科技馆新馆项目钢结构施工组织设计初步汇报(86页,附图丰富)

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科技馆新馆项目钢结构施工组织设计初步汇报(86页,附图丰富)

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

本工程施工工期紧张(总工期540d),需在多个作业面同时展开钢结构施工方能保证后续专业施工。因中庭结构四周封闭,人材机进出限制大,钢结构多作业面的展开关键在于中庭结构的施工与外围结构施工的流水安排。我部进场时,中建钢构施工组织设计已编写完毕,我部对中建钢构施工组织设计进行了分析,并对比投标施工方案,作出如下选择。

考虑结构整体由下至上按楼层顺序安装,即核心筒结构、中庭结构随外围结构同步安装。缺点:无法同步开展中庭与外围结构施工以保证工期。

根据结构受力特点,核心筒为结构竖向受力主体,跨层主桁架为结构横向受力主体,共同形成一类似斜拉桥的受力体系,故考虑先安装纵横受力主体,再辐射安装周边结构的施工流程。而中庭结构在核心筒施工完毕后即可插入施工,与外围结构可同步展开。优点:1)提前了沉浸影院及三四层结构的施工条件;2)使施工过程的工况更接近设计受力模型。缺点:多区段跨楼层的施工对现场施工管理提出了较高的要求。

GB T 38597-2020 低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

根据底板结构分区由西向东展开土方开挖及基坑支护施工,优先展开核心筒区域(5区、8区、10区、12区)的土方开挖及基坑支护,为尽快移交钢结构工作面做准备。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

根据土方开挖及基坑支护的施工进度,插入底板结构施工,底板根据后浇带分为17个区,优先进行核心筒5区、8区、10区、12区底板结构施工。预计4月中旬将工作面逐步移交钢结构。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

景观桥、球幕影院主体结构不影响钢结构进度,进度单独考虑。景观桥、球幕影院作为本工程2个特色,结构施工拟采用新工艺。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

本4道跨层主桁架,通过核心筒贯通整体结构,并向四周悬挑,将整个结构划分为9个区段,分区情况如图所示:

II/IV/VI/VIII区主桁架施工

同层沿顺时针施工III/V/VII/IX区

同层沿顺时针施工III/V/VII/IX区

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

现对塔吊每天吊次能力进行分析:根据塔吊起重性能,在起重量5t以下,其起重速度为67.5m/min,在起重量5~12.5t之间其起重速度为54m/min,在起重量12.5t以上其起重速度为27m/min。每吊装依次所需时间按构件类别进行如下分析:

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

经核算,按钢结构施工工期280d考虑,仅4台塔吊刚好足够,但考虑到现场情况复杂,与理论计算结果有一定差异,在施工高峰期时,可考虑增加1台350t履带吊辅助进行吊装。350t履带吊主要辅助进行外围桁架分段单元的吊装,通过场内环路行走,可以覆盖大部分外围结构,考虑采用履带吊进行吊装的结构主要为:1)跨层主桁架;2)三至四层沿外立面布置的桁架。

履带起重机吊装时,按吊装半径为40m,吊臂长度为84m,起重能力为25t,满足分段后的结构吊装。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

塔吊采用350t履带吊进行拆除,塔吊最重构件为爬升架,重量为30t,使用350t履带吊塔式副臂工况,48m主臂87°、48m副臂,32m半径起重量为43t,除去50t吊钩重量为1.71t,起重量41.29t>30t,满足吊装要求。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

施工高峰期钢结构每月安装量大约为3000t,每天安装量为100t。一共分配四个堆场,每个堆场每天需要堆放25t钢结构件,堆场堆放10天的钢结构安装构件,每个堆放量为250t。

本工程主要拼装工作为桁架拼装,最大桁架拼装尺寸为24.4x4.5m。平面面积为109.8㎡,桁架施工时,考虑三个最大尺寸桁架拼装胎架。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

基础结构施工阶段总平面布置图

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

主体结构施工阶段总平面布置图

说明:1、塔吊吊装半径35m范围内,起重性能达25t,根据钢结构吊装分段,设置了相应的拼装场地。2、部分拼装场地与塔吊35m半径交汇区域较小,分布拼装完成的桁架需用汽车吊进行一次转运。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

装饰装修施工阶段总平面布置图

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

本工程整体结构复杂,桁架、抗震结构体系、拉索、管桁架等结构相互穿插,存在大量复杂节点。在对复杂节点的制作安装提出了极高的要求的同时,还需对复杂节点进行节点静载实验及安装过程中的应力应变监测。

节点牛腿分支多,且大部分为厚板(>60mm)箱型构件。箱型构件制作过程中存在扭剪变形控制难度大,多支腿的焊接应力变形对节点的支腿受力相贯影响大,支腿错口的现场校正困难等问题,对制作精度提出了极高的要求。

1)通过向业主、设计方介绍加工制作工艺,寻求合理的铸钢节点变更;2)无法变更的焊接节点,制定针对的制作方案,寻求合理的制作工艺及措施。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

湖北省科技馆新馆悬挑桁架为一典型的长悬臂结构,在竖向地震引起的惯性力作用下,会产生上下振动,从而可能导致较严重的破坏。为保证其在竖向地震作用下的安全性,本项目需通过低周反复荷载实验的手段,研究其抗震能力、变形能力、耗能性能及破坏机制。

低周反复荷载实验主要针对结构整体抗震进行分析,再根据实验结论对设计进行调整,我部需配合高校完成等比缩尺模型的深化及建模。

抗震结构体系(BRB/BRW/TMD)的现场安装方案影响到将来的建筑使用。主要涉及:1)安装方法;2)安装时机;3)连接方式。

低周反复荷载实验:指派专人参与缩尺模型的深化设计及制作,并配合完成校方提出的要求。抗震结构施工:1)抗震结构深化完成后,指派专人对结构深化方进行交底;2)验算抗震结构的施工工况,选择合理的安装时机及临时连接方式。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

跨层主桁架以三、四层楼层主桁架为上下弦,以楼层间跨层杆件为腹杆,并于悬挑端增设平行斜拉钢丝束,与核心筒共同构成一类似斜拉桥的结构体系,平行钢丝束的施工对本工程有着重要影响,其应力水平影响结构的成型与整体安全。

平行钢丝束的施工需寻求专业厂家的支援,除施工工艺外,主要难点涉及:1)拉索安装过程中的分级张拉控制;2)整体卸载后的索力调整。

1)通过结构验算模型,对拉索施工的分级张拉值进行计算分析,并咨询专业厂家了解其施工工艺,按计算结果进行施工;2)模拟计算卸载前后的施工工况,比较与设计值的差异,并向设计值进行最终调整;3)对拉索施工进行专项的施工监测。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

中庭沉浸影院结构四周封闭,结构立面呈漏斗造型,内外壳层层重叠,造型复杂,结构整体标高达+50.675m,高空安装施工精度控制困难,危险性高,为本工程结构施工的最大难点,也是本工程结构施工的最大亮点。

1)内壳、外壳、顶部管桁架杆件平面投影重叠,拼装胎架搭设需重重穿越;且沉浸影院立面呈漏斗造型,胎架的设计、搭设困难;2)施工方案选择对沉浸影院施工有重大影响,需综合考虑成本、工期、施工工艺等因素,选择最优的施工方案;3)沉浸影院四周封闭,人材机进出困难,施工组织难度极大。

1)综合各项因素,制定合理的施工方案,并组织专家论证,具体内容见“分项施工方案”详述;2)安装施工胎架搭设需进行建模模拟施工工况,对胎架的强度,稳定性进行验算,并组织专家论证,在保证施工的同时,争取做到标准化、可周转;3)综合全局施工部署制定针对性的施工组织方案,确保沉浸影院施工的物料进出,以便及早完成沉浸影院的施工,为工期关键线路上的外围结构施工创造良好的施工环境。

钢构施工组织架构施工总体思路施工分区吊装设备选型堆场布置施工总平面布置施工重难点分析

本工程主桁架最大悬挑达32.5m,施工过程中,需搭设较多的支撑胎架,结构总体施工完成后,钢结构整体卸载工况复杂多变,需对钢结构的卸载期间关键构件变形情况进行监测,以保证结构在施工和卸载过程中保持设计性态,满足施工要求。

卸载施工首先取决于胎架的布置,根据胎架的布置情况,需按照施工分区进行分区制定卸载施工流程;同时还需兼顾抗震结构体系及拉索的施工状况,保证完成卸载的同时,不影响抗震结构体系及拉索的使用。

1)制定合理的卸载施工方案,遵循“先边后角,由外向内”的分区分级卸载思路。并对卸载工况建模分析,进行专家论证;2)综合考虑抗震结构体系及拉索的施工状态,于验算模型中进行反映,遵循“先张拉,再卸载,后固接”的原则,即先进行拉索张拉,再进行卸载;整体卸载完成后,进行BRB/BRW的固接施工,最后浇筑三四层混凝土楼板并调整索力。

核心筒钢构施工至顶标高

四层筒间主桁架拼装并首次提升

沉浸影院拼装并整体提升至设计标高

第一步:土建结构底板施工阶段,进行柱脚预埋件及首节柱(柱顶承台面以上1.2m)的安装。

第二步:底板施工完成后,开始钢结构施工,I区开始核心筒吊装,外围由II区开始顺时针施工。

第五步:9.450m标高以下框架结构完成,I区开始提升结构的地面拼装。

第八步:I区沉浸影院结构整体提升,三层悬挑主桁架安装完成后,开始四层悬挑主桁架的安装。

第十一步:三层结构施工完成后,开始三至四层外幕墙立面桁架的安装。

第十二步:立面桁架安装完成后,开始四层层间次桁架的安装。

第十三步:结构主体施工完成后,施工完成二层以上钢筋桁架楼承板的施工。

第十四步:结构整体卸载,卸载完成后,二层以上混凝土楼板浇筑。

第十五步:混凝土楼板浇筑完成后,固接BRB与BRW,调整索力,结构施工完成。

核心筒钢构施工至顶标高

四层筒间主桁架拼装并首次提升

沉浸影院拼装并整体提升至设计标高

沉浸影院倒装结构施工完毕

沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

沉浸影院结构造型复杂,立面呈一漏斗造型,通过双曲网壳与四层主桁架连接,一端倒挂于四层主桁架上,一端支承于地面,经纬线分别通过箱型及圆管构件分割,施工难度大,精度控制要求高。我部目前考虑了两种施工方法:

沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

为保证提升过程中结构竖向挠度小及外壳径向变形小,必需保证内壳及外壳上段组合桁架的完整性及外壳自身的刚度,故在内壳底部下端,外壳有环形斜杆处分段,上部逆作提升,下部结构在提升完成后倒装施工。

沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

本工程浮空影院结构安装采用整体提升的方法进行施工,经计算,整体提升结构总重约1800t,考虑到整体提升过程的稳定性,设置16个提升点;同时,为保证屋面结构的完整性,及提升过程中提升段的强度和稳定性,故将占用整体提升通道的核心筒部分结构预留补装施工。

沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

因提升机构只提供竖向力,故计算时通过在主桁架两端只设置竖向约束进行模似;同时考虑主桁架与核心筒的安装精度,提升时设置侧向支撑,防止端部扭转过大,故增加支座两侧低弹性刚度进行模似,为安全起见,弹性刚度取5KN/mm。荷载组合:1.3恒载。

乐山-菲尼克斯FAB1项目屋面施工方案沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

由下图可知,提升段大部分构件强度应力比均小于0.6,满足规范要求,局部靠核心筒处,因抽除钢柱,而使该处杆件截面不足,需进行加固。

主桁架挠度从支座处往跨中逐渐变大(0.274~62.508mm);结构外壳在核心筒抽柱边缘局部不协调变形(蓝色80.289mm左右)。

由于单层网壳对缺陷非常敏感,同时为使安装完后,提升段结构与原结构接近,需局部加强,并对主桁架进行预起拱。

沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

局部强度不足问题,由于该处有抽柱现象,与原结构受力不同,故现于主桁架靠近支座端加悬挑桁架。

仅增加悬挑,未能使抽柱处GL6a强度满足规范要求,只对结构变形有所改善,现对其强度不足进行加固。拟在其即GL6a与封边桁架间增加腹杆,使其形成桁架受力体系。

TSG Z8002—2022标准下载沉浸影院施工方案抗震结构施工方案胎架布置及设计方案整体卸载施工方案

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