钢结构冬季施工方案

11体育场钢结构冬季施工方案

一、体育场概况

11体育场，长319.792米x宽293.145米，钢结构底标高7.100米(铰支座)；高点净高45.442米，低点净高30.950米，主要由68榀主桁架和6带拉结环桁架组成，屋面为矩形钢管檩条。每榀主桁架和底部￠700*30半球支座刚接（看台顶），后部与支座铰接。单榀桁架最重65.4t（HJ-1），最轻48t（HJ-18，HJ-19），环桁架6环。

近9000吨钢结构构件。主材钢管材料为Q345B无缝钢管，檩条为Q345B矩形截面。

钢管桁架材质为Q345B，钢管的最大规格为D500*30.。由于管桁架长度在60米左右，主桁架大部分成4段出厂，环桁架则分片和部分杆件散装出厂。由于安装需要，主桁架在地面拼接两道焊缝，高空拼装一道焊缝。环桁架部分地面拼装，四个端部与主桁架高空拼装。钢结构在工厂防腐涂装两道底漆，余下的中间漆和面漆在工地涂装。部分钢结构构件涂装防火涂料。按目前的土建施工进度，部分钢结构可能遇到冬期施工。冬期施工除了执行项目部编制的监理批准的《11体育场施工组织设计》外，还应执行本方案。

11体育场效果示意图

体育场结构分区如下（A、B、C、D四个区）

二、钢结构冬期施工方案编制依据

1、钢结构施工质量验收规范 GB50205-2001

2、建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002

3、11体育场钢结构施工图纸

4、《低合金高强度结构钢》 GB1591-2008

三、冬期施工方案

1、钢结构安装项目

1.1概述

本工程钢结构安装主要有主桁架安装，环桁架安装，拉杆等支撑系统安装和檩条、马道、钢梯安装等。

主桁架是重点，对照如下

11体育中心体育场钢结构构件对照表

1.2安装基本思路

主桁架安装应从有水平撑杆单元开始，向两侧安装，以便减少安装过程中累积误差。主桁架固定端为共两个支撑点，但因其下小上大，安装调整完毕后应用缆风绳固定，待到下榀固定端安装完毕后安装其间的环桁架，形成一个稳定单元后方可进行下一单元的施工，在主桁架固定端其它结构安装过程中第一安装单元缆风绳不得拆除，并在固定端标识径向、切向测量控制点或线，随时进行检查。大量焊接时应最少滞后安装两个单元，并应监测焊接后整体桁架偏移量以便及时调整。

环桁架分为6带，与主桁架刚接为一整体稳定结构。钢拉杆机构为机械连接柔性机构，同样是为了保证整体桁架的稳定性。檩条系统采用矩形

钢管刚接而成为一整体，与主桁架（或环桁架支托）节点为刚接。

主桁架安装顺序图：

C3 C4 C5 ......C14 C2 C1 B1 B2 B3 ;

A6 A5 A4 A3 A2 A1 A7 A8 A9 (20)

环桁架安装

每相邻两榀主桁架安装完成后应安装其间的环桁架，安装顺序是CHJ1-CHJ3-CHJ5再CHJ2-CHJ4-CHJ6。随主桁架安装进度环桁架跟进。当主桁架安装不超过3榀时就应当安装期间的环桁架。以便形成稳定的空间结构体系。

1.3主桁架安装

水平桁架吊装示意图

主桁架段就位示意图

弯曲段安装示意图

环向桁架吊装示意

后续安装示意图

分区安装示意图

四个区安装完成

整体合拢

（1）体育场典型桁架的分段划分

主桁架在工厂制作，由于运输限制和安装要求出厂前分为四段。工地地面拼接两个焊口，高空拼接一道焊口。分段图如下。

图1 主桁架工厂分段图

主桁架与铰支座节点图

腹杆与固定支座节点

1.4环桁架安装与焊接

1、3、5系列环桁架工厂制作如下图示意

工地焊接如下图（四个端点与主桁架焊接）

2、4、6系列环桁架示意如下

工厂为整体制作，成片出厂。四个端点与主桁架工地焊接如上图。

1.5结构卸载

主桁架悬挑端较长，就单榀桁架来说，在自由状态下，结构变形会很大，这样就会对相临结构产生很大的影响，如果措施控制不当或卸载不当，就有可能造成其它结构的永久变形，很难修复。卸载时必须进行必要的卸载计算，根据软件计算的出变形量，以此为依据同施工实际值比对。

（1）根据结构特征和力学状况，遵循分步骤多次循环微量下降的原则，实现荷载的平稳转移。整体卸载时应根据各榀主桁架措施支架位置点的挠度值，按设计计算值降低支撑高度，当完全卸载时，整个屋盖呈自由状态时，静置1-2天，然后对主桁架、环桁架的焊缝进行认真细致的检查，同时用全站仪监测主桁架侧向位移和标高及杆件的变形等变化，以及如有超差应及时调整，各向检测数据都满足设计要求时，再拆除措施支架。

（2）措施支架的拆除。

本工程主体结构为悬臂结构，在整体结构闭合之前，措施支架会受到

很大的竖向轴力，支座部分的撑杆会产生很大的弯矩，为满足设计的工况要求，每区措施支架在其区主体钢结构施工完毕后方可拆除。拆除前必须严格检查桁架支座处的轴销及焊接情况，全数检查现场焊接节点的现场施工质量及防腐涂装情况，由专业机构出具现场焊接的探伤报告，相关负责人及作业班组负责人必须签字确认，保证质量的可追溯性。

（3）四个分区主钢桁架成型后，安装至合龙前需注意测量配合，保证主体完美成型，作为高品质百年工程，合拢时须注意温度控制，焊接时选择夜间或傍晚，严禁中午高温时焊接，以免温度下降导致整体收缩影响合拢焊缝焊接质量。

主体钢结构全部合龙成形后，根据施工图放线檩条托板位置，安装检修用马道，并安装檩条。

2、主要投入设备

3、测量控制

（1）测量说明

测量作为施工的依据，在施工过程中进行的一系列测量工作，衔接和指导各工序的施工，它贯穿于整个钢结构施工过程，是钢结构施工的关键技术工作之一。通过高精度的测量和校正使得钢构件安装到设计位置上，满足绝对精度的要求，因此测量控制是保证钢结构安装质量以及工程进度的关键工序。

（2）测量器具

测量的精度直接影响到施工安装质量，而测量器具的精度质量问题又直接影响着测量结果的好坏。所有测量器具在作业前必须经技术监督部门进行检定，保证这些仪器的实际测量精度合格有效，并报监理工程师验证。（3）钢桁架的测量监控

（a）桁架地面对接测量

桁架对接的施工测量采用相对坐标系，其桁架几何结构点均采用相对坐标和相对高程。

桁架对接精度要求（单位：mm）

（b）桁架测量控制

（c）控制测量作业技术要求表

（d）控制测量成果精度技术要求

全部桁架安装完成，临时支撑拆除后，在安装上部檩条等结构的过程中，对桁架结构进行位移、下挠变形观测，通过对桁架节点脱离胎架前后若干节点位移、标高数据的观测变化，判断桁架是否回到设计要求状态。（e）测量复核程序

（f）桁架空间定位及直线度、垂直度保证措施

本工程主要受力构件钢桁架其安装质量的保证是施工中需要解决的首要问题。针对本工程我们主要从以下几方面来解决这一问题。

（4）主要测量控制项目

主要测量控制项目包括主桁架端头、支架支撑位置、主桁架与环桁架连接节点位置标高、支座的标高、整体的侧向位移、平面扭曲度、沉降量等。这些测量控制项目直接影响整个结构安装质量。由于现场测量监测控制面广，场内控制点与柱固定端不通视，且主桁架除支座外大部分控制点均为悬空，采用传统的经纬仪、水准仪很难达到测量精度要求，本方案主要采用全站仪测量测控。首先通过计算确定控制点的标高和平面位置，利用桁架没轴线方向布置的特点，以一个中心、两个焦点为观测基准点，在主桁架布设控制点进行观测布线。用全站仪测控可减少中间的控制环节和累积误差。施工现场应根据现场实际情况编制切实可行的测量方案。

4、安装注意事项

○1高空作业时，要穿戴好劳保用品，要用线手套、穿防滑绝缘鞋。上高之前必须清除钢梯等钢构件上的冰、雪。

○2构件运输卸车后堆放不要直接堆放在地面上，要适当用垫木垫起200-300mm高，防止雨、雪污染构件。

○3吊装构件前，要清除构件上的雨雪，在钢丝绳和构件之间垫

上适当厚度塑料薄膜防止滑动。

○4设备要经常维护，防止润滑油冷冻。设备运转前要清净设备上的冰雪。

○5焊接等设备要采取防止冰雪覆盖措施。

⑥焊接遵循三.（1）中的条款。

⑦测量、找正要兼顾温度、光照影响。

⑧构件就位尽可能在不受外力的情况下就位，防止强制性硬拉硬扯

就位。

⑨安全员要经常检查施工措施是否到位，对不符合冬季安全施工的行为要立即制止，防止意外事故发生。

⑩质量检查员要经常检查冬季施工重量，当可能产生质量隐患时必须制止。当劝阻不听时，直接可向项目总工回报。

（1）部分环桁架可能在工地制作，制作前原材料经检验合格后，寻求合作伙伴场外喷砂或抛丸除锈，除锈后钢材表面应符合《涂装前钢结构表面腐蚀等级和除锈等级》GB/T8923中Sa2.5级规定。对于小件可用小型机具除锈达St3级规定。

（2）号料、切割前应将钢板上的泥土、灰尘，雨、雪等污垢清理干净。当环境温度低于12°C时，对于Q345钢板不允许剪切加工。

（3）组装：由于低温下，钢材变脆，要求构件装配尽量避免强行组装以防止定位焊接裂纹和产生内应力，定位焊长度不少于40mm，焊脚高度6mm。间隔﹤100mm，当为管件时，圆周上不少于3处。组装定位焊时，所

用焊条，焊接要求同冬季焊接施工时一样。

5、焊接注意事项

○1焊前准备

焊接前，坡口两侧50mm以内的铁锈、毛刺、油污、水分，冰雪以及氧化铁渣等杂物彻底清除干净。

○2焊条、焊剂烘干要求见下表所示：

焊条、焊剂烘干技术参数表

烘干后焊条应放置在保温桶中，施工过程中，焊条随用随取。

○3特殊情况需露天作业，出现下列情况之一时，需采取有效措施，否则不得施焊：

风速：＞10m/s；相对湿度>90％；

雨、雪环境；焊接环境温度﹤-15℃。

当风速>10m/s时，高空不得焊接；地面采取防风棚的形式焊接，可以避免风大、雨、雪的影响。

○4当环境温度低于0℃时，钢板厚度大于10mm时，应采取相应的预热和保温措施，减缓焊缝冷却速度以保证焊接质量。预热采用履带式电加热毯将焊接坡口两侧100mm范围包裹加热，预热温度60~80℃即可。焊接过程中均不得低于20℃。当t>9mm时应分多层焊接。当环境温度在-15℃—10℃时应适当提高电流强度，每降低3℃，焊接电流应提高2%。焊后立即保温，保温采用石棉保温被覆盖。当焊缝冷却到环境温度时方可以去除保温被。

○5焊接形式大部分为单面焊双面成型，焊接施工难度较高。因此，焊接时，焊工要严格按照焊接工艺评定的焊接参数操作。

○6当多层多道焊接时，必须彻底清除前一层焊道的焊渣、裂纹，包括断

续定位焊缝、气孔以及夹渣等，决不允许覆盖，否则不能进行下道工序的

焊接。

焊接参数如下

a) 焊接参数的选择

i 焊条直径的选择：焊条直径主要根据焊件厚度选择。多层焊的第一层以

及非水平位置焊接时，焊条直径宜选d3.2的。

后续施焊时可选用d4.0mm。

ii 焊接电流的选择：主要根据焊条直径、焊接位置选择电流。

焊接电流选择参考：I≒（35~45）d

b）选择焊接参数应注意事项

①焊角焊缝时，电流要稍大些。打底焊时，特别是焊接单面焊双面成形焊

道时，使用的焊接电流要小。填充焊时，通常用较大的焊接电流。盖面焊

时，为防止咬边和获得较美观焊缝，使用的电流要小些。

②碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10%左右。

③焊接电流初步选定后，要通过试焊调整。电弧电压主要取决于弧长：电

弧长，则电压高；反之则低。在焊接过程中，一般希望弧长始终保持一致，

并且尽量使用短弧焊接。短弧是指弧长为焊条直径的0.5~1.0倍。

④焊接工艺参数的选择，应在保证焊接质量条件下，采用大直径焊条和大

电流焊接，以提高劳动生产率。

⑤坡口底层焊道宜采用不大于4.0mm的焊条，底层根部焊道的最小尺寸应

适宜，以防产生裂纹。焊缝在焊接接头每边复盖宽度一般为2~4mm。

○7施焊完毕后，在距焊缝约50㎜处，打上焊工钢印号，要求涂防腐层后也能清晰看到。

○8焊接完成后，焊缝表面必须进行机械打磨等方式处理方便超声波探伤的检验，不允许出现裂纹、夹渣、气孔等缺陷，同时不允许有焊接飞溅存在。

（5）焊接检查

○1焊缝外观检查：全部焊缝均应进行外观检查，当发现有裂纹疑点时应采用磁粉探伤或着色探伤进行复查，焊缝质量的检查及质量标准应符合《建筑结构焊接技术规程》（JGJ81-2002,J218-2002）的要求。

○2焊缝内在质量检查：本工程对接焊缝一级，相贯线焊缝二级，角焊缝三级。检查标准为《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验，一级焊缝，应进行100%UT，Ⅱ级及其以上合格；二级焊缝20%UT，Ⅲ级及其以上合格。焊接完成后24小时进行UT。当需要返修时，如果需要预热，则预热温度为80°C。

6、涂装注意事项

○1构件经自检，互检、专检合格后，方可进行构件的涂装。

○2构件涂装前应检查打砂后的钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水、雪、冰和毛刺等。当构件表面有水、雪时不许涂装。涂装前必须处理干净。

工地制作构件涂装必要时可搭设防雨、雪棚。

○3对于分段对接处和喷砂或抛丸达不到的位置，采用动力工具机械打磨