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1、大跨度公共建筑钢结构运输便道的施工工法1.前言随着科学技术的不断发展，我国在大型公共建筑方面取得了诸多成就，大量大型公共建筑投入使用。但是由于大型公共建筑结构愈加复杂，如机场的金属屋面施工，大平面的混凝土施工。结构封顶后，如何考虑垂直运输，一直是机场等超长混凝土结构需要思考的问题。传统的施工方法采用塔吊及履带吊进行垂直运输，运输效率低，运输成本大，而大跨度公共建筑钢结构运输便道可以提高运输效率，减少运输成本，拆除后可周转。该大跨度公共建筑钢结构运输便道为国内民用建筑领域最大跨度垂直运输通道，结构形式原创设计，通过精细化计算分析，实现了截面优化与结构轻量化，从而保障大吨位垂直运输的实现。目前国内
2、其他民用建筑无此先例。2工法特点2.1 设计简约栈桥坡度约为1：10,在7.5m标高及14.5m标高位置设置两条水平通道连通相应标高楼层。为便于西侧幕墙专业作业，在钢栈桥下部设置三处行车通道，通道最低处净高4.6m。示意图如下所示：钢栈桥设置示意图项目钢栈桥设置照片2.2 长度长，跨度大钢栈桥总长度为166.5m,栈桥宽度为6m0其中两道斜坡长度分别为67.5m及67m,水平平台长度为16m。进楼层水平通道长度分别为31.85In及22.85m。钢栈桥布置不意2.3 施工速度快、质量容易控制与保证栈桥主要采用方管立柱及H型钢主次梁组成，柱间支撑采用圆管，栈桥桥面铺设14mm厚钢板。具体构件规格
3、如下图所示：在地面小单元拼装，再进行吊装安装，减少高空焊接补装，施工速度快、降低安全隐患，保证焊缝质量。结构侧面布置图（2-2剖面）结构侧面布置图（3-3剖面）钢栈桥构件规格构件类型截面规格用钢量（t）材质钢柱B300X6B400X1278Q355B主梁HN350X175X7X11H594X302X14X2357次梁HN350X175X7X11H340X250X9X14134撑杆P102X5/B250X150X838桥面板16mm1893.适用范围适用于大型公共建筑的垂直运输。如机场、大型剧院等，可以提高运输效率，加快工期。4.工艺原理由于钢栈桥采用的框架支撑结构体系，楼面主次梁体系包含大量主
4、次梁连接,为加快施工进度，保证施工质量，钢栈桥桥面体系主要采用分块地面拼装、分区整体吊装方式。分块包含顺桥向三道主梁、横桥向次梁以及桥面板。安装顺序：钢柱一柱间支撑一横桥向主梁f分块一桥面防滑条、栏杆。分块分部图如下图所示：【口I1口工IWx出口I分块分部图现场施工照片5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程图栈桥设计深化材料采购施工准备构件运输机器设备原材料入场5.2操作要点1.1.1 2.1施工测量施工便道的施工测量主要为平面测量、标高控制两部分。测量应遵循“由整体到局部”的原则。通过全站仪建立运输便道的平面控制网，确定钢柱位置，确保钢柱位置正确。整体大范围内高程的引导采用全站仪进行统一控
5、制，局部较小范围内的标高控制、引导在作业环境允许的情况下优先使用水准仪进行测量控制。1.1.2 施工便道现场拼装根据结构梁柱布置形式，梁柱顶接与梁柱侧接相邻布置，基于此布置将楼面梁以两跨为一分块单元，采用地面拼装成块（类似于路基箱）。分块包含顺桥向三道主梁、横桥向的次梁及上覆桥面板三部分。整个桥面共计23个拼装分块。拼装分块图如下图所示：拼装分块图现场施工照片1.1.3 钢栈桥焊接本工程钢材材质主要为Q355B,现场焊接作业内容包括：1、梁柱连接焊缝（全熔透一级）2、主次梁连接焊缝（部分熔透加角焊缝）3、支撑与柱相贯连接焊缝（角焊缝）4、柱脚焊缝（全熔透一级）5、一般构造焊缝1.1.4 钢栈桥
6、焊接1、车辆防撞设置为保障行车安全，在栈桥7.5m层以及14.5m层拐角处增加防撞圆柱以及激光防撞仪；防撞圆柱钢材采用Q355B,高度为40Cnb圆柱直径为20cm,材料厚度为8mm；激光防撞仪器安装在栈桥两侧栏杆上，预警距离为1.5m,报警距离为0.8m。，具体布置见平面图。防撞柱安装间隔为2m,激光防撞仪安装间距为8m。防撞柱布置图防撞柱激光防撞仪2、位移及应变检测设置为确保钢栈桥在使用过程中的安全性，在钢栈桥上布设5个应变监测点位和5个位监测点位，监测结构薄弱位置的杆件截面的应力及其变化、截面处的挠度（沉降）及其变化，使用二维面阵激光位移计、拉绳式位移计、应变计、智能无线数据采集终端、无
7、线倾角仪等设备。具体安装方案见钢结构自动化监测方案,终端连接广联达线上系统。5.2.5钢栈桥设计栈桥坡度约为1:9,在7.5m标高及14.5m标高位置设置两条水平通道连通相应标高楼层。为便于西侧幕墙专业作业，在钢栈桥下部设置三处行车通道，通道最低处净高4.6m。钢栈桥布置如下图所示：钢栈桥总长度为166.5m,栈桥宽度为6mo其中两道斜坡长度分别为67.5m及67m,水平平台长度为16m。进楼层水平通道长度分别为31.85m及22.85m。钢栈桥布置不意栈桥主要采用方管立柱及H型钢主次梁组成，柱间支撑采用圆管，栈桥桥面铺设14mm厚钢板。具体构件规格如下图所示：第9第单领隼隼HIIliilIl
8、llllIIIIiIIllllIIlIlllIlI 巾 IllIllIlIlIlllhilIIII1I= Iiiiiiiiiiiii IlHIn川川川 MIInllnIl川 I川川川 IHiniini Iin川川川 MiniininiiHiniiiHiniiniHiiniiiHiiiiiniiiHniiniMiiiiiHiiHiiMiiiiiT-结构侧面布置图钢柱主梁次梁撑杆钢板B300X6（局部B400X12）HN350X175X7X11（局部H594X302X14X23）HN350X175X7X11（局部H340X250X9X14）P102X5/B250X150X814mm栈桥下部立杆采用
9、独立基础（JCI和JC3）,基础避开区域内相关管沟；为避免钢柱支撑于地下室顶板，进楼层水平通道末端与楼层交界处支撑于楼层土建主O支撑结构示意图总魏示意1. Hlmm0180150,415O,HR8QM02. 士体H实X盘不灿94lIMWWOOmmIUii,11200200.180200.钢栈桥起坡处做法示意a1:20钢栈桥楼层入口处做法示意（三）钢栈桥夹层立柱柱底做法示意5.2.6钢栈桥计算1、设计条件及参数1）结构设计标准项目标准结构设计基准期（可靠度）5年结构设计使用年限5年建筑结构安全等级三级结构重要性系数0.92、主要结构材料1）钢材使用部位钢材牌号钢梁Q355B主桁架、次桁架Q355
10、B2）焊接材料手工焊用焊条、自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于母材的性能，当两种不同强度的钢材焊接时，应可采用与较低强度钢材相适的焊接材料。手工焊接用焊条的质量标准应符合现行标准非合金钢及细晶粒钢焊条（GB/T5117）或热强钢焊条（GB/T5U8）的规定，若采用气体保护焊、埋弧自动焊接或半自动焊，气体和焊剂、焊丝应按照现行国家标钢结构焊接规范（GB50661）采用。复杂的焊接环境，应编制专项的工艺评定报告。3、荷载及作用设计荷载主要依据建筑结构设计荷载GB50009-2012和业主提供资料，具体荷载取值如下：恒荷载：自重D：坡道自重（钢梁+钢板）活荷载：活载
11、L：货车自重+构件质量（车身质量15t,最重构件为43t铸钢件节点,合计共58t）货车计算参数（含构件）货车总质量58t1轴轴荷2.5t26轴轴荷各轴均按ILIt计轮距2.5m轴距1.5ml.5m7ml.5m3m上部车辆荷载考虑后桥单排轮压HlkN,单个轮压55.5kN,考虑动力系数1.3,实际施加单个轮压为72.2KN；前桥单排轮压25kN,单个轮压12.5kN,考虑动力系数1.3,实际施加单个轮压为16.3KN,车辆考虑以下12种行走工况。同时每个工况均考虑车辆水平制动力，平均分配给12个轮子，单个轮子考虑动力系数后水平荷载为6.5KNo车辆轮压工况1车辆轮压工况4车辆轮压工况7车辆轮压工
12、况12风荷载：风荷载取值为0.25KN11f,考虑10年一遇风荷载。风荷载的体型系数按建筑结构荷载规范GB50009-2012取值。负风压雪荷载:雪荷载取值为O.2KN/m2,考虑IO年一遇雪荷载。遇积雪时，需及时清扫积雪。雪荷载温度作用：考虑施工时的正负温差255荷载组合：标准组合：1.0D+1.0L；基本组合4、结构控制指标挠度控制指标：O1.3D+1.5L结构分类在永久荷载与可变荷载标准组合作用下跨中区域悬挑区域钢栈桥L/250L/125备注：1）表中L为短向跨度或者悬挑跨度；2）如有起拱，挠度应减去拱度；水平位移控制指标：结构分类活荷载标准值作用下钢结构H/150构件长细比控制指标：杆
13、件分类受压受拉一般杆件200300关键杆件1502505、计算结果1）分析方法对结构进行静力计算分析，保证构件满足承载力要求和正常使用要求。2）计算模型钢栈桥钢结构计算模型示意图3）结构计算分析位移计算结果标准包络作用下结构竖向变形图由上述分析结果可知，钢栈桥最大挠度约为18.32mm,结构跨度L为6m,跨比为1/250,满足要求。X向作用下结构水平位移图Y向作用下结构水平位移图由上述分析结果可知，钢栈桥最大挠度约为L76三,结构高度为18m,层间位移角小于1/150,满足要求。梁单元应力应力比云图命结构的警结果缎合单元号梁应力比统计图由图可知，构件应力比最大为0.77,所有构件应力比小于0.
14、8。板单元应力分析postPl” STmT STSS2GW EUMXa3OJ LM301 lt0301 1.30M3*01 9322Xey 7MB- 743C0 oo4D NMW 14R47*CO 7ea2sr： a A MOO.ST6 ISSO- WBrl TJH mix . 2n x. !r* Ct Nrw*2 日 OeQQ0X 收 -板单元应力比云图屈曲分析采用（LO恒+1.0活）*屈曲因子的方式计算栈桥屈曲因子荷载，如下图所示，屈曲因子为29.89,远大于规范要求的屈曲因子，满足规范要求。6、如果使用该工法，需对基础进行设计及计算。本工法基础示意图如下所示：基础示意图6 .材料与设备6
15、.1 钢栈桥骨架主要材料：序号构件类型截面规格用钢量（用材质1钢柱B300X6B400X1278Q355B2主梁HN350X175X7X11H594X302X14X23573次梁HN350X175X7X11H340X250X9X141344撑杆P102X5/B250X150X8385桥面板16mm1896.2 主要设备序号设备名称型号规格数量S制造年份定率Kw额功I,生产能力用于施工部位备注1汽车吊450t1中国2019分块22、232汽车吊350t1中国2019分块倒运3汽车吊150t2中国2020分块21吊装4汽车吊100t2中国2020钢柱、钢梁支撑吊装5汽车吊25t10中国2020分块
16、拼装6登高车6中国2020高空安装、焊接7平板车2中国2020良好倒运8C02焊机NB-500120中国202017KW良好焊接9直流电焊机ZX7-50030中国201917KW良好焊接10超声波探伤仪CTS-2000PLUS20中国2020焊缝检测11碳刨机ZX5-63016中国202025KW良好焊缝修补12烘干箱4中国201912KW良好烘干13焊条保温筒TRB系列20中国2019良好保温14测温仪24中国2020良好测温15磨光机24中国2020一良好打磨16螺旋千斤顶10t20t40中国2020良好钢结构安装45Ot汽车吊侧视图15Ot汽车吊侧视图7 .质量控制7.1 验收程序施工便
17、道检验批验收程序图如下图所示:施工便道检验批验收程序图8 .2焊接工程验收要求1、主控项目1）焊接材料与母材的匹配应符合设计文件的要求及国家现行标准的规定。焊接材料在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。检查数量：全数检查。检验方法：检查质量证明书和烘焙记录。2）持证焊工必须在其焊工合格证书规定的认可范围内施焊，严禁无证焊工施焊。检查数量：全数检查。检验方法：检查焊工合格证及其认可范围、有效期。3）施工单位应按现行国家标准钢结构焊接规范GB50661的规定进行焊接工艺评定，根据评定报告确定焊接工艺，编写焊接工艺规程并进行全过程质量控制。检查数量：全数检查。检验方法：检查焊
18、接工艺评定报告，焊接工艺规程，焊接过程参数测定、记录。4）焊健内部缺陷的无损检测应符合下列规定：采用超声波检测时，超声波检测设备、工艺要求及缺陷评定等级应符合现行国家标准钢结构焊接规范GB50661的规定；当不能采用超声波探伤或对超声波检测结果有疑义时，可采用射线检测验证,射线检测技术应符合现行国家标准焊缝无损检测射线检测第1部分：X和伽玛射线的胶片技术GB/T3323.1或焊缝无损检测射线检测第2部分：使用数字化探测器的X和伽玛射线技术GB/T3323.2的规定，缺陷评定等级应符合现行国家标准钢结构焊接规范GB50661的规定；5）T形接头、十字接头、角接接头等要求焊透的对接和角接组合焊缝（
19、图5.2.6）,其加强焊脚尺寸hk不应小于t/4且不大于10mm,其允许偏差为04mmo图5.2.6对接和角接组合焊缝检查数量：资料全数检查，同类焊缝抽查10%,且不应少于3条。检验方法：观察检查，用焊缝量规抽查测量。2、一般项目1）焊缝外观质量应符合表1和表2的规定。检查数量：承受静荷载的二级焊缝每批同类构件抽查10,承受静荷载的一级焊缝和承受动荷载的焊缝每批同类构件抽查15%,且不应少于3件：被抽查构件中，每一类型焊缝应按条数抽查5%。且不应少于1条；每条应抽查1处，总抽查数不应少于10处。检验方法：观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，当有疲劳验算要求时，采用渗透或磁粉探伤检查。检验
20、项目焊缝质等缓一级二级三级裂纹不允许不允许不允许未焊满不允许02mm+002r且lmm,每IoOmm长度焊缝内未焊满累积长度25mm0.2mm0.04z且2mm,每100mm长度焊缝内未焊满累积长度25mm根部收缩不允许02m+00a且lmm,长度不限0.2mm0.04/且2mm,长度不限咬边不允许0.O5t且05mm,连续长度100mm,且焊缝两侧咬边总长10%焊缝全长0.U且lmm,长度不限电弧擦伤不允许不允许允许存在个别电孤擦伤接头不良不允许缺口深度WO.O5t且0.5mm,每100Omm长度焊缝内不得超过1处缺口深度0l且lmm,每IOoOmm长度焊缝内不得超过1处表面气孔不允许不允许
21、每50Inm长度焊缝内允许存在直径V0.41且3mm的气孔2个,孔距应6倍孔径表面夹渣不允许不允许深02人长0.5/且20mm表1：无疲劳验算要求的钢结构焊缝外观质量要求注：t为接头较薄件母材厚度。检验项目焊缝质量等级一级二级三级裂纹不允许不允许不允许未焊满不允许不允许0.2mn+0.02t且lmm,每100mm长度焊缝内未炜满累积长度25mm根部收缩不允许不允许O.2mm+0.02/且lmm,长度不限咬边不允许0.05/且03mm连续长度100mm且焊缝两侧咬边总长10%焊缝全长0.1/且0.5mm长度不限电弧擦伤不允许不允许允许存在个别电弧擦伤接头不良不允许不允许缺口深度0.05且0.5m
22、m,每100Omrn长度焊缝内不得超过1处表面气孔不允许不允许直径小于1.0mm,每米不多于3个,间距不小于20mm表面夹渣不允许不允许深0.2人长0.5/且20mm表2：有疲劳验算要求的钢结构焊缝外观质量要求注：t为接头较薄件母材厚度。2）焊缝外观尺寸要求应符合表1和表2的规定。检查数量：承受静荷载的二级焊缝每批同类构件抽查10%,承受静荷载的一级焊缝和承受动荷载的焊缝每批同类构件抽查15%,且不应少于3件；被抽查构件中，每种焊缝应按条数各抽查5%,但不应少于1条；每条应抽查1处，总抽查数不应少于10处。检验方法：用焊缝量规检查序号项目示意图外观尺寸允许偏差一级、二级三级1对接焊缝余离CfB
23、V20时，C为。3.0；B)20时,C为04.0BV20时，C为O35B)20时，C为0502对接焊缝错边A0.U9且2020mm)余高铲磨后表面横向对接焊缝表面不高于母材0.5mm表面不低于母材O.3mm粗糙度50/Xm表2：有疲劳验算要求的钢结构焊缝外观尺寸允许偏差3）对于需要进行预热或后热的焊缝，其预热温度或后热温度应符合国家现行标准的规定或通过焊接工艺评定确定。检查数量：全数检查。检验方法：检查预热或后热施工记录和焊接工艺评定报告8.安全措施8.1 安全标准规范1 .建筑工程安全生产管理条例中华人民共和国国务院令（第393号）；2,危险性较大的分部分项工程安全管理规定建办质201831
24、号令3 .危险性较大的分部分项工程安全管理办法住建201837号令；4 .建筑机械使用安全技术规程JGJ3320125 .建筑施工安全检查标准JGJ5920111.6 .高空作业机械安全规则JGJ50997 .建筑机械使用安全技术规程JGJ33-20121.2 车辆防撞设置为保障行车安全，在栈桥7.5m层以及14.5m层拐角处增加防撞圆柱以及激光防撞仪；防撞圆柱钢材采用Q355B,高度为40cm,圆柱直径为20Cnb材料厚度为8mm；激光防撞仪器安装在栈桥两侧栏杆上，预警距离为L5m,报警距离为0.8m。防撞柱安装间隔为2m,激光防撞仪安装间距为8%1.3 高空作业安全管控本工程钢结构在现场高
25、空存在大量的焊接作业，为保证高空焊接的质量及安全，所有高空焊接必须在挂篮内进行，并保证安全带、安全帽、绝缘鞋的配备齐全。高空焊接时加入适量的高效焊接防飞溅剂，在操作平台及周围设置钢丝防护网或焊接接火盆，防止焊渣飞溅下落伤人。为防止高空坠落，高空作业人员必须正确使用安全带。安全带一般应高挂低用，即将安全绳端挂在高的地方，而人在较低处操作；高空作业人员穿着要灵便，禁止穿硬底鞋，高跟鞋，塑料底鞋和带钉的鞋；爬高必须有坚固爬梯，爬高人员必须配挂防坠器。遇有6级以上强风、浓雾等恶劣气候，应停止高空作业。9 .环保措施9.1 环境保护总体方针本着“保护环境，营造绿色建筑；以人为本，关爱生命健康；追求社区、
26、人居和施工环境的不断改善，实现个人、企业和社会的协调发展”这一环境理念，把“预防、控制、监督和监测”环境管理基本思想贯穿于整个施工生产过程中，以“预防”为核心，以“控制”为手段，通过“监督”和“监测”不断发现问题，约束自身行为，调节自身活动，为实现环境持续改善取得依据。9.2 环境保护措施名称措施内容现场场界噪音昼间70dB夜间55dB”.g型现场目视无灰尘；现场主要运输道路硬化率达到Io0%污水排放生活污水中的COD达标(D=300mgL)生活垃圾分类处地高空垃圾用密闭式垃圾桶搬运扬尘控制1 .建立文明施工管理制度，配备洒水设备并指定专人负责洒水及清扫。2 .现场切割机应设置切割罩，焊机应设
27、置遮光罩，避免产生人身伤害。3 .对切割机等设备产生噪声进行控制，采用降噪屏进行降噪隔声，尽量减少人为的大声喧哗，增强全体施工人员防噪声的意识。4 .严格控制强噪声作业时间，晚间作业不超过23时，早作业不早于7时。5 .现场设置有吸烟室供作业人员吸烟，施工现场严禁随地吸烟。6 .现场不得随意踩踏钢筋，不得污染钢筋。7 .施工现场要保持干净，禁止乱扔废弃钢筋和绑丝，以防止出现伤人现象。8 .现场作业必须听从管理人员指挥，不得盲目作业和野蛮施工。9 .现场使用照明的灯具必须配备防护罩。10 .效益分析10.1 经济效益大跨度公共建筑钢结构运输便道经济效益计算如下。1、根据相传统施工总结，此功法在同
28、等体量下高差较大钢结构施工效率比传统施工方法效率加快35%,节省材料运输费300万元，节约工期30天，模板支撑盘扣架体租赁费每天每吨12元，按现场已进场4900吨计算，节约盘扣租赁费:4900*12*30=1764000元。共计：476.4万元。工期30天。10.2 社会效益1、本工程成功应用大跨度公共建筑钢结构运输便道，实现了航站楼钢结构剩余主体及后期屋盖的施工提供上下行通道，满足了货车从地面上楼层行走要求，确保了钢结构的施工质量，也为大型公建项目的钢结构施工提供了成功的施工经验。2、大跨度公共建筑钢结构运输便道，节约了塔吊吊装的费用，在保障的安全的同时大幅度提高施工效率，加快了施工进度，具有很好的推广意义。
