膜结构施工方案

施工组织设计

一、编制说明

1、工程名称及性质

工程名称：吉林市小品膜结构工程

工程性质：新建

2、编制依据

施工图

规范、法规、标准

]

①《网架结构工程质量检查评定标准》（JGJ78-91）

②《钢结构工程施工验收规范》（GB50205-2001）

③《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）

④《钢网架行业标准》（～）

二、工程概况

1、工程概况：

本工程为船帆膜结构造型工程，工程主体结构为钢管桁架结构，船帆为张拉膜结构，颜色均为白色，在船帆下部通长设置钢板波浪造型，外敷白色氟碳漆。共20个单体，分别安装在松花江中间不同取水建筑的不同位置。

主体结构为钢管桁架，单榀桁架高度为8m，5m，4m；支撑结构为混凝土楼板。取水设施四周有4m高间距的混凝土框架柱，圈梁为500x800混凝土梁。

、

2、预计工期：

由于，施工工期紧张，需要加班抢工期，确保在7月1日前安装完毕。

三、施工总体部署

1、施工准备

该造型为船帆型，施工地点分散，需要有车间加工，分别运输到各个安装地点最近江岸边，由专业船舶运输队伍进行水上运输，然后

采用脚手架及桅杆起重。安装就位，焊接底部构件。

动力电：每个安装点需要40KW以上电源。

材料堆放场地，及船舶运输需要甲方帮助协调。

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由于造型需要稳定在混凝土槽型板上，需要对楼板提前进行处理。2、施工部署

总施工方案

由于，工程特点及工期要求，在不影响土建正常施工前提条件下，钢结构施工宜在工厂下料，桁架现场安装，膜结构现场安装与四周的混凝土框架用钢绞线张拉。

进场前会同甲方、监理、土建对对安装位置给出详细说明。

、吊装准备

（1）、在船舶靠岸位置安装桅杆起重设备，用于卸料。桅杆采用直径219x12无缝钢管，稳定桅杆钢丝绳选用20mm直径钢丝绳，5吨手扳葫芦配合。

（2）、在安装位置搭设5mx5mx7m起重用脚手架，共20座。

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、人员分组

操作人员分组施工，每组设专人负责，严格按施工要求做，保证施工流水作业。

（1）、组工作内容：车间下料组

该组由1名技术员、1名铆工、3名焊工、10名力工组成

a：按照图纸将电脑连接到数控等离子切割机器，将数据通过电脑软件转换成数控机床可识别数据，下料切割。

b：焊接制作套管，支座等构件。

c：除锈、刷底漆，编号。

d：铺设钢平台、制作拼装胎具。

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（2）、组工作内容：现场吊装、组装

分为4小组，每组由1名铆工、8名力工、6名焊工组成，4名起重工；

（3）组工作内容陆地运输、堆放，水上运输，装卸。

该组组成：2名起重工、8名力工、机械工3名、信号工1名；（4）组工作内容：刷面漆

该组由8名焊工、10名油工（力工）和8名力工组成。

（5）组工作内容：铺设风帆膜

由1名起重工、8个力工人员组成，2名技工。

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3、组织机构

项目部人员构成：

项目经理1人

项目技术负责人2人

施工员3人

材料工员2人

质检员1人

安全员4人

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劳动力计划：

该劳动力计划为正常施工条件下所用人员，如现场条件不允许则根据具体情况人员上下浮20%人。

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4、大型机械及小型工具使用计划：

1）8T吊车1台

2）10KW焊机10台3）水焊4套

4）卷扬机4台

5）斤不落5t、2个6）电缆线

7）电闸箱（配电盘）8）护套线

9）碘钨灯架、管10）脚手架、跳板11）门架

12）两条布

13）活扳手10把14）挂车一台

15）大铨

16）手锤

17）草垫子

18）钢丝绳

19）棕绳

20）5t导链19个

21）水准仪1台、经纬仪1台22）卷尺、钢尺（50米）23）油、油刷

24）砂纸

25）垫脚手架用钢板、斜铁26）镀锌铁丝8＃

27）和焊条

28）螺纹钢、圆钢29）定滑轮

30）动滑轮31)10倍放大镜一个、螺纹规一个、卡尺一个、分度头仪一台、焊缝量规一个

四、施工具体方案

1、桁架下料、制作、拼装

工艺原则

桁架结构在胎具上进行组焊，各段之间设置临时螺栓固定连接接头。分段组焊完成，各部尺寸检验合格后，再拆开分段处的临时固定螺栓，逐段吊运至安装现场的拼装台架上，进行合拢焊接。

焊缝尺寸应符合设计要求的计算厚度值或焊脚尺寸，但也要避免过多地加强高而产生较大的焊接残余应力。

焊缝坡口的根部间隙大于标准规定值(1.5mm)时，可以按超标间隙值增加焊脚尺寸。但间隙大于5mm时应事先修整支管端头，在接口处主管表面堆焊焊道，以减小焊缝间隙。

钢管桁架管径较小，Y、K形节点中支管之间间隙也较小，焊接空间也较狭窄，各节点各焊缝一般由1名焊工先用3～4点定位焊后，再采用对称焊接法完成焊缝。

工艺流程

放样、号料→（相贯线）切割→矫正和成型→边缘加工→组装

→焊接→探伤检验→涂装

放样下料

所有部件严格编号，在距部件杆端500mm处用钢字码和油漆同时进行标识。

所有部件都在胎具平台上1:1放样，画出管件中心线，在管件中心线两侧根据管径大小设置限位器。

所有需相贯线切割的部件，按编号将其管件中心线位置及管径尺寸输入计算机辅助加工系统，同时输入其基准管的中心线位置及管径尺寸,由计算机辅助加工系统自动转化成马鞍形相贯接口。

弯弧杆件需要下料长出设计值600mm，为两端机械冷弯卡具预留，待弧度满足设计要求时，截去。

切割施工

管件切割应符合《钢结构工程施工质量验收规范》

（GB50205-2001）。

由于本工程的管桁架起拱、带曲率的上下弦杆，桁架管-管相贯的节点坡口都处于三维曲面上，制作质量难度大。为此我们采用数控切割机全过程控制，只要把有关数据输入，可实行自动操作，成品精度较高。

钢管下料前必须进行校直，校直后由技术人员根据切割工艺编制工艺评定作业指导书。切割操作人员根据指导书的要求，在技术人员

指导下进行切割。在切割过程中，负责切割下料的技术人员根据作业指导书的要求，按标准表格做好相关记录，做为分析问题及进行切割工艺评定报告的依据。

由于管端节点加工时易造成缺陷，要求管材必须符合规范的有关要求。在切割时管端必须采用支撑架支撑，防止端管的余量没有支撑而自由掉落产生伤痕。支管切割时因主杆为曲管且外径不均匀、曲率不准等因素，切割前通过试切割定出合理的输入数据后再进行切割。弯管工艺

弯管机应进行安装调试，检查设备各部件状态，保证设备完好,操平底座，并配作支座，使被弯钢管中心线与机架上各支承点位置在同一水平面内。在机架的底座和侧立柱上应划出被煨钢管的十字中心线。

弯管机的拱度调整及弦管对位，根据弦管的拱度曲线并考虑回弹量调整弯管机的拱度曲线。

将弦管吊入弯管机中，使弦管拱度最大点与弯管机对称中心点重合，弦管对位时，分别将弦管的十字中心线的垂直线、水平线与弯管机上的钢管校正十字中心线的垂直线、水平线对齐。检查合格后，装夹弦管并预顶。如果弦管焊缝与弯管机内撑弧面接触，应根据焊高调整内撑弧面的坐标尺寸，并将调整坐标值记录在被调整的内撑螺旋顶上，待下次煨弯时，再将坐标值复原。

弦管煨弯，从中间向两端依次对称进行。煨弯工作由弯管机两端的门架顶紧装置完成，依靠顶紧装置中的油缸推动弦管，使弦管逐渐变形，断续推动，直到加热器外侧的弦管与邻近螺旋千斤顶的支承弧面逐渐贴紧，完全贴紧后即煨弯完成。

A煨弯参数：

当被煨弯钢管加热温度达到600℃，15分钟后即可开始煨弯—此时加热器继续通电，煨弯处的实际温度≥600℃；油缸一次进给量应控制在5mm左右，油缸进给间隔时间约3分钟，断续推动。达到该弯曲点的油缸进给总量后（每一个弯曲点的油缸进给总量另定），该弯曲点的煨弯工作即告结束，但仍须将该弯曲点加热到720℃，并保温15分钟后才能断开电源。

B煨弯要点

弯曲点煨弯结束后将钢管全部冷却，门架油顶松劲，消除钢管回弹，并重新调整内顶坐标；

同拱度弦管煨弯后，再改变弯管机拱度曲线煨弯另一种弦管

煨弯后应保持应力，待空冷至300℃以下方可卸压。

弦管拱度煨弯完成后，吊出弦管，并将其与1：1地样对比，直到合格。

拱度记录：记录冷却前后的拱度，确认拱度回弹量。

煨弯检查及校正：按工序报检单进行检验，不合格者火焰校正，必要时重上弯管机校正；地样检查时，上弦管检查弦管上端的拱度，下弦管检查弦管下端的拱度—最大矢高允许偏差±20mm。

桁架组装

桁架的组装在刚性胎具上进行。按腹杆轮廓线、桁架端部接口控制线设置好定位挡块，如图所示。

吊上两根弦管。对照弦管轮廓线及两端接口控制线，确定两弦管位置。

测量腹杆长度、划线、切割腹杆相贯线、切割相贯线坡口、安装腹杆。

完成腹杆打底焊后将桁架翻身。

进行另一面腹杆的打底焊、中间焊、盖面焊、翻身。

在进行第一面腹杆的中间焊、盖面焊，24小时后探伤。

2、钢构件焊接

焊接前先做焊接工艺评定。评定报告交监理工程师审核认可，并严格遵照执行。

焊接主要采用手工电弧焊和CO2气体保护焊，管-管相贯节点的

全位置焊接。焊接前焊接工程师对焊接操作人员进行技术、质量交底。

焊条、焊丝须符合设计要求，本工程手工焊选用E5015焊条，焊条质量应满足GB5117-85标准要求。焊接前，焊条经300～350℃烘干2小时；烘干后保存于100～150℃的保温箱内，随用随取。从保温箱中取出后，暴露于大气中的时间不超过4小时。

管材表面潮湿时，应将管材焊缝两侧75mm范围内烘干。保证被焊部位表面干燥、清洁、无锈、无油脂、无油漆等，坡口角度、钝边、间隙及错口量应符合设计及规范的有关要求。

焊接前要对切割的坡口进行检验，用钢丝刷和砂轮机除去切口表面的氧化皮及切割残留物。

合理安排焊接工序，自中间向两端对称施焊，焊后进行外观检查，环形焊缝按规范进行超声波探伤检验。

焊缝质量保证：采用手工电弧焊封底，CO2气体保护焊填充和盖面；选择焊接电流时，尽可能避开飞溅频率高的电流区域，再匹配适

当的电压，正式施焊时焊枪尽量垂直，以获得高质量的焊缝。

焊工（包括定位焊），必须有焊接资格证书，且只能从事焊工资格认定范围内的工作。脱离焊接工作半年以上的焊工，重新工作时，应重新考核鉴定资格。

施焊前，板厚大于20mm时，预热80～100℃。相对湿度高于80%时，焊前应对工件进行除湿，焊条在空气中暴露时间不宜超过2小时。

焊接尽量采用多道焊和双面焊。多道焊道间温度不超过250℃。后续焊道焊接前，应将前道焊缝的熔渣清除干净，相邻焊道的引（熄）弧位置应互相错开。

手工（及CO2气体保护焊）时，焊条（或焊丝）应作适当的横向摆动。

施焊时，焊缝两端应设置引弧板，引、熄弧在引弧板上进行。不能设置引弧板的接头，焊接引弧在距离焊缝端部20mm左右处进行，引燃后再返到端部开始焊接。熄弧时稍作停顿，以消除熄弧时可能产生的缺陷。

焊接时严禁在焊缝以外的母材上引弧。多层多道焊时，各层各道间的焊渣必须彻底清除干净。

气体保护焊在风速超过2米/秒、手工电弧焊在风速超过8米/秒时，应采取良好的防风措施，操作处应设置挡风屏。

焊缝返修：焊缝焊接完成后，经检查发现不合格，均须返修。

焊脚尺寸不足或焊缝咬边超过1 mm的焊缝，可采用手工电弧焊进行补焊返修。

焊脚尺寸超高或焊缝咬边超差但未超过1 mm时，可采用角向砂轮机进行修磨，使之匀顺。

发现有表面或内部缺陷时，可采用碳弧气刨将焊接缺陷清除。在清除缺陷时应刨出有利于返修焊的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽，然后补焊。

发现裂纹，应先查明原因，制定预防措施，然后可用清除缺陷的方法进行补焊。缺陷清除范围为裂纹两端各外延50mm。

焊缝返修后，采用原检验方法的要求进行重新检验，同一部位的焊缝，返修次数不宜超过2次。

3、桁架梁的吊装

吊装概述

车间装车用8t吊车配合吊装，卸车用8t吊车配合吊装，装船采用40t配合吊装，卸船时采用桅杆起重5t导链配合吊装，安装由桅杆和脚手架及5t导链配合吊装。

安装作业技术要求

当构件吊装就位并测量其轴线、标高正确后立即进行定位点焊作业。

桁架吊装就位后在起重脚手架上，利用5t导链对中线和标高进行调整，确认在允许偏差（标高偏差在0～+15mm，水平偏差在-10～+10 mm）范围内开始点焊，点焊牢固后松钩。

点焊处焊缝高度大于6mm，待检查构件的几何尺寸，及定位点焊缝的质量，若发现有裂纹、气孔夹渣等缺陷时将缺陷用碳弧气刨清除后重新点焊好然后再进行正式焊接。

焊接电流φ焊条为80～120A；φ焊条为240～260A。

焊接后24小时进行外观检查和超声波探伤。

正式焊接前检查定位点焊缝有无开裂现象。如有则用碳弧气刨剔除并重新点焊好然后进行焊接作业。

由于拱形弦杆与钢柱为相贯连接，接口采用机械切割的方法在工厂内进行，缝隙较大时可采用加衬板的方式，禁止填塞钢筋头或采用其它方式。

构件的现场堆放要求

临时支垫采用枕木或木方进行支垫。

桁架梁进场后按船舶的停靠位置，确定卸车堆放的位置，减少二次倒运次数。

进场构件经验收后，方可进行下一道工序。对表面漆膜有损伤的，立即进行分层修补。

做好现场构件的防雨工作。桁架钢管的所有端头从环铁加工场出场均密封，如在运输、装卸过程中密封头脱落或丢失，立即将钢管端头盖好或采取其它防雨措施。

吊装方法

A、桁架梁吊装

吊装准备,吊车采用1台8吨，吊装前检查所有的拼装焊缝是否全部合格，钢拱架的外形尺寸是否满足要求。

测量三角桁架梁的标高、与轴线的水平偏差。

桁架吊装就位后利用导链调整其水平弦杆的中线和标高。并将测量水平杆的端部与地面距离，若有问题采用手工气割进行修整，直至满足要求。

将桁架梁的标高、与轴线的水平偏差再次进行校核。确认在允许偏差（标高偏差在0～+15mm，水平偏差在-10～+10 mm）范围内开始点焊作业,点焊牢固后松钩。

B、现场焊接作业

本工程中现场焊接选用逆变式电焊机进行；焊条采用E43系列焊条，直径为Φ、Φ；在现场配备一台远红外焊条烘烤箱,焊前将焊条在350℃～450℃烘干两小时，烘干后放入保温桶内100～150℃保温，随用随取。

焊接要求: 焊前对焊接坡口的洁净度、对接间隙、坡口尺寸、坡口表面平整度进行检查，满足要求后方可进行焊接作业。

坡口洁净度、表面平整度、坡口尺寸若不符合要求用砂轮机修磨、清理。现场焊接时如遇阴雨、风、雪天气则在焊接现场搭设防雨、防风棚，以保证焊接的正常进行。

由于本工程中所用钢材厚度不大，焊缝均为坡口熔透焊缝，打底

焊必须用Φ焊条进行，焊完后将焊渣彻底清理干净，必要时用角向磨光机进行清理。

焊接过程中注意控制层间温度在120℃或以上。各层间的焊渣、飞溅等必须清理干净。

定位点焊选择水平较高的焊工担任，选用较大的规范进行，每一焊点的长度不得小于30mm。正式焊接前检查定位点焊缝的质量状况，如发现定位点焊缝的质量存在缺陷，则必须用碳弧气刨将缺陷彻底清除干净后进行焊接作业。

凡采用碳弧气刨修整的地方均应检查是否有表面夹碳现象，若有则须用砂轮机进行修磨，将夹碳部位清除干净。同一处焊缝返修不得超过两次，若仍不合格时则采用将焊接部位截取一段并更换修补的方法进行（重要部位必须将更换修补方案报设计、监理审批后方可进行实施）。由于拱形弦杆与钢柱为相贯连接，接口采用手工切割的方法进行，缝隙较大时可采用加衬板的方式，禁止填塞钢筋头或采用其它方式。

焊接24小时后进行超声波探伤，经探伤发现的焊接缺陷用碳弧气刨或磨光机将缺陷清除后进行补焊。焊缝用碳弧气刨清理时须将槽口两端按1：5修磨成斜坡，以便于焊缝的搭接；补焊焊缝每条长度不得小于100mm。

4、拼装焊接

保证构件组焊胎具的制造精度满足工艺要求，经检验合格后再使

用。胎具结构刚度必须符合要求，并在胎具上做出合格状态标记。胎具上还需设有外轮廓尺寸及控制的定位设施。

在每使用一轮后，按规定进行检查（检修），合格后方能进行后续生产。

保证钢桁架拼装场地有足够的地基强度。设定参考标高定期检查，监控必要的尺寸，确保胎具定位装置正确无误，保证桁架的拼装质量。

结合本工程的结构特点，制定出焊接的工艺指导书，包括接头形式、焊接环境、焊前防护、焊前清理、焊前加热、焊接、焊后处理等。其中，主要参数必须在材料进场后由实验取得。

5、钢构件涂装

清除掉一切飞溅、杂物等，对临时性的工装点焊接疤痕等要彻底清除；涂装表面不得漏涂、不得产生流缀，涂层要均匀，厚度满足设计要求。在端部进行喷号，构件编号要清晰、位置要明确，以便进行成品管理；构件上要用红色油漆标注X-X和Y-Y两个方向的中心线标记。

喷涂：

喷涂时喷枪要垂直于被喷钢构件，距离6～10cm为宜，喷涂气压应保持～。

喷涂后度严格按照施工图纸要求进行，喷完后进行自检，厚度不够的部分再补喷一次。

6、桁架埋件处理及侧向稳定处理

由于地板作为承重结构，板的厚度为120mm，在上面用[16a槽钢做个矩形的底座，再与混凝土楼板多点连接，增大楼板的接触面。

最大竖向反力为，楼板加固简图如下：

7、膜结构施工

安装前准备工作

主柱及三角架全部安装正确无误，支柱地脚螺栓齐全、紧固可靠边索及拉索安装准备工作充分完备。

施工机具、工具准备齐全、充分就绪，施工机械设备状况守好，确保施工过程安全作业

展开膜所有附属支架、绳网已搭建好

膜体接板已安装完毕

所有钢构件涂装已全部完成并合格

膜与钢结构工作点已验收，并准确无误

所有施工人员、工具、设备、材料均已全部准备就绪

完成安装准备工作的作业平台和临时梯架，作业平台由组合式脚手架搭设构成，临时梯架可根据现场工作实际情况进行准备，脚手架作业平台的要求根据现场情况另行提供

根据脊索连接部分膜顶封闭结构施工的特点和需要，封闭膜的最后封口应在膜顶盖就位之后作业完成。

安装工作顺序

首先，将膜和金属附件按图纸技术要求在地面作预组装并紧固，将边索穿进索袋，节点板安装就位，脊索和拉索一端与主柱连接，完成后进行质量自检和专检，合格无误后进行吊装连接就位，再完成主膜部分的夹板的固定安装。

完成膜材的整体安装就位工作后，即可将膜材与主柱一起吊装就位，吊装过程中要随时注意钢柱索与膜的接触情况防止金属件对膜体划和打的摩擦破坏膜体；将拉索和脊索与相应的三角架连接以固定主柱，通过适当的牵拉索锚具的安装、调整完成和实现膜结构成品的整体效果造型。

安装过程

根据本工程的特点，拟采用帽顶滑动给膜片施加预应力和三角架牵引张拉索具相结合的方法，此方法能有效、方便地控制帽顶的位移，加力方便，并能允许二次施加预应力。这为今后一段时间内，因膜材的蠕变等因素而造成应力松驰后，再进行应力施加补偿创造了条件。

①根据运输到场的膜成品进行检查和确认，按安装过程的顺序、位置摆放到位，以免造成错位而影响安装施工工作；

②打开膜材包装，进行金属结构附件、边索锚具的预组装工作，并再一次检查和确认膜材编号和方位是否完全符合图纸要求，同时进行吊装机具、工具、材料和人中的一切准备，为下一步的顺利展开吊装争取时间和创造条件。若准备工作不充分或风雨天不具备安装条件时，则不可起吊；

③作好吊装前的安全检查工作，吊装前应注意对各支柱的支撑和固定，以保证施工安全和防止发生不测，使用吊车将预组装好的膜主体吊装固定在中部支柱和绳索上进行安装连接；

④用吊车把膜面吊到主钢架上，按照规定的顺序把膜展开，并用缆风绳固定好，防止大风将膜片吹动或撕裂。

⑤安装相应的配件，把膜片用张拉的方法，固定在四周的三角架上。此时应注意结合膜片的裁剪线，先固定几何关键点，以保证不发生误差积累，造成安装困难。膜整体完成吊装连接固定后，先对边角支撑的柱节点进行初步连接固定，再进行膜边固定的调整，最终完成边角支撑柱的紧固和锁定；

⑥膜边在初步固定后，为了施工过程的安全，应注意采用绳索或拉紧器等措施将膜边采取临时拉紧和固定，再进行其它安装作业；

⑦边界固定时，要注意保护膜面，做到膜顶平展，顺畅。

⑧以上工作做完后，即可开始进行膜面的张紧。预应力施加时要做到连体的多点同步进行；张紧到设计位置附近时，应缓慢分段加力，目的是让膜材受一定的预张力，然后略有松驰的时间，再行加力，如此反复几次，直至张紧到位，固定膜面。