椭球钢架施工方案（42页）

1、椭球钢架施工方案编制依据及说明 编制依据 招标文件及设计方案图。 现场勘察情况。 答疑会议纪要。 国家规范与标准。 北京市政府法规与标准。 公司质量体系文件(ISO 9002)。 公司施工现场管理制度。公司综合能力、类似工程经验和目标。2 编制说明针对本工程的重点和难点之一椭球体钢架的施工，特制定本施工组织设计。重点描述该部钢结构的制造、焊接、运输、总体试拼装、安装等施工环节的施工组织、施工方法、施工程序和技术、质量、安全、进度等保证措施。作为中国国家大剧院工程总承包竞投方的中国新兴建设开发总公司，经多方比较论证，决定由具有丰富钢结构设计、制作加工、焊接及安装的首都钢铁集团总公司第一建设有限公

2、司作为钢结构分项工程的分包方，我方将与其共同组建最强大的项目部对该分项工程进行施工和管理，以充分发挥首钢在原材供应、构件加工、运输、安装、施工设备及场地等方面的技术和地利优势。首钢的施工业绩及实力请参见 技术标一附件一。 施工组织设计在编制过程中,充分考虑了本工程的特点和难度,本着优化施工方案、强化质量管理、缩短施工工期、合理降低工程造价的原则,设置了施工组织和技术管理机构,并为各分部分项工程作出施工程序安排。 在文明施工、环境保护、消防安全等具体措施中,贯彻了现行规范、法规和规定。 充分考虑到本工程的设计特点和特殊要求,了解了现场条件的不利因素,充分发挥本公司所具有的人材、技术、装备、物资、

3、资金保证等方面的集团优势,采取了大量的成功经验、工艺和技术,缓解因现场条件和工期紧张带来的施工困难。 二 工程概况1 工程建设概况 国家大剧院座落在北京人民大会堂西侧,由北侧建筑、中心建筑(大剧院)和南侧建筑三部分构成,总建筑面积约15.5万平方米。中心建筑为长轴216.57米,短轴145.57米,顶高+46.28米的椭球壳体建筑,四周水池环绕,构成一水上明珠的建筑造型。 工程名称: 国家大剧院。 工程规模: 总建筑面积约155000平方米。 建筑高度: 椭球壳体顶部标高46.28米。 结构形式: 钢结构椭球壳体。 招 标 人: 国家大剧院工程业主委员会。 设 计 人: 法国AEROPORTS

4、 DE PARIS 设计公司。 设计图纸: 1999年12月3日版本的方案设计图纸。 计划开工日期: 2000年4月1日。 计划竣工日期: 2002年8月31日外立面亮相、室外水池蓄水、全部绿化完工等。 2002年12月31日全部招标工程基本竣工并交付试运行。 椭球体设计概况整个建筑外立面是指数为2.2的椭球钢结构造型。椭球长轴216.57米,短轴145.56米,顶高+46.28米。椭球壳体径向为弧形、变截面(截面高度在4米至2米间渐变)、无翼缘(平面外刚度小)、60mm厚钢板(材质16Mn)焊接成的空腹钢屋架,钢屋架中心汇交、放射形布置;环向为弧形、195mm、壁厚5mm的钢管,间距约2米,

5、连接点由26020mm空心半球、圆柱形机加工杆件与屋架连接,节点连接使用高强螺栓。初步估算该部钢结构总重约11100吨(招标书估约5000吨)。其中,钢屋架6300吨,球节点4400吨,钢管400吨。椭球壳体钢结构内面支撑着木饰板,外面支撑着4mm厚钛板。3 工程特点及施工难点3.1 严: 各项标准要求严格国家大剧院是国家的最高艺术殿堂,必将成为国家的标志性建筑。工程的重要性质与重大影响决定了施工质量、施工工期、安全文明施工等方面必须达到最严格的标准。3.2 难: 施工难度大工程设计体现传统文化精神与现代建筑艺术的完美结合,形式上追求大跨度、大空间和造型新颖。椭球壳体做为主体工程的重要组成部分

6、,是大剧院的精华所在,同时也是施工难点集中的部位,将涉及并必须解决以下重大难题:大体积、特殊椭球壳体、中心汇交放射状布置构件的空间形体的测量控制方法和措施。大跨度、无翼缘(平面外刚度小)、变截面、不规则弧形曲线、厚钢板焊接成的空腹钢屋架,在制造阶段各主要环节,必须解决施工详图转化设计、切割下料、装配焊接、试拼装等一系列技术问题。环向支撑与屋架特殊球节点的三维空间角度控制。焊接收缩对结构几何尺寸, 特别是屋架工地空中对接焊口收缩对径向长度的影响与控制措施。大跨度屋架的合理分段、空中拼装。总体试拼装和工地拼装时,大面积承重支架的设计与搭设。超宽、超长屋架的运输变形控制方法与措施。超宽、超长屋架,吊

7、装过程从平面放置到立面垂直状态翻转过程中的变形控制方法与措施。3.3 紧:工期紧 该工程总体工程量巨大,钢结构总重约11100吨,总工期十分紧张。三 施工组织机构及劳动力布署1 组织管理机构集团总公司成立以集团副总经理兼建设有限公司董事长任组长、建设有限公司总经理任副组长、建设有限公司第一副经理任常务副组长的,由集团生产、技术、质量、安全、物资、行政等部门领导参加的领导小组,负责组织、协调全集团内部的各种资源,充分发挥集团优势,确保工程顺利进行。2 工程项目经理部项目经理部由领导小组常务副组长、建设有限公司第一副经理任经理,负责工程组织指挥。2.1 项目部组织机构系统见图3-2-1。2.2 项

8、目管理职责: 项目经理: 主持施工管理全面工作; 总工程师: 主持施工技术质量管理全面工作; 项目副经理: 负责全面工程管理。 技术质量部: 主任工程师: 负责日常技术、计划、质量管理工作; 专业工程师: 负责各专业日常技术、计划、质量管理工作; 质量组: 负责各专业质量检查及评定工作; 测量组: 负责工程施工测量工作; 试验组: 负责工程材料、构件的检测; 资料组: 负责保管、印制、 编绘各类施工图表等技术文件,进行工程 档案的收集、整理和管理。项目经理总工程师项目副经理技术质量部工 程 部办 公 室核 算 部材 料 部3-2-1 项目部钢架施工组织机构系统 工程部: 工程经理: 负责项目各

9、专业施工协调、安排和现场管理; 生产调度: 负责项目施工协调、调度各种施工机械; 专业工长: 负责本专业现场施工管理及施工组织落实; 机械员: 负责施工机械的维护和保养; 安全员: 负责安全、防火和文明施工。 办公室: 主任: 负责办公、后勤和生活管理; 内勤员: 负责办公用品、用具管理,收发文件和内部事物。 外联员: 联系、协调、处理与政府部门有关事务、解决交通及社会条 件。 核算部: 成本经理: 负责项目成本及合同管理; 核算员: 负责项目各项的计划核算; 会计、出纳: 负责项目财务管理工作。 材料组: 主任: 负责项目材料计划、采购及管理工作; 材料员: 落实材料的采购及管理工作; 构件

10、员: 落实构件的运输和现场管理工作; 保管员: 负责材料、构件的现场管理及发放工作。3 钢构件制作劳动力布署 钢构件制作在工厂进行,劳动力安排将依据工程总体计划、生产进度情况另行编制调整,呈报业主审核。 4 钢结构安装劳动力布署 按施工进度计划要求,结合总工程量及工程特点,在安装施工人员的安排上普遍采用三班制施工,个别工种二班制,以保证质量、进度和施工安全。具体工种及人数变化见图3-4-1。图3-4-1 劳动力使用动态工作日2001年9月10月11月102030102030102030（人）280310250220190340序号工种1电焊工4270707070707058242气焊工1212

11、121212121212123铆工7272727272727260604起重工7272727272727260605测量工101010101010101046探伤工4666666627电工6666666668架子工3636363636363636249油工66666666610壮工202020202020202020合计280310310310310310310274218四 施工现场平面布置见图4-1 施工平面布置图。图41 施工平面布置北1 现场布置1.1 吊装机械的选择及布置根据场地条件、建筑物外形尺寸、构件重量情况等,施工现场布置6台M125型1000t.m塔式起重机。起重机在椭球壳体

12、南北两侧对称布置,具体定点在建筑物C1轴19线、20线,M1轴17线、22线,W1轴19线、20线上。工作方式为塔道走行式,该型起重机起重性能见表4-1-1。表4-1-1 M125型塔式起重机技术参数序号参 数 名 称技 术 参 数1机型M125型1000tm塔式起重机2作业方式塔道走行式3起重臂杆长度80m4起重性能作业半径：18.57m起重梁：50t 22.4m40t 28.0m30t 30m28t 35m22t 40m19.2t 50m14.8t 55m12.7t 60m11.5t 65m10t 70m9.2t 75m8.2t 80m7.5t起重机的性能和平面布局,可保证椭球壳体各个施工

13、面,最小起重能力7.5吨的全面覆盖,满足钢结构件分段单元的吊装。1.2 构件堆放、组装场的布置由于交通管制及拥挤,构件运输只能夜间进行。必须利用入夜时交通缓解的条件,储存一定量的构件,保证安装作业连续进行。储存构件和完成地面装配,必须具有一定面积的场地条件,最低不小于15m30m 6块,场地应安排在起重机有效作业范围之内。1.3 其它施工机械布置电焊机共40台,分别存放在10个焊机活动房内,焊机房靠近建筑物均匀布置。气焊工具共8套,氧气、乙炔瓶装供应,钢瓶分类存放在6个气瓶房内,靠近建筑物均匀布置。施工工具存放在3个工具房内,工具房集中存放。现场设置2个焊接材料库,2个烘干机房,储存焊接材料并

14、进行烘干处理。设置2个油漆库房,存放各类油漆。设置2个螺栓库房 ，分别存放高强螺栓和普通螺栓。 1.4 办公、生活设施布置 施工人员生活小区占地80m50m。集中或分开设置。2 现场临时用水、用电2.1 施工临时用水 结构安装施工用水量很小,使用总包单位设置的用水系统,增设必要设施解决。2.2 施工临时用电2.2.1 按照施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-88)的规定,依据本工程现场的实际情况,临时用电按南、北2路设计,总电源由总包单位设置的施工总配电箱引出。2.2.2 配电方式实行3相5线制,供电电压380/220V。2.2.3 电源进线通过道路部分采用电缆穿钢管埋地引入。2.2.4

15、 电焊机房、烘干机房分别设置分配电箱。另设18个移动式开关箱。具体位置参见临时用电平面图。配电箱为铁制非标准,固定箱底边距地1.4m,移动箱底边距地0.6m。2.2.5 在总配电箱处做一组重复接地,接地电阻值不大于10,由总配电箱保护零线端子板(PE端子板)引出一根专用保护零线,引至各分配电箱、开关箱以及电气设备金属外壳,形成3相5线制接零保护系统。总配电箱N端子板与PE端子板做可靠连接,漏电保护采用2级漏电保护方式,总箱各路开关漏电动作电流不大于100mA,动作时间不大于0.2s。分箱或开关箱中各设备控制开关的漏电动作电流不大于30mA,动作时间不大于0.1s。2.3 负荷计算 负荷计算和负

16、荷电流计算是按单路用电量计算的。2.3.1 P动力=1.1(K2RP1/COS+K1P2) =1.1(0.55/0.75+0.7700+0.050.5+110) =1.1(0.45+490+0.025+10) =561（KW） 式中: K1=0.55 K2=0.7 COS=0.752.3.2 计算负荷电流: Ie=KP动/(3UCOS) =0.6561/(30.75 =682(A) 式中: K=0.6 U=380V COS=0.75 根据式中计算电源电流单路总进线选择VV-1KV/2(320+70)电缆。3 主要施工机具准备 主要机具计划,见表4-3-1表4-3-1 主要施工机具序号机具名称规

17、格型号数量备注一塔式起重机M125型1000t m6台构件吊装二焊接机具1晶闸管整流弧焊机ZX5-400B12台焊口装配2晶闸管整流弧焊机ZX5-630B24台焊口组对3焊条烘干炉ZYHC-150型2台焊条烘干4焊条保温桶W-530个5手动气割机8套6火焰加热器12套预热三安装机具1螺旋千斤顶16t12台装配调整2倒链5t6台3电动扳手扭矩型24台紧固螺栓四测量仪器1全站仪2秒，（2+2PP）1台2经纬仪2秒级4台3水准仪N3 0.2mm1台4钢尺50m3支五无损检测仪1超探仪WUSN-502台2磁探仪DSE组合式2台五 施工部署1 工程目标 质量目标: 确保工程质量等级“优良”; 争创国家优

18、质样板工程,争 获“鲁班奖”。 现场管理目标: 创建北京市“安全文明工地”。 总工期目标: 2000年4月1日开工,确保2002年8月31日外立面亮相、室外 水池蓄水、全部绿化完工等, 2002年12月31日全部招标工程竣工并交付试运行。球壳体工期目标: 2001年9月1日开始安装,确保2001年11月31日完工。2 现场施工准备2.1 按施工平面布置完成大临建设,接通用电线路。2.2 与交通、环卫、城管、市容等部门联系,争取各方面的支持,办理相关手续。2.3 进行上道工序交接验收。2.4 与上道工序进行测量控制点、线交接,增设必要的测量控制点,并加以保护。2.5 与业主现场管理机构办理各种申

19、请,签订安全、消防和文明施工协议。 3 施工技术准备3.1 认真学习图纸和相关规范,领会设计意图,找出施工难点,提出建议和改进措施。参加设计交底和图纸会审,保证会审质量,解决图纸问题,编发会审纪要。认真学习施工组织设计等技术文件,理解意图,掌握要领,以更贯彻、执行。进行施工详图绘制,详图绘制要做到: 构件单元划分,应遵循增加工厂工作量,减少工地工作量的原则。 主件与辅件的连接件,应在制造厂焊接在主件上,以减少工地焊接变形量。 节点设计应便于安装定位及快速摘钩,以加快安装进度。计量器具的准备与鉴定。所有计量器具,必须符合计具法的规定,A类和B类计量器具必须经政府技术监督部门的检定,杜绝无检定、无

20、标记的计量器具使用。 焊接准备与工艺评定焊接准备。对工程采用的材料进行焊接性试验,主要是冷裂敏感试验。采用“平板刚性拘束焊接裂纹试验法”,“超厚板焊接金属裂纹试验”等方法,试验钢材的工艺可焊性。焊接工艺评定。根据钢结构工程的结构形式、材质和板厚情况,进行下列项目焊接工艺评定(本公司已有的,相同条件的焊接工艺评定储备可移植使用)。 材质16Mn、板厚60mm、X型双面坡口、对接焊缝埋弧自动焊。 材质16Mn、板厚60mm、X型双面坡口、对接焊缝手工电弧焊。3.6.3 焊接工艺评定过程 (1) 拟定焊接工艺指导书,根据标准准备试件。焊接工艺评定试件的焊接,要使用以施工相同的设备和工艺技术参数。委任

21、持证焊工施焊。试件由权威部门检验,测定焊接接头是否具有所要求的使用性能,并提出焊接工艺评定报告,以验证所拟定的焊接工艺的正确性。 根据焊接工艺评定报告,编制用于指导施工的“工艺评定指导书”。3.6.4 焊工培训考试所有参加钢结构制造、安装的焊工,均要参加培训和考试,考试时请建设单位、工程监理、设计单位代表进行监督、指导。考试合格焊工允许上岗操作。3.7 施工方案、技术交底的编制施工方案、技术交底编制要有计划,专人负责,按时完成。施工方案、技术交底要满足总体工程进度、技术质量标准、安全文明施工的要求,要细致具有可操作性。4 施工方案椭球体钢结构施工,采取构件工厂制造、总体异地试拼装、现场高空拼装

22、的总方案。为尽量减小气温变化引起的温度应力对结构施工和正常使用的不利影响，钢架施工选在北京温差较小、与年平均温度较接近的9月至11月间进行。另外，为了在现场安装时能充分利用试拼装时获得的成果，决定试拼装和现场安装分别在2000年和2001的同一季度进行（均在9月至11月）。考虑施工技术及施工进度，将整个椭球体以长短两轴为基准线分成四大分区，同时，沿径向分成7个环带，如图5-4-1。相应于7个环带，把所有各榀径向钢架梁分成7段，每段作为一个安装单元，每个单元长1015m（安装单元起吊时，不会发生平面外整体失稳，分析见下述计算过程）。每个安装单元统一在钢结构厂加工成型并按其所对应的设计位置编号标识

23、运至现场拼装。由于组成各榀钢架梁的钢板厚仅为60mm且无翼缘，其平面外刚度较小，有可能在吊装过程中发生安装单元平面外失稳，现根据安装单元的结构特点做如下简化并对其平面外稳定性进行分析。将安装单元视为由上下弦杆钢板构成的组合梁，取其截面高度为钢架梁渐变值（24m）的平均值H=3 m，在分析其平面外稳定性时，不考虑钢架腹杆，且把安装单元当作纯弯构件，两点起吊（最不利情形）。其截面及尺寸如下（旋转90度）。b=60mmH=3000mmh=200mmh=200mm安装单元横截面及尺寸=1400mm该截面对强轴的惯性矩： 截面扇性惯性矩： 截面自由扭转惯性矩： 其中(=0.263)为矩形截面自由扭转系数

24、，取法参王国周主编的钢结构原理与设计。吊装单元平面外整体稳定临界弯矩： =2.25106 （KNm）假设钢梁自重q=1t/m=1104N/m吊装单元最大弯矩（KNm） 由上述计算可知，采用单榀梁段吊装，不会发生平面外整体失稳。图5-4-1 施工作业分区图1区2区3区4区现场安装时，采用如下施工顺序：对称拼装、对称焊接。首先拼装长短两轴方向的钢架梁，与椭球体顶部环梁拼接后形成空间十字骨架，此后同时在四个分区中（共8个工作面）以这两轴为对称轴进行拼装，即从对称轴两侧开始，依次向两边拼装各榀钢架梁，径向拼装时均从底部环梁开始向顶部推进，定位准确后与前一环段钢架焊接，随后安装水平钢管，与相邻且同环带的

25、钢架连接，逐步形成空间稳定结构。考虑到制作误差、安装误差、制作环境与安装环境的温差造成的热胀冷缩误差，在四个分区沿径向都留一条合拢带，合拢带的水平钢管根据现场实际尺寸加工制作以消除安装偏差。图5-4-2为拼装进程。211112222222图5-4-2 椭球体钢架组装进程这种施工方案具有如下优点：利用对称焊、跳焊（各榀钢架与椭球体顶部环梁焊接相互错开）可减小焊接产生的残余应力和残余变形。先安装两轴可构成空间大十字架，提高施工过程中钢架的整体稳定性；另外，由于该椭球体钢架主要通过径向各榀钢架梁传（受）力，而环向水平钢管主要作为径向钢架梁的连系及侧向支承作用，所以，先通过安装长短两轴钢架来固定顶部环

26、梁，有利于其它后装的各榀钢架与该环梁的定位连接，改善该连接处的受力性能，保证了结构满足受力的设计要求。同时在四个分区共8个工作面进行拼装，加快施工进度，提高施工效率。各榀钢架梁一次拼装完成，可避免测量定位仪器多次移动。采用高空拼装，起吊方便灵活，容易满足施工技术要求，可充分利用现有的塔吊而不需另行设计起重装置；另外，针对椭球体平面面积大的特点，不需搭设多处地面拼装平台或现场倒运。 具体施工方案、操作方法分别详见: 第六章、 第七章和第八章。六 钢结构制造加工钢结构加工制造的特点、难点和措施1.1 由于每榀屋架梁的长度不相等,截面高度在4m2m间渐变,并且其位置由三向坐标才能确定。因此给详图转化

27、、数据计算、放样、划线及切料造成一定的难度。 措施：将施工图转化为施工详图,用成熟的CAD设计软件,通过计算机进行放样、划线,并进行数控切割确保外形尺寸。1.2 组装焊接后的角变形处理,是制作过程中控制的难点。 措施：根据成熟的经验及所积累的资料,采用火焰预热来调整变形,焊接顺序减少变形,刚性固定控制变形。1.3 材料用量大、消耗大。 措施：采取快速备料、减少供料环节,确保供料质量。同时我们可通过软件制作排料表,以最大限度提高材料的利用率。1.4 结构复杂、制作质量要求高、工作量大、工期紧。 措施：通过ISO9002质量保证体系进行强化管理,形成图纸转化、加工制作、安装全方位全过程的质量运行体

28、系。结合多年特大项目施工经验,针对本工程成立项目部,确定项目管理体系,规范工作行为,落实到各个部门。2 制作工艺要点整个壳体骨架共148榀空腹屋架梁,每榀按7段划分制作单元,平均每段9吨,分段口呈径向布置,分段后进行统一编号。对每榀中分段后的钢结构,进行按图示第二次分割,并编号进行制作。制作下料前,根据单榀梁处于壳体结构位置的挠度曲线,对单榀屋架梁Z轴方向加设预拱值，预拱值的确定根据建筑钢结构工程施工及验收规范以及大型有限元程序ANSYS或ALGOR分析计算的结果。根据接口处的焊缝收缩,在制作时净尺号料,预装时无间隙预装,安装时带间隙安装,其安装间隙为焊缝收缩值。考虑到制作累积误差、安装误差、

29、制作环境与安装环境的温差造成的热胀冷缩误差,可在安装的最后一段适当留出余量,消除制作后的安装偏差。空腹钢屋架梁的下料、切割采用数控火焰双驱动切割机切割,确保切割精度和表面质量,分段口和接料口切割后必须打磨或对端头进行端头铣机加工。二次单元划分的零件制作合格后,进行胎上组对并按焊接工艺指导书焊接。其焊后角变形,可采用预热来调整变形,用焊接顺序减少变形,刚性固定来控制变形,具体见焊接工艺指导书。钢材预处理,采用预处理自动操作流水线,确保构件表面质量。预装前必须对每榀屋架进行工厂水平预组装,为第二次整体预组装做好准备。 所有零件的制作均须符合设计要求和建筑钢结构工程施工及验收规范的要求。 3 技术要

30、点3.1 材料的选用 优先使用甲方和设计注明的规格以及认可的设计图明示的国标规格。3.2 材料的采购3.2.1 所有钢材必须有质量证明书,必须符合设计要求或国标要求。3.2.2 所有钢材必须有化学性能指标和物理性能指标的试验报告。3.3 材料的复验3.3.1 对所有来料必须按规定比例抽样检查。3.3.2 为防止厚板层状撕裂,必须对30mm的钢板,每块都进行超声波探伤,超声波探伤覆盖区域100,应保证钢材无裂纹、夹层、分层等缺陷。3.4 购买的材料除必须符合国家现行的有关标准规定,尚应符合以下规定。3.4.1 当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕时,其深度不得大于该钢板厚度负偏差的1/2。3.4.2 钢

31、材表面锈蚀等级应符合现行标准涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级。3.5 钢材的管理为防止不同种类的钢材的混淆,使用记号区分或用涂色区分钢材的方法,同时为避免与其它工号材料的混淆,对各种钢材进行区域标识管理。3.6 焊接工艺评定试验为了保证焊接质量,对于结构中的主要接头形式应根据钢结构施工及验收规范(GB50205-95)及钢结构焊接规程(JGJ81-91)的有关规定进行一系列的工艺评定,以确保最佳的焊接方法和焊接工艺规范参数来指导实际施工。4 焊接工艺4.1 基本规定4.1.1 各种焊接材料,如焊条、焊丝、焊剂要严格按焊接工艺选用。焊接时，如遇风速超过10m/s和雨天、雪天以及环境温度在-5以下

32、,相对湿度大于90时，焊接处将加以可靠的保护屏障和保护措施。组装完毕经检查合格后再进行施焊。 施焊前坡口及其二侧1020mm范围内的铁锈、溶渣、油垢、水迹必须清除干净。4.1.2 焊接材料的保管及烘焙焊条、焊丝、焊剂放置于通风、干燥的专设库房中,室温保持在5以上,相对湿度不大于50。焊接材料由专人保管、烘焙和发放。烘焙、发放及回收要有记录。烘焙温度和时间严格按照焊条使用说明书进行。施焊时待用的焊条放在通电的保温筒中,随焊随取,并随手盖好筒盖,筒内的焊条保存时间不超过4小时,否则,重新烘焙。重新烘焙的次数不超过二次。埋弧焊焊剂里防止杂物的混入。使用前将焊剂放在不低于260的烘箱中干燥1小时以上。

33、焊丝使用前清除铁锈和油污。4.2 定位焊接对规定需要预热的焊缝,定位焊时同样进行预热。定位焊长度在50mm以上,间距为100-400,厚度不超过正式焊缝厚度的1/2,且最厚不超过8mm。定位的引弧和熄弧点放在坡口内，不在母材其它部位引弧。4.3 卡具、定位板及其它临时构件的焊接与拆除焊接卡具等构件时,引弧和熄弧点必须放在卡具上。拆除卡具时不得用锤击,要用氧乙炔或碳弧气刨在工件母材表面3mm左右处切除,不得损伤母材。切除后再用砂轮磨平。4.4 埋弧自动焊焊接工艺4.4.1 水平对接埋弧焊焊接参数板厚焊丝直径焊丝焊剂型号接头形式层数焊接参数焊流（I）电弧电压（U）焊速（m/min）60mm5mmH

34、08MnA平板对接X型坡口81060098037390.624.4.2 焊前预热、焊后处理焊前预热温度100150,预热范围距焊缝两侧大于三倍板厚值,恒温20分钟。加热设备为远红外线可控温板式加热器,使用热电偶测温。4.4.3 按焊接工艺规定的技术参数和方法施焊。要连续施焊。每焊一层必须严格清除焊渣,背面焊道采用碳弧气刨清根处理,保证焊透、无夹渣等。4.4.4 焊接完成后,要立即进行焊后处理。将焊接区立即加热到300400,用石棉被覆盖,缓冷至环境温度为止,这将加速焊缝中氢的扩散逸出,有效防止冷裂纹的发生。加热测温仍然用远红外线可控温板式加热器，并用热电偶测温。4.5 焊缝的检验所有焊缝都要进

35、行外观检查,外观质量按GB50205-95、GB50221-95、JGJ81-91标准进行。合格后,提交探伤检验申请报告。钢板对接焊缝,设计要求等强的,必须达到钢结构施工及验收规范(GB50205-95)中的一级质量标准。焊缝质量未达标准,必须进行返修处理。返修前,先要进行分析,找出原因,制定返修工艺。返修时,使用碳弧气刨或砂轮进行焊缝清理,必须确认已将缺陷清除,并修磨出便于焊接的坡口。返修焊接执行同等条件的焊接工艺。4.6 焊接质量保证措施焊接是钢结构制作中的关键工序,必须自始至终全面进行监控,把好焊前、焊中、焊后质量关。质量保证体系见表6-4-1。表6-4-1 质量保证体系框图项目质量检查

36、组工地焊接办公室工艺文件签发材料组保管发放烘干焊条焊剂焊接作业班长自检人员防护措施焊接小组按工艺文件施焊焊接小组焊后外观自检专职质检对焊接检查专职质检对焊前检查专职质检对施焊过程检查专职质检对外观急探伤检查信息反馈 5 构件制作设备准备加工制作设备计划见表6-5-1。表6-5-1 钢结构制作机械设备计划表序号名称数量（台、套）1热电偶测温仪10个2天车15/5T-40/5T183龙门吊15/5T-40/5T124汽车吊40/5T65轨道吊40/20T36埋弧自动焊机597交流电焊机1608直流电焊机809C02气保焊机2810数控火焰双边驱动切割机211等离子弧切割机412半自动切割机6413

37、预处理自动操作流水线2条14钻床1215十三辊床矫平机216材板矫平机317400T压力机218刨边机419钢结构端头铣床220磁力钻2021车床32822远红外加热器823超声波探测仪624X射线探伤仪6 6 质量保证措施 质量保证措施见表6-6-1。表6-6-1 钢结构制作质量保证流程图生产科计划科技术科供应科工场与设计院联系协调设计图纸质疑、会审、交底施工详图绘制检查发行施工详图构件清单制作计算用钢量材料采购清单施工制作指导书及计划书的编制加工制作、工期计划编制喷丸涂装 检查包装运输整体组装质检部财务部企划部提出质量跟踪方案提出成本控制目标合理安排项目计划生产科、质控、财务、自检QC会议

38、七 总体试拼装 壳体构件,工厂加工完成后,按设计要求进行总体试拼装,以检验构件加工质量。拼装检查屋架分段接口,调整处理焊口间隙和坡口尺寸,使之达到焊接规范和工艺要求。拼装环向支撑,进行环向支撑两端、机加工圆柱形杆件与屋架的三维空间定位,将连接件与半球节点焊接。 总体试拼装完成后,壳体结构在正式安装时,只有屋架分段的焊接与径向收缩。而环向支撑是高强螺栓连接,没有焊接与环向收缩。可减小焊接变形的因素,提高整体工程质量。 总体试拼装是整个工程的重要程序。1 施工准备1.1 总体试拼装在单独设置的场地上进行,场地要求200300米，根据试拼装的要求，拟选定在石景山南火车站的一块场地进行见图7-1-1。

39、场地要求平整、坚实。交通方便,距构件加工厂和施工工地运输距离不能太远。具有充足的动力电源。1.2 试拼装现场设置2台塔式起重机,2台50t履带式起重机。1.3 施工椭球壳体屋架基础环梁,环梁依据壳体重量、尺寸和场地地质条件设计。施工中心环梁支撑基础,搭设承重支架和操作平台,保证试拼装需要。基础环梁、中心环梁基础、承重支架的搭设设计方案另行编制。1.4 接通临时用电线路。设置其它大临设施。1.5 壳体构件,依据总体试拼装进度计划运输,保证拼装使用需要。2 测量方案2.1 测量依据施工测量执行北京市标准建筑工程施工测量规程(DBJ 01-21-95)和设计提出的特殊要求进行。平面控制,依据工程总包

40、单位移交的测量资料进行施测。高程控制依据:测绘院提供的高程原始点; 设计提供的工程0。工程沉降位移观测,依据工程总包单位移交的资料进行。施工图纸及设计变更。2.2 准备工作2.2.1 人员配备 测量工程师1名。负责组织工作、方案编制、测量数据分析和技术问题处理。 测量员9名。负责具体施测工作。 所有人员必须持有北京市测量放线或验线上岗证。2.2.2 仪器设备配备张义村大剧院组装场地火车站铁路线水源电源大门原料处200m300m图7-1-1试拼装场地平面图所用测量仪器和量具,必须经北京市计量监督局受权的检定单位检定的合格产品,配有合格检定证书,并保证有效期。由于工程精度要求高,在检定的基础上,还

41、要对仪器进行自检,掌握仪器现状情况,以便在施测中采取措施减弱误差。对全站仪测距与钢尺丈量距离在50m范围内分段进行测距比较,以便在实测中减弱误差来源,提高相对精度。2.2.3 资料及点线交接上道工序要移交的测量资料,并进行实地交点。对移交的测量资料进行全面验收检查。当内业资料无问题时,方可实地进行基准线、轴线、水准点、标高点等的复查工作。其精度应符合规程规范的要求,若不符合应由原施测单位进行调整。沉降观测资料分析。对沉降观测资料进行分析,若达不到安装精度要求时,应向建设单位和设计单位提出。2.3 轴线、中心测量在椭球体中心点处搭设一个钢制平台,平台分内外2层,相互脱离。内层供架设测量仪器、外层

42、供操作人员使用,以保证仪器的稳定。平台高度低于壳体中心标高。检查土建单位移交的中心点和十字轴线,经检查符合规定后,埋设中心标板和控制标板,每个方向上埋设的控制标板不少于2个(编好点号)。待标板稳定后,投测中心点和十字轴线。使用2台经纬仪将中心点投测到平台上,投点误差不大于1mm为合格。在测量平台上设置全站仪,复测中心点和十字轴线。采用全圆测回法,测4测回,测角误差不于2.5秒、十字轴线正交度允差为0.4Lmm或83/L秒(L为需要调整的基线自交点算起的长度,不足5m按5m计)。若达不到精度要求,则进行调整。并保证每条线上的控制点误差不大于1mm。使用全站仪测设屋架定位轴线。2.4 标高测量2.

43、4.1 在屋架椭圆基础环梁上设置水准点桩,编好点号,作为安装水准基准点。水准点桩圆钢制成,焊接在钢底板上。依据提供的原始水准点(PL2),对任意一个水准点桩进行测定。往、返各测2次,所测得的高程之差不大于3mm为合格,取平均值作为最后观测果。利用已测定的水准点桩,使用N3水准仪对其它点桩进行测定,往、返各测一次,2次观测结果不大于0.5mm为合格。使用N3水准仪测设屋架安装标高。每一个安装标高测2次,其大、小读数之差不超过0.15mm,2次所测得的高差不超过0.5mm,取平均值为正式结果。2.5 垂直度的控制根据工程的进展情况,使用2台经纬仪,按正交的方法,对屋架进行垂直校正,测量误差不大于2

44、mm。2.6 技术要求对于设计有特殊要求的施测项目,按设计要求进行;无特殊要求的,则执行测量规程规范的要求。测量控制标板与测量水准基准点的制作,按有关要求进行。埋设在便于使用、而不易被施工破坏的位置。施工过程中要加强保护。对于技术要求标高测量精度在2mm以内的,均用N3水准仪施测;大于2mm的,可采用NA2水准仪。使用全站仪测距前,必须采用简易复检方法,复检出仪器当时状况下的固定误差,以便测距时减弱误差。使用钢尺丈量距离时,必须根据情况进行尺长改正、高差改正、温度改正和垂直改正,减弱误差。所有测量数据和结果,要随时整理。做到数据齐全、完整、准确、及时。3 运输方案运输采用汽车陆路运输方式,根据

45、构件尺寸和重量,主要选用加长型、10吨半挂拖车。屋架按1520m长分段、宽度24m渐变、单重约69t。钢架厚钢板制成,无翼缘,刚度小。装卸车操作不当将发生变形损坏。钢架运输,每车次装运一件。装卸车使用设有平衡梁的专用吊具,8点吊挂,以防止变形。见装卸车运输示意图7-3-1。钢架现场存放,要使用专用台架立式放置,以防止变形,同时减小场地占用,方便吊装作业。钢架翻转及立式存放见图7-3-2。环向支撑杆件,要按部位分组包装、运输。根据重量选择运输车辆。各种构件,要严格按施工进度组织运输。进场构件,必须严格按使用部位,在指定地点卸车存放,方便施工,减少或避免二次倒运,提高施工进度。4 试拼装基本程序壳

46、体总体试拼装依据2台塔式起重机的作业范围,均匀划分为2个施工面,依次同时在2个施工面内展开平行施工，两台塔吊逐步后退进行施工，见图7-4-1。根据钢架制作、运输和安装单元的长度为1015米,将各个施工面自下而上(自外向内)划分为7个流水段组织流水作业,流水段划分见图5-4-1。总体试拼装施工程序参见 现场安装施工方案 40#工20mm108*8mm20#工道木封固拖车说明：1 吊梁下吊索长度要相等 2 拖车与构件间垫实 3 封固索要与支点对应图 7-3-1 装卸车运输示意图 CABD320#工30#工拱架20#工20#工存放台架翻转台架图7-3-2 台架及翻转示意50T履带吊50T履带吊21B

47、塔吊21B塔吊环场通道塔吊轨道塔吊轨道安装起始线拼装方向拼装方向图 7-4-1 总体试拼装平面布置图试拼装的径向连接法为了在试拼装后，各杆件能在现场顺利地进行安装，必须采取合理的连接方法将径向各安装单元拼装成整榀钢架梁，而不能采用焊接，所以在试拼时在钢架梁段的上弦设置一个连接件，考虑到现场安装时，相邻两段安装单元采用焊接有一定的收缩，因此在连接件上预留两个定位孔，分别由于试拼和现场安装，图7-5-1为组装定位连接件示意图。安装用定位孔试拼装用定位孔工地对接焊口 钢架弦杆 图 7-5-1 组装定位连接件6 拆卸、编号与分装 试拼装结束后,进行构件拆卸、编号、分装。分装按现场安装要求顺序进行。八

48、现场安装施工方案测量方案，参见总体试拼装的测量方案。运输方案，参见总体试拼装的运输方案。安装基本程序3.1 安装程序中心环梁安装 椭球体长、短两轴方向钢架梁的拼装 同时拼装长短轴两侧相邻的钢架梁（共8榀）的第1环带段 安装与轴线方向钢架梁第1环带段之间的水平钢管 长短轴两侧相邻的钢架梁第2环带段的拼装 安装与轴线方向钢架梁第2环带段之间的水平钢管. 拼装第7环带段 按同样的顺序拼装下一榀相邻钢架梁.根据实际尺寸制作最后8个合拢带的水平钢管 安装合拢单元完成壳体的结构安装。 中心环梁的安装由于目前处于方案设计阶段,椭球壳体中心部位的结构形式不明确,但根据已有的资料可知，该环梁为了与径向钢架梁的上

49、下弦杆相连接，其在竖向也应由两个钢环组成，另外，从中心环梁本身受力情况以及与148榀放射状布置的径向钢架梁的交汇连接分析，该环梁在平面上可能是由若干同心钢环构成。其施工质量对全局影响巨大，一旦有幸中标，本施工方案将其作为整个钢架工程的重点和难点作为课题提出。根据经验,中心环梁应搭设支架先期施工，放线后，根据现场起重能力、作业半径、环梁的受力特点将环梁分成若干段分别进行起吊拼装。施工时,应考虑将设计标高加高处理,以消除壳体在自重造成的弹性下挠。标高增加值，拟采用大型有限元程序ANSYS或ALGOR进行计算分析，参考工程经验和规范要求并经与设计人洽商进行确定。3.3 安装基准线从底部环梁开始沿径向

50、拼装建筑物长、短轴线处的钢架梁，形成空间大十字骨架作为安装起始线。3.4 施工作业面划分充分利用平面积大,塔式起重机数量多、能力大的条件，展开多作业面的平行施工,为保证质量、加快进度、缩短工期提供可靠保证。以设置的4个安装基准线为起点，同时在8个施工作业面上展开平行流水作业。在每个作业面按照：钢架 环向水平支撑 钢架 环向水平支撑的顺序推进，最终实现各作业面的对接，完成壳体安装。3.5 流水段划分依据钢架制作、运输和安装单元约长1015米,将各榀屋架与环向支撑的安装，自下而上(自外向内)划分为7个流水段组织流水作业。一个流水段内的作业项目和顺序为:测量放线 承重支架和作业平台搭设 该段钢架吊装

51、 找正、固定、焊接口处理 焊接 焊缝无损探伤 环向支撑安装 调整 高强螺栓紧固 检查调整等作业项目进行。3.6 每1榀屋架的7个流水段作业内容完成后,将使壳体结构向外扩展一步。下榀屋架紧邻上榀屋架继续施工，最终在4条线上实现8个作业面的连接。每段屋架吊装前,要依据屋架长度、计算的各支撑点平面坐标、标高,以搭设承重支架和作业平台。每段屋架吊装时，下端与上段屋架对接，向心悬臂的上端用承重支架支撑,并通过预先设置的调整装置,调整其标高、向心角度等。所有承重支架要待椭球壳体全部安装完成后再拆卸。4 施工准备复测检查基础轴线、标高、地脚螺栓位置等。增设测量控制点、线,主要是标高控制线,基础定位轴线。接受

52、钢构件制作和总体试拼装质量档案资料。复检构件,主要检查几何尺寸、标记、螺栓孔间距、焊接坡口、构件规格、数量等。此项工作在制造加工厂和总体拼装场内完成,施工现场只进行抽检。依据安装运输计划组织运输,并按规定区域和方式堆放。准备吊装、装配机具和工具。按设计方案搭设承重支架和操作平台,承重支架测量调整中心控制轴线和标高点。5 主要施工方法 钢架吊装使用设有平衡梁与滑轮组的专用吊具,3点吊装,2点主吊,1点设倒链调整屋架角度。此方法可防止屋架的吊装变形,并可任意调整角度。见钢架吊装图8-5-1。 钢架就位后,使用尺量检查构件轴线对基础轴线的位移,使用千斤顶调整。使用水准仪检查标高,使用加减垫板的方式调

53、整。使用2台经纬仪检查径向向心角度、环向垂直度(总体试拼装时设置的辅助控制线),使用屋架上端承重支架上设置的装置调整。上述检查控制标准要达到规范和图纸要求。调整结束后将屋架与承重支架可靠固定,进入下1段屋架的吊装。承重操作台架示意图8-5-2。 同一径向的钢架梁相邻两段焊接时，由四个焊工同时在上下弦杆两侧共四个部位进行焊接。6 钢构件焊接椭球壳体为全钢焊接与螺栓混合结构,主要受力杆件焊缝质量等级一级标准。提高焊接质量和控制焊接变形是焊接工艺的要点。6.1 焊接方法选择依据工程结构特点,施工现场环境条件,选择焊接设备简单、可靠,易于操作,对环境条件要求较低的手工电弧焊焊接工艺。6.2 焊接材料

54、16Mn材质焊接,选用E5016焊条。 Q235材质焊接,选用E4315焊条。 异种强度钢材焊接,按较低强度母材使用焊条。6.3 16Mn、60mm厚钢板焊接工艺吊装用吊梁结构台架拱架下肢三段双机抬吊翻转图 8-5-1 钢架吊装钢架千斤顶承重操作台承重钢管图8-5-2 承重操作台示意6.3.1 质量标准 (1)执行GB50205-95和YB3301-92标准。 (2)要求等强的焊缝,必须保证焊透,无损检验,焊缝质量等级一级。6.3.2 焊缝接头形式及坡口 对接接头X型坡口。6.3.3 焊接规范 (1)焊条使用技术参数 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 3.2 130150 4.0 180210

55、 5.0 200250 (2)定位点焊电流应比正常焊接电流大1520。 (3)屋架对接焊缝焊接顺序 每榀屋架上下翼缘同时焊接,每道焊缝双面对称焊接。6.4 质量保证措施6.4.1 焊接作业人员必须持证上岗,不具条件者不得施焊。6.4.2 焊条使用前,按规定要求进行烘干、保温。烘干温度: E5016焊条 350 1小时 E4315焊条 300 1小时6.4.3 焊条要随用随取,放置在保温筒内。要做好发放回收记录。发出焊条2小时以上未使用,要进行重新烘干,重复烘干不超过2次。坡口2侧各30mm内的铁锈、水份、油污必须清除干净,经质量检查员确认后,方可施焊。焊接要严格按工艺执行。焊前预热、焊后处理。

56、焊前预热温度100150,预热范围距焊缝两侧大于三倍板厚值,恒温20分钟。预热设备用远红外线可控温板式加热器,并用热电偶测温。焊接按工艺规定的技术参数执行。要连续施焊。每焊一层必须严格清除焊渣,背面焊道采用碳弧气刨清根处理,保证焊透、无夹渣等。焊接完成后,要立即进行焊后处理。方法将焊接区立即加热到300400,用石棉被覆盖,缓冷至环境温度为止,这将加速焊缝中氢的扩散逸出,有效防止冷裂纹的发生。加热测温仍然用远红外线可控温板式加热器和热电偶测温。不准在母材上打火引弧,应在引弧板上或坡口内敲击引弧。焊接收弧采用回焊法。 对接接头焊缝,两侧必须设置引弧板,其材质和坡口形式与被焊件相同。 焊接作业要做

57、好记录。 由于季节原因,要严格执行冬雨季施工措施,要有防风、雨、雪措施。 7 高强螺栓施工高强螺栓用于环向支撑杆件与层架的连接。由于没有明确型号和规格,本方案按常用型号考虑。质量监控螺栓按规定型号、规格、材质分批次配套采购和供应。必须具有出厂合格证、质量保证书和试验报告。螺栓使用前,要完成复验。复验按国家规范规定的项目和方法进行,结果要符合规范标准。各种资料要归档保存。7.2 保管与发放螺栓设专库专人管理。按规格、批号分类存放,做到不生锈、不沾污、不损伤、不混批、不缺件。领用时才准开箱。严格按计划领用与发放。领用数量以当班用量为准,当班未用完,要退回仓库保存。现场施工,要使用容器装运,严禁乱扔

58、、乱放、沾染脏物、损伤等。7.3 摩擦面处理环向支撑杆件按规定做抗滑移系数试验。并在安装前对工厂提供的同等试件、同比进行复验,合格后方可进行施工。摩擦面采取覆盖保护,做到不沾污,不损坏。构件安装前,使用铲刀、钢丝刷、除漆剂等处理摩擦面上的毛刺、焊接飞溅、脏物、油漆等。7.4 施工准备7.4.1 螺栓施工按指定规范进行。7.4.2 对所有操作人员进行技术交底、操作培训,主要内容是: (1)螺栓的使用特点和要求; (2)螺栓的扭矩系数和摩擦面的抗滑移系数; (3)螺栓的紧固工艺要点和要求; (4)螺栓的储运、保管、领用、使用要求; (5)扭矩扳手、电动扳手的性能与使用;螺栓紧固后的自检自查要求。7

59、.5 施工工艺7.5.1 环向支撑杆件安装时使用普通螺栓临时固定,不得使用高强螺栓兼做临时螺栓。7.5.2 各环带整体尺寸调整合格后,拆除普通螺栓,更换高强螺栓。要求分步更换。7.5.3 高强螺栓的紧固,采用电动扭矩扳手两次进行。扭矩值依据螺栓规格型号和规范要求确定。初拧和终拧应在一天内完成。7.5.4 扭矩扳手要定期进行扭矩值的检查。7.5.5 高强螺栓施工不得在雨雪天气进行。 九 各项管理措施1 质量保证管理体系及措施1.1 质量管理组织机构 见表9-1-1质量保证体系网络图1.2 质量控制 见表9-1-2质量控制展开图1.3 质量保证体系本工程的质量目标是确保优质工程;争创国家优质样板工

60、程,争获“鲁班奖”。现场管理目标是创建北京市“安全文明工地”。为保证实现这一目标,必须有完善的质量管理手段、管理体系和组织。公司成立以经理为组长的“质量管理体系领导小组”,一切以质量为中心,全方位参与质量管理。建立技术工作质量保证体系,从施工图纸自审会审到施工作业设计、从质量计划到技术交底、材料检验试验、技术资料收集整理实现全过程的质量控制。建立材料、构件质量保证体系,从材料计划、审核审批、采购供应验收到发料各环节执行公司ISO 9002质量标准。1.4 质量保证措施以国家施工及验收规范和质量检验评定标准为依据,严格按照设计图纸精心布置,精心施工。对于各部位,制定高于规范和图纸要求标准的企业内