外幕墙索膜施工施工方法及工艺要求

6.1总体部署和思路 26.1.1索网安装 26.1.2框架膜单元安装 46.2施工流程 56.3测量 56.3.1主结构偏差调整思路 56.3.2测量原则 66.3.3测量仪器设备配置 66.3.4测量 66.3.4.1环梁复核 66.3.4.2弧形柱复核 86.3.4.3直梁复核 96.3.5测量结果 116.4次钢结构安装 126.4.1耳板设计调整 126.4.2耳板底座制作 136.4.3耳板底座现场定位 136.4.4耳板底座焊接 156.4.5耳板复测 156.5索网结构施工 166.5.1索网结构分片 166.5.2索网展平 186.5.3索网地面预张拉及标定 206.5.4地面组网 256.5.5索网安装 316.5.5.1吊装工况分析 316.5.5.2索网吊装 346.5.5.3吊架计算 376.5.5.4吊索计算 386.5.6索网张拉 406.6框架膜单元施工 436.6.1框架膜单元构件运输 436.6.2驳接爪安装 446.6.3驳接头安装 456.6.4膜单元吊装 456.6.5膜单元就位 466.6.6膜单元调整 476.7验收流程 476.8验收标准 486.9验收内容 486.9.1钢丝绳、卸扣、吊耳、临时胎架 486.9.2安全绳、防坠器、安全网 496.9.3临时用电 496.9.4安全通道、操作平台、吊机施工路面 506.9.5大型机械 506.10验收人员 516.1总体部署和思路总体思路为，先进行钢结构测量，再根据测量结果，调整索连接耳板的位置；根据放样结果进行耳板安装；索网采用分段地面组装，分段吊装，空中原位连接张拉；最后进行框架膜单元的安装。6.1.1索网安装根据集散平台施工顺序，以A8轴线，A41轴，划分为2个施工区域，优先施工A、D区，再施工B、C区。分为2个班组同时进行施工。同一个区域每个班组按照F1层→F2层→F3层的顺序进行索网安装。图6.1-1F1层索网施工平面布置图6.1-2F2层索网拼装布置图图6.1-3F3层索网拼装布置图6.1.2框架膜单元安装膜单元安装分4个作业面，分别从A11轴、A25轴、A40轴、A54轴开始，逆时针方向进行施工，每个作业面分两个班组，共8个班组同时进行作业。每层膜单元同时施工，顺序为从下往上。图6.1-4膜单元安装总体顺序图6.1-5膜单元安装顺序框架膜单元施工时，采用汽车吊上二层集散平台，进行吊装。集散平台设计为消防通道，其承载力可满足消防车通行，因此，130t汽车吊可在二层集散平台上使用。图6.1-6框架膜单元施工平面布置6.2施工流程6.3测量6.3.1主结构偏差调整思路1首先测量外墙钢结构的安装实际形态，与设计模型形态进行对比；2对偏差进行平差处理，并调整钢索连接耳板的外形尺寸及安装位置；3根据调整后耳板位置，进行耳板定位放线；4待耳板焊接完成后再次进行复测。6.3.2测量原则1平行测量，分别采用全站仪及人工钢尺进行测量，交叉对比两次结果。将测量误差的影响降低到最低。采用全站仪对控制点进行坐标测量由工人用钢尺对关键尺寸进行测量2分层测量，外墙膜结构为独立三层，三道分别测量3分段测量无缝衔接，利用体育场平面控制点做为基准，相领测量段的交会基准不少于四处。6.3.3测量仪器设备配置1反光贴片：采用20mm*20mm方形，防水。2全站仪苏州一光RTS342R8型全站仪6.3.4测量6.3.4.1环梁复核每层的上环梁与下环梁采用同一测站进行测量；每站测量的目视水平角度范围不超过120度，测站到目标距离不大于100m。1测点布置环梁外侧上下各贴一片，边缘对齐。每节环梁（柱间）贴5处，每处上下各一片2复核施工图6.3.4.2弧形柱复核弧形柱测量时，单独建站测量。每站测量的目视水平角度不超过120度，即弧形柱数量不超过5个。测量时除弧形柱上测点，同时将柱端两侧的环梁上测点一并测量。1测点位置2复核施工图6.3.4.3直梁复核每根直梁采用同一测站进行测量；每测站需对至少相同的四个放线点进行重复测量；每站测量的目视水平角度范围不超过120度，测站到目标距离不大于100m。1直梁测点布置2直梁复核施工图6.3.5测量结果所有测量结果，拍照并上传系统，由专人对所有照片进行二次复核。符合要求后将数据传入系统。1数据分类测点坐标数据按照层数、环梁、弧形柱分类，导入RHINO软件并分层。图层名称按下表要求设置。Ⅰ级图层Ⅱ级图层Ⅲ级图层备注F1环梁测站1控制点颜色采用红色测站2控制点颜色采用红色...弧形柱测站1控制点颜色采用红色测站2控制点颜色采用红色...F2同F1同F1F3同F1同F12数据处理1)环梁数据衔接提取每测站内的体育场控制点，将相邻测站的控制点坐标采用最小二乘法进行匹配，计算控制点的匹配误差，并求出测站间数据衔接的转换矩阵；将测站内的所有坐标与转换矩阵相乘，根据控制点将环梁所有数据进行整合。根据整合后数据拟合出环梁的三维测量模型；将设计模型与拟合测量模型进行比对，分析出主结构偏差，调整索连接耳板外形尺寸，保证索网形态。2)弧形柱弧形柱的测量数据通过测量环梁测点b匹配到整合的环梁数据之上。根据测点生成弧柱的外侧表面，与设计模型比对，从而调整钢拉杆耳板。3)直梁直梁的测量数据通过测量结果匹配到整合的直梁数据上。根据测点生成直梁的外侧表面，与设计模型对比，从而调整底座尺寸。6.4次钢结构安装6.4.1耳板设计调整1根据测量结果，核对设计结构尺寸，对有尺寸偏差影响索网设计尺寸的地方，保证索耳板孔的空间位置不变，通过调整钢结构的索网连接耳板外形尺寸消除结构偏差影响；2为方便现场耳板定位，耳板与结构的焊接定位面需要在垂直于耳板定位线的方向加设纵向连接定位板，将耳板底座做成平面。3耳板底座6大类，共计1908个图6.4-1耳板连接形式示意图4其它底座3大类，共计5861个5与主体钢结构的焊接部位7769处6.4.2耳板底座制作所有耳板采用数控等离子或激光切割机进行下料，同时自动编号，保证加工精度及零件不错乱。除与现场结构连接的焊缝，所有焊缝均在工厂内进行焊接。除现场焊接部位外，进行喷砂除锈，并做防锈底漆及中涂。耳板根据安装位置进行标号标记后分类包装，发往现场。耳板编号规则：安装层位置+轴线位置+上梁(S)或下梁(X)+序列号（顺时针），例第三层15轴索网，上梁第3块耳板，编号为：F3A15-S36.4.3耳板底座现场定位1根据调整后模型对耳板重新进行定位放线，现场安装时根据定位标记进行定位。2三层上梁耳板底座定位，将商量圆管上的耳板底座两侧设计成垂直地面的平面，放线时用数显倾角仪进行底座安装方向确定，根据圆管上的放线点位确定底座的安装位置图6.4-2三维放样图6.4-3放样仪器示意图3其余一层、二层及三层下梁耳板底座，直接通过底座平面确定底座安装方向，并根据下梁放线点位确定底座安装位置图6.4-4三维放样图6.4-5典型索耳板深化图6.4.4耳板底座焊接1耳板及底座单件最大重量不超过45公斤，直接使用汽车作为垂直运输工具2耳板焊接2人一组，采用二氧化碳保护焊，每组使用云车及带吊蓝吊车作为操作平台，在云车或吊篮中进行定位及焊接。第一层的索网，考虑安装高度，局部可采用剪刀车登高焊接。3考虑焊接交叉作业，根据耳板焊接位置，按照从上到下5个作业面，分为5个班组进行错位流水焊接。4根据结构耳板位置及高度分布，需要使用不同型号的云车及吊车以适应安装的需求。图6.4-6吊车吊笼尺寸汽车吊吊笼上人另附施工方案，并进行专家论证。6.4.5耳板复测耳板焊接完毕后再次进行耳板间的尺寸复测（1908个耳板底座），根据复测结果调整索网位置及形态，并最终调整确定膜单元块的框架尺寸及大小。图6.4-7耳板复测6.5索网结构施工6.5.1索网结构分片根据索网结构的体系特点及施工的便利性，索网分片在两钢柱近似中间位置，索网分片最大尺寸约为30m*20m，最大重量约为3.7吨，共计103片，尺寸各不相同。图6.5-1索网分片示意图图6.5-2索网分片示意图同时，为保证索网分片不影响索网形态、膜单元框架安装及索网连续性光滑外观，两片索网之间通过增加外形较小的可调节式锚具连接。图6.5-3索网片之间的锚具连接件示意图分片后索数量从1073根变为2441根，其中调节头1268套。索网分片后各施工区域及轴线间网片的布置如图。图6.5-4索网分片布置图6.5.2索网展平每层索网是空间曲面形态，分片后呈空间曲面，要达到地面平面拼装的目的，须对索网进行展平，展平时需保证索体在无应力状态下长度不变。1几何展平空间网片为预应力态下形态，展平时按照预应力下长度不变、以竖索为基准中轴进行网点的平面坐标，从而生产展平后形态。图6.5-5典型网片展平2展平后找形展平后网片虽是预应力下的长度，但由于摊平前后空间位置的变化，展平的网片并不是力学平衡状态，即不是网片组网的实际形态。需对网片重新进行找形。蓝线为展平后位置/紫线为找形平衡态位置图6.5-6找形前后网片形态对比图6.5-7找形后网片内力分布3展平后网片地面组网图图6.5-8展平后的典型索网6.5.3索网地面预张拉及标定1根据每根钢索的预应力及弹性模量计算出每根索夹的实际位置。图6.5-9索夹定位示意图2所有钢索在工厂加工前对索体进行预张拉，并在张拉预应力条件下料；锚具浇注后，按规范要求对钢索进行超张拉。3对每根钢索索夹位置进行准确的标注，是本工程施工质量控制的关键。每根钢索除了要求供应商在预应力状态下进行标注以外，钢索到场后我们将对每根钢索进行张拉力复核。下图为设计的张拉工装。图6.5-10竖索地面张拉工装图6.5-11主次索地面张拉工装4所有直径30mm的主次索按60KN的预张力进行张拉标定，所有直径40/55mm的竖索按预张拉力350KN进行张拉标定。现场共设置5套张拉工装。5尺寸标定及质量控制通过以下10个流程进行拉索校核和尺寸标定，每项控制点检查拍照并上传系统，由专人通过系统进行复核，确保钢索标定精准无误。1)索名称2)索径3)索张拉力4)索测量起点5)标记点位置（白色为最终标记点）6)索尾端正反牙7)索前端8)索总长误差9)索编号重新定义10)管理人员对所有照片进行复核6标定结果统计分析所有钢索调节端的距离为-100~+60mm，根据统计结果显示，钢索总长及标定合格。6.5.4地面组网索网地面铺设及组网的精度直接决定了索网的安装精度，是核心技术控制关键点。因为组网前已经对每根钢索根据设计应力进行预张拉，并标定了每个索夹的安装位置，所以组网的时候不需要给主次索加上预应力，只需要根据索夹位置进行固定即可。1施工流程2索夹种类（一共18种类别）图6.5-12索夹种类示意图3组装场地地面组网全部在索网安装原位附近的场地进行，场地分布要求详见平面布置图。4组网工装准备通过组网工装，控制竖索位形及各索索头方向，同时组网网形四周设一圈带尺结构钢，以控制组网网形控制线位置精准，并通过索夹支架确保组网索夹标高及位置。5网片放线组网前，根据网片展平图纸在平台进行网片放线，并将索夹编号、钢索编号及锚具BT端标记在平台上进行标示。图6.5-13网片放线图6竖索铺设首先将竖索就位在胎架上，检查索头两端的标记，确保竖索摆放方向正确，稍微拉直，两端放在固定端索具支架上，防止索头转动。图6.5-14竖索铺设示意图7竖索索夹安装按照布置图选取相应编号的竖索索夹，然后将索夹就位，使用倾角仪确保与拉杆的连接耳板垂直向下，并采用高强螺栓初拧；检查索夹无误后，进行高强度螺栓终拧，扭矩值不小于抗滑摩擦力的计算值。图6.5-15竖索索夹安装图8次索铺设先根据索夹位置，将索夹逐一固定到次索上，然后将张拉后的次索按标记位置摆放在组网平台上，将索夹与索夹支架进行连接。次索上与竖索连接的标记点应落在竖索上；次索铺设注意事项如下：1)检验核对钢索编号，各钢索按顺序依次摆放；2)注意钢索固定端、调节端锚头方向，避免摆放错误；3)索摆放后，禁止在胎架上拖拉索体，防止损伤索体镀层；4)索体相交处，采用珍珠棉进行包裹，防止索体间摩擦损伤；图6.5-16次索铺设图9主索铺设按照同样方法铺设主索，但先不固定索夹。图6.5-17索网张拉示意图10安装索夹1)主索铺设完毕后，将竖索索夹与次索、主索进行连接，并拧紧索夹高强螺栓，达到计算扭矩。2)然后再安装主次索索夹，先安装靠近竖索的索夹，由中部两侧逐步安装；3)安装时，主次索的标记点并不相交，需水平搬动钢索将标记点重合，然后装配索夹，并初拧安装螺栓；图6.5-18高强度大六角头螺栓施工预拉力（KN）图6.5-19竖索索夹装配完成状态4)索段夹角需根据拼装图给出的夹角来确定主次索的角度（索网安装成形时的角度）。定位时图示位置安装专用定位工装，角度达到要求后，将安装螺栓终拧，扭矩达到抗滑摩擦力的要求。图6.5-20索段夹角示意图图6.5-21角度调整工装示意图6.5.5索网安装6.5.5.1吊装工况分析1网片重量整个墙面，总共103片索网，根据统计汇总，一层索网最重的网片重量为1771kg,二层索网最重的网片重量为3983kg，三层索网最重的网片重量为3149kg。表6.5-1索网网片重量统计表2F1层索网吊装工况在A3-A5及A13-A14轴间楼梯处因吊装距离较远，采用130吨汽车吊，停靠在二层集散平台处吊装，其余区域均采用50吨汽车吊即可完成吊装作业。图6.5-22吊装工况示意图图6.5-23最不利工况示意图3F2层索网吊装工况最不利的起吊位置位于A32柱与A34柱之间，起吊间距25米，起吊高度40.5米。索网最重的一片3.9吨，高约17.5米，宽约28.6米。130吨的汽车吊可以完成全部索网起吊作业。图6.5-24吊装工况示意图图6.5-25最不利工况示意图4F3层索网吊装工况南侧A42-8轴之间，采用200吨汽车吊，停靠在地面进行吊装。其余部位采用130t汽车吊，上集散平台进行吊装。图6.5-26F3层吊装工况示意图5130t汽车吊起重性能表。6.5.5.2索网吊装索网地面组装后，将吊架与索网进行连接，每一列索夹处及二侧的索头均用1吨的吊带串连，避免吊装时索网发生较大变形。上部索头下部索头绑扎索引绳，其中上部索头需要紧线机协助提升。起吊时应注意风力监测，吊架二端各绑扎一根揽风绳协助控制。地面绑扎吊装同一区域的三层索网从上到下或从下到上顺序施工。环向顺序与施工作业平台的移交顺序相同。图6.5-27索网吊装顺序索网吊装至位置后，通过登高云车，将索网固定于结构上。图6.5-28登高车示意图索网的固定顺序为：将索网顶部的主索及稳定索端部与顶部钢环梁连接。网片顶底部锚具与耳板全部连接后吊车即可卸钩。将索网下部斜索两端部与底部钢环梁连接。再将索网下部主索及稳定索中间的点与底部钢梁耳板连接。最后将索网竖索中间拉杆与钢结构进行连接。图6.5-29索网连接索网处于非张紧状态，并且在地面已完成初步张拉，所以索网上下端及竖索位置固定时，用紧线机或葫芦即可与钢结构耳板连接，并没有预拉力。6.5.5.3吊架计算索网分片的最大尺寸为30米×18米，重量约3.9吨。索网拼装完成后，将索网端部固定于吊架上，吊到位置后进行固定。吊架采用Q235钢材制作，吊架弦管选用Φ180x6钢管，腹杆选用Φ89x4。吊架的设计如下：吊架示意图吊架尺寸图吊架构件图根据实际计算，吊架自重、索网、配件荷载如下图所示，荷载组合系数按规范取1.3自重+1.5活载。图6.5-30吊架荷载分析简图通过如下计算结果可得，吊带最大内力为75kN。通过规范检验结果，构件最大利用率0.46<1.0,满足要求。图6.5-31吊架内力简图图6.5-32吊架变形简图图6.5-33吊带最大内力图6.5-34吊带最大起吊重量图6.5-35吊架规范检验6.5.5.4吊索计算经计算，索网吊装时钢丝绳最大内力为75.07KN，钢丝绳的直径选择计算如下：图6.5-36索网吊装形式图表6.5-2钢丝绳使用安全系数K取值（6X19钢丝绳）使用情况安全系数K使用情况安全系数K缆风绳用3.5用作吊索，无弯曲6～7用于手动起重设备4.5用作绑扎吊索8～10用于机动起重设备5～6用于载人的升降机14用于吊索的安全安全系数K取最大值7,则钢索最小破断拉力为：F=75.07*7=525.49kN查询规范GB8918-2006《重要用途钢丝绳》附表，选用强度等级为1670MPa的钢芯钢丝绳，规格为6×19，直径为30mm，破拉力为535KN，满足使用要求。6.5.6索网张拉1通过安装拉杆张拉竖索先张拉竖索，根据主体结构的复核尺寸将拉杆调节到设计位置，一步安装到位。竖索自然形成最终状态。设计状态下拉杆的最大拉135KN。图6.5-37竖索张拉示意图2张拉索网索网在没有张拉时拉力约为张拉后拉力的一半。一片索网的所有钢索均上下连接到位后，对主次索进行连接，连接从下到上，先主索后次索。网片间连接采用高空作业车或剪刀车作为高空作业平台。利用特定工装张拉到位。张拉装置重约约40公斤，手动液压调节，全部放置在云车内。主索预张力均匀60KN左右，次索张力不同，均不超过60KN。3张拉装置首先将需要连件的锚具通过紧线器拉在一起，然后安装张拉工装。采用手工液压泵使用工装进行张拉作业，边压液压泵边旋转锚具的连接螺杆。最后通过测量工装两点索夹间的距离来判断是否张拉到位。张拉顺序张拉工装加力装置4张拉工装计算索片固定到位置以后，每片索网之间的锚具连接件需张拉调整，根据招标设计图显示，索网最大的预应力70KN,根据此值设计张拉工装。张拉工装由两台张拉力60kN的张拉液压缸及锚具连接反力座组成，张拉行程300mm。图6.5-38张拉工装示意图采用通用有限元软件ANSYSWORKBENCH进行数值计算分析，节点实体单元采用SOLID45。张拉工装连接件材质采用Q355B，屈服强度为355Mpa,抗拉强度为470Mpa。由有限元计算结果可知，荷载条件下，张拉工装连接件节点等效应力最大值为322.3MPa，小于钢材的屈服强度355MPa，张拉工装满足要求。图6.5-39张拉工装模型图6.5-40张拉工装有限元划分图6.5-41张拉工装荷载分析图6.5-42mises等效应力云图图6.5-43连接件mises应力云图图6.5-44工装拉杆mises应力云图图6.5-45工装支座反力5张拉控制每根索长的误差将集中在索对接锚具的位置，在此张拉时进行误差消除。根据耳板孔距的复测结果，以及拉索复核标定的长度，计算出张拉后两锚具间的距离，张拉到位。6.6框架膜单元施工6.6.1框架膜单元构件运输采用专用装车结构工装，固定膜框架，使用专车进行运输。确保膜框架在运输过程中不产生滑移、摩擦等现象导致损坏膜体。6.6.2驳接爪安装在索网组网之后，吊装之前，需进行驳接爪的安装。驳接爪依据对应的索夹及安装位置编号、安装方向进行安装，螺栓拧紧。驳接爪安装需要严格控制四爪的角度方向及长度，确保不装反而导致膜单元无法安装。角度方向通过驳接爪上的预留定位线，使用定位工装将预留定位线与主索对齐来保证。图6.6-1索网驳接爪示意图6.6.3驳接头安装膜单元吊装前，需先将万向驳接头与膜单元的连接连杆，先固定在膜单元的4个安装固定角上。图6.6-2万向驳接头安装6.6.4膜单元吊装起吊前，需要根据膜单元在索网空间的安装角度，通过调整吊带长度使膜单元的空间位置及角度，与安装设计角度一致，以便膜吊装到位置后，能够与索网直接进行连接固定。图6.6-3膜单元工装调整安装角度示意图最大膜单元块重量约110公斤。除了最上面二层框架以外，所有框架只能通过电动葫芦及滑轮吊装。膜单元吊装采用额定工作起重量1吨的钢丝绳电动葫芦。在二层集散平台进行吊装。膜单元块吊装到安装位置高度后，用葫芦或紧线机平移拉到安装位置进行安装。吊装时严禁与已安装好的钢索或钢结构发生碰撞。图6.6-4膜单元吊装示意图图6.6-5人员登高站位示意图6.6.5膜单元就位膜单元吊至安装位置后，将已安装在索上的驳接爪与膜单元上的驳接爪连接杆进行连接固定。初步安装完成后，对膜块位置进行复核，最后把连接螺栓拧紧。膜单元吊装固定为6人/组,2人地面作业，2个人在安装点外侧通过云车登高，对膜单元安装位置进行微调，2个人在安装点内测，使用蜘蛛人装备连接固定驳接爪与膜单元。图6.6-6膜块边框处驳接爪安装示意图6.6.6膜单元调整每片区域膜单元块安装完成后，进行尺寸及位置复核。对位置有偏差的膜块进行调整，调整完成再进行下一片区域的膜块安装。6.7验收流程建立健全的质量管理体系及质量责任制，采用全员全过程的全面质量管理，对事前技术准备、事中检查、事后验收动态控制的方法。图6.7-1验收流程图6.8验收标准按照图纸要求，国家颁发的现行规范标准及相应国家有关标准和相关专业质量、安全验收规范。6.9验收内容6.9.1钢丝绳、卸扣、吊耳、临时胎架表6.9-1钢丝绳、卸扣、吊耳、临时胎架验收标序号内容检查要求、报废标准1钢丝绳无规律分布损坏：在6倍钢丝绳直径的长度范围内，可见断丝总数超过钢丝绳中钢丝总数的5%钢丝绳局部可见断丝损坏：有三根以上的断丝聚集在一起索眼表面出现集中断丝，或断丝集中在金属套管、插接处附近、插接连接绳股中钢丝绳严重磨损：在任何位置实测钢丝绳直径，尺寸已不到原公称直径的90%钢丝绳严重锈蚀：柔性降低，表面明显粗糙，在锈蚀部位实测钢丝绳直径，尺寸已不到原公称直径的93%因打结、扭曲、挤压造成的钢丝绳畸变、压破、芯损坏，或钢丝绳压扁超过原公称直径的20%插接处严重受挤压、磨损；金属套管损坏（如裂纹、严重变形、腐蚀）或直径缩小到原公称直径的95%绳端固定连接的金属套管或插接连接部分滑出2卸扣有明显永久变形或轴销不能转动自如扣体和轴销任何一处截面磨损量达原尺寸的10%以上卸扣任何一处出现裂纹卸扣不能闭锁3吊耳裂纹危险断面损伤塑性变形规格尺寸不符位置不符4临时胎架胎架构件尺寸是否满足整体拼装要求胎架与地面连接是否牢靠胎架连接插销是否产生弯曲胎架定位是否与图纸一致胎架垂直度是否满足要求胎架转换节标高是否满足施工要求6.9.2安全绳、防坠器、安全网表6.9-2安全绳、爬梯、挂笼、防坠器、安全网验收标准序号内容检查要求1蜘蛛人装备固定支架是否牢固连接、高空绳，辅助绳，保险绳是有破损老化、安全带是否与保险绳可靠连接、u型卡螺栓是否紧固、U型卡数量是否符合要求、安全绳可见断丝损坏报废。4防坠器固定是否牢固、绳索外观有无缺陷或断裂、可见断丝损坏报废。5安全网是否有腐蚀或损坏情况，网内和网下是否有堆积物。6.9.3临时用电表6.9-3临时