【廣州】歌劇院鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)介紹(共78頁)-精品課件

1、*歌劇院項目介紹,目錄,一、*歌劇院總體概況 二、土建概況 三、鋼結(jié)構(gòu)概況 四、工程重點、難點及其對策 五、科技推廣與創(chuàng)新立項簡介 六、目前工程進展情況,一、*歌劇院總體概況,參建單位,建設(shè)單位：廣州市文化局 代建單位：廣州市建筑工程總公司項目管理分公司 設(shè)計單位：（英國）*設(shè)計師事務(wù)所 廣州市*設(shè)計院 監(jiān)理單位：廣州*監(jiān)理有限公司、 廣州*咨詢事務(wù)所有限公司聯(lián)合體 總包單位（包括土建、鋼結(jié)構(gòu)施工）： *建設(shè)工程股份有限公司 基礎(chǔ)施工單位：廣東省*公司 安裝施工單位：廣東省*安裝公司 幕墻施工單位：珠海市*有限公司,設(shè)計理念,其外部形狀尤如平緩起伏的山丘上放置的兩塊大小不同的礫石。整體建筑保持

2、水泥粗糙面不予磨光，外部地形呈沙漠形狀。后現(xiàn)代性特征非常突出，以灰黑色調(diào)的雙礫構(gòu)成的自然、粗野的原始造型，具有伸手可及的質(zhì)感，與周邊高樓林立的現(xiàn)代都市的形象構(gòu)成顯著的對比。,“圓潤雙礫”,建筑概況,*歌劇院工程位于珠江*中心區(qū)南部，廣州市新城市中軸線西側(cè)，濱臨珠江，北靠廣州市新地標珠江*，與新廣州電視塔隔江相望。,使用功能示意圖,總體目標,本工程合同目標包括： 質(zhì)量目標： 確保魯班獎 安全生產(chǎn)文明施工目標： 確保廣東省安全生產(chǎn)文明施工樣板工地,二、土建概況,土建工程概述,本工程基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，臺倉采用抗拔錨桿，主體結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，為滿足造型的需要，本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計大量使用斜梁、斜柱

3、、斜墻、傾斜錯洞剪墻結(jié)構(gòu)以及后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 主要受力鋼筋均采用三級鋼筋，混凝土強度等級C30、C40，鋼筋總量約1.2萬噸，混凝土總量約6.2萬立方。填充墻除有隔聲要求的部位采用陶粒砌塊外，其它均采用加氣混凝土砌塊。,地下室概況,地下底板面標高-4.85m，底板厚度400mm，頂板厚度400/300mm，側(cè)墻厚度400mm，臺倉底板面標高-18.00m，底板厚度1200mm，側(cè)墻厚800/1200mm。,一層平面,多功能劇場概況,二層平面,四層平面,三層平面,一層平面,大劇場概況,二層平面,四層平面,三層平面,五層平面,大劇場概況,六層平面,七層平面,三、鋼結(jié)構(gòu)概況,鋼結(jié)構(gòu)三

4、維示意圖,鋼結(jié)構(gòu)概述,屋蓋、幕墻一體化結(jié)構(gòu)，呈空間不規(guī)則折面組合型體 大劇場：64個面，41個轉(zhuǎn)角和104條棱線，外表面積23180m；投影長度為135.9m，投影寬度128.5m 多功能劇場：38個面，18個轉(zhuǎn)角和54條棱線，外表面積9440m；投影長度為87.6m，投影寬度62m 結(jié)構(gòu)體系采用空間組合折板式三向斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 大劇場：周邊79個落地支點，內(nèi)部設(shè)置14個上部支點，平面夾角79 177.5。平面內(nèi)次梁夾角4560，少數(shù)1530 多功能劇場：周邊54個落地支點，內(nèi)部設(shè)置4個上部支點，平面夾角43.9174.1，平面內(nèi)次梁夾角為1590.2網(wǎng)格大小6m 主梁相貫節(jié)點大量采用鑄鋼節(jié)點

5、大劇場48個，多功能劇場21個，鑄鋼節(jié)點單件最大重量38T，最多分枝為10個枝，最大枝長18m。 鋼結(jié)構(gòu)工程總用鋼量約10000噸，其中大劇場7800噸，多功能劇場2200噸,球形支座,落地處設(shè)置收邊環(huán)梁，擱置在93球形支座上；另在內(nèi)部設(shè)置14個球型支座，支撐在混凝土結(jié)構(gòu)上,主、次梁均為箱型截面，最大截面2005400mm 大劇場次梁斷面3008001000mm，主梁寬度400mm，高度隨面夾角變化，約在1.01.5m 多功能劇場次梁斷面250750mm，主梁寬度300mm，高度隨面夾角變化，約在0.761.5m,鋼結(jié)構(gòu)箱梁截面尺寸,主梁,次梁,鑄鋼節(jié)點,鑄鋼節(jié)點,典型結(jié)構(gòu)面,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件示意圖

6、,歌劇院主舞臺頂面承重鋼結(jié)構(gòu)采用縱橫雙向桁架體系，橫向主桁架跨25.2m；主桁架之間設(shè)置縱向支撐桁架形成空間結(jié)構(gòu)。主桁架高度為2.4m。桁架的弦桿及腹桿為焊接和軋制H型鋼。,附屬結(jié)構(gòu),四、工程重點、難點及其對策,土建施工重難點分析,主臺倉超深基坑,大劇場地下一層（局部四層），地上七層，深基坑深度達到19.5m,超高模板支撐體系施工,為滿足造形及功能需要，本工程存在大量超高結(jié)構(gòu)，尤其是舞臺和觀眾廳部分，大劇場觀眾廳上部超高結(jié)構(gòu)高度達到33.08m，而且，由于池座的標高變化較大而形成較大基底高差。,33.08m,超高模板支撐體系施工,對策：采用扣件式鋼管腳手架,采用PKPM軟件進行胎架設(shè)計計算,方

7、案履行簽字手續(xù)，并請廣州市高支模委員會的專家進行方案評審,勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工,觀眾廳樓座看臺采用不對稱疊落式布置，結(jié)構(gòu)面標高變化較大，為滿足功能需要，勁性混凝土結(jié)構(gòu)挑出跨度達12.08m,對策：綁扎后整體就位,清水混凝土施工,為滿足設(shè)計效果要求，平臺、草坡下部空間三向斜交梁板結(jié)構(gòu)及坡道欄板均采用清水混凝土，尤其是平臺下部空間為國內(nèi)首次大面積使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)梁板清水混凝土。,對策：樣板引路,鋼結(jié)構(gòu)安裝施工重難點分析,69個鑄鋼節(jié)點為空腔異體箱型截面,體形大、單件重；節(jié)點上多桿件匯交，最多分支達10個，空間位置與大地呈多角度；構(gòu)造復(fù)雜、形狀各異。,難點一：機械設(shè)備選擇,難點三：空間異種鋼材箱形 截

8、面全位置焊接,難點四：支撐胎架布設(shè)難度大,鑄鋼節(jié)點特點及安裝難點,難點二：多維空間異形構(gòu)件 的測量定位,復(fù)雜的鑄鋼節(jié)點模型,大劇院,多功能劇場,單個鑄鋼節(jié)點相對于主次梁來說相對較重,且散布于整個網(wǎng)殼內(nèi),而其數(shù)量比例不足1.2%,因此合理配備吊裝設(shè)備顯得尤其重要.,難點一：機械設(shè)備選擇,優(yōu)點:(1)吊裝設(shè)備貨源相對較多，選擇方便。 (2)大小設(shè)備合理搭配，施工效率相對較高，能滿足工期要求。 (3)機械費用相對較低，較經(jīng)濟。,缺點:(1)胎架量相對較大; (2)主舞臺橫向桁架需散件安裝 。,吊裝機械設(shè)備選擇及平面布置： 1、選用一臺SN630塔吊、兩臺K50/50塔吊作為主吊設(shè)備； 2、另配一臺2

9、50T履帶吊作為塔吊盲區(qū)部分構(gòu)件及較重鑄鋼件的輔助吊裝設(shè)備。,難點一對策：大型塔吊及履帶吊綜合吊裝法,與中型吊車配合使用，吊裝設(shè)備選擇方便、經(jīng)濟；施工部署合理、與土建施工配合緊密、工期較易保證。 因此從設(shè)備投入、工期要求、安全保障、技術(shù)可行性及安裝精度上綜合衡量，選擇該方案為實施方案。,250T履帶吊,K50/50塔吊,K50/50塔吊,SN630塔吊,(1) 鋼結(jié)構(gòu)的安裝采用高空胎架原位拼裝法進行安裝; 鑄鋼節(jié)點和主梁安裝時下設(shè)安裝胎架和安裝操作平臺。 (2) 安裝總體順序：立面上從下向上逐面擴展安裝.平面上從中間向四周逐面擴展安裝。,行走區(qū)路面處理現(xiàn)場圖,樓板加固采用：500mm500mm

10、的腳手架通過可調(diào)托撐頂緊樓板，腳手架采用483.5的熱軋無縫鋼管，大橫桿最大間距1000mm，斜撐在平面內(nèi)連續(xù)布置，每四排腳手架設(shè)一道斜撐，水平支撐每兩個步距設(shè)一道。,地下室頂板加固措施,地下室頂板加固現(xiàn)場圖,應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測,樓板和梁變形監(jiān)測,現(xiàn)場荷載試驗,兩次監(jiān)測的最大應(yīng)力值為30.24MPa，最大變形 4mm.,現(xiàn)場荷載試驗,難點二對策：型鋼架與鋼管架組合胎架,典型節(jié)點胎架示意圖,1.81.8m型鋼標準節(jié),腳手架,鑄鋼節(jié)點,鑄鋼節(jié)點下的胎架形式,胎架底部與樓板連接形式,局部樓板穿孔,胎架局部樓板穿孔形式,主次梁胎架搭設(shè)形式,本工程鋼屋蓋異型復(fù)雜空間殼體結(jié)構(gòu)，整個測量重點在于連接主、次梁的鑄鋼

11、節(jié)點空間位置的精確定位，采用索隹331023高精度全站儀對鑄鋼節(jié)點進行空間三維坐標控制.,難點三對策：全站儀定位測量,循環(huán)測距離法原理：基于端口上的任意一個端點的空間定位坐標均與同一節(jié)點不同斷面上的可視端點之間的空間有效距離，循環(huán)測量、相互校核，以空間距離來達到控制空間角度的原理;每個鑄鋼節(jié)點所有端點之間形成封閉環(huán)，多組數(shù)據(jù)反復(fù)校對.,鑄鋼件檢測采用循環(huán)測距坐標擬合法,直接用激光捕捉測量控制點的空間三維坐標，將測量數(shù)值與設(shè)計預(yù)控制值比較，貼厚度小于1mm的全息反射薄膜；節(jié)點上的測控點根據(jù)設(shè)計中心坐標轉(zhuǎn)換在節(jié)點分枝表面上.,型鋼支架和定位架安裝,鑄鋼件地面預(yù)拼裝,難點三：復(fù)雜鑄鋼節(jié)點的測量定位,

12、在地面拼裝時通過測量量定位將鑄鋼節(jié)點調(diào)整至安裝姿態(tài).,安裝定位,鑄鋼節(jié)點安裝測量定位,本工程現(xiàn)場焊接部位主要有鋼梁與鑄鋼件焊接，鋼梁對接，鋼桁架焊接，大部分接頭焊接難度較大，特別是鑄鋼件與鋼梁異種鋼材焊接，鑄鋼件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接操作空間小。焊縫形式有平焊、橫焊、立焊、仰焊等高空全位置焊接。焊接量大，焊接變形控制是本工程的一大重點。,鑄鋼節(jié)點（GS-20Mn5N),箱型梁(Q345JGB),對接焊縫,難點四：空間異種鋼材箱型截面全位置焊接,1、焊接工藝評定,針對現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接施工特點，選用本工程最具特點的焊接位置進行試驗。評定的目的是針對各種類型的焊接節(jié)點確定出最佳焊接工藝參數(shù)，制定完整合理詳細的

13、工藝措施和工藝流程。,對合格焊工進行培訓(xùn)并進行技術(shù)交底，施工前進行復(fù)訓(xùn)與考核。,2、焊工培訓(xùn)與考試,3、焊材及焊接機具選擇,CO2焊機,手工電弧焊機,本工程現(xiàn)場焊接主要采用CO2氣體保護半自動焊、手工電弧焊兩種方法。焊絲選用WH506實芯焊絲和ATYJ502Q藥芯焊絲，直徑選用1.2mm，配備功率強大（可遠距離配線，電壓降極?。┬阅芟冗M，可隨時由操作者遠距離手控電壓、電流變幅的整流式CO2焊機，以適應(yīng)高空作業(yè)者為滿足全位置焊接需要頻繁調(diào)整焊接電壓、電流的要求。,坡口打磨清理,坡口檢查,4、接頭坡口處理,GS20MN5N鑄鋼件與Q345GJB箱型鋼梁焊接前，預(yù)熱應(yīng)沿焊縫中心兩側(cè)各100mm以內(nèi)進

14、行全方位均勻加熱，當預(yù)熱溫度范圍均達到預(yù)定值后，持續(xù)20-30分鐘，溫度的測試須在離坡口80-100mm處進行，采用觸式溫度計測試，加熱源采用氧乙炔加熱時至少使火焰焰蕊距管壁具有不少于100mm的距離且不時繞鋼梁運作，（以免造成加熱不均勻，單點溫度過高而造成對鑄鋼件的損傷）（預(yù)熱溫度見表）,5、焊前預(yù)熱,預(yù)熱溫度表,焊接作業(yè)區(qū)域設(shè)置防雨、防風(fēng)措施。連接節(jié)點處，專門設(shè)置可供2人同時同臺作業(yè)的操作平臺。平臺除密鋪腳手板外，還要采用石棉布，盡可能地減少棚外大氣對棚內(nèi)焊接環(huán)境的侵擾。對于柱間梁，斜支撐梁處水平對接焊和斜對接焊，應(yīng)設(shè)置防風(fēng)、防水、防高溫熔滴飛濺的箱籠式防護架，嚴密防護。,6、焊接保護,焊

15、接完成后采用角向磨光機認真除去飛濺與焊渣，采用焊縫量規(guī)、放大鏡等器具對焊縫外觀進行檢查，不得有凹陷、咬邊、氣孔、未熔合、裂紋等缺陷，并做好焊后自檢記錄，自檢合格后鑒上操作焊工的編號鋼印，外觀質(zhì)量檢查標準應(yīng)符合GB50221表4713的級規(guī)定。,7、焊后外觀檢查、清理,8、后熱處理,焊后立即進行后熱保溫處理，后熱應(yīng)在焊縫兩側(cè)各100mm處全方位均勻加熱，后熱溫度應(yīng)為200250，（采用火焰加熱的方式可對構(gòu)件進行去應(yīng)力回火處理）經(jīng)表面溫度計在離焊縫80100mm處測試溫度達到后不少于四層石棉布緊裹并用扎絲捆緊，保溫時間不少于4小時以上，確保接頭區(qū)域達到環(huán)境溫度后方能拆出。,焊后保溫處理,后熱處理,

16、焊縫在外觀檢查合格的前提下，經(jīng)焊后24小時冷卻使鋼材晶相組織穩(wěn)定后按圖紙要求對焊縫進行超聲波無損檢測，執(zhí)行GB11345-89鋼焊縫手工超聲波探傷方法和結(jié)果分級，規(guī)定的檢驗等級并出具探傷報告。,9、焊縫的無損檢測,單元主梁結(jié)構(gòu)面的焊接順序，先焊主約束，后焊次約束的方法；即先焊主梁拼接段，后焊主梁與鑄鋼節(jié)點的連接；再焊主梁與次梁的連接節(jié)點；最后焊接次梁與次梁的連接節(jié)點。,鋼梁焊接時，先焊接1，再2人對稱焊接2、3，最后焊接焊縫4的方式進行。,10、焊接變形控制措施,五、科技推廣與科技創(chuàng)新立項,（1）地基基礎(chǔ)和地下空間工程技術(shù)1）預(yù)應(yīng)力錨桿支護技術(shù)2）抗拔錨桿施工技術(shù) （2）高性能混凝土技術(shù)1）纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)2）鋼骨混凝土應(yīng)用技術(shù) （3）高效鋼筋與預(yù)應(yīng)力技術(shù)1）高效鋼筋應(yīng)用技術(shù)2）預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù) （4）新型模板及腳手架應(yīng)用技術(shù)1）清水混凝土模板技術(shù)2）高支模應(yīng)用技術(shù) （5）鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)1）空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù),科技推廣項目,2）鋼結(jié)構(gòu)防護技術(shù) （6）安裝工程應(yīng)用技術(shù)大型構(gòu)件、設(shè)備整體吊裝技術(shù) （7）建筑節(jié)能和環(huán)保應(yīng)用技術(shù)1）新型墻體材料應(yīng)用技術(shù)及施工技術(shù)2）節(jié)能門窗應(yīng)用技術(shù) （8）新型建筑防水應(yīng)用技術(shù)自防水混凝土與柔性防水層應(yīng)用技術(shù) （9）施工過程監(jiān)測和控制技術(shù)施工控制網(wǎng)建立技術(shù) （10）建筑企業(yè)信息化管理技術(shù)信息化管理技術(shù) （11）聲學(xué)應(yīng)用