山东体育中心体育场钢结构工程专项施工方案专家论证

【枣庄市市民中心二期】【体育中心体育场钢结构工程专项施工方案】-七、钢结构安装施工模拟计算7.1吊点及吊耳计算7.1.1拉花分段吊点设置1）拉花分段吊点设置如下图所示：2）耳板设置拉花分段的最大重量约约为10吨，现按最大重量来设计吊耳。耳板孔径参照后面附表卸扣参数，取12t起重量的卸扣直径为39mm，取孔径为45耳板尺寸如下图所示，耳板材质Q345B，厚度：12mm3）耳板强度计算单个吊耳轴向承载力为:N=fA=295×(200-45)×12=548.7kN=54.87t考虑放大系数：吊装系数1.4，安全系数2.0，最终系数1.4x2.0=2.8，取3.0即考虑放大系数后的耳板轴向承载力为54.87t÷3=18.29t吊装构件最大重量取10t，设置4个耳板，单个耳板所受重量为10t÷4=2.5t＜18.29t，满足！当构件在起吊初始状态时，假设4个耳板中只有1侧耳板受力（考虑吊装不均衡），此时，吊装重量为10t/2=5t，即单个耳板受力为5t＜18.29t，满足！4）耳板孔壁承压计算，满足！7.1.2钢环梁分段吊装耳板计算本工程钢环梁分段重量最小为27.5吨，最大为54吨，均采用4点吊装作业。在吊装起吊过程中，耳板受力不可能同时受力，可能出现仅两个受力，故耳板选用25吨的耳板。吊耳作为吊装时的主要受力件至关重要，直接关系到吊装的安全。为防止在吊装时，吊耳瞬间受扭造成吊耳被拉坏，吊耳两侧设置劲板。吊耳与构件采用全熔透破口焊缝，且全部探伤合格后方可起吊。环梁吊装吊耳设置示意图吊耳板设置详图25吨吊耳尺寸（mm）ABHDRδLt16012015080120202601225吨耳板计算①耳板强度计算单个吊耳轴向承载力为:。考虑放大系数：吊装系数1.4，安全系数2.0，最终系数1.4×2.0=2.8，取3.0，即考虑放大系数后的耳板轴向承载力为在吊起状态下，单个耳板所受重量为，满足！②耳板孔壁承压计算，满足！7.2钢丝绳的选择及验算（1）钢丝绳的选择结构吊装中常用的钢丝绳是先由若干根钢丝捻成股，再由若干股围绕绳芯捻成绳，其规格6×19和6×37等种（6股，每股分别由19、37根钢丝捻成）。前者钢丝粗，较硬，不易弯曲，多用作缆风绳。后者（6×37）钢丝细，较柔软，多用作起重吊索，其主要数据见下表（按国标GB/T20118-2006）。钢丝绳安全系数表用途安全系数用途安全系数作缆风绳用于手动起重设备用于电动起重设备3.54.55～6作吊索、无弯曲时作捆绑吊索用于载人的升降机6～78～1014例如：本工程吊装最大的单体构件（钢环梁分段），加上钩头、钢丝绳等共约58吨。承载能力考虑K=1.1倍冲击系数，吊装时最少选用4个吊点。吊装时拟采用6×37钢丝绳（公称抗拉强度为1770N/mm2）作为吊索。吊装时最少选用4个吊点，4根钢丝绳同时受力，但是钢丝绳与重心之间有夹角，则单根钢丝绳的荷载F=G/（4COSα），其中α为两根钢丝绳之间夹角的1/2，α为30°，这样F0=（58×9.8×1.1）/（3×COS30°）=240KN。按国标GB20118-2006，钢丝绳破断拉力计算式如下：F0=K’D2R0/1000式中：F0：钢丝绳最小破断拉力，单位KN；K’：钢丝绳最小破断拉力系数；见上表5。D2：钢丝绳公称直径，单位mm；R0：钢丝绳公称抗拉强度，单位Mpa；查上表，钢丝绳最小破断拉力系数K’=0.295；钢丝绳安全系数为6则：钢丝绳直径≈52mm。所以，吊装用钢丝绳的直径取52mm7.3爬梯验算本工程爬梯和拉花结构的连接示意图如下：爬梯每隔3m和钢拉花结构焊接，人员竖向爬行时由生命线提供第二道保护防线。工地管理要求爬梯使用时，仅供人员徒手爬行。爬梯施工荷载：根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第4.5.1条：“施工或检修荷载（人和小工具的自重）应取1.0kN,并应在最不利位置布置”，爬梯验算荷载取1.0kN,作用位置按3m跨度的梁跨中位置布设。爬梯最大弯矩：爬梯抗力：爬梯所有杆件均采用Φ12光圆钢筋，每根钢筋的抗弯承载能力为：【满足要求】7.4吊篮验算在焊接箱型梁空中大接头时，在焊接位置上设置安装挂架（吊篮）。详见下图：吊篮示意图平台尺寸为1.5×1.5m，底板为3mm厚花纹钢板，水平护栏、四角竖杆、单斜杆及悬挂拉杆均采用Φ12光圆钢筋。平台施工荷载：根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第5.5.1条：“施工或检修荷载（人和小工具的自重）应取1.0kN,并应在最不利位置布置”，施工期间，最多1个人在平台上操作，施工荷载取：1kN，平台自重：0.623kN吊杆外荷载组合：则单根吊杆圆钢所受荷载为2.15/2=1.08kN1根圆钢吊杆承载力：圆钢吊杆承载力远远大于外荷载。【满足要求】水平护栏最大弯矩：水平护栏抗力：每根水平钢筋的抗弯承载能力为：【满足要求】7.5钢结构施工全过程模拟分析7.5.1工程概况体育场拉花及屋盖环梁钢结构计算模型如下图所示。模型中红色部分为临时支撑。体育场钢结构计算模型临时支撑主杆件为φ180*8，横杆和斜杆为φ102*6，材质为Q235，上下平台型钢截面H300*300*10*15。临时支撑计算模型7.5.2计算依据《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010《钢结构工程施工规范》GB50755-2012设计院提供的相关图纸7.5.3计算软件及荷载MIDAS/GEN8.0，荷载为结构自重，考虑节点重量自重乘以1.1放大系数。不考虑温度的影响。风荷载对支撑的影响参考《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187-2009）附录A塔机风荷载计算。垂直于支撑塔架表面上的风荷载标准值计算公式如下：式中：——风振系数——风荷载体形系数——风压等效高度变化系数——基本风压，按当地10年一遇考虑，取0.30kN/m2以30m支撑塔架为例。（按B类粗糙度、30m高度、基本风压0.30kN/m2查表A.1.2取值）（按B类粗糙度、30m高度查表A.1.4取值）（按=0.30kN/m2、查表A.1.3取值）风荷载等效均布线荷载标准值qsk（参考独立塔机非工作状态计算）架体单片桁架结构迎风面积支撑塔架受风载示意图当支撑塔架安装后非工作状态时，支撑变形如下：在非工作状态下，支撑顶部最大水平变形6mm，现场安装时应采用缆风绳将支撑塔架四边固定，同时可与周边结构拉结，以确保支撑的稳定性。支撑塔架工作状态下，上部有结构形成较为稳定的结构体系，在风荷载作用下稳定较为有利。7.5.4施工阶段全过程仿真模拟计算采用MIDAS/GEN中的静力非线性施工分析方法，运用有限元法计算程序中将“死”单元（不参与整体结构分析的构件)逐次激活的技术，对钢结构在整个施工过程进行分析，模拟在整个施工过程中刚度和强度的变化情况。施工工况cs1-cs14，卸载工况xz1-xz3。7.5.4.1施工及卸载工况仿真模拟计算施工工况cs1施工工况cs2施工工况cs3施工工况cs4施工工况cs5施工工况cs6施工工况cs7施工工况cs8施工工况cs9施工工况cs10施工工况cs11施工工况cs12施工工况cs13施工工况cs14卸载工况xz1卸载工况xz2卸载工况xz37.5.4.2施工工况cs1-cs14计算结果工况cs1计算结果工况cs1结构变形（mm）工况cs1结构应力（MPa）工况cs1支撑应力（MPa）工况cs1支撑反力（t）工况cs2计算结果工况cs2结构变形（mm）工况cs2结构应力（MPa）工况cs2支撑应力（MPa）工况cs2支撑反力（t）工况cs3计算结果工况cs3结构变形（mm）工况cs3结构应力（MPa）工况cs3支撑应力（MPa）工况cs3支撑反力（t）工况cs4计算结果工况cs4结构变形（mm）工况cs4结构应力（MPa）工况cs4支撑应力（MPa）工况cs4支撑反力（t）工况cs5计算结果工况cs5结构变形（mm）工况cs5结构应力（MPa）工况cs5支撑应力（MPa）工况cs5支撑反力（t）工况cs6计算结果工况cs6结构变形（mm）工况cs6结构应力（MPa）工况cs6支撑应力（MPa）工况cs6支撑反力（t）工况cs7计算结果工况cs7结构变形（mm）工况cs7结构应力（MPa）工况cs7支撑应力（MPa）工况cs7支撑反力（t）工况cs8计算结果工况cs8结构变形（mm）工况cs8结构应力（MPa）工况cs8支撑应力（MPa）工况cs8支撑反力（t）工况cs9计算结果工况cs9结构变形（mm）工况cs9结构应力（MPa）工况cs9支撑应力（MPa）工况cs9支撑反力（t）工况cs10计算结果工况cs10结构变形（mm）工况cs10结构应力（MPa）工况cs10支撑应力（MPa）工况cs10支撑反力（t）工况cs11计算结果工况cs11结构变形（mm）工况cs11结构应力（MPa）工况cs11支撑应力（MPa）工况cs11支撑反力（t）工况cs12计算结果工况cs12结构变形（mm）工况cs12结构应力（MPa）工况cs12支撑应力（MPa）工况cs12支撑反力（t）工况cs13计算结果工况cs13结构变形（mm）工况cs13结构应力（MPa）工况cs13支撑应力（MPa）工况cs13支撑反力（t）工况cs14计算结果工况cs14结构变形（mm）工况cs14结构应力（MPa）工况cs14支撑应力（MPa）工况cs14支撑反力（t）7.5.4.2卸载工况xz1-xz3计算结果工况xz1计算结果工况xz1结构变形（mm）工况xz1结构应力（MPa）工况xz1支撑应力（MPa）工况xz1支撑反力（t）工况xz2计算结果工况xz2结构变形（mm）工况xz2结构应力（MPa）工况xz2支撑应力（MPa）工况xz2支撑反力（t）工况xz3计算结果工况xz3结构变形（mm）工况xz3结构应力（MPa）工况最大竖向变形（mm）结构最大应力（MPa）支撑最大应力（MPa）cs1-14.317.1cs2-2-9.3-21.8cs3-2-9.3-38cs4-3-14.257.7cs5-3-14.862.8cs6-3-14.864cs7-821.5-99.7cs8-1526.79