江苏某体育场钢结构安装施工方案

江苏某体育场钢结构安装施工方案

主体育场位于****中心的中心位置，俯视平面为242m直径的圆，建筑面积127982m2，约有6万个席位。体育场共六层，无地下室，一层设有新闻媒体、赛事工作、运动员和设备用房等，二、四、六层为看台和商业用房，三、五层为贵宾包厢。

基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，主体为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，柱网尺寸为7320*14600mm。钢结构屋盖由V形支撑、跨度为360.06m南北走向的大斜拱及由多道平行的钢箱梁形成的马鞍形屋面罩棚所组成，罩棚的径向长度为66m～28m，覆盖面积32000多平方米，最高点为拱顶，标高达65m。主拱架沿南北方向对称布置，屋面系统东西、南北对称。

主拱架为空间结构管桁架，支座距离360.06m，弧线长度约400m，单榀主拱重约1586t。主拱断面为斜等腰三角形，4根主弦管布置于等腰三角形的三个顶点和底边的中点。三角形断面的底边与地面夹角为45°，腰与底边夹角为33°，地面与直径为υ4000的大型铸钢节点球相贯。主拱顶点标高为65m，最大三角形断面底边主弦管的中心距为15m，高4.085m。主拱的主弦管为υ1000钢管，壁厚有12、20、45和54，端部弦杆为υ600*60钢管，腹杆有υ300～υ600等多种规格。钢管连接节点采用铸钢节点和相贯节点，两榀主拱分别向东、西方向倾斜，支承在屋面箱型梁上。

屋面系统由屋面梁、系杆、檩条等组成。每根屋面梁采用不同的箱型断面组合，最多为6个断面组合，断面宽度均为500mm，高度有1100、1400、1600、1800、2100几种，腹板厚度为t=10、12两种，翼缘板厚度有16、25、32、65、85五种。屋面梁最长约68m，最重约43t，标高为变化值。屋面梁一端支承在V形支撑上，另一端悬挑，通过屋面梁中间位置的连接杆件与主拱架下部主弦管相连。屋面梁之间有钢管连系杆，两个边缘设置环型连系梁。安装后的屋面梁和主拱互相依托，形成空间稳定体系。

屋面梁上设置檩条托梁，屋面檩条为□300*150*3，檩距最大1500。屋面板为聚合碳酸酯屋面板，主拱架上布置檩条，外包面板，其下段的屋面梁上设置装饰材料。屋面设置内天沟，为集中排水。另外，屋面梁和主拱架上设置电缆、桥架和检修梯。

支承屋面箱型梁的V形支撑设置在两榀屋面梁之间，每个V形支撑有四根支撑钢管，每两根支撑钢管支承一榀屋面梁，支撑钢管管径有υ500*16、35两种，四根钢管相贯在υ1000*50的半球支座上，支座通过地脚螺栓与预埋件连接。

工程中应用了预应力拉索，每个V形支撑的后支撑钢管内设有预应力拉索；屋顶南北面的箱型梁前沿之间设有悬索状钢管，钢管内设48根υ17.5mm预应力拉索。

1.方案比较

1.1支承台架体系方案比较

主体育场的两榀主拱桁架为大跨度斜拱，支承于屋面箱梁上，而屋面梁跨度大、支承点少，支承主拱的屋面梁又由主拱拉设，安装后的屋面梁和主拱互相依托，形成空间稳定体系。结构复杂、安装难度大、技术要求高，必须搭设临时支承台架才能完成安装任务。

为了完成屋盖钢结构的结构体系，有两种支承台架体系的搭设方案，一种为：屋面、主拱一套支承台架体系——屋面设置一套临时支承台架；一种为：屋面、主拱设置两套支承台架体系——屋面、主拱各设一套临时支承台架。为了保证工程的质量和进度，我们对这两种施工方案进行了技术比较和论证。 1.1.1各种方案论述

（1）方案一：一套支承台架

根据屋面梁的跨度和吊装分段设置一套屋面安装用支承台架体系；主拱桁架在屋面系统安装完成后，以屋面为组装台组对，在屋顶钢结构完全成型后整体卸载。

本方案构思详见下页附图。(略)

（2）方案二：两套支承台架体系

屋面梁和主拱桁架支承台架体系分别设置；屋面梁系统安装完成后分段安装主拱，安装完毕后分步卸载。

本方案构思详见后页附图（略）。

1.1.2方案的技术比较和结论

（1）技术分析

方案一：

体系分析——屋面形成系统，主拱重量载荷由屋面系统承担。

力学性能——主拱与屋面连接杆件由拉、压杆件变为全部压杆，压杆轴力较大。

质量控制——所有变形一次完成，变形较难控制。

方案二：

体系分析——屋面和主拱各成安装体系，载荷由两套支承台架体系传递。

力学性能——主拱拱效应部分形成，部分重量传递给屋面，主拱和屋面连接杆系承担压力较小。

质量控制——主拱先完成部分变形，屋面后完成变形，便于质量控制。

（2）结论 方案一：改变了设计意图。

方案二：符合设计意图。

（3）方案技术比较和结论详见下页图。

（略）

1.2吊机选择与比较

在方案思路确定后，主拱桁架可以选用500t汽车吊内外作业、500t汽车吊场外作业、600t或1200t履带吊场外作业，我们对这四种作业方案进行比较。

1.2.1方案论述

（1）500t汽车吊内外作业方案

主拱桁架采用500t汽车吊吊装，A～C轴的混凝土看台后施工，主拱分内外两部分安装：1-3和9-11段主拱在场外吊装，4-8段在场内吊装，共分11段安装，见方案示意图（略）。

（2）500t汽车吊场外作业方案

主拱桁架在场外地面整体拼装，用500t履带吊分17段在场外吊装；土建主体育场外大平台暂不施工，见方案示意图（略）。

（3）600t履带吊作业方案

主拱桁架在场外地面整体拼装，用600t履带吊分11段在场外吊装，土建主体育场外大平台不施工，见方案示意图（略）。

（4）1200t履带吊作业方案

主拱桁架在场外地面整体拼装，用1200t履带吊分7段在场外吊装，土建主体育场外大平台不施工，见方案示意图（略）。1.2.2方案的综合比较和结论

◎方案一

技术分析：主拱分十一段安装，但不能在地面整体组装；由于吊机性能限制，每吊一钩均需重新站位，同时A～C轴的混凝土看台必须后施工，以保证500t吊机场内吊装要求。

工期分析：增加施工配合，影响土建施工，对总工期不利。

经济性分析：吊机选性较小，但施工配合复杂，总工程不经济。

质量分析：主拱不能在地面整体组装，质量不易控制。

安全分析：吊机必须频繁移位和转场，使用不方便，增加安全隐患。

◎方案二

技术分析：体育场周围大平台后施工；主拱可以在外场地整体组装，吊机不用转场，但吊一钩必须重新站位一次。

工期分析：吊装时间长，体系形成慢，施工不方便，对总工期不利。

经济性分析：吊机选性较小，但工日投入多，支承台架搭设量大，不经济。

质量分析：主拱能在地面整体组装，但吊装分段多、高空组对量大，焊接收缩和变形累积误差大，质量不易控制。

安全分析：吊机使用不方便，高空作业量大，支承台架多，安全隐患多。

◎方案三

技术分析体育场周围大平台后施工；主拱可以在外场地整体组装，吊装分段适当；吊机不用转场。

工期分析：吊装时间较短，工期合理。 经济性分析：吊机选型合适，临时设施量适当，经济合理。

质量分析：主拱能在地面整体组装，高空组对量小，焊接收缩和变形累积误差小，质量容易控制。

安全分析：吊机使用灵活，高空作业量少，安全隐患少。

◎方案四

技术分析：体育场周围大平台后施工；主拱可以在外场地整体组装；吊装分段少；吊机不用转场。

工期分析：吊装时间短，工期合理。

经济性分析：吊机选型大，行走道路处理费用高，不经济。

质量分析：主拱能在地面整体组装，高空组对量小，焊接收缩和变形累积误差小，质量容易控制。

安全分析：吊机使用灵活，高空作业量少，安全隐患少。

结论：

经过综合比较，方案三技术可行、工期合理、质量能保证、安全隐患少、经济性好，所以选用CC2800型600t履带吊作为主吊机。

方案综合比较和结论详见下页图（略）。

2.方案确定

经过施工方案比较，我们选用两套支承台架，两组吊机作业方案，即：屋面和主拱施工用支承台架体系分别设置；屋面系统由一台300t履带吊和一台150t履带吊承担安装任务，300t履带吊在场外，150t履带吊在场内；主拱由两台100t履带吊在地面拼装，一台600t履带吊在场外分段吊装。

3.方案总思路

两套台架，体系保证——方案特点；

两组吊机，流水进行——总程序；

分成两区，分区推进——屋面安装； 整体组装，分段吊装——主拱安装；

分步卸载，稳步成型——卸载方案；

统筹管理，协调配合——施工管理；

质量工期，安全完成——施工目标。

◎两套台架，体系保证

屋面和主拱的支承台架分别设置，屋面与主拱安装各成体系，载荷由两套支承台架体系传递完成。

◎两组吊机，流水作业

屋面系统由一台300t履带吊和一台150t履带吊承担安装任务，300t履带吊在场外，150t履带吊在场内；主拱由两台50t履带吊在地面拼装，一台600t履带吊在场外分段吊装。

屋面施工和主拱安装形成大流水作业，主拱的地面组装和分段吊装形成流水作业。

◎分成两区，分区推进

屋面施工分成一区（D+A区）、二区（B+C区）两个大区组织施工，考虑对周围场馆施工的影响，安装顺序定为：一区→二区，分区推进，施工分区见分区平面示意图。

◎整体组装，分段吊装

主拱在场外地面上整体组装成型，根据吊机性能分段安装，吊装顺序为：从两端向中间，在中间合拢。

◎分步卸载，稳步成型

屋盖钢结构安装完毕后分步卸载：先主拱同步卸载，再屋面同步分级卸载。卸载时主拱先完成部分变形，屋面后完成变形，钢结构体系稳步完成。

◎统筹管理，协调配合 施工过程中统筹计划，全面管理，服从业主和总包协调，紧密工序之间和外部配合。

◎质量工期，安全完成

按照工期要求，安全组织施工，创优质工程。

4.施工总流程

施工总流程见下页（略）。

5.预埋件（锚固件）施工流程及方法

5.1预埋件（锚固件）施工流程

根据招标设计图纸，本工程V形支撑的铸钢半球支座和主拱铸钢球支座的锚固件需在混凝土施工时预埋，具体施工流程详见下图：

地脚螺栓制作熟悉设计图纸材 料 采 购与土建测量交接支座测量放线螺栓支架制、安模板定位、焊接地脚螺栓安装交土建砼浇注螺栓位置复测钢结构安装测 量 配 合三方检查交接支座垫板配置 5.2预埋件（锚固件）埋设

（1）预埋件（锚固件）埋设应在基础混凝土浇注之前进行。

（2）土建钢筋绑扎完毕后，根据设计图纸要求，将预埋件按图纸位置和定位尺寸埋设。

（3）为防止埋件在混凝土浇注过程中发生移位，对后期钢结构安装造成不利影响，对埋件及模板（template）进行永久性固定。具体方法可采用型钢或钢筋制作固定支架，与钢筋网（最好是主钢筋）焊接；其后，将埋件与固定支架进行连（焊）接固定，见下图：

（4）在预埋件（锚固件）定位之后，立即进行测量复核。在满足规范和设计允许偏差要求后，即可移交下道工序进行混凝土浇注施工。

（5）埋设允许偏差见下表（参照GB 50205-2001）：

项 目 允 许 偏 差

支 承 面 标 高 ±3.0

水平度 L/1000

位 移 5.0