焊接球施工组织设计.doc

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大跨度焊接球异形钢网架
吊装技术方案
目 录
一、 工程概况及特点
二、 吊装方案选择
三、 吊装现场平面布置
四、 吊装工艺及施工程序
五、 主要吊装施工步骤及技术措施
六、 工艺计算
七、 安全技术要求及应急措施
八、 吊装进度计划安排
九、 主要资源计划
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一、工程概况及特点
（一）、概述
1、****************工程，位于******场南边，****路以北，****路以东，
东西纵向坐落。工程占地面积8784.86m2，建筑面积为20292.48 m2，建筑总高
2、本工程由*******设计研究院设计，结构形式为框架结构，屋盖为异形钢网
架和刚架、桁架结构体系，部分框架梁采用预应力；建筑结构的安全等级为一
级。该工程属于中型多功能综合体育馆，拥有近三千个席位；防火极限不低于
1.5 小时。
3、工期要求：制作、运输在50 天内完成；安装施工在接到总承包单位发出施
工指令起60 天（日历日）内完成。
（二）、钢网架结构特点
1、本工程的钢网架为正放四角锥钢网架（采用焊接球），周边支撑，各支座安
装标高为23.000～28.908m。该异形钢网架的高度（球中心距离）为3.0m 及
1.5m，结构形式比较复杂。钢网架的钢管和钢球采用Q345B 材料，最大钢球直
径φ650×16，、最大钢管直径φ203×16，钢管杆件设计应力300N/mm2，钢网
架结构的总重约为172t（不含支座）,网架跨度64.8 米，长度110 米。受到现
场条件和工程施工工期、成本等制约，本工程采用“周边布置集群电动环链提
升机整体吊装法”的吊装工艺，分区域进行整体吊装。
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2.异形钢网架结构示意图
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（三）、编制依据及施工应遵循的标准规范、规程
1、工程设计施工图纸和技术文件、招标文件
2、《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201-2000
3、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
4、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002，J218-2002
5、《钢网架工程质量检验评定标准》JGJ78-91
6、其他与本工程有关的国家现行标准、规程、规范、规定等。
二、吊装方案选择
（一）、本工程焊接球形钢网架的吊装技术方案的选择主要从以下几个方面考
虑：
1、保证异形焊接球钢网架的现场安装质量，便于钢网架的拼装、焊接、防腐；
2、有利于减少高空作业时间和工作量，保证吊装过程的安全可靠；
3、能有效利用现场的有利条件及所拥有的机具和成熟的吊装工艺；
4、吊装费用与工程承接费用相适应并能取得良好的经济效益；
5、能最大限度地确保钢网架安装工期要求。
根据以上几点要求，结合工程特点，确定本工程钢网架安装单元分三个区域：
A 区（⑷～⑸轴线）、B 区（⑸～⒂轴线）、C 区（⒂～⒅轴线）。其中，A 区受
到结构设计影响只能采用散装法(利用各列⑷～⑸轴柱间混凝土梁搭设作业平
台)，B 区和C 区分别采用“周边布置集群电动环链提升机整体吊装”。
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针对B、C 区钢网架吊装的这一关键环节，就以下几种方案进行对比分析：
表一
续表一
吊装方案 优缺点 可行性（可操作性）
费用及经济
效益
结
论
1
4 台150t 以上
大型吊车分片
抬吊、空中补杆
机动灵活，吊装准备时间短、工效高，但操作配合
要求高，存在较多的高空补杆（质量控制困难），对
场地条件要求高且进场困难。
安全可靠性较差，吊车需
到外地租赁，难以实施
费用较高与
工程承接费
用不相适应
不
采
用
2
多桅杆布置在
网格内，进行整
体吊装(或集群
液压缸提升)
工艺本身很成熟，但本工程为多层异形网架，需要
的桅杆高度达55 米以上，桅杆缆风绳及地锚布置很
困难，吊装准备时间长；网架吊装后的桅杆拆卸困
难，需要对吊点及桅杆穿越网格的位置进行加固，
且对此位置的高空补杆困难。
对工期影响较大，后期收
尾工作多。针对此异形钢
网架和现场条件，吊装的
可操作性较差。
人员、机具、
材料投入较
大，周期长，
费用较高。
不
采
用
6
吊装方案 优缺点 可行性（可操作性） 费用及经济效益
结
论
3
搭设满堂脚
手架采用散
装法安装
高空作业量相对较少；脚手架搭设较高（存在整体失稳
的隐患）、工作量大，安装准备时间长（占用总工期）。
对工期影响较大，
安全防护措施要求
高。
机具、材料投入较
大，周期长，费用
也较高。
不
采
用
4
高空分条滑
移法
脚手架施工操作平台搭设量少（仅需局部搭设），安装准
备时间相对较短；但由于本工程为异形网架，且各支座
标高相差较大，滑移困难；高空补杆多。
工期不易保证，高
空分条滑移安全性
差，操作困难。
施工周期长，费用
较高
不
采
用
5
周边布置集
群电动环链
提升机整体
吊装
吊装工艺成熟，吊点位置与网架设计的支座位置重合，
网架整体提升过程受力状态好；吊装准备时间相对较短，
网架吊装就位后吊具的拆除不影响后续施工；但对吊装
设备的性能和系统控制要求高。
整体工期短，可行
性和可操作性均满
足实际要求
费用适中 确
定
采
用
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（二）、经过分析对比，******工程焊接球形钢网架工程的B 区（⑸～⒂轴线）、
C 区（⒂～⒅轴线）选用“周边布置集群电动环链提升机整体吊装法”的吊装
工艺：周边各台电动环链提升机的同步提升由中心微机控制台进行控制；通过
位移（升差）信号反馈系统、吊点受力检测信号系统、电动机变频调节输出系
统的控制，确保各提升点的受力均符合设定要求，各台提升机能同步运行，保
证钢网架平稳提升。钢网架同步提升控制系统的组成见下图：
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三、吊装现场平面布置
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四、吊装工艺及施工程序
（一）、周边布置集群电动环链提升机整体吊装工艺
1、在B 区和C 区网架周边支撑柱顶共设置34 组电动环链提升机小桅杆，具体
设置见上页平面布置。
2、吊装工艺过程图解
2.1、B 区正立面吊装工艺过程
2.1.1、吊装初始位置（B 区 ⑸～⒂轴线 ） 图2.1.1
2.1.2、吊装最高位置（B 区 ⑸～⒂轴线 ） 图2.1.2
2.1.3、水平滑移至安装位置 图2.1.3
2.2、B 区侧立面吊装工艺过程
2.2.1、吊装初始位置 图2.2.1
2.2.2、吊装最高位置 图2.2.2
2.2.3、水平滑移至安装位置 图2.2.3
2.3、C 区吊装工艺过程 图2.3
C 区吊装工艺过程，侧立面吊装工艺过程与B 区侧立面类似。
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图2.1.1 吊装初始位置（B 区 ⑸～⒂轴线 ）
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图2.1.2 吊装最高位置（B 区 ⑸～⒂轴线
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图2.1.3 水平滑移至安装位置（就位后调整后，进行部分上弦支座球与下弦钢球腹杆、弦杆的组对、焊接）
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图2.2.1 吊装初始位置（B 区侧立面吊装工艺过程）
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图2.2.2 吊装最高位置（B 区侧立面吊装工艺过程）
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图2.2.3 水平滑移至安装位置（B 区就位后调整后，进行部分上弦支座球与下弦钢球腹杆、弦杆的组对、焊接）
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图2.3 C 区吊装工艺过程（仅从正立面示意，侧立面吊装工艺过程与B 区侧立面类似）。
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（二）、吊装施工程序及顺序
1、吊装前期施工准备（含技术准备、基础复验、钢网架拼装质量复
核等）。
2、小桅杆设置。
3、集群电动环链提升机、索具、钢丝绳安装。
4、集群电动环链提升机电源线、信号控制线布置，中心控制柜安装、
电动环链提升机单机调试和无负荷联动检查等。
5、钢网架各吊点的捆绑。
6、吊装系统试吊及检查和确认。
7、正式吊装，将钢网架提升至最高位置。
8、钢网架整体水平移动至安装位置（B 区钢网架沿西北角方向移动），
调整、就位。
9、钢网架剩余杆件、支座安装。
10、整体测量、调整及检查合格后，各支座底板焊接
11、小桅杆、索具及电动环链提升机拆除及清场，下一道施工准备。
五、主要吊装施工步骤及技术措施
（一）、前期吊装施工准备
1、在本项目成立吊装指挥部，项目经理兼任总指挥，高级吊装技师担任现场
吊装指挥。
2、人员准备：项目总指挥配置工程所需的人力资源，从事特殊工种的特种作
业人员（焊工、起重工、电工等）及有关管理人员均应持证上岗。
3、技术准备与交底：项目总指挥组织对项目技术人员及施工人员进行详细技
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术交底，明确吊装程序、施工安全技术要求和施工作业人员的职责，同时作好
交底记录，参加人员签字。
4、 吊装现场准备：项目经理与业主协调现场用电等事宜。同时组织有关人员
对现场环境进行勘测检查，解决与吊装有关的障碍物及用地用电等问题。
5、吊装机具、材料准备：项目材料员、质检员对起重设备及吊索具准备工作
进行认真检查，对设备机具作必要的试验，确保其使用安全可靠。
6、办理吊装前钢网架现场组装质量、基础复验等的核查手续，取得相关部门
的吊装条件许可。
（二）、小桅杆安装
采用吊车配合组立B、C 吊装区的34 组小桅杆。小桅杆高度3.0～3.5 米，顶
部设置定滑轮，吊装钢丝绳穿过此滑轮后，与平衡梁连接，并通过平衡梁下的
两个吊点分别与钢网架下弦钢球绑扎，以此连接方式减少吊装过程对网架产生
的附加应力。组立小桅杆的典型形式见下简图：
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（三）、钢网架吊点捆绑
1、钢网架每个吊点捆绑在钢网架下弦的两个钢球上，并采取必要措施对节点
的杆件进行防护。
2、采用平衡梁形式分解吊点受力，避免吊装过程对网架结构附加水平应力。
（四）、吊装系统试吊及检查和确认
1、整个吊装系统全部设置完成后，必须对照方案和有关起重操作规程、规范
进行一次全面检查，对隐蔽工程和安装偏差及有关变更如实记录（变更需经过
吊装技术负责人同意，并经过重新核算无问题后方可使用）。同时，应按照钢
网架正式吊装要求进行一次吊装操作程序交底，明确岗位责任，明确指挥信号。
吊装所需检测仪器必须全部准备到位；检查电动环链提升机的运转及制动装置
必须正常；检查系统联动的控制及信号反馈系统必须灵敏可靠。确认无问题后
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方可进入试吊程序。
2、试吊时采用逐渐增加负荷的方式，缓慢吊起钢网架（边加负荷边检查各主
要受力点）至刚好离开组对支撑点停止。若出现任何异常，均应立即停吊并迅
速卸荷，同时投入应急小组进行处理，处理好后重新进行试吊。再次试吊时，
缓缓将钢网架吊起300mm，然后停吊不少于0.5h，进行全面检查，主要内容如
下：
2.1、各吊点绑扎绳的受力情况及吊点处钢网架的受力，严格检查有无局部变
形。
2.2、各电动环链提升机的受力是否均匀，有无超过标准值的现象；有无偏斜、
偏转、绞绳，受力不均等现象。
2.3、小桅杆有无变形情况，缆风绳受力情况等。
2.4、各台电动环链提升机的操作配合、信号反馈、制动是否灵敏有效，对指
挥信号是否适应。
2.5、检查周围环境对吊装的影响情况。
试吊的所有操作均按正式吊装要求进行。满足停吊时间不小于0.5h 的条件下，
确认无问题后，方可进行正式吊装。
（五）、正式吊装
1、试吊合格并经指挥组确认后，由吊装总指挥发布正式吊装命令，方能起吊。
正式起吊应在试吊高度的基础上进行，吊装操作岗位人员应与试吊时保持一
致，以保证工作的连续性。
2、吊装指挥站在便于全面观察和清楚传递（接收）信号的位置，两名副指挥
的位置相对固定，一名设在吊装系统中心微机控制台旁，另一名设在底层电动
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环链提升机区域。
3、各台电动环链提升机的同步提升由中心微机控制台进行控制：通过升差信
号反馈系统、变频调节输出系统的控制，确保各提升点的受力均符合设定要求，
各套提升机能同步运行，保证钢网架平稳提升。
4、网架吊装至预定高度，通过水平牵引，使B 区网架整体向西侧和北侧平移，
C 区网架向东侧和南侧平移；平移到位，缓缓将网架已经安装好支座的两侧就
位，调整、封固索具后，进行另外两侧钢球和杆件的补装。
（六）、索吊具及桅杆拆除
钢网架补装钢球和杆件完成后，经检查合格，即可安排索具及小桅杆的拆除。
六、工艺计算
（一）、吊装受力分析及小桅杆选用计算
Q j =K1×K2×Q
K1 动载系数查工具书取K1=1.1
K2 不均衡系数查工具书取K2=1.2
Q 已经综合考虑起升钢网架重、索具等Q=1000KN=100tf
故，Q j =1.1×1.2×1000=1320KN
滑轮受力分析图：
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已知S1 受到向下的网架自重为1320KN，网架起吊桅杆点共24 个则每点受到
向下的自重为55KN，得出S1
”=55KN
可得：S1×Cos38°=S1
”
S1=69.8KN
S1’=S1×Sin38°=69.8×0.62=42.97KN
滑轮受力
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得: S1=69.8KN
S2 在受力过程中与滑轮的摩擦力比S1″大,查工具书得该规格、型号种类
的滑轮摩擦系数=1.04
得：S2=μs1＝72.59KN
桅杆一侧钢丝绳受力分析：
由图可得：T2=S1’
T×Sin63°=S1×Sin38°
T=S1×Sin38°/Sin63°=48.23KN
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T1=T×Cos63°=21.89KN
T2=T×Sin63°=42.97KN
桅杆受力分析：
由图可得：
N=T1+S1
“+S2＝149.48KN
求得截面最大弯矩M=49.4 KN*m
按杆件压弯组合，计算弯曲应力
杆件长细比
λ=L/Ρ=300/7.5=40 ,查表稳定系数ψ＝0.927
又 , M 最大=49.4KN*m W=557cm3 （截面加固）
N=149.48KN F= 123.9 ㎝ 2
则，σ=N／(ψ*F)+M/W
=149.48/(0.927*123.9)+49.4*100/557
=10.17KN／cm2＝101.7MPa
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由钢管许用应力［σ］＝160 MPa，得
σ=101.7MPa＜［σ］
故，选用φ219*7 钢管小桅杆，可保证吊装安全！
（二）、提升钢丝绳的选用
由上节受力分析，可知钢丝绳受到的最大拉力S2=72.59KN，
取安全系数K＝5.5，
选用φ28-6*37+1-1700 的钢丝绳作提升绳，其破断拉力P＝418.6KN
又，S2*k=399.25KN＜P
故，采用φ28-6*37+1-1700 的钢丝绳作提升绳，满足吊装安全使用！
（三）、桅杆正压力对结构影响分析
由最大正压力N＝149.48KN，根据类似工程的经验和对梁柱的初步验算，
可满足安全使用要求；按照本工程设计要求，吊装方案必须经过设计方认可，
同时施工单位也可采取进一步加固措施，减少吊装过程对结构的影响，确保吊
装过程的结构安全。
七、安全技术要求及应急措施
（一）、本吊装工程应遵循的工艺标准及规程、规范
1、工程设计图纸
2、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
3、《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201-2000
4、其他与本工程有关的安全操作规程、规范、规定等。
（二）、主要安全技术措施
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1、吊装施工前对所有参加吊装的人员进行详细的施工方案技术交底和安全技
术交底，让相关施工专业了解吊装程序，掌握相关要求。
2、建立安全质量岗位责任制。定岗、定人、分工合作，绝对服从统一指挥。
3、为确保吊装操作指挥能对吊装全过程、全方位进行指挥和控制，设2 名副
指挥协助；指挥信号为步话机+哨音（旗语）。
4、成立吊装指挥组，对重大问题进行决策，对吊装中出现的应急问题进行决
断，确认系统的安装是否符合要求，确认试吊是否合格，向吊装操作指挥发出
正式起吊指令。
5、吊具、索具需经过检查，确认安全可靠。
6、设置专职的安全员进行严格执法，杜绝违章作业。
7、合格试吊检查，存在任何不安全因素均不得正式起吊。
8、试吊和正式吊装时，整个施工区域均为吊装警戒区域，无关人员不得入内，
影响吊装的其他施工均应暂停作业，影响吊装的施工道路暂停使用。
（三）、主要应急措施（预案）
1、成立应急小组（兼作预备小组），由起重技师任组长，负责处理吊装过程出
现的故障及实施应急措施。
2、吊装时，配置一台50t 吊车在现场作应急之用。
3、另行准备5 台电动环链提升机和一定数量的钢丝绳卡具等，以备更换出现
问题的提升机。
4、与当地供电部门事先联系，当意外停电时，能尽快恢复供电或提供备用电
源。
5、与当地医疗救治中心提前取得联系，以便出现意外时能及时救治。
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八、吊装进度计划安排
吊装准备工作在吊装前一天完成，试吊和正式吊装在1 天内完成（早8：00～
下午20：00），索具和小桅杆等的拆除在第二天钢网架调整、检测合格后进行。
九、主要资源计划
（一）、主要人员计划（含应急小组）
序号 工种 数量
1 起重工 20
2 焊工 4
3 铆工 6
4 钳工 6
4 电工 6
5 仪表检测工 4
6 普工 10
7 管理人员 8
（二）、主要机具及材料计划
序号 名称 规格及型号 单位 数量 备注
1 吊车 50t 台 1 吊装时作应急使用
2 吊车 16t 台 1 组立、拆除桅杆
3 电动环链提升机 10t 套 50 配置中心微机控制台
4 钢丝绳 φ28-6×37+1 米 1200
5 钢管小桅杆 φ219×7 米 1190 分34 组
6 钢板 δ＝30 米2 7
7 平衡吊梁 6.0m 个 24
8 角钢 L100*100 米 82
9 绳卡 φ28 只 150
10 钢板 δ＝10、20 米2 各10 吊点连接
11 单滑轮 10t 只 48
12 卸扣 15t 只 48__