大跨度空间钢结构组合安装施工方法.doc

1、大跨度空间钢结构组合安装施工方法摘要：近年来大跨度复杂公共建筑钢结构工程迅速发展，很多工程在结构和技术上用的都比较少，特别是体育馆、会展中心、航站楼等。本文主要介绍体育馆大跨度空间钢结构组合安装的施工方法，将施工经验介绍给广大从事钢结构建筑的同行们，希望可以为解决实际工程问题提供一点经验。 关键词：大跨度、拼装、组合吊装 中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号： 工程概况 某游泳馆钢结构投影面积为 12000m2，东西方向长 150m，南北向宽124m，中心最高点高度为 32m，建筑总体为蘑菇状，整个结构为阶梯式肋环形网格结构，结构体系非常复杂，整体不规则,主体结构由钢柱、屋盖系

2、统等组成。 游泳馆图片 二、主要施工难点 1、跨度大，施工难，如何确保吊装安全可靠，且保质保量完成钢结构安装是本工程的难点之一。 2、针对地面桁架拼装，对桁架的关键点进行计算机三维坐标定位和模拟计算控制是本工程的难点之二。 3、本工程的组装精度决定最后能否合拢是又一关键难点。 三、主要施工方法 1、计算机三维坐标定位 由于结构安装过程中单榀桁架侧向稳定性差以及单榀径向桁架在地面没有足够的支撑点，所以该工程采用现场组合单元拼装、焊接，然后进行安装。在现场利用胎架将阶梯式肋环形网格管桁架的径向桁架和环向桁架在地面组合拼装焊接，但需要将关键点的坐标进行精确定位。由于整个结构为阶梯式肋环形网格管桁架结

3、构，结构体系非常复杂，每榀桁架都呈不规则设计，每榀桁架参差不齐、高低不平，采用传统的 CAD平面放样方法很难找到两榀桁架之间的相互关系，并且后续测量工作很大。为了使组合单元的拼装精度和拼装速度得到进一步提高，我们利用CAD 三维线形模型将关键点坐标进行空间定位，避免了传统繁琐的放样工作。 （1）计算机模拟组合单元安装 首先将径向桁架在工厂整体制作、分段出厂；运至工地现场后，利用胎架，在地面将两榀径向桁架和环向桁架组装成空间稳定组合吊装单元后，再进行安装。所有组合吊装单元安装完毕后，再进行吊装单元间环向桁架及系杆、屋面支撑结构的安装。 （2）全过程施工计算机模拟 为确保安装的精细化，使安装处于可

4、控状态，在阶梯式肋环形组合单元安装前， 采用同济大学开发的结构分析软件 3D3S 进行全过程施工模拟分析，采用空间梁柱理论，建立了钢结构和临时支撑的空间整体计算模型，考虑了多种施工荷载工况，保证构件精确合拢。 2、临时支架钢柱安装 （1）吊点的设置 吊点设置在柱连接耳板螺栓孔的位置。钢柱吊装时，利用钢柱上端连接耳板进行起吊，由塔吊起吊就位。连接板上最上部一个螺栓孔钻为30，用 2 点吊装。 （2）起吊方法 钢柱的起吊采用塔吊单机回转法起吊，柱根部必须垫好枕木，不得使柱底端与地面发生拖拉现象。 （3）钢柱吊装注意事项 a、吊装钢柱根部必须垫实，尽量做到回转扶植，根部不拖。起吊时钢柱必须垂直，吊点

5、设在柱顶，利用临时固定连接板上的螺孔。起吊回转过程中应注意避免同其他已吊好的构件相碰撞，吊索应有一定的有效高度。 b、钢柱制作时将所有钢柱均设置爬梯，起吊就位后临时固定柱底板，用缆风绳、经纬仪校正垂直度。并利用柱底垫板对底层钢柱标高进行调整，上节柱安装时钢柱两侧装有临时固定用的连接板，上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓固定连接板做临时固定，并用缆风绳成四点对钢柱上端进行稳固，待所有临时支架安装结束后，对片状支架用缆风绳固定，作为施工过程中的受力保障措施。 c、垂直起吊钢柱至安装位置与下节柱对正就位用临时连接板、大六角高强螺栓进行临时固定，先调标高，再对正上下柱头错位、扭转，再校正柱子垂

6、直度，高度偏差到规范允许范围内，初拧高强螺栓达到220N?m，摘吊钩。 d、钢柱吊装完毕后，即进行测量、校正、连接板螺栓初拧等工序，待测量、校正后再进行终拧,终拧结束后再进行焊接及测量。 3、临时支架钢梁安装 所有梁吊装前应核查型号和选择吊点，以起吊后不变形为准，并平衡和便于解绳，吊索角度不得小于 45，构件吊点处采用麻布或橡胶皮进行保护。钢梁水平吊至安装部位，用两端控制缆绳旋转对准安装轴线，随之缓慢落钩。钢梁吊到位时，要注意梁的方向和连接板靠向，为防止梁因自重下垂而发生错孔现象，梁两端临时安装螺栓（不得少于该节点螺栓数的 1/3，且不少于 2 颗）拧紧。钢梁找正就位后用高强螺栓固定，固定稳妥

7、后方可脱钩。 （1）在地面带上梁两端的连接板及高强螺栓，高强螺栓用工具包绑牢，离梁头的距离 1 米以内。 （2）按照主梁吊装顺序分别吊装。 （3）吊装到位后进行校正、检查、初拧、终拧高强螺栓、焊接。 4、主体钢结构的安装 （1）钢柱的安装 a、吊点的设置 吊点设置在钢柱主杆和腹杆交汇处。 b、起吊方法 钢柱的起吊采用 25 吨汽车吊单机回转法起吊，柱根部必须垫好枕木，不得使柱底端与地面发生拖拉现象。 （2）组合单元拼装 a、拼装场地 拼装场地需要推平、夯实，拼装在胎架上进行。胎架设置的间距不大于腹杆的节间距，胎架需要找平找正。构件进场后，由于拼装场地面积受限制，在现场拼接部分成片后及时吊装。

8、b、拼装机具 考虑到组合单元较重，构件外形体积较大的特点，拼装吊机需具有良好的机动性能，故拼装主吊机拟选用两台 70 吨履带吊。 c、拼装思路 主桁架构件两片拼装成一个组合单元。拼装采用卧拼方式，即与安装位置相差约 45 度，第一步先拼装一榀主桁架，第二步拼装另一榀主桁架，二榀主桁架的相对位置为实际安装的相对位置，只是变为卧放。第三步拼装两榀桁架之间的弦杆，至此一个组合单元拼装完成，后续单元以此类推。 d、拼装胎架的形式 根据现场场地条件、吊装方案及桁架的截面形状和结构特点，同时为保证桁架的拼装、吊装精度，设置通长的拼装胎架。拼装胎架的立柱均布置在桁架的上下弦节点处，直接支撑桁架的上下弦节点。

9、但为了避免胎架支柱与腹杆件相碰，胎架支柱统一偏移节点一定距离， 为确保钢桁架拼装时的外形尺寸，拼装胎架必须严格按照设计尺寸进行设置。部分拼装胎架因高度较大，从稳定性和安全性考虑，需采用支撑加固或用缆风绳临时固定。拼装胎架的形式根据桁架的形式所定，所用材料为型钢及管材。 （3）组合单元安装 由于组合单元较重且跨度大，在吊装过程中易产生变形，为安装需要搭设环形支架，然后吊装。 （4）吊装机械选择 根据在现场拼装完成的组合单元重量和水平距，采用 400 吨履带吊SWSL 加超起进行吊装。 5、合拢 本工程整个屋面设计为整体受力结构，若在钢结构安装过程中一次安装结束将会存在很大的残余应力，对结构稳定性

10、危害比较大，在整体的施工过程中，需要确定合拢位置进行最后合拢的过程，而且合拢温度设定为 153。合拢过程注意事项： （1）在合拢前一定要掌握温度变化，保证在最佳合拢温度进行合拢。 （2）合拢时必须连续施工，保证在一个工作日内完成一条合拢缝的施工。 四、结束语 该工程利用计算机三维坐标定位和模拟计算，保证结构安装精度。同时采用较大吨位组合吊装技术，顺利完成大跨度空间钢结构组合安装施工。经中冶集团专家鉴定“达国内领先水平”,并获得省部级技术研究二等奖。 参考文献： 1沈世钊. 大跨空间结构理论研究和工程实践J. 中国工程科学, 2001, 3(3):3439.2董石麟, 罗尧治, 赵阳. 大跨度空间结构的工程实践与学科发展J. 空间结构,2005 年 02 期 3田李梅.刘振华.李娟.张其林, 大型体育场钢结构屋盖施工技术J;施工技术;2008 年 05 期 4张开甲.李瑞锋.陈健,大跨度公共建筑钢结构工程安装方案选择A;第四届全国钢 结构工程技术交流会论文集C;2012 年 5周观根.刘扬,国家游泳中心钢结构施工技术J;钢结构;2006 年03 期