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1、第一章 概述1.1 工程概况广州新图书馆项目位于珠江新城文化广场区J2-6地块，南临兴安路，北临珠江大道东.建成后的广州新图书馆将与广州歌剧院、广东省博物馆、广州市第二少年宫、超高双塔（分东塔和西塔）和电视观光塔一起作为珠江新城的灵魂建筑，成为广州的七大地标之一，将具有广州市文献存储中心、文献信息传递中心、面向社会的文化教育中心、公共信息导航中心、信息加工生产增值中心、图书馆学业务研究辅导中心、对外文化交流的重要窗口等7项功能。广州新图书馆项目在建筑设计理念上体现出“美丽书籍”构思理念，用书的堆砌组织空间形体，建筑形象上平面和立面相互以“之字锲合，具有如同堆砌的书本的独特造型、有文化底蕴、现代
2、感和视觉冲击力强的建筑风格，凸现了历史人文的感染力和大都市的吸引力.广州新图书馆效果图广州新图书馆建筑分为南楼和北楼两部分,两楼倾斜相连。整个建筑地上10层（部分8层）,地下2层(其中地下一层设1层夹层），建筑高度为50。0m,总用地面积21067平方米，总建筑面积98977平方米，地上建筑面积59787平方米，地下建筑面积39190平方米,建筑基底面积7643平方米。1。2 结构特点广州新图书馆工程为框架、型钢混凝土框架连体结构。本工程主要特点为结构倾斜，其中南塔框架呈718倾斜,北塔呈911倾斜。新图书馆结构按不同结构材料形式，分为钢筋混凝土（RC）结构、型钢-钢筋混凝土(SRC）结构和钢
3、结构（S)。钢结构主要集中在南楼，北楼部分柱和结构边缘位置钢梁采用型钢-钢筋混凝土（SRC）结构。南塔西侧1-4轴间结构为单纯的钢结构.该部分结构一端由2轴上的钢柱KZ1独立支撑，最大悬挑长约10m，另一端与塔楼内相邻位置的劲性钢柱及钢梁相连，与主塔楼结构成为一体。悬挑端纯钢结构采用框架结构体系，由主梁、斜撑及水平支撑等组成。除钢柱对接节点采用焊接外,其它节点均采用高强螺栓连接.高强螺栓采用扭剪型高强螺栓。 南楼西侧架空部分1415轴位置上的劲性结构同样采用框架支撑结构，形式如下： 平面图 11剖面 2-2剖面北楼中间位置的劲性钢柱之间由南北向的劲性钢梁相连,各别位置钢柱之间设置东西向连接钢梁
4、。南楼除东西两侧边缘位置钢柱之间设置南北向连接劲性钢梁外,其它不设置连接钢梁。劲性钢梁平面位置示意图（本图为五层平面，其余各层劲性钢梁的分布基本相同）南北楼之间根据建筑需要在38层不同的楼层位置处布置一到两个连廊.连廊结构由H钢主、次梁及角钢组成，构件之间采用螺栓连接。连廊最大长度约19m，两端设置滑动球形支座。滑动球形支座布置 两塔楼八层位置设置水平连梁将南北楼连接成一个可靠的结构体系，水平钢梁采用箱型截面构件，箱型截面规格为:口800X500X30X30.南北楼连接钢梁平面布置钢柱KZ1为箱型截面，地下部分为劲性混凝土柱钢骨，箱体内填充混凝土,钢柱外壁设置栓钉，地上部分采用钢管混凝土柱形式
5、。钢柱箱型内部设置两道横隔板，形成“目”字形构造。地下部分钢柱截面为1300X2517X60X60，在节点范围的翼缘、腹板厚度方向性能要求Z25.地上部分钢柱截面大小沿高度方向分三段变化，标高1。05010。000：1300X2500X60X60，标高10.00019。800：1000X2500X40X40，标高19.800顶：1000X2000X30X30.地下及地上部分钢柱KZ1在0。750m标高对接，同时钢柱由直柱转化为斜柱，倾斜角度6。64。除上述KZ1钢柱的“目”字型箱体构造外，本工程还钢构件包括了其它多种类型的截面形式,如H钢、异形H钢、双拼异形H钢、“日”字型箱体构造截面、“十”
6、字柱、圆管等多种截面形式.H钢双拼异形H钢异形H钢 “十”字柱圆管 “日”字型箱体构造截面本工程钢结构总用钢量约4222t，材质主要为Q345GJC和Q345C，另外还包括Q345GJC-Z25和Q235B。各种材质占总用钢量的比例如下图所示：1.3施工重点分析及解决方案1.4。1施工过程交差作业多，管理协调难度大新图书馆工程为框架、型钢混凝土框架连体结构，根据材料不同可分为钢筋混凝土(RC）结构、型钢-钢筋混凝土(SRC）结构和钢结构(S）等多种结构形式。以上结构特点决定了现场混凝土施工与钢结构施工在施工工艺、施工机械、施工场地等方面均存在频繁交叉作业的现象，诸多工种、工序的交叉、配合对现场
7、施工管理及协调提出了较高的要求。解决方案：施工工艺方面针对钢结构与混凝土结构交界面的处理、劲性钢骨柱与混凝土施工、钢筋与钢骨柱之间相交位置的钢柱预留孔及连接板的设置等各种技术问题与设计、总包等进行协商处理、并在钢结构工程的深化及现场施工组织方案中体现；施工机械的使用方面,由于钢结构与土建均存在较多的垂直运输，合理调配机械是现场必须解决的关键问题，我们将根据施工进度情况在每天提供第二天的吊装计划给总包方,由总包方统一协调塔吊的施用，保证各施工单位顺利施工；施工场地方面地下阶段施工过程中，现场施工场地构件临时堆场紧张，钢构件无法在现场长时间堆放，必须做到随到随吊，而地下室结构施工完成后，虽然地下室
8、顶板在加固后可用来作为构件的临时堆场,但构件的堆放数量增加则地下室的加固成本也会随之成倍增长，所以也无法长期在现场大量堆积,因此我们将根据现场吊装进度安排工厂生产和构件运输,做到构件在现场不堆积或少量储备以满足进度要求.1.4.2 吊装机械的合理配置及吊装工况分析目前地下室施工时总包已安装了两台TC7030B型塔吊和一台Q6015型塔吊，但是局部区域的钢柱或钢梁自重大，超出塔吊吊装能力范围，也有部分钢结构超出了塔吊的覆盖范围，需要大型吊装机械进行结构安装.因此，如何选择合理配置施工机械，对决定工程施工的安全性和经济性起着关键作用.解决方案：吊装机械的选择应结合各个钢梁、钢柱的自重进行，优先选用
9、塔吊吊装，局部位置采用120t汽车吊进行。因此，需要对钢构件进行合理分段,分段数量在满足吊机起重能力的前提下尽可能减少,使得钢结构焊接工作量减小，达到较为理想的经济效益。1。4.3 斜钢柱的吊装测量定位及精度控制由于结构自身倾斜的特点，本工程存在大量的斜钢柱,这给钢柱的安装定位及测量工作提出了严格的要求，如何满足斜钢柱定位精度成为了本工程的一项重点，也是保证本工程施工质量的关键.解决方案：现场测量配备专业的测量工程师，采用先进的施工测量仪器进行构件的定位测量,保证定位精度；根据结构自身特点，充分发挥结构自身杆件的作用,同时结合土建施工方案，利用土建外脚手架及模板体系进行钢柱的牢靠固定，确保把土
10、建混凝土施工对劲性钢骨的扰动控制在最小范围。1。4。4施工过程的变形控制和施工过程验算新图书馆工程结构主要特点为结构倾斜,结构在顶部合拢，但在施工过程中是一种悬臂悬挑结构；另外，整个结构又是由钢筋混凝土(RC）结构、型钢钢筋混凝土（SRC）结构和钢结构（S）三种结构形式组合而成的大型组合结构。综合以上结构特点，由于各种材料材性的不同，同时整个结构在施工过程各阶段的结构形态不同，因此整个结构在施工过程中的变形控制是本工程的又一重要课题。解决方案：利用大型结构计算软件Midas/Gen对整个图书馆结构的所有材料类型及结构类型进行完整的整体建模，针对施工过程进行仿真分析，分析过程充分考虑各工序之间的
11、相互关系及各结构之间的协同作用及相互影响,通过对计算结果提供的结构内力及变形情况进行分析，进一步优化施工方案。1.4。5 超大重量钢柱的吊装KZ1为“目”字型钢柱，最大截面尺寸为251713006060，线密度约为4.6t/m，远远超过塔吊的起重能力.KZ1采用何种吊机、如何安装已经成为整个钢结构工程施工的重点。解决方案：由于现场基坑开挖超过13m，且有地下室施工影响，大型吊机无法下到地下室进行吊装。因此，根据目前土建提供安装思路考虑KZ1安装方案如下：先完成14轴纯钢结构区的地下土建结构，由土建方在KZ1位置预留6m6.5m的孔洞，待土建完成至0。000m楼面后，以加固后的地下室顶板作为吊机
12、行走平台，通过预留孔洞分段补装KZ1。地上部分的KZ1钢柱按层分段进行吊装,吊装进度与楼层施工同步进行。1。4.6 组合截面柱及非常规节点的加工制作本工程加工制作的重点在于组合截面柱及非常规节点的加工制作,其它构件相对简单，根据我司现有的设备及技术实力不存在加工难点.解决方案：组合截面柱中重点在于V形截面组合柱,其截面形式特殊,采用数控切割精确下料，并设计专用拼装胎架组装，钢柱端面进行端铣加工以保证安装精度；非常规节点加工的重点在于十字柱节点，该节点形态相对复杂,但根据节点特点制定合理的工艺顺序及焊接方案即可解决。1.4。7 大型吊机上楼面的加固措施由于钢柱KZ1必须利用大型吊机上到0。000
13、m标高的地下室顶板上进行吊装，所以必须考虑对结构的加固.解决方案：本工程地下共两层，结构加固也应从负二层地下室底板加固到首层结构下部。对于框架梁的加固主要采用工具式钢管加固支撑进行加固，楼面则采用路基箱进行加固.通过加固措施将上部施工荷载直接传递到混凝土结构承载力较大的梁柱之上，避免施工对已有楼面及已有结构的损坏。1.4 施工条件分析0。000m以上现场施工平面布置图1。4.1施工环境及周边道路广州新图书馆项目位于珠江新城文化广场区J2-6地块，南临兴安路，北临珠江大道东，西侧为地下空间施工现场，东侧现已有建筑.根据施工平面的规划，现场目前仅北侧一个施工入口，且该入口处道路狭窄,大型钢构件运输
14、车辆行驶存在一定困难，而且如果运输车辆从此入口进行施工现场则必须经过地下室楼面.现场施工方目前计划在东侧另行开设一道施工入口，以满足钢构件运输需要。另外，在兴安路设置一施工入口，则构件可直接通过此入口运输到塔吊位置附近，方便塔吊吊装，同时也减少了现场地下室结构的加固。1.4.2地下室对钢结构施工的影响由上面的施工平面可以看到,整个图书馆结构位于地下室中部，由于目前总包设置的塔吊超重能力较小，一方面所有构件起吊必须要就近，另一方面，部分构件要利用汽车吊等其它施工机械进行吊装，因此必然存在对地下室结构的大面积加固.本工程地下室结构共2层，地下一层设1层夹层,地下室底板标高为13。5m。地下室的加固
15、需要通过精确的设计计算，采取合理的加固措施，在保证施工过程结构安全的前提下达到最佳的经济效果。1。4。3总包现有施工塔吊目前,总包在施工现场设置三台塔吊作为主要施工机械2台TC7030B型塔吊、1台Q6015型塔吊。三台塔吊臂长均为60m，其布置位置如上图所示。北楼东西两侧局部位置无法覆盖。由于塔吊超重能力有限，且并没有能够覆盖整个结构,因此在对钢构件按照塔吊超重能力合理分段的基础上,部分钢构件仍需要另行选择施工机械进行安装。1。4。4施工临时用地由于地处城区范围内,本工程施工场地极为狭小.目前地下室施工阶段,施工现场已基本为土建施工单位完全占具，因此地下部分钢结构施工时钢构件必须严格按照施工
16、顺序进场。结构施工到0。000m标高以后，可对靠近塔吊位置的地下室顶板进行加固来作为钢构件的临时堆场。第二章 钢结构深化设计方案2.1 钢结构深化设计概况广州新图书馆项目在建筑设计上体现出“美丽书籍”构思理念，建筑形象上平面和立面相互以“之”字锲合，具有如同堆砌的书本的独特造型、有文化底蕴、现代感和视觉冲击力强的建筑风格,凸现了历史人文的感染力和大都市的吸引力。整个建筑分为地下和地上两部分,其中地上10层（部分8层）,地下2层（其中地下一层设1层夹层）.该建筑的最大特点在于结构的倾斜，南北两栋建筑倾斜相对，在最顶层位置合拢到一起。其中南塔框架呈718倾斜，北塔呈911倾斜。塔楼间38层处设置相
17、互交通的连廊结构,同时两塔楼在8层通过水平钢梁连接成为一个稳固的整体.新图书馆钢结构包括型钢-钢筋混凝土（SRC）结构和钢结构（S）两部分内容。钢结构主要集中在南楼，其中南楼14轴间为纯钢结构，其采用采用独立钢柱支撑的悬臂桁架结构，南楼其它位置钢结构及北楼部分柱和结构边缘位置钢梁采用型钢钢筋混凝土（SRC）结构.构件形式方面，本工程包括了多种截面形式，如“目”字形构造的箱型截面、H钢截面、异形H钢截面、圆管等。材质包括Q345GJC、Q345C、Q345GJCZ25和Q235B。鉴于整个新图书馆结构倾斜、悬臂、悬挑的结构特点，结构在施工过程的内力变化将与设计状态有较大区别，因此，本工程钢结构的
18、深化必然与钢结构的施工过程密切联系，通过对施工过程的仿真分析以确定深化设计参数，以确保结构的最终位形达到设计要求.2。2 钢结构深化设计部署2.2.1 钢结构深化设计组织机构设计总工程师设计院深化设计负责及联系人钢构深化设计室制作安装技术公关小组项目经理部设计研究院1深化设计负责及联系人（1）和设计院建立通畅的联系渠道是深化设计能够顺利进行的基础，为使与施工图设计单位的协调配合更加方便有效，本公司将设立专门的深化设计联系人，考虑到本工程的规模和特殊性,深化设计室主任为本工程的具体联系人。（2）我们将充分发挥我们在钢结构加工制作方面的知识,在本工程钢结构设计的工艺适用性和可行性方面，向设计单位提
19、出我们的合理化建议，使得本工程的设计不光是在用钢量指标上，而是包括加工制作在内也更加安全、经济、合理；2拟投入本工程深化设计技术人员根据本工程的工程量、总的工期和现有设计的深度，为确保深化设计的质量和进度，我公司计划为本工程的深化设计投入10人左右的深化设计队伍专业从事本工作时间职称10年以上5年以上5年以下小计教授级高工高工工程师其它结构专业165121155焊接专业111312机械专业111合计3761622752.2.2 钢结构深化设计思路及流程1深化设计出图思路根据招标单位提供的本工程钢结构图纸、补充文件及招标文件，并结合对施工过程进行的仿真分析结果构建整体三维结构模型充分考虑吊装分段
20、现场拼装分段（运输分段）加工制作分段分解为构件与节点结合工艺、材料、焊缝、结构设计说明等深化设计详图。深化图送交设计、业主、监理确认后，方可下料制作作为工程施工及验收依据。2钢结构深化设计软件本工程的深化设计采用AUTOCAD、天正软件绘图软件，其中钢结构专业设计软件有：Strucad钢结构三维实体造型详图设计软件、3D3S钢结构设计、REI软件以及大型软件SAP2000、ANSYS等。各软件的功能如下表所示：软件名称产地主要功能在本工程的主要应用备注AUTOCAD R2000绘图软件美国二维平面图绘制、三维实体制作绘图天正建筑设计软件中国便于迅速创建、编辑平面、立面、剖面、三维方案以及施工详
21、图基础等辅助设计Strucad钢结构三维实体造型详图设计软件英国通过三维智能钢结构建模，迅速得到零件、安装、总体布置图及各构件参数立体建模、零件数据生成、施工详图绘制主要使用软件Xsteel钢结构三维实体造型详图设计软件芬兰REI 钢结构设计软件美国用于结构分析、钢结构设计与优化、快速几何建模及绘制施工详图结构分析计算及节点优化设计SAP2000、 ANSYS钢结构设计软件美国用于结构分析、强度和稳定性计算和节点优化设计结构分析计算及节点有限元分析节点验算3钢结构深化设计流程(1）钢结构深化设计开始前，按ISO9001的程序文件的要求，对钢结构制作和安装方案进行会审.（2）深化设计过程应包含钢
22、结构制作工艺流程、节段划分方案、制作精度控制方案、质量检测方案等内容。（3）深化设计流程图熟悉规范、标准熟悉施工图编制设计准则节 点 设 计校 对审 核设 计 确 认修 改编制施工详图准则施工详图设计校 对审 核设 计 确 认修 改发送加工厂钢结构深化设计流程图2。3图纸深化设计保证质量措施2.3。1 图纸深化设计一般规定确认中标后,业主、总承包单位和设计院就本工程进行技术交底,同时提供完整的结构设计图.首先组织专人详细阅图，并编制工作图深化设计要领书，对作图范围、图面表达、构件编号等进行统一的规定。然后开始工作图的转化设计；设立该项目专职负责人，强化与设计院和现场安装的联系和沟通，发现问题及
23、时解决，确保工作图的设计完全贯彻原结构设计的思路和意图，并且可以根据现场安装的需要，将增设的安装作业所需的一些临时装置绘制在工作图上。以便于在工厂直接加工，减少现场的工作量,加快施工进度；在设计过程中，如发现设计图有疑问,将立即与总承包单位和设计院联系，经过协商达成一致后，方可进行修改；工作图设计完成后，先进行自审，然后由专审高工进行审核，审核后设计人员进行确认并修改图纸，然后二次出图，再由专审高工进行审核并修改，最后将通过审核的图纸绘制出图,经原设计部门审查批准后方可投入生产；在构件加工过程中，如发现工作图有错误或原设计图有修改，工作图设计人员应及时进行确认,然后修改图纸发修改图，同时收回原
24、图，以免发生混淆。2。3。2 图纸深化设计保证质量措施我公司为本工程的深化设计组织了强大的队伍,为图纸深化设计的质量提供了人力方面的保证。除了个人能力，对深化设计来说严格合理的工作流程、体制和控制程序是保证深化设计质量的关键因素。我公司根据中国钢结构行业的具体情况，制定了符合建设部颁布的各项制图标准和设计规范的本公司的深化设计标准，建立起了完善的三级审核制度。设计制图人员根据设计图纸、国家和部委的规范、规程以及本公司的深化设计标准完成自己负责的设计制图工作后，要经过以下检查和审核过程：1设计制图人自审设计制图人将完成的图纸打印白图（一次审图单）,把对以下内容的检查结果用马克笔做标记：笔误、遗漏
25、、尺寸、数量;施工的难易性（对连接和焊接施工可实施性的判断）；对于发现的不正确的内容，除在电子文件中修改图纸外，还要在一次审图单上用红笔修改，并做出标记(圈起来）；自审完成后将修改过的图纸重新打印白图（二次审图单）,并将一次审图单和二次审图单一起提交审图人员。2审图人员的校对检查审图人员的检查内容和方法同自审时基本相同，检查完成后将二次审图单交设计制图人员进行修改并打印底图，必要时要向制图人将错误处逐条指出,但对以下内容要进行进一步审核：深化设计制图是否遵照公司的深化设计有关标准;对特殊的构造处理审图;结构体系中各构件间的总体尺寸是否冲突。3审定时的审图以深化设计图的底图和二次审图单为依据，对
26、图纸的加工适用性和图纸的表达方法进行重点审核。对于不妥处,根据情况决定重复从审图人员开始或制图人员开始的上述工作。当深化设计出现质量问题,在生产放样阶段被发现时，及时通知 设计院。 设计院会立即组织人员对问题进行分析,如果判断属于简单的笔误,就迅速修改错误，出新版图，并立即发放给生产和质控等相关部门，同时收回原版图纸.当质量问题判断为对设计的理解错误或工艺上存在问题时，重新认真研究设计图纸或重新分析深化设计涉及到的制作工艺，及时得出正确的认识,并迅速修改图纸,出新版图，并立即发放给生产和质控等相关部门，同时收回原版图纸.当在构件制作过程中或安装过程中,根据现场反馈的情况发现深化设计的质量问题时
27、，立即通知现场停止相关部分的作业。同时组织技术力量会同有关各方研究出处理措施和补救方案，在征得设计和监理同意后，及时实施，尽可能将损失减少到最小，并将整个过程如实向业主汇报。2。3。3 设计质量管理流程设计流程 主管部门(责任人）项目接受设计总负责项目分析及确定设计负责人总工程师、技术主管编制设计技术方案及进度表技术主管审查技术方案及进度设计总负责、总工程师设计交底及项目管理设计项目经理设 计专业设计人过程检查技术主管完成设计文件专业核对工程师初审、总审设计项目经理终 审工程师、技术主管图纸文件发送及归档资料员设计质量反馈及分析总工程师、技术主管、项目经理设计改进及措施落实设计总负责2.4 图
28、纸深化设计进度计划2。4.1图纸深化设计进度计划安排我公司确保在构件开始加工前取得设计院对首批构件的深化设计图的确认，在规定日历日内完成全部深化设计工作。2.4。2图纸深化设计进度保证措施在确认中标后,设计院根据工程总进度和资源情况排出“深化设计进度计划图”，明确本工程各结构设计进度节点,确保满足本工程总体制作进度。在设计院提交总体设计资料前，我司将组建专项设计组，派12名加工图设计人员到设计院提前熟悉设计内容，领会设计意图,以确保转化设计按照总体设计进行;设计转化工作，在完成每分项设计后，即刻向设计院上报并申请深化设计图纸的审批，对审批后需要修改的部分,及时进行修改，直到审批合格；实行“设计
29、倒计时”制度，使每个人明确自己分项设计进度对于总体设计进度的重要性，目标明确，确保节点。第三章 钢结构加工制作方案3.1 加工制作综述3。1.1 钢结构构件分析广州新图书馆工程总用钢量约为4300吨，其中钢结构部分主要包括型钢混凝土中的型钢、南区14轴的钢结构、南北楼之间的连廊、主楼的钢结构楼梯、南北楼支撑构件。构件类型主要有截面为圆钢管、H型、十字型、目字型、V字型钢柱以及H型、箱型钢梁、牛腿、支撑。新图书馆钢混凝土中的型钢南区14轴的钢结构主楼的钢结构楼梯南北楼之间的连廊南北楼支撑构件H型钢柱注释文字（格式名称：文本框）注释文字（格式名称：文本框）注释文字（格式名称：文本框）注释文字（格式名称：文本框）注释文字（格式名称：文本框）十字型钢柱
