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大型体育场馆开合活动屋面施工工法 1前言如今，大型、超大型空间建筑正在凭借其建筑规模巨型化、建筑造型多样化、专业技术集成化、建筑功能人性化而成为国内工程建筑的热点。鄂尔多斯东胜体育场便是其典型代表。它随着着鄂尔多斯的经济迅速发展、广大人民群众对精神文化的不断追求而诞生。体育场设有开合屋盖，可以满足全天候使用规定，系国内目前国内规模最大的开闭顶体育场。该活动屋盖的驱动系统，采用钢缆绳牵引的驱动方式，通过卷扬机、钢缆绳牵引活动屋盖。每片活动屋盖两边各有7个台车。活动屋盖通过台车、轨道等部件将活动屋盖的荷载传至固定屋盖。我公司在总结国内开闭顶体育场馆施工经验的基本上，结合该体育场馆在北方冬期冰雪季节环境下需要正常使用的特点，通过不断改善创新，形成本工法。2工法特点2.1具有综合性、系统性、跨学科的特点，钢构造设计、制造与施工；起重机械、液压设计、制造与安装；电器、自动控制设计、安装与调试；三部分必须联合设计、联合制定加工和施工方案，交叉施工，共同为调试服务才干获得成功。2.2采用国内领先的双层复合保温排水系统、高强度调温恒温轨道系统、恒加热组件、高强度定向保温系统等融雪措施，实现了开合屋面体育场馆在北方冬期冰雪季节的正常开闭功能，克服了冰雪对轨道的卡轨问题，从而达到了开合体育场馆在任何状况下的正常使用功能。2.3采用在单片活动屋面的两个台车上加装自驱下滑装置的同步，并在轨道拱上的两处插销上安装弹簧以辅助在全闭位置时活动屋面顺利下滑，弹簧最大变形量为100，弹簧最大压力为50KN，实现了弹簧在最初位置时可以协助屋面下滑。2.4消除、减少了构造变形量，减少了卡轨力；增长了钢构造与开闭系统之间的性能匹配限度。2.5开合屋盖启动面积大，重量重,开闭行程长,开闭灵活，开闭时间短。2.6运营产生噪声小，运营费用较低，经济合用。3合用范畴合用于大型钢构造体育场、会展中心等多种钢构造的活动屋盖施工，特别合用大跨度、大空间、施工难度大、较复杂的公共建筑和冬季环境中需要正常启动的活动屋盖施工。4工艺原理由于活动屋面是沿着有曲线的桁架轨道移动，运营轨道有较大的角度倾斜，活动部分无法满足自锁规定，为避免屋面下滑，使用时需要额外的机械来保证外部支持及安全。开合屋面在启动活动的时候，随着屋面运动会产生额外的特殊荷载，这些荷载的控制与避免也同样给施工带来一定的难度及制约。如何在施工过程中提高机械台车运动的适应性，是一种重点。为使活动屋面能保证顺利下滑，采用在单片活动屋面的两个台车上加装自驱下滑装置的同步，并在轨道拱上的两处插销上安装弹簧以辅助在全闭位置时活动屋面顺利下滑，弹簧最大变形量为100，弹簧最大压力为50KN，弹簧在最初位置时协助屋面下滑。采用国内领先的双层复合保温排水系统、高强度调温恒温轨道系统、恒加热组件、高强度定向保温系统等融雪措施，实现了开合屋面体育场馆在北方冬期冰雪季节的正常开闭功能，克服了冰雪对轨道的卡轨问题，从而达到了开合体育场馆在任何状况下的正常使用功能。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程活动屋盖的构成见下图：图5.1.1：活动屋盖的构成5.1.2 ：工艺流程卷扬机的吊装与安装保温系统安装轨道安装融雪除冰系统安装台车安装屋盖固定插销安装均衡梁安装上部转向滑轮安装托辊安装车挡安装插销自锁机构安装控制系统及电气系统安装（控制器、传感器安装）控制系统调试、开闭顶整体联动调试。安装工序详见下图5.1.2：图5.1.2工艺流程图5.2操作要点5.2.1卷扬机的吊装与安装卷扬机吊装前，应对卷扬机进行有效的防护，避免碰伤，用400T吊车吊装。起吊时，在卷扬机的一端设立一只手拉葫芦，卷扬机的两端设立拖拉绳，用于调节卷扬机的安装角度。在离地0.5米处检查绑扎点与否牢固，和地面物体有无挂碍，确认无误后，开始吊装。吊装到位后，吊机方可摘钩。对卷扬机的移位校正，可采用千斤顶和倒链调节卷扬机的底座定位点和滑移轨道的轴线，在确认无误的状况下，把卷扬机和临时滑移设备进行有效的连接，压板点焊牢，其他卷扬机安装方式相似。根据现场实际的安装条件，如果卷扬机无法一次性吊装到位，可采用卷扬拖动-滑移法将卷扬机移动到位，操作方式如下：在卷扬机安装楼层的地面上固定一台10T卷扬机,沿着滑移轨道方向设立卷扬机的钢丝绳。将钢丝绳系在卷扬机上,并检查与否牢固,确认无误后,漫漫的启动绞车,将台车沿着卷扬机的滑移轨道漫漫的提高，施工人员应随着卷扬机向前移动,避免卷扬机的移位和倾斜。卷扬机移动到位后，迅速将卷扬机底座与预埋件位置对正，运用同步升降液压系统将卷扬机平稳落到位，拟定无误后紧固卷扬机。拆掉滑移轨、卷扬机等部件。图5.2.1卷扬机拖动-滑移法安装图5.2.2保温系统安装调温恒温系统保护罩温层层高强度定向保温系统，抗压强度155MP，导热系数不不小于0.036，耐低温温度-120摄氏度，燃烧级别为难燃，避免加热温度传向轨道梁。保温系统安装完毕后安装保护罩，详见图5.2.2。图5.2.2轨道定向保温系统安装图调温恒温系统保护罩温层层调温恒温系统保护罩温层层5.2.3轨道安装轨道吊装必须在轨道梁固定好，并焊接到位，同步保证拱架与轨道梁承载能力达到设计规定的70%，满足设计尺寸精度、安装的位置精度后进行。轨道就位时应保证轨道梁接缝与轨道接缝不重叠。轨道梁与拱架应保证紧密贴合，保证轨道圆滑的弧面。轨道的校正在所有台车构造校正和最后固定后进行。轨道梁校正内容有标高、平面位置和垂直度。标高重要取决于钢构造拱架标高,(在基本杯底准备工作中已由找平层基本解决)。轨道的平面位置和垂直度的校正应同步进行。垂直度用挂线锤测量，发现偏差可于轨道梁底加垫铁片进行校正。轨道平面位置的校正，即中心线与吊车轨距的校正。先在吊车轨道的两端的地面上，根据柱轴线放出吊车轨道轴线,用钢尺校正两轴线的距离，再用经纬仪或钢丝挂线锤的措施进行逐根校正。校正后应立即点焊,反复上述测量过程后，拟定满足规定后再进行全面焊接。5.2.4融雪除冰系统安装恒加热组，单件长度125m，一端接线，矿物绝缘，绝缘性好且无老化现象。5.2.5台车安装 大型体育场馆根据工程的构造形式，可从中间开始，与钢构造共用400吨履带吊车，将台车吊入屋顶台车行走轨道上，再通过一台5吨的卷扬机将台车依次拉至指定位置，其他跨向两边采用相似措施依次推动，对台车轮位点和轴线再次进行复测，并在轨道上打出洋冲点，放好台车临时支架，临时支架和轨道要有牢固的连接，以保证台车安装的精确，达到安装规定。台车吊装前，应对台车进行有效的防护，避免碰伤，用150T汽车吊吊装。起吊时，在台车的一端设立一只手拉葫芦，台车的两端设立拖拉绳，用于调节台车的安装角度。在离地0.5米处检查绑扎点与否牢固，和地面物体有无挂碍，确认无误后，开始吊装。吊装到位后，吊机方可摘钩。对台车的移位校正，可采用千斤顶和倒链调节台车的轮位点和轨道的轴线，在确认无误的状况下，把台车和临时支架进行有效的连接，压板点焊牢，其她台车安装方式相似。根据现场实际的安装条件，高处的小车无法一次性吊装到位，我方似采用卷扬提高法将台车移动到位，操作方式如下:在地面上固定一台5T卷扬机,沿着起升导向滑轮方向设立卷扬机的钢绳,在上面最高处台车的上端设立导向滑轮,并将钢丝绳穿下来,到第一台台车的位置。将钢丝绳系在台车上,并检查与否牢固,确认无误后,松开台车与临时设立的连接点,漫漫的启动卷扬机,将台车沿着台车的轨道漫漫的提高.施工人员应随着台车向前移动,避免台车的移位和倾斜。台车移动到位后，讯速安装固定台车支架，并与台车连接，开始调节，符合安装规范后，将台车最后固定。其他台车的移动措施相似。台车安装示意见下图5.2.5-15.2.5-3。图5.2.5-1台车与卷扬机房布置图图5.2.5-2台车行走方向示意图图5.2.5-3台车吊装示意图5.2.6屋盖固定插销安装如下图5.2.6所示，插销需将屋盖合拢后，通过不不不小于10次的开合后，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。图5.2.6插销安装示意图5.2.7均衡梁安装如图5.2.7所示，均衡梁在安装前，屋盖安装底座需通过一级探伤后，根据现场实际位置进行配装。图5.2.7均衡梁安装示意图5.2.8上部转向滑轮安装如图5.2.8所示，上部转向滑轮在安装前，屋盖上部转向滑轮安装底座需通过一级探伤后，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。图5.2.8转向滑轮安装示意图5.2.9托辊安装如图5.2.9-15.2.9-2所示，托辊为重要受压部件，其安装前必须根据上部转向滑轮轴线位置进行定位安装，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。图5.2.9-1托辊安装示意图 图5.2.9-2托辊安装剖面图 5.2.10车挡安装如图5.2.10所示，插销需将屋盖合拢后，通过不不不小于10次的开合后，根据现场实际位置进行配装，焊接处需达到一级焊缝。图5.2.10车挡安装示意图5.2.11插销自锁机构安装：活动屋面拼装结束后，根据轨道的位置及方向，在两片活动屋盖中间采用配焊方式安装插销自锁机构。5.2.12控制系统及电气系统安装（控制器、传感器安装）：控制系统涉及台车电器控制系统，卷扬机电器控制系统，安全控制系统以及中央控制系统。安装过程中重要涉及电器管线的敷设，传感器的安装以及总控室电器的安装。在钢构造完毕主体安装，台车、卷扬机、轮系、钢丝绳安装结束后，保证施工面内不会有焊接后方可进行控制器、传感器安装。5.2.13控制系统调试、体育馆开闭顶整体联动调试1系统调试 开闭系统调试必须满足如下规定：开闭系统安装必须所有结束并通过安全验收；各个监控及检测元件处在正常工作状态；各个电柜及电器之间的通讯必须相应，并检查各个电线接头无接触不良；台车、均衡梁、卷扬机等核心部件的焊接、螺栓连接处应有第三方检测报告制定调试人员岗位及其责任，避免调试期间发生意外状况。2卷扬机调试（1）电气部分电源控制线路与否接好，与否可靠接地。（2）确认上述各次工作好后进行下道工序的工作。（3）试运营启动（4）对各电气及运动部分进行单独试车。（5）对高速级制动器进行打开、关闭、手动释放操作不少于5次，检查制动、退距与否均匀，与否在容许的范畴内，各限位开关与否能有效工作。（6）电动机进行试车运转，应注意启动电机时应先点动几次，检查各运动部分与否正常，有无阻碍，若有阻碍应仔细检查排除故障，才干接着下道工序。在正常的状况下，先点动无异常的状况下才进行持续运营，正、反转不少于20min，检查各齿轮啮合状况，各工作部件与否正常工作，制动装置与否可靠，与否有足够的退距，各紧固件与否牢固，各机构运转与否正常，有无异常响声，检查润滑密封状况，若有异常立即停电检查，排除影响再进行试运营。（7） 试运营：试运营在试运营启动完全达到规定后才进行。（8） 穿上钢丝绳，将钢丝绳头压在法兰外侧的钢丝绳压板中，必须压紧。（9） 检查钢丝绳与否是按绳型规律入槽。（10）绕绳须带有一定的预紧力。（11）钢丝绳绕满后，进行空载实验。空载实验检查除参照试运营启动外，还应检查钢丝绳走向，入绳角度与否在设计规定的范畴内，滑轮组的穿绳与否正常，钢丝绳与否安全落入滑轮绳槽内，钢丝绳收放绳、入槽的保险装置与否齐全有效。各滑轮与否灵活，钢丝绳的松紧限度与否一致，吊具与否按设计规定运动。3台车调试启动电机进行试车运转，整体调节活动屋盖沿垂直于轨道方向整体滑动，检查各部件及传感器与否正常，有无台车产生异常报警等现象，若有阻碍应注意排除故障。先点动几次，每次滑动距离不不小于2mm。4系统联调联调前检查各个轮系，钢丝绳与否安装到位，连接处与否达到设计强度规定。检查轨道及活动屋盖行走区域与否有杂物干涉。启动控制系统，检查各个监控设备及传感器反馈数据与否正常，系统自检与否正常。初次启动系统，保证屋盖行走速度不超过5mm/秒，行走距离不不小于2米，检查系统运营状况。反复进行直至屋盖完毕一次全开，全闭。根据初次全开、全闭运营状况加快行走速度，反复进行开闭，并对每次开闭进行记录。至少保证20次反复操作。5.2.14劳动力组织劳动力组织见表5.2.14。表5.2.14 劳动力组织状况表序号工种名称数量备注1起重工10负责设备的吊装2机电安装工20负责卷扬机等设备的安装3电焊工15负责各部位的焊接4电气安装工3负责设备的电源连接、输送工作5司索工3负责拼装、吊装、旋转6配合人员20负责配合巨拱制作、拼装、吊装、旋转等作业6材料与设备6.1开闭系统安装材料与设备见下表6.1。表6.1 闭系统安装材料与设备明细表序号名 称单重（吨）尺 寸 长x宽x高（mm）数量说 明1卷扬机70 5125x5355x38904预埋件+整机吊装2轨道梁、轨道及附件安装0.7026000x0.3x0.05174分段对接3台车51870x1400x141028整机吊装4托辊、导向轮1.8792x700x80088整机安装5均衡梁4.682176.3x800x8004整机安装6上部转向滑轮1.587下部转向滑轮28预埋件+整机吊装8钢丝绳安装49车挡及插销3.124整机安装10电缆敷设111电子监测元件112控制柜（器）113400T吊车17质量控制7.1重要质量控制原则执行GB50205-钢构造工程施工质量验收规范对焊缝和安装精度进行严格控制。在开闭系统所有安装完毕后，必须进行实际运营测试。对台车逐个进行控制测试，然后进行系统整体调试和复测，直至所有台车运营和控制完全符合设计规定。按照国家有关行业设施的规范极原则规定，开闭系统所有安装结束后，必须由国家承认的第三方检测机构进行专用的形式实验。已保证开闭设施设备的运营处在国家监管部门的受控状态。7.2针对工程特点，努力做到以工程质量保证工序质量，以工序质量保证产品质量。建立健全质量保证体系，实行二级管理，一级专检的体制，以及“三检”制的质量管理制度。7.3测量所用经纬仪、水准仪量具等计量器具，在使用周期内的计量器具按二级计量原则进行计量检测控制。7.4焊接、测量、无损检测设备计算部门证书及维修记录等资料必须齐全。7.5现场焊工必须经考试合格获得合格证书。7.6明确各级人员的质量职责、工作程序。7.7成品或半成品进场，必须具有质量保证文献、规范，使用前应复核其品种、标号、出产日期。8安全措施8.1 贯彻“管生产必须管安全”的原则，布置生产任务及技术质量交底时，同步布置安全生产工作及进行安全生产交底，对参与施工人员进行有针对性、有目的、有内容的安全生产教育，增强职工的安全生产意识。8.2 设备安装时，高空应铺设安装、操作临时平台，地面应划定安全区，应避免重物坠落，导致人员伤亡；下降前应进行全面清场，在下降过程中，应指定专人观测地锚、上下吊耳、提高器、钢绞线等的工作状况。8.3 各工种人员必须持证上岗，严格遵守本工种安全操作规程。同步高空作业人员还须经医生检查合格，才干进行高空作业，高空作业人员必须带好安全带，安全带应高挂低用。8.4起重吊装巨拱时必须严格遵守操作规程。8.5 遵循施工现场用电安全管理规定，规范用电线路、配电箱、配电开关等装置的配备，按规定设立各类保护装置，加强检查、维护、保养，保证现场电气设备的安全、正常运转。9环保措施9.1 项目部要成立相应的施工环境管理部门，在工程施工过程中，严格遵守国家和地方政府有关环保的法律法规，并加强对施工中燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、废弃物的控制和治理。9.2 施工现场采用封闭作业。9.3 施工前加强对职工的环保教育，组织职工学习有关环保法律、法规，增长环保意识强化环保管理。制定有关环保措施和奖惩制度，并进行定期和不定期的环保监督。9.4制定切实可行的措施，避免施工用燃油、水的“滴、漏、撒”。9.5严格控制施工中的噪声、粉尘、废气体、焊接光辐射等的污染，保证周边居民群众的正常生活不受影响。10效益分析10.1开合屋盖构造是一种在很短时间内部分或所有屋盖构造可以移动或开合的构造形式,它使建筑在屋顶启动或关闭两个状态下都可以使用。开合屋盖的实现是将一种完整的屋盖提成可动单元和固定单元,可动单元按一定轨迹在固定单元上移动达到屋盖开合的目的。随着社会的进步,回归自然已成为体育场馆和多种文化建筑的重要发展趋势,并且开合屋盖构造是人们对大自然的阳光、天空的憧憬和不断发展的新理论和新技术的较好结合的产物,同步也是集建筑、构造、机械、控制等诸多方面于一体的综合性技术的体现。10.2目前,国内在开合屋盖构造的研究方面还处在起步阶段,由于其具有外形美观、构造新颖、受力合理、具有多功能性、多目的性之长处,是一种很有前景的构造形式。11.应用实例11.1XXXX市XX全民健身活动中心体育场工程位于XX区。体育场基地占地面积6.26万 ，观众席共有35107座，总建筑面积100451，设有开合屋盖，可以满足全天候使用规定，系国内目前国内规模最大的开闭顶体育场。该工程采用的开合屋盖技术提高了体育场的使用效率和使用频率,并节省了成本。活动屋盖开闭灵活，在北方冬季多冰雪、多风沙的季节具有很强的实用性，深受广大市民的爱慕。
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