及结构的几何尺寸，同时做好记录。,1、钢结构防腐涂装标准 本钢结构防腐设计年限为25年。 2、相关厂家 阿克苏.诺贝尔工业油漆（苏州）有限公司 海虹老人牌（中国）有限公司 廊坊立邦涂料有限公司 3、油漆配套 阿克苏.诺贝尔工业油漆（苏州）有限公司 配套方案,六 防腐涂装, 海虹老人牌（中国）有限公司配套方案,稀释剂配套,4、一般工艺,基层处理 采用喷砂或喷丸，对成型的管件构件进行表面处理。在喷砂前应检查表面必须无油、污和其

14、它污染物。表面处理后对构件进行粗糙度检测，同时保证涂装的表面必须干净、干燥，且达到Sa2.5级后进入表面涂装。 油漆调制 涂料的每个组份应均匀搅拌直到它们完全融合，然后采用厂商的要求稀释涂料，按涂料生产厂家的技术说明将涂料的各组份混合并彻底搅拌。并仔细计量并记录稀释剂的数量，完全搅拌。 刷涂 全面涂底漆前，对所有的边、焊缝、螺丝、螺栓和其它毛糙，不规则表面都要涂刷一次薄的底漆。所有喷漆，不能有凹陷、气泡、流挂，干喷，喷得过厚，有夹带的颗粒或是打磨后留下的未清理的颗粒。如果空气温度、钢的温度或相对湿度超过厂家规定的要求，或是钢的温度未超过空气的露点3时，并且如果将要下雨或是表面有露水出现时，不涂

15、装。,涂装检查 每遍油漆的厚度需按以下条件对足够的点进行测试厚度。每4.6m2需测一个点。每一点的干膜厚度值为3个相邻测点的测量读数的平均值。这三个测量点的间距不能小于12mm，也不能大于75mm，每个读数最少的厚度应不少于规定的80%，最大的厚度应不超过规定的120%。三个读数的平均值构成一个点的干膜厚度值。,在膜结构施工图节点图设计提交后,根据其技术要求,在主体结构深化设计与施工中将其技术要求作为一个主要技术与质量控制点,科学合理安排阶段与节点施工顺序,使膜结构的附属工序及早进入。 综合协调各个专业对与预计与膜结构施工将要有交叉作业的工序,创造条件使膜结构施工为同作业面作业单工序作业,并且为最终工序作业(包括结构零星修补工作),这样可以避免其大量的成品保护工作,因此可以保证建筑的完美性。 在主体结构施工完毕后,及时将结构空间相关的坐标位置与几何尺寸,结构角点及关键控制点定位,结构对轴线偏移值,结构外框实测数据,挠度测量数据等涉及膜结构分格与定位的坐标反馈给膜结构工程师。 膜结构施工前，陆续安装膜结构所使