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农科院劲性梁施工方案

工程概况

由农科院兴建的中国农村调研干部培训站工程裙楼四层结构及四层天面结构部分梁设计为劲性钢梁。钢梁设计主要采用工字型型钢，钢梁板材材质为16Mn钢，总工程量在27吨左右。裙楼天面结构有劲性梁9条，梁的跨度分别为：11.31m、14.14m、17.12m和 26.8m四种，梁截面分别为：3001000、3001400；内配200800、2001200 工字钢。
此劲性梁工程施工特点难点是：梁的跨度大，钢梁制作工艺要求高，模板高支模要求高，混凝土浇筑施工工艺难，支座节点处理难。为确保施工质量，特编制此专项施工方案。
该劲性梁的安装由于受到运输条件和塔吊起重能力的限制，整条钢梁吊装极为困难。裙楼天面结构层中空部分支模高度达到10.9ｍ,且劲性梁最长跨度为26.8ｍ。为了安全起见，在征得设计同意的情况下，将17.12ｍ和26.8ｍ劲性钢梁分为二段进行加工，然后到现场再进行拼装。

第二章 编制依据
1、中国农村调研干部培训站工程施工图纸及招（投）标文件；
2、本工程的《施工组织设计》
3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002
4、《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300-2001
5、《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
6、《碳钢焊条》 GB5117--1995
7、《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81--2002

第三章 施工部署
一、钢梁加工
钢梁的加工质量是整个劲性钢梁施工的重点，为保证钢梁的施工质量，减少现场焊接工作量，减少钢梁板的变形，提高工效，拟定于钢梁在专业厂家内加工，经验收合格后再运到工地现场进行安装。
二、质保体系
为确保钢梁施工过程质量的控制，我司将拟派公司质安部徐德福同志负责质量监督，现场由项目经理部廖丕海同志组织协调，项目技术负责人高峰元负责具体指导施工。并成立一个专项施工小组，具体人员分工见下表：
姓 名
职 务
负 责 工 作 内 容
备 注
廖
项目经理
负责施工现场组织协调工作

高
项目技术负责人
负责具体施工技术管理工作

何
主管施工员
负责劲性梁混凝土浇筑工作

郭
施工员
负责劲性梁钢筋安装工作

杨
施工员
负责劲性钢梁的放线及复核工作

三、人员准备计划
工 种
人 数
工 种
人 数
吊装工
2
测量工
2
电 工
1
机操工
2
气焊工
2
普 工
6
铆 工
2
木 工
14
焊 工
3
管理人员
1
钢筋工
8
混凝土工
12
四、机具设备准备计划
名 称
型 号
数 量
名 称
型号
数 量
数控切割机

1台
H钢组立机

1台
电焊机
300~500A
5台
平板车
15t
1台
烘 箱

1台
经纬仪
J12
2台
埋弧自动焊
500A
1台
水准仪
DS3
1台
塔式起重机

1台
4手动葫芦

1套
20T汽车吊

1台

五、材料准备计划
1)、根据施工图编制主材、辅材材料计划用量；
2)、材料采购：工字型型钢型材进场，厂家必须为专业生产厂家，具备钢结构构件加工的相关资质。在厂里制作期间，对原材料及制作过程质量派人进行监造。连接件，筋板现场加工。
3)、进行材料质量检验；
4)、材料复验。
六、施工现场准备
施工作业场地提供后，将按规定时间进入施工现场，进行现场的准备，重点是对各轴线控制点、控制线、标高等进行复核及所需机械的安装，对施工场地进行规划布置，为进场施工做好一切准备工作。

第四章 劲性钢梁制作施工
一、钢梁制作长度
跨度为11.31ｍ及14.14ｍ的钢梁,按图纸所示尺寸整条加工成型.而跨度为17.12ｍ及26.8ｍ的钢梁由于受到运输条件和塔吊起重能力的限制,钢梁整条吊装较为困难.为此,将17.12ｍ和26.8ｍ钢梁分为两段进行加工,在施工现场再进行拼装。
二、材料检验
1)、材料按规定送有检验资质的检验单位进行检验，分承包单位负责提供钢板材料的出厂合格证和试验报告；
2)、用游标卡尺检查钢板材料的截面尺寸是否满足规范和设计要求；
3)、检查钢板材料的边缘和表面是否有夹渣，分层和表面凹坑及划痕，凹坑和划痕深度不得大于材料负偏差值的50％；
4)、不合格材料严禁使用，检验合格转下一工序。
三、放样
1)、放样按1：1的比例在放样平台上进行；
2)、样板，样杆误差满足规范要求；
3)、对放样结果进行复查，合格后转下一工序。
四、号料、下料
1)、号料、下料前应由设计和监理单位及施工总承包单位对材料的材质、规格型号进行确认；
2)、对运输、装卸过程中产生的材料变形必须进行矫正使之符合规范要求；
3)、按图纸和钢板的尺寸编制下料排版图，钢梁的下料和拼装均在专业平台上进行；
4)、号料、下料预留切割余量和焊接收缩量；
5)、下料前清除切割区域表面杂质、油污；
6)、板材切割采用半自动切割或剪板机剪切，型钢切割采用砂轮切割机或型钢切割机，必要时可用手工切割；
7)、切割完毕对零件、部件的毛边、飞刺、溶渣、飞溅物进行清除；
8)、对零件、部件进行检验，合格后转下一工序。
五、精加工
1)、制孔采用板叠孔，其质量应符合规范的要求；
2)、对精加工的零件、部件进行检验，合格后转下一工序。
六、组装
组装顺序要符合组装要求，先用零件和零件纽装成部件，再用零件和部件纽装成构件，然后用部件和构件组装成单元；组装过程中严格控制零件、部件之间的装配间隙及零部件的定位尺寸。
七、焊接工字型钢梁组装
⑴、组装程序
ａ、调整工字型钢自动组立机胎架宽度和高度，使之符合要求；
ｂ、将调平、矫直的板材放入工字型钢自动组立机内；
ｃ、采用工字型钢门式焊机进行船形焊焊接；
ｄ、焊接结束，在H型钢翼缘校正机上进行校正；
ｅ、进行工序检验，合格后转下一工序。
⑵、成品检验
ａ、严格出厂构件的检验制度，不合格产品不得出厂；
ｂ、检测所用的量具必须经计量部门检验合格；
ｃ、对检验结果进行记录，填写产品出厂合格证。
⑶、构件运输
ａ、针对构件的外形结构，选择合适的运输工具；
ｂ、超长构件的运输应符合国家有关公路安全的规定；
ｃ、在运输车辆上预先准备枕木，加垫泡沫塑料，以防油漆划伤。
ｄ、构件应分层，分类装运，并用方木铺垫。铺垫位置、数量以构件不产生变形为原则，并绑扎牢固。
ｅ、构件在装、卸过程中应选择合适的吊点和方法，不得“歪拉斜吊”。
⑷、构件堆放
构件到现场，按施工平面布置和顺序分类堆放，尽可能堆放于平整不积水的场地，堆放必须整齐，合理，标识明确。

第五章 劲性梁高支模模板安装
一、模板和支撑使用说明
1、为了便于劲性梁中的钢梁吊装及梁内钢筋的安装，劲性梁在钢梁及梁内钢筋安装前只安装梁底模板，分为二段吊装的梁的梁底板则在拼接处的梁底板留空500mm，以便焊接，梁侧板及其上的楼面模板待钢梁及梁内钢筋安装完毕才进行。
2、梁底模板采用25mm厚直边板加工而成，梁侧模板采用18mm厚夹板。垂直支撑的选用，由于四层结构的KL12a（1）梁底模高度为10.9m，因此，该梁采用φ48钢管搭设顶架作为模板的垂直支撑。四层天面层支模高度是4.0m及4.4m，采用门式脚手架作为模板的垂直支撑。搭设方法详见模板高支模大样图(一)、(二)。

3、由于劲性梁内设置了工字钢，不便设置对拉螺杆来抵御新浇混凝土的侧压力。为此，采用分别在钢梁腹板的两侧焊上螺杆，然后配上山形卡拉紧两侧模板的做法。
二、劲性梁模板设计计算
1、截面为3001400的梁模板设计计算
梁模板采用25mm厚木板，支顶间距600600，托木采用8080木枋。上层枋也采用8080木枋，间距300mm(即两顶托各放一道木枋,两顶托之间各放一道木枋)。

⑴、底模板设计计算
①、荷载计算
a、模板自重0.30.0255=0.04KN/m
b、梁内工字钢梁自重
(0.0560.2+0.0141.144)78.5=0.02778.5=2.12KN/m
c、钢筋混凝自重(1.40.3-0.027)25=9.83KN/m
d、施工活荷载2.50.3=0.75KN/m
e、施工振动荷载20.3=0.6KN/m
总竖向荷载q=1.2(a+b+c)+1.4d =1.2(0.04+2.12+9.83) +1.40.75=15.44KN/m
折减10%，则q=15.440.9=13.9 KN/m
②、强度验算
按四跨连续梁计算，查表得弯矩系数：
Km=-0.121剪力系数KV=-0.62，挠度系数Kω=0.967
则M=Kmql2=0.12113.90.32=0.15KN.m
W=bh2/6=300252/6=31250mm3
б=M/W=(0.15106)/31250=4.8N/mm2<[б]=13N/mm2，可以。
③、抗剪验算
V=kvql=0.6213.90.3=2.58KN
τ=3v/2bh=(32.58103)/(230025)=0.52N/mm2<fv=1.4N/m2，可以。
④、挠度验算
q1=a+b+c=0.04+2.12+9.83 =11.99KN/m
折减10%，则q=11.990.9=10.79KN/m
胶合板的弹性模量取E=9000N/mm2
ω=Kω(ql4/100EI)=0.967[(10.793004)/(1009000300253/12)]
≈0.24mm<[ω]=l/250=1.2mm，可以。
⑵、梁底模板下木枋计算

①、荷载计算
a、模板、木枋自重：(0.0250.3+0.080.08)5=0.07KN/m
b、梁内工字钢梁自重2.12KN/m
c、钢筋混凝土自重: 9.83KN/m
d、施工活荷载:2.50.3=0.75KN/m
e、施工振动荷载:20.3=0.6KN/m
总竖向荷载：q=1.2(a+b+c) +1.4e=1.2(0.07+2.12+9.83)+1.40.6=15.26KN/m
折减10%，则q=15.260.9=13.73 KN/m
②、强度验算
M=[qbl3(2-b/l)]/8 =[15.750.30.63(2-0.3/0.6)]/8=0.36KN.m
w=bh2/6=801002/6=133333.3mm3
б= M / w =(0.36106)/ 133333.3=2.7N/mm2<[б]=13N/mm2 可以。
③、抗剪验算
V=ql/2=(13.750.6)/2=4.12KN
τ=3v/2bh=(34.13103)/(280100)=0.77 N/mm2 <fv=1.4N/m2 可以。
④、挠度验算
q=a+b+c=0.07+2.12+9.83=12.02KN/m
折减10%，则q=12.030.9=10.82 KN /m
E=9000N/mm2
I=bh3/12=(801003)/12=6666666.67mm3
ω=[qbl3(8-4b2/l2+b3/l3)]/384EI
=[10.833006003(8-43002/6002+3003/6003)]/38490006666666.67
=0.22mm<[ω]=l/250=2.2mm 可以
由大样图可知,梁底木枋是直接由水平杆支承而不是顶托上的木枋，故应改为验算承托木枋的水平杆及其扣件。计算方法见后。

（3）、承托木枋的水平杆验算
①、荷载计算
每一根梁底木枋传到水平杆的集中力设计值是
P1=13.710.32=2.06KN
②、强度计算
M=Pl/4=(2.060.6)/4 =0.31KN.m
W=(3.14/32)［ｄ4－ｄ14/ｄ］＝5068.8 mm2
б=M/w=（0.31106）/5068.8=61.16N/mm2 可以
③、挠度验算
P＝10.820.32＝1.62 KN
I＝(3.1464)(ｄ4－ｄ14)＝0.049(484 －414)＝121650 mm2
E＝2.06105
ω＝PI348EI＝1,62103600482.06105121650
＝0.3㎜﹤1/250＝2.4㎜ 可以
(4)、扣件抗滑验算
①、荷载计算
由上面计算结果得知：
梁传来的荷载为P＝2.062＝4.12KN
即每一个扣件所受的荷重是：P＝4.12KN
②、抗滑验算
由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》得：
一个扣件的承载力设计值是8.0KN,大于每个扣件所受的力4.12KN。故是安全的。
三、钢管支撑稳定性验算
钢管支撑为Φ483钢管，立柱间距为600600，支撑高度为10.9m(计至劲性梁底), 共设四道水平连杆（纵横均设置），0.00标高上1.5m设第一道。往上每隔1.5m设一道。
⑴、荷载计算
四层结构劲性梁是最大的构件，其荷重最大。故此，取支承劲性梁的支撑来验算。其负荷面积如“计算简图6”示，钢管的验算部位是钢管底部。

①、每根立杆的自重（钢管重：38N/m；扣件重：10N/m）：
38.410.9+38.40.627+1071.2＝０.97kN
②、与劲性梁交接的楼板钢筋混凝土及模板传给立杆荷重：
9.620.60.45＝2.59 kN
③、劲性梁及模板传给立杆荷重P=4.12 kN
④、施工振动荷载：20.60.614=1.0KN
即每根立杆承受总荷载为：
2.59＋4.12＋1.0=7.7kN
立杆截面积A=424mm2，i=15.９mm
长细比：λ=l/i=1850/15.9=116
查《钢结构设计规范》附录三，得ψ=0.52
б=N/ψA=(7.7103)/(0.52424)= 30.9N/mm2<215N/mm 可以。

第六章 劲性钢梁安装施工
一、安装前准备工作
1、钢构件配套供应
现场钢结构吊装是根据规定的安装流水顺序进行的，钢构件必须按照安装流水顺序的需要供应，为此，要严密制定出构件进场及吊装周、日计划，构件进场按日计划，明确到各构件的编号及吊装区域。
根据现场吊装进度计划，提前一周通知制作厂，使制作厂随时掌握现场安装届时所需构件的进场时间，计划变更时提前两天通知制作厂，制作厂应严格按照现场吊装进度所需的构件进行计划，按时将构件运至现场指定地点。
2、构件进场验收检查
钢构件进场后，按货运单检查所到构件的数量及编号是否相符，发现问题及时在回单上说明，反馈制作厂，以便更换补齐构件。按设计图纸、规范及制作厂质检报告单，对构件的质量进行验收检查，做好检查记录。为使不合格构件能在厂内及时修改，确保施工进度，也可直接进厂检查，主要检查构件外形尺寸，螺孔大小和间距等。检查用计量器具和标准事先统一。制作超过规范误差和运输中变形的构件必须在安装前在地面修复完毕，减少高空作业。
3、轴线标高的检查准备
施工作业面提供后，将按规定时间将钢梁进入施工现场，进行好现场的准备工作重点对轴线的控制线，标高的控制点进行复核校验。
二、钢梁安装
1、钢梁的绑扎及吊装
跨度为11.31m、14.14m、17.12m钢梁采用单条整体吊装的方法进行。其重量分别是1.7t～2.1t，跨度为26.8m分为二段吊装后，每一段的重量也只有2.9t左右，四层KL12a（1）有一半在塔吊起重范围内。因此，可以利用工地已安装的塔式起重机和20汽车吊配合手动葫芦进行吊装。钢梁的吊装采用两点绑扎起吊的方法进行。钢梁吊装采用千斤顶捆扎法。需要焊接的钢梁吊上梁底后，用花蓝螺丝进行调正拼接位，并检验钢梁安装线，合格后才进行焊接。安装第二根钢梁时，调整后立即安装与已安装就位钢梁间连杆以形成空间稳定结构，再按以上方法安装其余钢梁。钢梁就位后，垫上细石混凝土垫块，使钢梁底的钢筋有合理的保护层。然后用经纬仪及平水仪等设备进行检验和调校好梁的平直度和起拱高度。钢梁校正完毕后，拧紧各接点处螺栓，焊接牢固。其他重量相对较小的构件，用倒链或人工安装。待吊装完毕后，进行轴线偏差、垂直度复测，复测无误后连接牢固，最后焊接。确保正确后才进行下一工序。为了便于钢梁的吊装及焊接的操作，在梁底模板的外侧用木板铺设安装工作平台，工人在操作平台上操作。
2、钢梁的焊接
⑴、焊接施工管理措施
ａ、焊接材料要求：所有焊接材料均要有质保书并符合规范要求，入库后分类管理，并保证通风干燥，焊条使用前严格按使用说明进行烘焙，CO2气体纯度和含水量符合规范要求；焊条、焊剂必须按规定烘干使用；烘干后的焊接材料应随用随取，从烘干箱中取出的焊接材料超过4小时，应重新烘干后再使用。
ｂ、对焊缝坡口尺寸进行检查、记录；焊接接点处的铁锈、油漆、水分及其它影响焊接质量的杂物，应在施焊前清除；
ｃ、根据母材材质，厚度，按施工规范要求进行焊前预热。
ｄ、空气相对湿度大于85％时，要对焊接施工点进行吸湿、干燥处理后进行焊接；
ｅ、焊接中严格施工工艺规范要求进行施焊，随时注意焊接电流、电压及焊接速度，如发现问题，立刻上报，处理整改后才继续焊接；
⑵、结构焊接施工顺序
焊接施工顺序对焊接变形及焊后残余应力有较大影响，在焊接时为尽量减少结构焊接后的变形和焊后残余应力，结构焊接尽量实行对称焊接，让结构受热点在整个平面内对称，均匀分布，避免结构因受热不均匀而产生扭曲和较大焊后残余应力。
⑶、焊接质量控制
焊接前应检查并确认所使用的设备工作状态正常，仪表工具良好，齐全可靠，方可施焊。焊接工作必须严格执行焊接工艺卡的规定，焊接参数不得随意变更；构件焊接按工艺规定的焊接顺序及焊接方法施焊； 部件在焊接进行中或焊缝冷却过程中，避免冲击或震动；焊缝按设计要求或有关规定进行外观检查和检验。
三、钢梁钢筋安装
由于劲性梁内的工字钢梁的上、下及两侧均设有受力钢筋和箍筋，而且，钢梁底部的3Ф25钢筋是每间隔2m与钢梁单面焊250mm连接。考虑到钢梁就位后很难安装和焊接底部的3Ф25钢筋，因此，钢梁底部的3Ф25钢筋在钢梁吊装前先焊接在钢梁的底部，箍筋的安装在钢梁就位的过程中利用塔式起重机协助进行。钢梁就位和调整好箍筋的间距后再焊接钢梁顶部的“U”钢筋及安装其余的钢筋。

第七章 浇筑劲性梁混凝土施工
劲性梁的混凝土与其周边的梁板混凝土同时浇筑。浇筑混凝土时，不允许在劲性梁留设施工缝隙。因为劲性梁内的钢梁的梁顶标高接近楼板标高，而且钢梁的翼缘板距梁模板边只有50mm，加上劲性梁内的其它钢筋，劲性梁两侧投放混凝土及振捣混凝土的空隙比较小，混凝土入模及振捣密实钢梁上下翼缘的死角位是关键。为此，采取如下的做法确保劲性梁混凝土的浇筑质量：
1、采用骨料5～12mm的混凝土，混凝土的坍落度150～170mm。
2、采用Ф25小直径振动棒辅助振捣。
3、为了保证钢梁下翼缘板下的混凝土质量，投料时，从钢梁两侧同时下料，每一次投料高度不超过500mm，然后用振动棒，当混凝土挤出高度超过翼缘板约50mm以上。整条梁都完成了这一层混凝土的浇筑时，再从梁的两侧相对同时分层下料，同时用针式振动棒振捣密实。
4、当混凝土面浇筑至距钢梁上上翼缘底面只有200mm时，再从梁的中段开始浇筑，投料厚度超过上翼缘200mm厚，使上层混凝土对下层混凝土有一定的压力，用振动棒从中间分别向梁的两端逐渐驱赶混凝土。振捣过程中，要始终保持振捣区域内的混凝土厚度，使混凝土从梁的中段沿腹板逐渐向两端延伸，直到梁端部，同时把空气从两端完全排出。

第八章 安全生产措施
上岗前要认真做好三级安全教育和岗位培训工作，对作业环境、注意事项及安全防护措施进行专项技术交底，以确保安全生产。安全注意事项具体如下：
1、操作场地须远离易燃、易爆物品，不要让太阳直晒；乙炔瓶与氧气瓶应分开放置，乙炔瓶应远离动火区，防止有火星溅入。
2、操作人员不能用沾有油污的手套、工作服，工具去接触氧气瓶及附件。
3、正确使用劳动保护用品，防止触电。现场用电实行一机一闸一漏电保护。
4、使用标准的安全带，安全带的使用遵循高挂低用的原则；使用符合安全要求的梯子搭好跳板及脚手架。
5、高空作业，焊把软线要绑紧在固定点不应缠在身上或搭在肩膀上：高空作业的下方，火星所溅及的地面上，应彻底清除易燃物，并配有灭火器材。
6、高空作业时要设监护人，密切注意焊工的工作动态，电源开关设在监护人近旁遇到危险立即拉闸，并进行营救。
7、钢梁起吊前对重型机械进行全面检查试吊。塔吊指挥由有丰富起重经验的人员担当，指挥人员的哨声，手势和旗语必须正确、清楚。
8、夜间作业各点面必须照明充足，现场用电实行一机一闸一漏电保护。
9、钢梁起吊前，要对起重机械进行全面检查，试吊起吊过程要派专人指挥。