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大跨度无梁拱形波纹钢屋盖施工方案

作者:杰达钢构 点击:561次 时间:2015-11-02 10:23

江苏杰达钢结构工程有限公司
大跨度无梁拱形波纹钢屋盖施工工法

1、前言
金属薄壁拱型屋盖是近几年来从国外引进和发展起来的一种新型的屋盖结构,国内目前最大跨度可达36m,它与传统结构相比,有着自重轻、安装容易、造型美观、施工周期短、抗震性能好、造价低廉、环境污染少、免维护等综合优势。“金属拱型波纹屋盖”作为建设部2001年科技成果推广项目,在近年来有了长足的发展,目前施工技术已日臻成熟。作为冷弯型钢结构的一个分支,金属拱型波纹屋盖结构早在十九世纪八十年代就开始为人类所用,但尽管金属拱型波纹屋盖结构属于冷弯型钢结构范畴并有着很久的应用历史,但到目前为止世界上还没有一部这种结构的专用技术规程,为使拱型屋盖建设过程中施工工艺更加规范,更加完善,特制定了本工法,也希望能为日后其他同类工程提供一定的经验。

2、工法特点
2.1 金属拱型波纹屋盖由于跨度、拱度各不相同,且多种跨度、拱度的屋盖可能在短时间内轮换吊装,因此,为加快施工进度,降低工人安装吊杆的难度,设计出了可调节型吊杆,大大加快了吊装进度。
2.2 本工法系统的叙述了工艺的全过程,是一套完整的工艺体系,适用于各种金属拱型屋盖的施工过程。

3、材料及设备
3.1彩色钢板卷材
主要材料为冷轧结构钢板,表面处理后热镀锌,镀锌量每平方米不少于200克,表层两涂两烘底漆和面漆,漆为聚酯和氛树酯,因而防腐性能好,对环境温度适应性强,强度高,使用寿命长久。例如宝山钢铁股份有限公司生产的Q/BQB 440 TS280GD 2/2 RGA彩色涂层钢带,由于跨度不同,对应的常采用0.800×914×C、1.000×914×C、1.200×914×C等不同型号卷材。其中0.800、1.000、1.200表示卷材厚度,914表示卷材宽度,C为长度。
3.2 吊杆
在多种跨度、拱度的金属拱型波纹屋盖同时施工时,吊车、吊杆等设备随着工程的进度随时在几种跨度的施工现场进行调动。为此,特设计出可拆卸、可旋转、可延伸的新型吊杆。吊杆采用De110镀锌钢管加工而成,两端为1.5m长可拆卸延伸臂,采用螺纹连接,当吊装25m以上跨度屋盖时安装,平时拆除。内侧为1.5m长可拆卸、可旋转的延伸臂,与主杆采用帮条焊连接,随时可根据吊装的需要进行角度调整,重新焊接,方便快捷,在吊装15~25m跨屋盖时安装。主杆为8m长钢管,用于吊装15m以下跨度屋盖。
图1 吊杆设计图
3.3 20t汽车起重机2台
3.4 车载移动彩钢板加工机一台
3.5 锁边机2台,用于板材咬边、锁边
3.6 45W手电钻8台,用于钢板固定
3.7 1KW切割机2台,用于不平整板材切割
3.8 钢丝绳、麻棕绳

4、方案制定
4.1 板长计算
随着跨度的不同,彩钢板大棚的拱度也有所差别,因此,在施工前,必须针对施工的实际跨度进行计算,以确定加工后的彩钢板的长度。计算依据参照表1,以27m跨度,墙厚20cm为例,计算步骤如下:
27m跨度的实际彩钢板屋盖跨度为:
27m-0.2m(墙厚)+0.24m(伸入梁内)×2=27.28m
根据表1,高跨比取0.2,拱高为27.28m×0.2=5.456m
根据跨度与拱高算得,彩钢板实际每跨长度为:29.28m
考虑压纹过程中2~3%的长度损耗,27m跨度屋盖的单块彩钢板的加工长度取30m。

表1
4.2 方案编制
方案基本内容应包括:板长计算、安装质量控制、安全措施、作业人员协调操作具体要求等。并应通过专家认证,确定计算结果是否满足规范、标准要求;安全措施是否全方位履盖到吊装每个环节等。具体参照如下标准进行:

5、施工工艺
5.1 工艺流程

图3
5.2 预埋件、铁托板、拉环加工
预埋件采用10mm厚热轧板与Ф14钢筋加工而成;铁托板采用1500×5×6000热轧板加工,成型后,经除锈涂刷防锈底漆两道;拉环由Ф20钢筋加工。具体尺寸详见图4~图6。

图4 预埋件加工图 图6 拉环加工图#p#分页标题#e#
图5 铁托板加工图
5.3 预埋件埋设
预埋件应在钢筋混凝土天沟砼浇筑前埋设,焊接在梁钢筋上,间距不得大于80cm,且每根柱子顶端必须埋设一个,用于焊接拉环。为保证以后铁托板安装的质量,预埋件焊接时应带通线控制好位置与标高。
5.4 铁托板、拉环安装
天沟砼浇筑完成后开始安装铁托板
与拉环,铁托板为通长安装,拉环只安
装于柱子顶端。均通过焊接与预埋件连
接,定位详见图7。

图7 预埋件、铁托板、拉环埋设部位示意
5.5 彩钢板卷材成型
卷材成型通过车载移动彩钢板加工机完成。这种结构是靠在钢板上轧制出波纹成型的。将卷板变成拱型屋盖需要两道成型工艺:第一步将钢板轧成U形或梯形波纹直槽板,第二步通过在下部轧出横向小波纹而将直槽板轧成拱型槽板。拱型槽板的曲率大小就是靠槽板上横向小波纹的深浅来调整的。双向波纹彻底改变了钢板的力学性能。第一步轧制成的槽形波纹极大地提高了钢板的横向刚度,是结构承载力的根本所在。而第二步轧成的横向小波纹则可提高钢板的局部稳定承载力,增强结构纵向抗弯刚度,突出结构壳体受力特性。每吨彩钢板卷材的展开长度约为100~120m,加工成梯型板后,需采用切割机切割为合适的长度。
5.6 组板、地面锁边
通过车载设备加工成的单块“U”型板,需经过地面锁边方可用于吊装,其原因有二,一是单块板长细比过大,容易折断;二是节约吊车台班。通过锁边机将三块单板加工为一块整板,可大大节约吊装所花的时间。每块单板的形状及锁边机工作的原理如图8所示。

图8 锁边原理及示意图
5.7 吊装、屋面锁边
彩钢板吊装采用人工配合汽车起重机进行。其施工程序如下: 1选择吊杆:根据工程跨度的不同,分别选用 8m、11m、14m三种吊杆; 2安装扣件:吊装时采用扣件将钢丝绳固定在彩钢板上,扣件通过螺栓进行松紧。扣件固定的部位通过方案制定时的计算确定。3吊装:汽车起重机起吊时,彩钢板的两端各用扣件连接20~30m的麻棕绳,由工人在地面或屋面上协助汽车吊控制彩板的方向,然后一端采用自固螺栓在预定部位先行固定在铁托板上,另一端再通过麻棕绳拉扯到位后同样采用自固螺栓进行固定,每单块板使用的螺栓数目根据跨度增加而增加,最少不得少于5个。彩钢板每安装2组(即6块单板)后,留下一块单板的位置再继续下一组的吊装,空出的位置待日后安装阳光板。彩钢板的固定方式详见图12拱板安装节点图。 4屋面锁边:由于在吊装前,彩钢板在地面通过锁边组合成3块一体,吊装后,需通过屋面锁边将每相邻的3块板间的缝隙进行咬合,施工工具与工艺和地面锁边相同。如图9所示。

图9 拱板安装节点
5.8 阳光板安装
阳光板宽度可根据需要自行选择,安装在预留空位的中间部位,两端根据实际长度,采用整板施工时留下的部分材料加工,固定的方式与整板相同。阳关板安装节点详见图10。

图10 阳光板安装节点
5.9 封堵及防水处理
彩钢板安装完毕后,需对安装留下的洞口进行封堵并进行防水处理,避免雨水腐蚀。洞口封堵采用粘土砖砌6cm厚墙体,内外两面粉刷。防水采用抗拉伸性能较强的卷材防水材料,自固螺栓安装的部位需重点处理,防止接口部位锈蚀,影响彩钢板屋盖的整体强度和使用寿命。
安装留下的洞口应防水要求必须进行封堵,但是,拱型屋盖下的风压达0.2~0.25 KN/m,因此,为了整个屋盖结构的安全,在天沟施工过程中应预留好减压洞口,避免风压的不利影响。

图11 洞口封堵、防水处理
图12 排风减压口
5.10 拉杆安装
拉杆:Ф10镀锌钢绞线,花篮螺栓:M20×150

图13 拉杆安装节点


5、质量标准
5.1 必须严格执行有关的质量标准,包括以下两个方面:施工图纸的要求和压型钢板的施工及验收标准(YBJ216-88)#p#分页标题#e#
5.2 施工方案和屋面钢板安装手册及相关专业资料中的施工质量要求。

6、质量控制措施
6.1 钢板在搬运时,不能拖行应抬运,以不使钢板变形为准,吊装时,应把钢板按安装方向放置,避免钢板在屋面上调头。
6.2 在屋面钢板上行走,须穿不带钉、不带纹底的软鞋,双脚只能踩在钢板的凹槽部分,切勿踩踏板肋和在天沟板上行走及站立。
6.3 现场切割钢板,尽量在地面进行,不得在靠进其他钢板的地方切割;若须在屋面进行时,不能在其它钢板上进行此项作业。切割时,钢板正面朝下,切割后钢板上的残余铁屑一定要清扫干净,否则易导致钢板的早期锈蚀。
6.4 钢板在屋面的铺设要注意当地的常年风向,板肋搭接方向需与常年风向相背。
6.5 在屋脊处及图纸上有标注处,需将钢板上弯约45度形成档水板,在天沟及下端处下弯约15度,形成滴水线。
6.6 锁缝后,根据设计要求决定锁缝边是否注胶密封。
6.7 每安装5-6块钢板,即需检查两端的平整度,如有误差,及时调整。
6.8 严格明确各岗位质量、安全责任制;安装前进行详细的技术交底,上岗人员须经考核合格,方可上岗,质量、安全责任到人。
6.9 坚持上岗自检、互检和专职质量检查制度,确保高速优质稳定完成安装任务,
6.10 开展QC活动,由技术人员和工人结合组成QC小组,用科学管理方法来达到施工质量。

7、施工组织及安全措施
7.1 工种人数
安装作业以高空作业人员为主体,再结合其它工种,设安装作业总指挥一人。下设屋面安装作业两个分组长,地面作业和起重机分指挥共四人。各作业分组长与分指挥负责一个作业组,承担分管岗位的作业。安装作业时,约需工种和人数为:起重工20人,电焊工2人;板材加工成型及锁边时,12人为一组,进行板材加工或锁边。
7.2 劳动组织与岗位职责(见表2)

序号 岗位 主要职责 人数
1 总指挥 行使全面指挥权 1
2 安装责任工程师 技术总指挥 1
3 质量责任工程师 质量总监督 1
4 安装责任工程师 安全总监督 1
5 计划调度负责人 具体负责现场的协调工作 1
6 安装作业指挥 具体指挥屋面钢板安装工作 2
7 地面与起重机指挥 具体指挥地面运输与起重机正确作业 1
8 安装作业 正确安装屋面钢板 20
9 板材加工及锁边 确保成型彩钢板的供应 12
10 技术负责人 负责施工方案实施及安装过程详细记录 2
11 安全工程师 确保施工安全 2
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表2
7.3 安全施工
工程施工过程中,存在的主要安全隐患如下,应对以下问题进行预防并提供相应的安全措施,确保整体施工的安全。
(1)高空作业:本工程工作内容以高空作业为主,作业人员应遵循以下条例:
1从事高处作业的人员必须持证上岗,并认真遵守安全施工规定,衣着要灵活,禁止穿硬底和带钉易滑的鞋;
2作业人员佩戴安全带;
3作业面下方设置安全网;
4高处作业物料要堆放平稳,不可放置在临边和洞口附进、凡有坠落可能的,要及时撤出或固定以防高空坠物伤人。
(2)施工用电:
1总配电箱应设在近电源处,分配电箱应装在近用电设备或用电区内。
2配电箱采用铁板制作。
3配电箱内应分别设置工作零线接线端子板和保护零线端子板。
4金属箱体和金属底座及外壳,必须保护接零。配电箱必须有防雨和防潮措施。配电箱内必须有二级漏电保护器,每台用电设备应有各自专用的开关箱,必须实行“一机、一闸、一漏、一箱”,设备与照明分闸,所有配电箱均设门、锁,有专人负责保管,实行经常检查、检修制度。
(3)机械操作
1机械设备定机定人操作保养,操作证件齐全。
2机械运转部分及现场用电要求:
a、各种机具、电动机械的转动和危险部位必须装置防护装置。
b、电器设备和线路绝缘必须良好,有防雨防潮设施。
c、电箱有门、色标和编号,符合安装高度,高压漏电保护器及接零接地齐全,开关箱与用电设备必须“一机、一闸、一漏“,熔丝与实际设备负荷相匹配。
d、安装电器设备时,必须对开关、线路、接地装置等加以检查,务必完整无损,绝缘良好。

8、工法总结
8.1 技术先进
(1)构造合理,360度咬边连接方式,屋面无螺栓,完全避免了渗水和漏水现象。
(2)采用自固螺栓固定,简化操作,大大降低了工人的劳动强度。无需搭设脚手架固定螺母,提高了操作的安全性。
(3)吊杆可拆卸,可自由调节角度,适合多种跨度拱型屋盖同时施工。
8.2 经济效益良好
首先,整个建筑无须梁和条,造价仅相当于轻钢结构的三分之二,且跨度越大,造价越低。另运用本工法施工可以大幅度缩短工期,每日施工面积可达1000m,大大节约了施工的机械台班与人工费用。
8.3 社会效应显著
现代化大型工程的工期与经济效益紧紧相连,由于我们采用了该工法,使工程施工提前完成,为建设单位提前投入使用创造了良好的条件,社会效应显著。



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