二十米跨輕型鋼結(jié)構(gòu)市場大棚設(shè)計與施工

二十米跨輕型鋼結(jié)構(gòu)市場大棚設(shè)計與施工1.序言2001年2月至10月，本人受聘于雅安市建筑工程公司草壩鎮(zhèn)商業(yè)街綜合市場項目工程的施工項目部，全面負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場的施工技術(shù)管理工作。此工程項目包括2500㎡綜合商業(yè)樓、814㎡市場大棚、附屬配套設(shè)施等構(gòu)造工程，在主要承擔(dān)施工管理工作的同時，還承擔(dān)并完成了市場大棚的施工圖設(shè)計工作，不僅為保證整個工程項目在建設(shè)單位要求的工期內(nèi)全面竣工并通過驗收起到關(guān)鍵的作用，而且還在工程施工成本的控制方面體現(xiàn)出了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。本人就此工程項目的施工技術(shù)管理工作中，關(guān)于市場大棚的設(shè)計與施工，在此作如下的簡述和總結(jié)，與大家進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)驗交流。2.關(guān)于施工圖設(shè)計2.1建筑設(shè)計說明此大棚的施工圖設(shè)計，是根據(jù)建設(shè)單位（雅安市工商局）提供的方案草圖、雅安市解放路市場大棚的實地考察情況、施工場地初步測量定位放線結(jié)果而進(jìn)行；建筑面積814㎡；整個結(jié)構(gòu)體系（柱、屋架、支撐架、檁條等）為輕型鋼結(jié)構(gòu)；由于大棚二端采用了“斜山式”設(shè)計，整個屋蓋呈閉合的“雙層檐口”形式，造型美觀大方（具體設(shè)計大樣詳見以下附圖）?！敬笈镙S測效果圖】【正立面圖】【大棚側(cè)立面圖】【大棚屋面俯視圖】【大棚軸測效果圖】【正立面圖】【大棚側(cè)立面圖】【大棚屋面俯視圖】建筑平面在確定的總體結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)建設(shè)單位對整個綜合市場的規(guī)劃要求，以5m的開間尺寸、20m的進(jìn)深尺寸為基本單元，組合成35m×20m的7開間單跨的平面外圍尺寸，總建筑面積為814㎡（含檐口滴水內(nèi)的使用面積），法定建筑面積為700㎡（不含檐口滴水之內(nèi)、排架立柱外的外圍面積）。建筑剖面不論是橫剖面或是縱剖面，建筑輪廓均為左右對稱設(shè)計，而且下層檐口屋面保持了相同的坡度。建筑立面主要以“斜山式”和“雙層檐口”的設(shè)計處理，使整個屋面的造型在每個方向的立面均體現(xiàn)出“對稱”之美，達(dá)到美化街景的作用，這也是此工程在建筑設(shè)計方面的處理重點。裝飾裝修以建筑立面、剖面設(shè)計中對“對稱之美”的刻意追求作為基礎(chǔ)，屋面防水材料選用高強(qiáng)度的藍(lán)、白色蓬布，在滿足基本防水功能的同時，利用“雙色對比相間排列”的色彩韻律，所有檐口的封檐仍按照相同的裝飾處理，并配以“圓齒型吊邊花”的收口處理，在裝飾功能方面起到“錦上添花”的效果。此外，所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面在進(jìn)行防銹漆的涂刷處理后，均采用“二遍成活”的施工方法面罩銀灰色調(diào)和漆，使整個建筑的裝飾在色彩上達(dá)到和諧統(tǒng)一。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計說明整個結(jié)構(gòu)體系（柱、屋架）為排柱單跨輕型鋼結(jié)構(gòu)，屋蓋呈“雙層檐口”形式，主要由鋼管立柱、鋼管復(fù)合式屋架、鋼管半坡屋架、鋼管復(fù)合桁架式托架、鋼管支撐架、桁架式檁條等結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成。立柱間距（開間尺寸）5m、立柱跨度（進(jìn)深尺寸）20m，整個縱向由7個開間結(jié)構(gòu)單元組成，鋼管立柱材料選用106㎜×6㎜的無縫鋼管，管材長度6m（管材出廠標(biāo)準(zhǔn)長度），共16根（雙排排列，每排8根）；柱頂標(biāo)高5.2m（含屋架支座鋼板），頂部設(shè)置150㎜×150㎜×6㎜的屋架支座鋼板；柱底標(biāo)高-0.8m（含基座鋼板），底部設(shè)置600㎜×600㎜×10㎜基座鋼板。2.2.2鋼管復(fù)合式屋架整體呈對稱形式，設(shè)置在中間5個開間的范圍（詳見2.1的附圖），共6榀，由20m支承跨度的“梯型屋架”和10m支承跨度的“拱型屋架”上下二層組合而成，“梯型屋架”在下層，“拱型屋架”在上層，其中“梯型屋架”的下弦桿件采取“以鋼管水平雙桿為主體受力結(jié)構(gòu)、以鋼條斜角復(fù)桿為輔助構(gòu)造結(jié)構(gòu)”的組合構(gòu)件設(shè)計，亦即是將下弦桿件設(shè)計成“桁架組合”式結(jié)構(gòu)，采用此結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計目的主要是在保證下弦桿件滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，一方面可克服按單桿設(shè)計造成鋼管構(gòu)件的截面尺寸過大而增加連接構(gòu)造的施工難度的缺點，另一方面使主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的規(guī)格尺寸的比列統(tǒng)一，在構(gòu)件的尺度上達(dá)到協(xié)調(diào)、美觀?！肮靶臀菁堋钡纳舷一⌒蜅U件也采取了同樣的設(shè)計。2.2.3鋼管半坡屋架該形式的屋架實際就是古建筑屋面結(jié)構(gòu)所稱的“斜山”，在此就稱為“斜山式—半坡屋架”，設(shè)置在兩端頭開間內(nèi)，每個開間內(nèi)5榀，共10榀，其中分為二類，一類為“正交斜山”，每個開間3榀，共6榀，位于柱跨中部10m范圍，與跨度方向呈90°正交，榀間間距5m；一類為“斜交斜山”,每個開間2榀，共4榀，位于個屋面轉(zhuǎn)角處并與跨度方向呈45°斜交，在此采取“斜山式—半坡屋架”的設(shè)計，將下層檐口屋蓋沿四周形成相同而閉合的坡度，使整個屋蓋的造型美觀、大方。2.2.4鋼管復(fù)合桁架式托架位于二個端跨內(nèi)，其作用主要是托撐半坡屋架，并將半坡屋架以及相連結(jié)構(gòu)構(gòu)件和屋面?zhèn)鱽淼暮奢d傳遞給端跨立柱，其下弦桿件仍采用與“梯型屋架”的下弦桿件相同的“雙桿桁架組合”式結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。2.2.5鋼管支撐架由于整個結(jié)構(gòu)體系為輕型鋼結(jié)構(gòu)，再加上大棚的四周都有高于大棚頂面的房屋建筑，受到的風(fēng)荷載的作用較小，即出于工程成本控制的考慮，又出于工程進(jìn)度控制的考慮，所以在柱間未設(shè)計縱向支撐，整個屋面結(jié)構(gòu)的縱向支撐在屋架之間設(shè)置，其中間5個開間按上下二層設(shè)計，上層在“拱型屋架”之間的頂部利用采取“桁架式”設(shè)計的檁條作為水平縱向支撐，下層在“梯型屋架”之間以“桁架式”鋼管支撐架設(shè)計，作為“復(fù)合式屋架”下部的水平縱向支撐，該支撐架的高度與“梯形單元屋架”的高度相同，每個開間內(nèi)設(shè)置3榀按5m間距布置在跨中10m的范圍內(nèi)，共設(shè)置該形式的支撐架15榀；二端頭開間內(nèi)利用縱向布置的“正交斜山”半坡屋架，組成單層的縱向支撐，并與中間5個開間下層的支撐架在空間上連成一線，構(gòu)成完整的下層水平縱向支撐體系。2.2.6桁架式檁條由于開間尺寸為5m，原建設(shè)單位提供的方案無具體的檁條設(shè)計，在進(jìn)行施工圖設(shè)計時，仍以“梯型”主屋架和“矩形”托架的下弦桿件的“水平雙桿珩架式”設(shè)計，即以的鋼管作為上下水平弦桿，以的鋼筋作為斜撐腹桿，在承擔(dān)屋架結(jié)構(gòu)體系中特定的檁條結(jié)構(gòu)功能的同時，如所述還承擔(dān)屋架之間的縱向水平支撐的“兼顧性”功能。2.2.7櫞條選用ф10鋼筋（Ⅰ級）材料，設(shè)計間距為500㎜，與檁條點焊連接固定。3.設(shè)計補充說明設(shè)計工作是在綜合商業(yè)樓外墻面裝修施工期間進(jìn)行的，本人除了承擔(dān)此市場大棚的設(shè)計工作外，還負(fù)責(zé)現(xiàn)場的日常施工管理工作，而建設(shè)單位要求的工期短，設(shè)計工作的時間更是十分緊迫。因此，為了保證整個工程項目在建設(shè)單位要求的時間內(nèi)竣工并通過驗收，整個大棚的設(shè)計工作采取邊設(shè)計邊施工的趕工措施。4.關(guān)于現(xiàn)場施工管理4.1工程施工概況此工程的施工是在綜合商業(yè)樓主體完工并完成室外墻面的裝修工程后開展的，當(dāng)時正值8月下旬，而建設(shè)單位要求此大棚工程（包括同期建設(shè)的綜合商業(yè)樓）務(wù)必于“國慶”節(jié)前組織竣工驗收并保證在10月1日整個商業(yè)街綜合市場正式投入使用，整個工期只有1個多月的時間，實際有效施工時間只有20天。由本人承擔(dān)施工圖的設(shè)計，并且直接負(fù)責(zé)承擔(dān)施工管理，因此在施工現(xiàn)場技術(shù)管理的環(huán)節(jié)上非常不存在任何阻礙，尤其在時間緊、任務(wù)重的情況下，不僅要保證工程的施工進(jìn)度、質(zhì)量、成本計劃目標(biāo)的實現(xiàn)，而且還必須協(xié)調(diào)好技術(shù)、施工、材料供應(yīng)之間的關(guān)系，更為重要的關(guān)鍵工作是制定合理、有效的施工方案，充分挖掘、利用各方面有利因素，才是完成計劃目標(biāo)（進(jìn)度、質(zhì)量、成本）的可靠保證體系。本人通過對整個工程建設(shè)情況的審事度勢，擬定了以組織協(xié)調(diào)、施工組織（方案）設(shè)計、施工進(jìn)度計劃等為重點工作的策略措施，同時在施工管理的全過程中，以施工技術(shù)交底、施工質(zhì)量檢驗工作為主要技術(shù)、管理措施，堅持在每個分項工程甚至是每道工序施工之前做好施工技術(shù)、操作規(guī)程的交底工作，堅持在每個分項工程甚至是每道工序施工之中進(jìn)行監(jiān)督檢查，堅持在每個分項工程甚至是每道工序施工之后進(jìn)行質(zhì)量驗收。由于采取了以上有力的相關(guān)措施，使整個工程按時、包質(zhì)的完成了施工。4.2組織協(xié)調(diào)主要是技術(shù)、施工、材料供應(yīng)之間的關(guān)系協(xié)調(diào)。技術(shù)與施工邊設(shè)計邊施工，設(shè)計必須保證施工的正常進(jìn)度，必須滿足施工現(xiàn)場的需要。由于設(shè)計時間緊迫，施工圖的深度不能完整表達(dá)全部細(xì)部的構(gòu)造詳圖，特采取在施工中嚴(yán)格按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB20511-2002）的相關(guān)規(guī)定和本人于1999年10月在建設(shè)威遠(yuǎn)縣廣場街綜合市場大棚的施工管理經(jīng)驗相結(jié)合的經(jīng)驗措施，進(jìn)行施工全過程的指導(dǎo)、監(jiān)督。施工與材料按照工程施工的進(jìn)度要求，以立柱、復(fù)合屋架、托架為第一材料批，以半坡屋架、支撐架為第二材料批，以檁條、封檐條、櫞條、其它構(gòu)件等材料為第三材料批進(jìn)行階段性的材料入場，制定滿足主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料入場計劃。技術(shù)與材料以施工圖的設(shè)計和材料下料表為依據(jù)，對主要鋼結(jié)構(gòu)材料采取提前計劃，分三批（具體分批見條）入場的供貨方案進(jìn)行施工材料的購置，保證施工現(xiàn)場連續(xù)的工作。4.3施工組織（方案）設(shè)計施工工藝及方案：由于承擔(dān)施工的隊伍為當(dāng)?shù)氐姆菍I(yè)人員組成，只有二位具有不銹鋼裝飾施工的經(jīng)驗，但對此工程的輕鋼結(jié)構(gòu)根本無實際的施工操作經(jīng)驗。根據(jù)實際的施工隊伍的組織狀況，以鋼結(jié)構(gòu)工程的基本施工工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合施工隊伍的技術(shù)水平較底的特點，擬訂如下的施工工藝流程與施工方案：下料校樣拼裝、焊接防銹漆、罩面油漆焊口打磨修整就位、吊裝補刷油漆連接、固定地面放樣畫線下料校樣拼裝、焊接防銹漆、罩面油漆焊口打磨修整就位、吊裝補刷油漆連接、固定地面放樣畫線支撐架梯形屋架半坡屋架檁條架Ⅰ圓拱屋架檁條架Ⅱ封檐架櫞條【支撐架梯形屋架半坡屋架檁條架Ⅰ圓拱屋架檁條架Ⅱ封檐架櫞條排架立柱【輕鋼結(jié)構(gòu)制作、吊裝施工方案組織框圖】排架立柱穿線繩、拉緊鎖邊卷邊、打眼、鎖眼分色拼接、粘縫裁料蓬布鋪設(shè)收邊蓬布拼接粘縫鋼結(jié)構(gòu)油漆鋼結(jié)構(gòu)吊裝穿線繩、拉緊鎖邊卷邊、打眼、鎖眼分色拼接、粘縫裁料蓬布鋪設(shè)收邊蓬布拼接粘縫鋼結(jié)構(gòu)油漆鋼結(jié)構(gòu)吊裝上屋鋪設(shè)鋼結(jié)構(gòu)制作上屋鋪設(shè)鋼結(jié)構(gòu)制作【總施工方案組織框圖】【屋面蓬布施工工藝流程圖】施工組織：根據(jù)擬訂的施工工藝及施工方案，以建設(shè)單位的工期要求將施工組織設(shè)計的總施工時間確定為20天，并將各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件遵循吊裝次序的先后，來確定各結(jié)構(gòu)單元的制作順序，以此進(jìn)行施工班組各階段工作內(nèi)容的安排、各專業(yè)工種的配置。尤其在專業(yè)工種的配置上，根據(jù)實際施工的專業(yè)要求和施工隊伍的人員狀況，將整個投入施工的人力資源劃分為三個施工班組，即鋼結(jié)構(gòu)油漆組、土建吊裝組、屋面蓬布組，每個組的人員根據(jù)施工階段的進(jìn)展、工作內(nèi)容的變化而進(jìn)行機(jī)動的調(diào)配，而施工段的劃分在施工流程的縱向上共分為七個施工段，在豎向施工空間上分為三個施工層，每個施工段（層）之間、考慮合理的搭接。整個工程的具體施工過程的組織簡介如下。施工段（1）/施工層（Ⅰ）—排架立柱施工段：本施工段的施工內(nèi)容包括基坑土方開挖、排架立柱制作、油漆、吊裝工作、基礎(chǔ)混凝土澆筑。首先安排鋼結(jié)構(gòu)施工組進(jìn)行排架立柱的制作和梯形屋架的場地翻樣放線，在此同時土建施工組進(jìn)行排架立柱基礎(chǔ)基坑土方的開挖作業(yè)，待排架立柱的制作完備并完成第一階段油漆處理，隨即進(jìn)入排架立柱的吊裝，與此同時鋼結(jié)構(gòu)施工組轉(zhuǎn)入梯形屋架的翻樣下料。土建施工組完成排架立柱的吊裝后，立即進(jìn)行基礎(chǔ)混凝土的澆筑，開始轉(zhuǎn)入下一施工段的施工。施工段（2）/施工層（Ⅰ）、（Ⅱ）—梯形、半坡屋架、矩形托架、支撐架制作施工段：本施工段的施工內(nèi)容包括梯形屋架、半坡屋架、矩形托架的制作、油漆涂刷。為了加快施工速度，屋架制作的翻樣下料作業(yè)已經(jīng)搭接入上一施工段開始進(jìn)行，將此三個結(jié)構(gòu)構(gòu)件歸入同一施工段進(jìn)行，主要考慮它們在結(jié)構(gòu)體系中是相互連接而構(gòu)成下層檐口屋面結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，是上層檐口屋面結(jié)構(gòu)的吊裝就位的基礎(chǔ)，再加上工程量大，所以本施工段是所有關(guān)鍵工作中的重點，也是工作強(qiáng)度最大的施工階段。為了使下一施工段的施工作業(yè)能夠以一定的時間搭接入本施工段，特按照結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)連接的情況，把一端頭開間內(nèi)的1榀矩形托架、5榀半坡屋架（正交3榀、斜交2榀）、1榀梯形屋架先制作出來，并進(jìn)行油漆的施工作業(yè)后，隨即安排進(jìn)行吊裝，達(dá)到下一施工段的工作在本施工段的搭接目的。施工段（3）/施工層（Ⅱ）—施工段—梯形、半坡屋架、矩形托架、支撐架吊裝施工段：本施工段的施工作業(yè)，緊接上一施工段搭接的端頭開間的結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝作業(yè)之后，將陸續(xù)完成了制作與油漆的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，從已經(jīng)開始的端頭起向另一端頭逐間進(jìn)行吊裝，直至本施工段內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部完成。而構(gòu)件間的節(jié)點連接固定的工作分為二個步驟進(jìn)行，第一步，在吊裝就位時采取臨時性固定處理，能使就位初期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定達(dá)到保證施工安全的要求；第二步，在本施工段的全部構(gòu)件吊裝就位完成后，在前一步節(jié)點連接固定的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計要求和相關(guān)施工質(zhì)量驗收規(guī)范的規(guī)定完成所有連接節(jié)點的固定施工作業(yè)。施工段（4）/施工層（Ⅱ）、（Ⅲ）—園拱屋架、檁條架Ⅱ、櫞條Ⅱ、封檐架Ⅱ施工段：本施工段的施工內(nèi)容包括園拱屋架和本施工層（上層檐口屋面）檁條架、櫞條的制作、油漆、吊裝就位、節(jié)點連接固定、油漆補刷施工作業(yè)工作。由于在隨后的屋面蓬布施工時，首先便要在本施工段的屋面進(jìn)行，為了給后續(xù)的蓬布施工階段盡快提供出施工作業(yè)的條件，保證蓬布施工的開始時間符合施工進(jìn)度計劃的要求，因此，本施工段在吊裝就位后，要求所有的節(jié)點連接固定一次性施工到位，不再采取在（3）施工段的二步實施的方案。本施工段以施工層Ⅲ的工作內(nèi)容為主，下一施工段（施工層Ⅱ）的部分施工作業(yè)工作在保持施工作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行，可提前搭接入本施工段內(nèi)。施工段（5）/施工層（Ⅱ）、（Ⅲ）—檁條架Ⅰ、櫞條Ⅰ、封檐架Ⅰ施工段：本施工段的施工內(nèi)容包括檁條架、封檐架、櫞條的制作、油漆、吊裝就位、節(jié)點連接固定、油漆補刷施工作業(yè)工作，其中制作、油漆作業(yè)的開始時間分別搭接入上一施工段內(nèi)的相同類型構(gòu)件的制作、油漆作業(yè)之后，保持相同作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行，構(gòu)件的吊裝就位、節(jié)點連接固定安排與（4）施工段的相同作業(yè)同時進(jìn)行，充分利用雙層檐口屋面的施工作業(yè)工作面，組織施工段、層之間同步施工。此外，在所有連點節(jié)點的焊接完工后，立即安排屋面蓬布與油漆補刷施工作業(yè)的同時進(jìn)行屋面蓬布的制作（栽布、拼接粘縫、卷邊打眼）工作。施工段（6）/施工層（Ⅱ）、（Ⅲ）—屋面蓬布施工段：施工內(nèi)容包括上下層檐口屋面的PVC蓬布的鋪設(shè)、收邊穿繩固定的施工作業(yè)工作，施工順序按照先施工層（Ⅲ）后施工層（Ⅱ）進(jìn)行，施工層之間以平行搭接組織施工作業(yè)。施工段（7）/施工