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1、异型大跨度钢拱施工工法1、前言目前XX省西宁市大力发展基础设施校园的建设大多为专科、本科院校，高等院校中大多设有风雨操场及看台。传统看台雨棚设计多为钢网架+膜结构的形式，此设计方式存在看台跨度较大的情况下仅能覆盖主席台部位大部分观众席处于外漏的情况且需要较多的混凝土结构预埋钢结构杆件整体观感不佳。本工法采用大跨度钢拱做看台雨棚，结构受力合理切能全部覆盖整个操场看台，钢结构杆件全部位于地下部分完工观感良好。2、工法特点1、本工法化难为易减小吊装难度，主钢梁实际跨度为IlOm、66.226m.32.82m,分段进行吊装，12OnI拱分四段吊装，每段跨度27.5m,73.226m拱分两段吊装，每段跨
2、度33.113mo2、本工法吊装吊装难度小，吊装后安装简易。主要由3个拱形钢梁组成，其中A轴线位置拱脚跨度120m,拱高16m,其它2个拱脚跨度分别为73.226m和32.82m,拱高分别为8.5m和5.5mo3、本工法高空施工作业少安全高效。利用临时支撑架辅助安装顶部箱型钢梁，其它杆件逐个吊装就位施工方法。3、适用范围本工法适用于大跨度操场看台钢结构雨棚施工。4、工艺原理1、本项目风雨操场看台雨棚采用大跨度钢拱结构做雨棚，主要受力杆件为拱形钢梁，规格为：HK1200-20-30*600、HKlOOO-20-30*600、HK600-20-20*300。材料材质为Q355C。主要由3个拱形钢梁
3、组成。其中A轴线位置拱脚跨度120m,拱高16m.其它2个拱脚跨度分别为73.226m和32.82m,拱高分别为8.5m和5.5m；2、主钢梁实际跨度为110m、66.226m、32.82m,分段进行吊装，12Om拱分四段吊装，每段跨度27.5m,73.226m拱分两段吊装，每段跨度33.113m；3、本工程共3处钢结构柱脚，分别位于1轴/A轴、12轴/A轴、8轴/C轴独立基础处，按照设计图纸要求，该位置柱脚钢梁与钢拉梁已经预埋施工完成，预埋长度为3.5m,与拉梁焊接并检测完成，施工缝以下的混凝土已浇筑完成，且强度达到100。5、工艺流程及操作要点5.1 工艺流程图5.2 操作要点1、方案选择
4、本工法施工方法为临时支撑架辅助安装顶部主箱型钢梁。其它构件逐个散装的施工方法，临时支撑采用格构式标准节，标准节尺寸为1.5m（长）1.5m（宽）2.5m（高）。本工程共3处钢结构柱脚，分别位于1轴/A轴、12轴/A轴、8轴/C轴独立基础处，按照设计图纸要求，该位置柱脚钢梁与钢拉梁已经预埋施工完成，预埋长度为3.5m,与拉梁焊接并检测完成，施工缝以下的混凝土已浇筑完成，且强度达到100%。1轴、12轴位置柱脚剖面图(1轴与12轴径向对称)8轴位置柱脚剖面图4、钢梁吊装(1)钢结构吊装工况ARC2ARC2分两段吊装，Arc2-1,Arc2b-1、Arc2-3,Arc2-5为一段，Arc2a-1.A
5、rc2-2.Arc2-4为一段，且ARC2位于看台西侧，与吊车站位距离最远。RC2现场平面位置图OARC2ARC2空间位置图难度最大的为：Arc2-hArc2b-l,Arc2-3Arc2-5段组成的吊装段2。长度33.113米、宽1米、此段重量约35吨。最大安装高度：8.5米起重高度计算：的8.5（安装高度）+0.511）（安装间隙）+18.511）（索具高度）+4.5m（梁高）二32回转半径：22m琲M吊车选型：根据起重吊装参数表，拟选择两台QAY400型汽车吊，35米主臂，22米回转半径进行吊装，每台起吊重量为：35+2=37T,动力系数取1.2、起吊重量为：37*1.2=44.4T,起重
6、设备额定49T43.2T,满足吊装要求。(2)钢结构吊装工况ARCIARCl位于看台东侧，与吊车站位位置最近，且中间高度最高，安装高度为13.5m,分四段吊装，取中间最高出一段进行工况说明。ARCl-I：长度27.5米、宽1米、此段重量约32吨。最大安装高度：13.5米起重高度计算：*13.5（安装高度）+0.501（安装间隙）+22111（索具高度）+L5m（梁高）=37.5m回转半径：16m吊车选型：根据起重吊装参数表，拟选择两台QAY400型汽车吊，45米主臂，14米回转半径进行吊装，每台起吊重量为：31+2=33,动力系数取1.2、起吊重量为：33*1.2=39.6T,起重设备额定67
7、.1T39.6T,满足吊装要求。（3）钢结构吊装工况ARC3ARC3：长度32.82米、宽1米、此段重量约34吨。最大安装高度：4米起重高度计算：H=4（安装高度）+0.5In（安装间隙）+18.5m（索具高度）+5.5In（梁高）=37.5m回转半径：20m吊车选型：根据起重吊装参数表，拟选择两台QAY400型汽车吊，35米主臂，20米回转半径进行吊装，每台起吊重量为：36+2=36T,动力系数取L2、起吊重量为：36*1.2=43.2T,起重设备额定54TT,满足吊装要求。（4）次结构吊装最长最重次梁为ARC4a-3、长度15.6米、重量约4.6T,回转半径16米、全伸臂42.7米。QY5
8、0K起重设备额定6T4.6*L2=5.4T,能满足所有次构件吊装要求。（5）系杆、支撑等构件吊装最长系杆、支撑等构件长度为5.6米，最重为0.56T、回转半径20米、全伸臂34米，25T吊车额定吊重3.7T0.56*1.2=0.67T0能满足所有系杆、支撑次构件吊装要术（6）临时支撑设置根据钢梁分段加工情况及现场条件，设置4组临时支撑架，高度约11m。GE支撑架与现场结构位置图支撑架的选择：临时支撑采用格构式标准节，标准节尺寸为1.5m（长）X1.5（宽）X2.5m（高），采用L160*12钢材质Q355焊接而成，标准节之间采用螺栓连接，可以拆卸为格构方框，运输极为方便，故本支撑架有运输方便，
9、拆装方便，承载力大等优点，汽车吊吊装。（7）吊装过程1）吊装顺序吊装前，必须对钢梁定位轴线、标高、钢梁的编号、长度、截面尺寸、螺孔直径及位置，节点板表面质量，高强度螺栓连接处的摩擦面质量等进行全面复核，符合设计施工图和规范规定后，才能进行附件安装。用钢丝刷清除摩擦面上的浮锈，保证连接面上平整，无毛刺，飞边、油污、水、泥土等杂物。吊装需在钢梁上装上安全绳，待连接后，将安全绳固定在主桁架上。2）钢梁吊装钢梁要用两点起吊，以确保吊起后钢梁不变形、平衡稳定为宜。为确保安全，每跨钢梁在工厂制作时焊好两个临时吊耳，供装卸和吊装用。吊耳采用Q355B钢材，耳板方向与钢丝绳方向平行。根据主钢梁下表面标高，安装
10、人员将胎架标高调整完成后，进行吊装，在胎架上落位。起吊到预定点位后，起重机缓慢落钩确保主桁架平稳落位，并进行焊接，焊接人员可在胎架上进行操作。（8）卸载总体思路根据以上卸载原则，为了确保钢梁卸载的安全性，本方案采用“整体分段逐步”卸载法：整体：是指把整个钢梁在卸载过程中按一个整体考虑，而不是分段卸载，结构在卸载完毕前处于千斤顶支撑受力状态；计划采用逐根隔一设一的临时支撑点布置原则，以确保卸载时临时支撑点的受力状况满足要求。分段：指在整体卸载考虑的前提下，为了确保卸载过程中各点受力均衡性，根据结构自身特性，采用以“幅”或“几幅”为单位，逐段卸载。逐步：指对每一段卸载时，要根据千斤顶设计下降高度（
11、根据起拱值定），分若干个卸载步骤，每次在规定时间内缓缓下降千斤顶卸载。支撑架对物口卸载顺序：详细见下表序号卸载顺序第一次卸载量第二次卸载量合计卸载量11101020211010203210102042101020（9）钢结构焊接1）焊接重难点钢结构工程钢材主要为Q355C,节点强度要求高，节点和构件的壁厚较厚，焊接要求高。结构最大高度13.150米，且本工程安装阶段可能受大风天气影响，高空环境和天气特殊情况下对焊工操作影响很大。高空风速较大，并且贯穿于现场焊接全过程，尤其是对气体保护焊的影响较大。构件数量多，因此，现场焊接量比较大。焊接效率将直接影响到钢结构安装进度，可以说整个工程进度与焊接进
12、度是息息相关。本工程中采用了大量的焊接节点，焊接熔敷金属量比较多，易产生较大的焊接应由于结构形式，焊接收缩引起的结构变形不可忽视，必须有针对性的研究和对策措施。2）焊接方法根据现场焊接特点，并结合工程实际，拟采用C02药心焊丝气体保护焊和焊条手工电瓠焊相结合的焊接方法。选用C02药心焊丝气体保护焊，一是熔敷速度高，其熔敷速度为手工焊条的23倍，熔敷效率可达90%以上；二是气渣联合保护，电弧稳定、飞溅少、脱渣易、焊道成型美观；第三，对电流、电压的适应范围广，焊接条件设定较为容易。对本工程这种结构外露型构件的焊接比较适宜。因此，构件的焊接将主要采用C02药心焊丝气体保护焊。同时由于焊条手工焊简便灵
13、活，适应性强，将作为辅助焊接方法。3）焊接坡口本工程的构件以焊接型钢为主，根据焊接的可操作性、焊工的视线，应以单面开坡口型式为主。现场接头拟采用单面单边V型，反面设置衬板，根部间隙68mm,坡口角度35。，以厚壁构件焊接为例，见下图示。4）焊接工艺措施采用多层多道焊，控制层间温度不低于预热温度，但不宜超过15（C采用直流反接（DC+）。焊丝伸出长度控制在20mm左右。保护气体流量2025Lmin焊条打底焊使用不大于4mm的焊条，根部焊道厚度不超过6mm。焊缝构成由坡口面到中间。焊道布置示意：主要由3个拱形钢梁组成。其中A轴线位置拱脚跨度120m,拱高16m.其它2个拱 脚跨度分别为73. 22
14、6m和32. 82m,拱高分别为8. 5m和5. 5m。6、人员、材料及机具设备主要劳动力计划6.1 材料主要受力杆件为拱形钢梁，规格为：HK1200-20-30*600.HK1000-20-30*600.HK600-20-20*300o材料材质为Q355C。6.2 机具设备序号设备名称型号规格数量使用部位1QAY400汽车吊400t2主钢梁吊装2汽车吊5011次钢梁吊装3汽车吊2011临时支撑架、系杆4交流电焊机BX-50010焊接5千斤顶3-IOt7矫正吊装6倒链IOt8辅助吊装7滑轮2t16辅助吊装6.2劳动力组织工种按工程施工阶段投入劳动力情况（单位：人）准备阶段前期中期后期收尾安装工51012105焊工61015103司索起重工12421电工11111油漆工12452普工55848合计25365038267、质量控制7.1 本工法必须遵照执行下列标准、规范：钢结构设计标准GB50017-2017钢结构工程施工规范GB50755-2012钢结构工程施工质量验收标准GB50205-2020钢结构焊接规范GB50661-2011建筑结构荷载规范GB50009-2012建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2013钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82-2011
