国家大剧院壳体钢结构安装工程施工方案(编辑修改稿)

国家大剧院壳体钢结构安装工程施工方案(编辑修改稿)内容摘要：

号 拼装区外均采用平拼。 待梁架拼装完毕、起扳垂直于地面时，在梁架上搭设脚手管，该脚手架一方面作施工操作脚手，另一方面用以增强梁架侧向刚度（详见图 (B) 梁架下段安装 a、下段梁架用 M440D 与 SK560 塔吊吊装。 具体吊装方法： 图 21 网架支撑及梁架侧向稳定措施示意图 ①下段梁架脚手搭设完后，有双机起吊； M440D 吊装的梁架由 M440D 与下段拼装处的 50t 履带吊共同工作， SK560 与 QM18 屋面吊共同工作。 双机进行梁架姿态的调整，梁架调整在拼装胎架处进行，因此 50t 履带吊不需要开行至底环梁区； ②下段梁 架双机起吊时，主机采用两点吊，副机采用一点吊，吊点分布见图 22 主机吊钩同时挂一根Φ 千斤，穿一 10t 神仙葫芦，种根于梁架副机吊点上；起吊前神仙葫芦放松； 图 22 梁架吊装吊点示意图 到位后锁住神仙葫芦，副机松钩，即转为主机单机三点吊（图 23） . b、起吊就位后，梁架底部需用临时钢耳板与柱靴临时固定，不让底部转动，上端搁置在临时支撑S1 上。 对上端的位移和标高进行调整、校正。 并测量梁架平面的竖直度。 调整梁架姿态 10t 神仙葫芦参与工作 ,调整梁架姿态；副机不参与工作，但千斤不得卸 掉 M440D 单机工作 副机退出工作 梁架吊装到位 图 23 下段梁架吊装步骤 c、第一榀梁架下段安装到位，进行初步校正并临时固定后，起重机松钩。 梁架上弦的校正和临时稳定利用两边对称设置的拉索，一端与梁架上弦连接，另一端与 S1 支撑网架球节点连接。 考虑到单榀梁架的侧向稳定， 30m 区段内至少对称设置两道拉索（见图 241） . 图 241 梁架安装顺序示意图 (一 ) d、相邻第二榀梁架下段吊装。 吊装方法同第一榀，仅单榀梁架的侧向稳定改用工具式拉撑。 （见图 242）松钩前，必须安装一定数量（ 原则上间隔 7m 左右设置一道）的侧向稳定拉撑。 并用此拉撑校正梁架的平直度。 (c）梁架中段吊装。 a、梁架中段采用单机通过铁扁担四点吊。 示意图见图 22 b、第一榀起吊到位后，梁架中段下端与下段的上端进行校正、临时固定；上端搁置在 S2 支撑上。 梁架中间至少设置两道拉索，以增强梁架的侧向刚度，并可用于梁架的平直度校正（见图 243） . 图 242 梁架安装顺序示意图（二） 图 243 梁架安装顺序示意图（三） 图 244 梁架安装顺序示意图（四） (D）梁架上段吊装。 a、 梁架上段也采用单机通过铁扁担四 点吊。 吊装示意图见图 22 b、梁架的两端分别与中段梁架和顶环梁起临时固定，与第一榀的中段梁架相同，梁架的中间至少设置两道拉索（见图 245） . c、第二榀梁架上段吊装。 吊装方法同第一榀，仅单榀梁架的侧向稳定改用工具式拉撑。 （见图 246）松钩前，必须安装一定数量（原则上间隔 7m 左右设置一道）的侧向稳定拉撑。 并用此拉撑校正梁架的垂直度。 (E）第一、二榀梁架整体线形复测、校正。 校正利用浪索和梁架之间的拉撑进行。 整体线型校正确认后，安装梁架之间的连杆，取代工具式拉撑。 图 245 梁架安装顺序示意图（五） 图 246 梁架安装顺序示意图 (六 ) 从第三榀梁架开始以后每榀梁架的吊装顺序应为：梁架的下段→中段→上段。 (A）单段梁架吊装工艺可参照起始梁架相应段的工艺； (B）在每段梁架的上下弦分别设工具式拉撑，对梁架节间间距进行校正。 (C）在整榀梁架安装完成且初校合格后，即可安装连杆。 (D）梁架的最终校正应在夜间进行。 经校正合格后，方可进行连杆的最终焊接固定。 连杆固定可靠后，才能拆除临时拉撑。 各榀梁架的吊装详细顺序见附表三。 4）连杆安装 (A）连杆安装前，应逐一核对编号，严禁代用；并将套管或铸钢件临时固 定在连杆上。 (B）为了提高效率，连杆吊装采用多头千斤作为索具， 8~10 根连杆一次起吊，逐一安装。 (C）起吊到位后，连杆与套管或铸钢件必须保持在一直线上，同时与半球中心对合，用电焊点焊可靠固定，吊车松钩。 (D）在梁架最终校正完成前，可进行连杆（铸钢件）与半球的连接，但连杆与套管及铸钢件与连杆的连接焊接不得进行，亦不准点焊固定，以免妨碍最终校正。 (E）梁架最终校正完成后，立即将剩余接口点焊固定；然后再进行该接口的环焊。 (F）为保证连续吊装，每榀梁架节间安装完成后的当天，应完成最终校正，第二天完成全部连 杆的焊接。 壳体卸载 施工验算与卸载方案 由于壳体钢结构在吊装时是采用支撑支承的平面结构体系，结构安装完成后是空间壳体结构体系，因此施工阶段的结构支承工况与最终的结构使用状态完全不同。 如何进行结构体系转换是本工程的一大难题。 体系转换方案的编制原则：以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形协调为核心、以实时监控为手段。 施工过程应严格遵循上述原则。 具体工艺如下： 通过设置在支架或支撑顶上的可调节支承装置（螺旋式千斤顶）按多次循环、微量下降的原则，来实现荷载平稳转移。 采用上述工艺，是鉴 于以下原因： (1）各支承点的反力差异相对较小。 (2）卸载过程中出现的最大反力，相对其他顺序要小得多。 卸载前提 (1）壳体内所有构件全部安装到位。 (2）所有节点的连接已经完成且验收合格。 (3）梁架底部的钢楔全部拆除。 (4）螺旋千斤顶的支架（包括节点）全部按设计要求完成，且验收合格。 (5）壳体外形已经设计、监理等验收合格。 (6）卸载当天的风力不得大于 4 级。 卸载步骤： 根据计算机模拟施工工况的计算结果。 我们选择了以下的卸载顺序：卸载按 12 轮进行。 每一轮的顺序为 —— 先 S1，再 S 2 圈，最后是 S0.。 一次循环的下降值为 5~10mm，原则上前 4 轮为 5mm，后 6轮 10mm。 经计算 S S2经过 10轮后已先后退出工作。 其时， S0 尚应该继续下降 60mm。 分二次进行，每次 30mm。 卸载采用的工具是螺旋式千斤顶，因为它可以有效地控制卸载的量值。 在卸载工程中，壳体会发生少量平移，拟用千斤顶的交替作业来实现。 支撑卸载完成后，即可拆除 S1 与 S2 支撑，根据屋面施工要求，决定 S0 支撑的去留。 卸载过程中劳动力安排 卸载过程中劳动力安排 16 组人员，每组由 4 人组成， 2 人操作千斤顶， 2 人负责监控。 卸载从椭球体的 长、短正轴线与四个斜撑区开始，按照中心对称的原则作业。 注意要有严密的组织管理措施和齐全有效的通讯联络手段，以确保 16 个小组同步操作。 卸载控制 为了控制卸载速度规定每转动螺旋千斤顶半圈（ 180176。 ） 为卸载行程的控制单元，转动速度控制在约 5秒完成，待检测，重新得到卸载指令后，方可开始下个动作。 卸载量值控制 根据测定，本工程选用的 16t 螺旋式千斤顶，每转动一圈，行程约为 ，具体操作如下： （ 1）测量未卸载前各千斤顶的螺杆的高度，并记录在案。 （ 2）掌握各次卸载量 ，并以转数为初步控制量，以测量的螺杆高度为精确控制量。 卸载量的允许误差控制在 1mm 以内。 （ 3）每次卸载后，应测量卸载点的标高，以确定下一次卸载的调整值。 卸载监测 （ 1）支架监测 卸载过程中应有安全员和安全监控员全过程监测支架，尤其应监测千斤顶下水平横杆的挠度，应及时报告。 同时应监测支架立杆的垂直度，发现异常情况及时报告。 （ 2）壳体监测 卸载时，应随时监测壳体各控制点的变形情况，并与计算值进行对照，监测的结果应及时向有关部门报告。 钢结构的测量和校正 测量总体技术路线 国家 大剧院壳体钢结构为空间超级椭球体，控制点多，精度要求高。 其内部混凝土结构的密度大，且起伏错落，场外周边又缺少可资利用的制高点建筑物，通视条件差。 为了保证钢结构安装精度，同时又简化测量方法，拟将空间壳体分解成 1 个水平平面构件（顶环梁）和 148 个竖直平面构件（梁架）实施控制，并结合原地面测量控制网，在混凝土结构顶面直接布设钢结构安装用测量控制网，进一步放样出所有必需的施工测量控制点，作为钢结构施工控制和校核的依据。 钢结构安装用测量控制网的设立 移交测量控制网的复验和选用 （ 1） 根据总 承包部测量队移交的地面测量控制网的点位情况及前期土建施工情况的介绍，我们认为，通过结构中心的 S Z S Z2 四个平面控制点同前期土建施工控制较为一致，而且通视情况良好，有利于结构顶部控制网的布设，因此重点复测该四点，并依此作为结构顶部测量控制网测设依据。 该网点精度为四等导线点。 （ 2） 考虑土建结构整体沉降的影响，高程控制网将采用土建177。 ，地面高程点不再使用。 高程控制点应复测无误后再使用。 施工平面测量控制网的建立 （ 1）平面测量控制网的建立 通过移交的 S Z S Z2四个平面控制点，分别在戏剧院、歌剧院、音乐厅构件顶部加设测量控制点，组成施工测量控制网。 点位的选择以避开临时支撑、梁架并尽量保证多方向的通视为准。 南、北方向控制点基本位于中心轴线，以让开壳体梁架；西面点由中心向南平移 ，以保证通视；东面施测较困难，故拟设置两点，以保证通视。 基准控制网见图 25。 图 25 基准控制网 （ 2）强制归心支架的制作与安装 平面测量控制网控制点设置为强制归心形式，其由角钢支架及支架底板和顶板组成。 其中 4 只高度为 ， 1 只高度为 ，支架顶板为 20cm 20cm 钢板，中间加工成一个方向可调的滑槽，设一和进口仪器配套的螺丝，螺丝和面板相互垂直；支架底板分别为 50cm 50cm钢板和 70cm 70cm钢板，对角线方向各加工四个圆孔，共八个圆孔，以保证避开土建结构混凝土中钢筋位置。 安装时先用四只膨胀螺丝将底板固定在混凝土面上，然后用电焊将支架和底板焊牢，焊接时调整顶板至水平，最后在底部浇筑混凝土以保证钢支架的稳定。 对较高支架需搭设观测平台。 强制归心支架具体形式见图 26,。 图 26 强制归心点承台设置图 （ 3）控制点测设实施 1） 观测前选择较佳位置固定强制归心连接 螺丝，观测时，在各控制点上分别架设仪器，角度观测四测回；超过三个方向时，采用全圆观测；距离采用往返测；精测时间选用早上和傍晚两个温度大致相等的时间段进行；外业工作结束后，进行严密平差，成果交总包和监理验收，验收通过后，即完成混凝土顶部控制网的测设。 2） 高程控制点作为独立的一维坐标，其受点位通视情况的影响较小，可根据现场情况分别在歌剧院、戏剧院、音乐厅上选取 2～ 3 点固定物进行观测，在引点时，以精密水准仪直接引点或精密水准仪加钢尺进行传递，以全站仪三角高程测量、全站仪加弯管目镜天顶观测的方法校核，成果经验收合 格后使用。 放样的主要工作是将施工控制点投放到混凝土结构上，这些投影点包括临时支撑网格线、梁架轴线的投影点和顶环梁的中心线投影点三个部分。 各部分的详细施工步骤如下： （ 1）临时支撑投影点 1） 放样使用的控制点为混凝土顶 N E E N W1点加地面 S Z S Z2点。 2） 详细施工顺序：由于临时支撑的投影点涉及到土建混凝土结构的很多层面，因此首先使用全站仪从控制点引出平面坐标到各层面上，然后根据网架本身的网格布置形式及已有的坐标点关系，投放网架的网格线。 3） 网格 投影线的校核：由于网架网格投影线设置在不同的混凝土结构层面上，校核的主要内容一是每一标高上层面网格线引出点的坐标，在整个控制测量网中的误差，另一个就是每个标高层面上网格投影线的相对误差。 （ 2）梁架径向线投影点 1） 放样使用的控制点为混凝土顶 N E E N W1点加地面 S Z S Z2点。 2） 选择在不同标高层上分别放样梁架中心轴线的径向线投影点，保证每根径向线上至少设置两点，并相互通视，以便沿径向线上、下延伸。 为减少工作量，在同一标高层上先放样两侧点，中间点以钢尺量距的方式进行加密，根据不同 情况，采用不同的测量方式进行。 径向线放样后，以划线做标志，验收合格后，作为今后梁架吊装依据。 3） 径向投影线的延伸：将径向投影点相连主要是使用经纬仪将已 经投放的点投放成在各个层面上的轴线，即得到径向投影线，为保证投影线不受施工各工序的影响，应将投影线弹设在混凝土面上，并延伸至场外，妥善保护。 4） 梁架中心投影线的校核：由于梁架中心投影线设置在不同的混凝土结构层面上，校核的主要内容是校核最远程投放的梁架轴线上的点与理论轴线上点的误差，并及时修正梁架轴线。 （ 3）顶环梁投影点 1） 放样使用的控制点为混凝土顶 N E E N W1点加地面 S Z S Z2点。 @） 放样位置为临时支撑 S0的顶面，由于临时支撑网架本身存在不稳定性，因此投放永久固定点的意义不大，但是为指导顶环梁安装阶段的定位，在前期我们仍然需要在顶环梁的支撑点位置投放顶环梁的圆管中心投影线。 其中投影点主要是选择在顶环梁构件分段点的两侧和各分段的中点。 另外在支撑 S0的顶面还需设置一个整个壳体的中心点，该点设置后主要控制顶环梁系所有构件的相对位置。 3） 环梁中心投影线的校核：由于环梁中心投影线设置在支撑的顶面上，校核的主要内容是各个投影线控制点的 坐标误差及投影线的相对位置。 —— 设。