体育场工程钢结构安装施工技术汇报附图

体育场钢结构安装技术中国施工企业管理协会科学技术奖科技创新成果目录一、立项背景二、工程概况及特点难点三、详细科学技术内容四、关键技术五、与当前国内外同类

技术的综合比较六、应用情况七、技术成果八、经济效益和社会效益一、立项背景★1.1国内外钢结构发展趋势及施工技术开发的必要性进入新世纪，人们对建筑的外观造型和使用功能要求越来越高，钢结构工程因其造型美观、自重轻等特点，越来越受到建筑师的青睐。尤其是大型体育场馆工程中钢结构已成为其不可或缺的一部分。但目前在整个项目施工的过程中，钢结构工程的施工工期却相对较短。对于体育场馆类钢结构工程的施工，国内尚无一套成熟的体育场钢结构施工技术参考，故总结出一套钢结构施工技术，从理论和实践的角度为各体育场馆建设提供示范作用和思维方法，已成为一项紧迫任务。一、立项背景★1.2我单位进行研发的条件有限公司广西分公司公司近年来承接的，设计皆采用混凝土+钢结构罩棚结构。利用这三个影响大、技术含量高的工程载体，我单位在原有的技术积累的基础上，可以有效开展研发工作，取得成果。深圳大运中心主体育场宝安体育场泉州海峡体育中心二、工程概况及特点难点★2.1工程概况主场馆项目”是“十二五”规划重点项目，。工程由一场三馆以及室外配套工程组成，总建筑面积19万平方米，其中体育场4万座，南北长468m，东西宽298m，共四层。二、工程概况及特点难点★2.1工程概况体育场看台上部钢结构罩棚由三角形空间管桁架悬挑结构体系构成，南北长467.5m，东西最大宽度297.6m，罩棚最高点离地面53.89m，用钢量1.2万吨左右。★2.1工程概况水平桁架由径向主桁架和环向次桁架组成。主桁架最大长度80m，最大悬挑长度约为45m，最大截面高度6.5m，最重90t。钢罩棚桁架上弦平面设置了4组水平支撑。钢罩棚通过钢结构上、下支座与下部混凝土看台连接。二、工程概况及特点难点★2.2工程特点、难点本体育场钢结构工程主要存在以下几个特点：1、吊装量大，总吊装量约1.2万吨。2、造型新颖，空间位形变化大，罩棚中间与两端高差9.3m。3、单个桁架重量大，最重约90t。4、桁架安装跨度大、高度高，悬挑长度长，最长悬挑45m。5、各专业分包队伍众多，交叉作业施工范围广，各工序之间衔接紧密。二、工程概况及特点难点（1）、特点分析★2.2工程特点、难点本体育场钢结构工程主要存在以下几个难点：1、本工程结构空间位形变化大，接头分布角度不同，因此深化设计中要充分体现构造与外观的处理方式难；现场安装定位的坐标转换多，建模精度要求高，现场定位及施工难度大。2、本工程大部分桁架外形尺寸较大，无法在工厂整体拼装。3、桁架安装跨度大、高度高，悬挑长度长，吊装分段重量重，吊装阶段平面外刚度差，易产生变形，所需吊装设备作业半径大，安装难度大。4、由于屋盖曲面多，各构件空间位置变化大，标高测量控制及安装校正难。二、工程概况及特点难点（2）、难点分析★2.2工程特点、难点5、部分主构件分布广、高度大，高处作业安全管理与防护要求高，施工作业困难；安装过程中的结构体系为非稳定体系，高空作业施工安全风险大。6、本工程钢结构悬挑大，拆撑过程中杆件的内应力的随时变化，有可能会超过设计应力。7、根据拆撑分析计算的结果，在整个拆撑过程中存在比较大的水平位移。8、多圈环向临时支撑的拆除。9、拆撑总吨位和单点吨位大。10、拆撑点分布广，工程组织难度大。二、工程概况及特点难点（2）、难点分析三、详细科学学技术内容本研究从钢结结构进场开始始，到钢结构构安装完成结结束，共包含含七项科学技技术内容：1、钢结构测量量及监测技术术2、临时支撑系系统施工技术术3、钢结构桁架架拼装技术4、钢结构分段段安装施工技技术5、钢结构卸载载施工技术6、钢结构施工工全过程计算算机模拟分析析技术7、钢结构健康康监测系统施施工技术序号目标地点时间负责人概述：本钢结构工程程由于其结构构独特、覆盖盖范围广、安安装高度变化化大且采用高高空分段安装装的特点，在在安装过程中中易产生结构构变形，施工工测量检测难难度较大，必必须采用科学学的测量、检检测方法加以以控制。通过过高精度的测测量和校正使使得钢构件安安装到设计位位置上，满足足绝对精度的的要求，因此此测量控制是是保证钢结构构安装质量以以及工程进度度的关键工序序。本工程采采用钢结构仿仿真模型技术术和全站仪测测量技术结合合的方式，通通过对各主要要定位节点座座标的三维测测量，进行钢钢结构安装过过程的全方位位安装测量监监控。★2.1钢结构测量及及监测技术三、详细科学学技术内容要因对策目标地点时间负责人测量设备的选选择：测量设备的精精确度会直接接影响到整个个钢结构的平平面位置，本本工程选用的的测量设备如如右图所示：：★2.1钢结构测量及及监测技术三、详细科学学技术内容序号要因对策目标地点时间负责人平面控制网及及水准基点的的建立：根据首级控制制点、现场平平面控制网，，遵循“先整整体，后局部部”的原则，重新新布设钢结构构施工平面控控制网，采用用外控法施工工平面控制网网。根据原始控制制点的标高，，用水准仪引引测水准点到到固定构筑物物（砼柱）上上，做+1.0m标高线。根据据钢结构安装装进度的要求求加密水准点点、标高控制制点的引测采采用往返观测测的方法，保保证测量精度度。★2.1钢结构测量及及监测技术三、详细科学学技术内容序号要因目标地点时间负责人支座预埋板板的放线：：利用控制网网或控制点点，在支座座板上放出出构件安装装定位“十十”字线，，并从中心心点向“十十”线方向向各引测一一点,保证“十””线方向上上三点在一一直线上。。★2.1钢结构测量量及监测技技术三、详细科科学技术内内容序号要因对策地点时间负责人构件的吊装装就位控制制：主体结构杆杆件的吊装装定位全部部采用计算算机仿真模模型测出定定位坐标，，并跟测点点进行坐标标转换，用用全站仪进进行精确定定位。由于安装过过程荷载不不断增加，，支撑架将将出现不同同程度的沉沉降现象，，需在主桁桁架标高控控制时作相相应的调节节对策，即即根据支撑撑架的沉降降进行相应应的标高补补偿，以保保证主桁架架空间位置置的准确性性。★2.1钢结构测量量及监测技技术三、详细科科学技术内内容序号要因对策目标地点时间负责人概述：本工程共设设置4道格构柱。。格构柱支支撑体系由由竖向格构构柱、水平平向连系支支撑及缆风风绳组成，，通过在混混凝土结构构设置预埋埋件使其与与混凝土结结构连接牢牢固，从而而形成稳定定的支撑体体系。典型剖面格格构柱支撑撑图格构柱平面面布置图★2.2临时支撑系系统施工技技术三、详细科科学技术内内容序号要因对策目标地点时间负责人以每两榀桁桁架的1、2、3号格构柱共共6根格构柱为为一组，用用水平支撑撑将格构柱柱连缀成整整体，形成成稳定的框框架结构。。水平支撑平平面布置图图典型位置水水平支撑示示意图三、详细科科学技术内内容★2.2临时支撑系系统施工技技术序号目标地点时间负责人格构柱组成成：格构柱由标标准节、非非标准节和和底座三部部分组成。。格构柱标标准节与标标准节（或或非标准节节）之间设设置底座，，格构柱两两端须设置置底座。格格构柱标准准节为12米长。格构柱组成成示意图三、详细科科学技术内内容★2.2临时支撑系系统施工技技术序号要因对策目标地点时间负责人格构柱水平平支撑由两两片片桁架架和角钢连连缀而成。。水平支撑组组成示意图图三、详细科科学技术内内容★2.2临时支撑系系统施工技技术序号要因对策目标地点时间负责人格构柱的连连接：格构构柱连接分分为水平连连接与柱脚脚固定。水平连接示示意图典型位置柱柱脚固定示示意图三、详细科科学技术内内容★2.2临时支撑系系统施工技技术序号目标地点时间负责人格构柱的连连接：格构柱反顶顶上端各设设置一块400*400*10的钢板在格格构柱的预预埋件位置置。反顶前前，在基础础层设置格格构柱底座座，然后在在底座上竖竖四根钢管管反顶至格格构柱预埋埋件位置。。并用角钢钢连通。通通过反顶的的设置，提提高了结构构的安全性性，为施工工提供了保保障。楼板下格构构柱反顶三、详细科科学技术内内容★2.2临时支撑系系统施工技技术序号要因对策目标地点时间负责人格构柱与主主桁架连接接有三种形形式：倒八字连接接无倒八字连连接墙柱段连接接三、详细科科学技术内内容★2.2临时支撑系系统施工技技术序号要因对策目标地点时间负责人拼装平面布布置图概述：体育场桁架架分布范围围较大，吊吊装机械站站位或吊装装行走的路路线约1.3km，且均为吊吊装区域周周边进行拼拼装。考虑虑到桁架能能够就近吊吊装，让拼拼装完成后后的吊装机机械安装就就位时吊装装行走的路路线最短，，以提高吊吊装工效、、节省工期期。同时桁桁架拼装平平行实施，，以满足拼拼装完成后后的构件能能够连续吊吊装，且尽尽可能使吊吊装使用的的机械吊装装，本工程程的拼装平平面布置如如图所示：：★2.3钢结构桁架架拼装技术术三、详细科科学技术内内容序号典型桁架拼拼装工艺流流程示意图图桁架的拼装装流程及工工艺流程示示意图如下下图所示：：桁架拼装流流程图三、详细科科学技术内内容★2.3钢结构桁架架拼装技术术序号要因对策目标地点时间负责人爬梯及吊篮篮设置：墙柱段爬梯梯沿墙柱段段通长布置置，主桁架架水平段爬爬梯从下弦弦杆向两面面上弦杆设设置爬梯。。次桁架爬爬梯竖直设设置。主桁架墙柱柱段和水平平段空中对对接时设置置吊篮，每每榀桁架的的墙柱段的的顶部设置置走道。通过爬梯及及吊篮的合合理设置提提高了操作作工人的施施工效率，，缩短了工工期。三、详细科科学技术内内容★2.3钢结构桁架架拼装技术术序号要因对策目标地点时间负责人概述：根据本工程程结构实际际难度，项项目管理人人员对主桁桁架的分段段安装展开开讨论、论论证最终确确顶主桁架架分两段吊吊装，即将将每榀主桁桁架分成墙墙柱段、水水平段。采用两段吊吊装，减少少了吊装次次数，缩短短了工期。。分段吊装装示意图如如下图所示示：典型桁架分分段示意图图三、详细科科学技术内内容★2.4钢结构分段段安装施工工技术序号要因目标地点时间负责人钢桁架吊装装路线示意意图吊装路线：：根据现场实实际情况，，项目合理理策划，确确定了吊装装路线如下下图所示:三、详细科科学技术内内容★2.4钢结构分段段安装施工工技术序号要因对策目标地点时间负责人吊装机械使使用：钢罩棚拼装装到吊装使使用的大型型吊装机械械见下表：：典型桁架分分段示意图图三、详细科科学技术内内容★2.4钢结构分段段安装施工工技术序号要因对策目标地点时间负责人典型桁架吊吊装施工过过程：1、临时支撑撑安装、固固定，形成成稳定结构构。2、墙柱段吊吊装就位。。3、水平段整整体吊装就就位。4、主桁架之之间环桁架架、平面桁桁架及系杆杆安装。5、次桁架之之间的连系系杆件及主主桁架V型支撑连接接。6、按以上安安装顺序，，分两个班班组依次向向两边安装装。7、继续安装装。8、安装合拢拢。典型桁架施施工过程三、详细科科学技术内内容★2.4钢结构分段安装装施工技术对策目标地点时间负责人第一吊主桁架支支撑胎架加固措措施：由于临时固定胎胎架有一定的柔柔性，而第一吊吊主桁架在未与与其它主桁架连连倾向最大，特特别是上弦杆。。这将导致第一一吊主桁架在固固定定位时有较较大的摆动，难难以将其精确定定位。为了可以以精确定位第一一吊主桁架，必必须加强第一吊吊主桁架临时支支撑胎架的刚度度，并合理地解解决上弦管的侧侧向摆动倾向。。为此，采取如如下加固措施。第一吊主桁架临临时支撑加固措措施示意图第一吊主桁架吊吊装三、详细科学技技术内容★2.4钢结构分段安装装施工技术要因对策目标地点时间负责人概述：本工程1号、4号格构柱需进行行同步卸载，如如果采用同步千千斤顶，就必须须设置大量液压压管线，这将耗耗费大量的人工工及工期，而且且同步千斤顶本本身也价格高昂昂，不宜大面积积大量布置使用用。再一步，同同步千斤顶适用用控制等距同步步卸载，对于不不等距的等比例例卸载难以控制制。本工程创新新采用“分级””卸载对1号、4号格构柱进行拆拆除，来拟合““同步”卸载。。典型剖面格构柱柱支撑图★2.5钢结构卸载施工工技术三、详细科学技技术内容序号要因对策目标地点时间负责人分级卸载原理：：分级卸载即每一一级卸载量很小小，即使只有一一个点独立进行行卸载，那么因因该点的该级卸卸载而转移到其其附近支撑点上上的反力也只会会很小（绝大部部分可以控制在在5%以内，最多不超超过10%）。为保证任意意一个时点上，，卸载量最大的的点与卸载量最最小的点不要超超过每一级的卸卸载量，每一个个点在进行下一一级卸载前必须须保证其它点的的该级卸载均已已完成，这就是是整体的分级卸卸载。卸载用千斤顶三、详细科学技技术内容★2.5钢结构卸载施工工技术序号要因对策目标地点时间负责人卸载的具体操作作流程见下图：：钢结构卸载流程程三、详细科学技技术内容★2.5钢结构卸载施工工技术序号要因对策目标地点时间负责人通过对1号、4号格构柱采用分分级卸载的方法法，各批次的卸卸载点均可在一一定条件下独立立进行卸载，而而不必考虑其它它点是否在同步步卸载，从而回回避了“同步””这个在实际施施工中难以实现现的操作。同时时能够大大节省省了项目成本。。体育场卸载完成成图片三、详细科学技技术内容★2.5钢结构卸载施工工技术序号要因对策目标时间负责人概述：本工程采用SAP2000V15(美国CSI软件公司)软件对施工全过过程进行模拟分分析确定临时支支撑拆除前钢结结构的应力状态态，通过施工顺顺序加载模拟计计算，验算施工工过程中各子结结构单元的变形形及构件的应力力水平，保证钢钢结构安装时的的安全性；保留留结构拆撑前的的钢结构的内应应力，以便准确确的进行拆撑分分析。同时模拟拟计算临时支撑撑拆除工况，为为实际工程拆撑撑提供合理建议议。也为钢结构构分阶段的验收收变形控制指标标提供参考依据据。提高了施工工的安全性。★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术三、详细科学技技术内容序号要因对策目标地点时间负责人施工全过程模拟拟思路：按前述的安装及及拆撑步骤，在在下部混凝土结结构一次性生成成的基础上，生生成整体结构并并拆除临时支撑撑。考虑到实际际安装受设备制制约，是逐次拼拼装为一个安装装单元，然后再再形成整体结构构，而计算机模模拟分析时可一一次性形成所有有的安装单元，，然后形成结构构整体。通过验验算分析该生成成方式对最终计计算基本没有影影响。分析采用软件中中静力非线性分分析的方法，在在线弹性工作范范围内对施工全全过程进行分析析，即分步施加加向下位移，直直至达到所有支支撑点支座反力力消失的终态。。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标地点时间负责人施工全过程模拟步骤：（1）下部混凝土结构一次性生成，同时施加下部混凝土结构施工活荷载。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标时间负责人施工全过程模拟拟步骤：（2）安装支撑上部部钢结构的临时时支撑。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标时间负责人施工全过程模拟拟步骤：（3）安装主桁架墙墙柱段。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标时间负责人施工全过程模拟拟步骤：（4）安装主桁水平平段。二、关键技术与与创新★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟步骤：（5）拼装单元内主主桁架间的环向向构件安装。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟步骤：（6）拼装单元内V形支撑及其他次次构件安装。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟步骤：（7）安装钢结构V形支撑。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟步骤：（8）拆除临时支撑2。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟步骤：（9）拆除临时支撑撑3。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟步骤：（10）分布拆除临时时支撑4。★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术三、详细科学技技术内容序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟步骤：（11）多步拆除临时时支撑1，完成卸除临时时支撑的全过程程。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟分析内容：1、安装过程各临临时支撑点反力力（不包含临时时支撑自身重量量）。2、安装完成态结结构应力状态。。3、临时支撑2拆除时各关键点点反力（不包含含临时支撑自身身重量）、位移移及整体结构应应力状态。4、临时支撑3拆除时各关键点点反力（不包含含临时支撑自身身重量）、位移移及整体结构应应力状态。5、临时支撑4拆除时各关键点点反力（位移及及整体结构应力力状态。6、临时支撑1分级拆除时各关关键点反力、位位移及整体结构构应力状态。7、整体结构拆除除临时支撑后承承受后期其他作作用下的应力状状态。8、拆撑过程对下下部混凝土的影影响控制。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人施工全过程模拟拟分析主要结论论：1、由于施工临时时支撑刚度不够够产生不均匀沉沉降，在结构中中产生局部高应应力，施工拆撑撑过程中不易完完全消除。2、根据计算结果果，相比原设计计一次生成的计计算结果水平位位移最大误差在在3mm左右，竖向位移移最大误差在7mm左右，能够满足足设计要求。3.拆撑过程中若出出现支撑到位顶顶升误差较大时时，部分构件会会出现应力畸变变的现象，应予予以随时调整。。三、详细科学技技术内容★2.6钢结构施工全过过程计算机模拟拟分析技术序号要因对策目标负责人概述：体育场监测系统统基于分布式数数据库管理系统统，结合Internet技术，建立一个个三层C/S和B/S混合结构的健康康监测系统，利利用网络作为信信息传输平台，，将现场自动化化数据采集子系系统和控制中心心有机地链接为为一个分布式的的整体，同时远远程用户可以通通过Internet连接到自动化采采集系统，并通通过网络对系统统进行控制、配配置以及获得系系统评估出来的的结构健康状态态。系统总体框架示示意图★2.7钢结构健康监测测系统施工技术术三、详细科学技技术内容序号对策目标负责人监测内容：体育场结构的监监测主要针对上上部罩棚结构，，监测项目包括括：风速风向，，结构关键部位位变形，结构主主要受力部位应应变，罩棚、看看台和楼板振动动。风环境监测布设设方案：在体育场结构物物附近空旷和无无阻挡位置，架架设刚性塔架，，在其顶部安装装一台风速仪，，监测和记录该该区域的风速和和风向，为结构构的风响应评估估提供风荷载条条件。三、详细科学技技术内容★2.7钢结构健康监测测系统施工技术术序号对策目标负责人罩棚结构应力监监测：在4个断面上下支座座处的传力杆件件安装应变传感感器，每个断面面各布置4个应变测点，监监测这些关键传传力部位的应力力。应变监测断面示示意图应变测点布设图图三、详细科学技技术内容★2.7钢结构健康监测测系统施工技术术序号对策目标负责人罩棚结构振动监监测：在8个断面看台位置置，以及其中长长轴、短轴4截面悬挑端布置置竖向加速度传传感器，分别监监测脉动风和人人群引起的振动动，并分析获得得结构的自振频频率。震动监测断面示示意图震动测点布设图图三、详细科学技技术内容★2.7钢结构健康监测测系统施工技术术对策目标负责人远程客户端实时时掌握动态预警警和评估信息，，解决了濒海体体育场复杂条件件下对风荷载、、自主应力及振振动频率的健康康监测技术难题题。三、详细科学技技术内容★2.7钢结构健康监测测系统施工技术术对策目标负责人四、关键技术我们开发的课题题技术研究为了了达到国内领先水平，起到示范范作用，在过程程中不断通过试试验，不断的发发现问题，解决决问题，持续改改进并总结。形形成了上述7项技术，其中关键技术6项，创新点如下下：1、采用微量分级级卸载的方法，，使其达到与同同步卸载相同的的效果。2、主桁架最大悬悬挑长度约为45m,最大截面高度6.5m，单次吊装最大大重量为90t，材料为圆形无无缝或焊接直缝缝钢管，对桁架架分为水平段+墙柱段进行吊装装。3、采用SAP2000V15(美国CSI软件公司)软件对施工全过过程进行模拟分分析确定临时支支撑拆除前钢结结构的应力状态态，通过施工顺顺序加载模拟