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2008年奥运会老山自行车馆钢结构工程施工专项方案冬季施工方案哈尔滨工业大学空间钢结构幕墙有限公司二零零五年十月二十八日2008年奥运会老山自行车馆钢结构工程施工组织设计专项方案冬季施工方案编制：审核：批准：哈尔滨工业大学空间钢结构幕墙有限公司二零零五年十月二十八日目录一、工程概况............................................................................................1二、冬季施工的环境................................................................................41、低温焊接温度的一些规定...........................................................42、北京地区的冬季施工阶段...........................................................4三、本工程冬季施工的主要内容...........................................................51、主要内容........................................................................................52、环梁部分构件组成情况................................................................5四、冬季施工机具要求............................................................................71、关于计量器具的要求....................................................................72、冬季焊接施工主要机具................................................................7五、冬季施工环境监控措施....................................................................8六、冬季施工焊接措施............................................................................81、关于冬期焊接方面的措施...........................................................92、合拢焊接时的措施......................................................................133、注意低温对构件尺寸的影响.....................................................134、冬季焊接施工防风措施..............................................................135、冬季焊接施工防雪、防霜措施.................................................14七、冬季油漆补涂措施..........................................................................14八、冬期构件码放和吊装应注意的事项.............................................14九、冬期安全、消防措施......................................................................16冬季施工方案随着天气渐冷，由于本工程现场的实际施工进度情况制约，我司所承担的钢结构部分将要转入冬季施工期，根据北京历年冬季的气温情况，特制定本施工方案。一、工程概况1、工程名称：2008年奥运会老山自行车馆2、设计主要说明：本工程钢结构主体为焊接球双层球面网壳，网壳水平投影直径为149.536m。跨度为133.060m，厚度为2.8m，网壳中心高度为：35.290m，网壳矢高：14.690m，柱脚支座标高：6.95m。网壳支撑形式：周边用24组人字柱支撑，人字柱下端通过铸钢铰支座与砼结构连接。3、质量标准：达到《钢结构工程质量验收规范》合格，按钢结构“金奖”标准施工。4、吨位：约2000吨。5、材质：本工程钢结构材料室内焊接球及无缝钢管采用Q345B1钢，室外大直径钢管环梁和人字柱及无缝钢管采用Q345C钢，其质量应符合《低合金钢结构技术条件》GB1591-94。铸钢铰支座采用GS16Mn5N，符合德国标准DIN17182。铸钢件由专业厂家生产，铸钢应有机械性能及硫磷碳含量、碳当量的合格保证。表1化学成份钢号牌号材料牌号CSi≤MnP≤S≤Cr≤Mo≤Ni≤GS16Mn5N1.11200.15～0.230.20～0.501.00～1.500.0200.0150.300.150.30表2机械性能钢号牌号材料牌号热处理状态铸件壁厚mm屈服强度MPa抗拉强度延伸率%冲击功JGS16Mn5N1.1120正火5050且100100且160160≥300≥280≥260≥240500～650500～650480～630450～600≥22≥22≥20≥20≥50≥36≥30≥306、焊接材料：采用的焊条型号为E5016。27、除锈与油漆：钢构件应进行表面净化处理，防锈方法采用喷砂除锈，修补时可采用手工机械除锈，除锈等级为Sa2.5级。室内构件涂装要求：无机富锌底漆（80μm）－环氧树脂封闭漆（30μm）－环氧云铁中间漆（100μm）；室外构件涂装：无机富锌底漆（100μm）－环氧树脂封闭漆（30μm）－环氧云铁中间漆（150μm）。图1-1网壳主要外形尺铸钢铰支座材质室内部分材质为345室外部分材质为345图1-2网壳材质分布3二、冬季施工的环境1、低温焊接温度的一些规定低温焊接施工的温度界线是指实际焊接操作时间及工位处的环境温度，并非指本市气象报告的温度，更不是指某一时段的平均温度。根据规定在焊接环境温度低于0℃时，便采取低温焊接措施。2、北京地区的冬季施工阶段参考北京地区的气候条件，一般在11月15日开始气候会达到冬期施工的条件，具体时间需要加强气温监测，通过气温监测得到的实际数据来确定是否进入冬季施工。根据工程施工进度计划，本工程的施工将经历11月、12月和1月，冬季施工不可避免。789101112123456北京市气象台历史平均气温记录4三、本工程冬季施工的主要内容1、主要内容本工程中人字柱下端与铸钢支座的焊接比较特殊，安排在冬季施工期之前完成。冬季施工的主要内容为：环梁结构的拼装，人字柱上节点与环梁的焊接。环梁部分与A区网架部分的拼接。提升桅杆系统的卸载。节点区域除锈和油漆补涂。外围与环梁网壳合拢部分已拼装完毕的网壳部分铸钢铰支座注：粉红色线条部分为冬期施工内容。图2-1冬期施工主要部位图示2、环梁部分构件组成情况550016钢管100018钢管人字柱铸钢铰支座120020钢管245无缝钢管焊接球网壳部分50016钢管50016钢管环梁桁架图2-2环梁部分构件分布图图2-3环梁部分立体结构图6四、冬季施工机具要求1、关于计量器具的要求钢结构制作和安装采用的钢尺和量具应和土建单位使用的钢尺和量具相同，并应采用同一精度级别进行鉴定,以减小由于热胀冷缩引起的误差。全站仪、经纬仪、水准仪使用时应注意气温的变化，尽量在相同的温度及湿度下进行测量，以减小空气折射率不同而引起的误差。2、冬季焊接施工主要机具设备名称规格型号产地性能数量直流电焊机AX-320中国320A20焊条烘箱YGCH-X-400中国400℃2电热焊条保温筒TRB系列中国20角向砂轮机SJ125中国30氧气乙炔中国5火焰喷灯中国5温度计中国2湿度计中国1风速仪9801台湾1红外线测温仪中国1玻璃丝棉中国按需要密目网中国按需要7设备名称规格型号产地性能数量彩条布中国按需要保温棚自制按需要保温棚按施工实际需要来进行搭设，主要的构造形式为，骨架由φ48mm的脚手架钢管及连接扣件组成，保温棚用彩条布做外部围挡，在内部焊接点附近布置防火布，防止焊接火花飞溅到彩条布上。五、冬季施工环境监控措施由于霜冻，对施工人员和工程质量都会产生影响，我司将根据实际情况，采取以下措施：1.施工时间根据实际测量温度进行，并且采取早上推迟，下午视情况定等措施，避开早晚低温霜冻。2.通过实际测量，对天气情况及时掌握，根据实际情况安排好冬雪季节施工的连续性，采取相应的质量、安全措施防止因低温带来质量与安全事故，从而使工程的工期、质量和安全得到有效的保证。六、冬季施工焊接措施由于本方案主要是针对本工程钢结构冬季施工制定，钢材低温焊8接的主要质量控制点为焊接冷却过程中800～500℃区间内的冷却速度，冷却速度太快将使焊缝和热影响区产生马氏体脆性组织，冷却速度太慢将使热影响区过热而产生粗大脆性的侧板条铁素体组织，在较大焊接应力的作用下易于在焊后立即或延迟产生裂纹。由于在冬季低温环境下施焊将使冷却速度加快，焊接裂纹敏感性加剧，因此低温焊接时对防止裂纹产生的各项技术措施要求比常温焊接时更为严格。1、关于冬期焊接方面的措施1）对焊材的要求根据JGJ104-97中10.2.2条及JGJ81-02规定，必须采用低氢焊接材料，如手工电弧焊需用冲击韧性高于母材韧性值的碱性焊条(本工程中使用E5016)。焊条要存放于通风良好、干燥的仓库内，必须垫高0.3m以上分堆放置，达到上下、左右空气流通。焊条堆放距离应大于0.3m，以防受潮变质。仓库内要保持一定的温度和湿度，相对湿度小于50%。焊条在使用前应按照产品出厂合格证明书的规定进行烘焙，烘焙合格后，存放在80～100℃烘箱内，领用时取出放在保温筒内，随用随取,每人每次昀多领取20支。当负温度下使用的焊条外露超过2h9时，应重新烘焙，焊条的烘焙次数不宜超过2次。2）对焊接人员的要求由于低温环境对焊工的生理、心理、操作技术发挥都会产生负面影响，以往的试验结果已经发现，低温焊接质量有所下降，UT检查合格率较低，为了保证冬季焊接质量，减少冬季焊接缺陷，提高焊缝UT检查合格率，应在进入负温环境的初期组织焊工集中进行适应性培训(具体培训时间应根据实际气温变化而确定)，并进行内部考核，合格后方能参加焊接施工。在冬季施工中将为工人配备冬季施工专用劳动保护用品，如防滑鞋、棉衣等。3）焊接工艺的要求对于冬季焊接施工，将选取施工中Q345C的φ245x8钢管一组进行冬季焊接施工的焊接工艺评定，由于焊接工艺评定需要一定的周期，将选择提前去哈尔滨进行低温下焊接工艺评定。4）应注意分层焊接负温度下厚度大于9㎜的钢板应分多层焊接，焊缝由下往上逐层堆焊。每一条焊缝应连续施焊，尽力避免中断。当发生焊接中断，在再次施焊时，应先清除焊接缺陷，合格后方可按焊接工艺规定再继续10施焊。预热至焊接工艺指导书中焊接层间温,在焊接施工过程中指派专人及时频繁检测加强焊接质量控制。5）焊接及冷却过程应采取防风和防雪措施。低温焊接时采取比常温焊接更为严格的焊前预热措施（预热范围不应小于焊道两侧100mm），如提高预热温度和扩大加热范围，并在焊后立即用防火岩棉覆盖或包裹，以抵消环境温度低使冷却速度加快的不利影响，防止内在和表面裂纹的产生。长焊缝不能及时连续施焊下一道焊缝时要随时覆盖已焊而未完成的焊道。必要时在厚板和节点拘束应力较大的情况下采取焊后立即加热，并根据板厚定时保温处理的措施，可以达到去氢和减缓冷却速度的效果。6）