1、某钢结构开闭屋盖施工安装摘要：在大型体育场馆类工程中采用可开启式钢结构屋面系统在我国还是首次使用，如何解决大跨度支撑桁架系统的安装，同时在大跨度桁架系统上安装可开闭系统，保证桁架、可开闭系统的正常运转。本文通过分析其施工安装，为今后在同类工程施工中提供经验、借鉴。 关键词：可开闭屋盖、大跨度桁架系统、施工安装 中图分类号： TU74 文献标识码： A 1 工程概况 本工程钢屋盖共分两部分：固定屋盖和活动屋盖。屋盖的几何形状为球冠，固定屋盖采用拱支网壳，网壳为单层网壳。固定屋盖中的主拱、副拱、斜拱和内圈桁架的上弦轴线的节点位于半径为 204m 的球面上，主拱、副拱、斜拱和内圈桁架的下弦轴线节点位
2、于半径为 200m 的球面上。活动屋盖采用由移动台车多点支撑的多跨单层网壳，其单层网壳杆件轴线节点位于半径为 206.8m 的球面上，台车的轨道位于固定屋盖的主拱上弦上。 固定钢屋盖由 6 榀主拱桁架、10 榀次拱拱桁架、2 榀斜桁架、2 榀内圈桁架和单层网壳组成。 主拱桁架最大跨度 262 m，矢高 55.4m，其主要受力特征为坦拱结构，以承受轴向力为主，主拱桁架中部约 100m 范围（最大）无侧向支撑。主拱桁架中距约 40m，主拱与次拱桁架中距约 20m。 主拱桁架支撑着整个屋盖的大部分重量，又作为滑移轨道的支撑结构，斜桁架作为次拱结构的上部支撑，起着调整各主拱桁架间的内力分配，同时作为主
3、拱桁架的侧向支撑，传递侧向水平荷载、提高整体结构的侧向稳定性； 次拱桁架起到分散主拱桁架受力与拱脚推力、减少屋面檩条跨度的作用； 内圈桁架作为活动屋盖完全闭合时的收边支撑桁架，调整主拱桁架间的内力分配，加强屋盖刚度，同时起到建筑美学作用； 屋面单层网壳可加强屋面刚度，承担并均化屋盖面荷载。 活动钢屋盖共两片，每片屋盖平面呈月牙形，为一薄壳结构内嵌于周边的钢桁架上，结构面外刚度差。由机械传动与控制系统支撑于固定屋盖的六条轨道上，每片屋盖的支撑总轮数为 22 个。每片活动屋盖的移动由 4 个牵引点、共 16 根钢缆绳牵拉。 图 1 屋盖示意图 2 总体安装思路 根据对本工程结构和施工场地的分析，确
4、定以下的开闭系统的安装方法和流程。 2.1 总体安装思路设想 2.1.1 拱架安装 两台 400t 履带吊看台内外行驶，分段吊装。 杆件全部在工厂加工、预拼装后编号散件运输，现场拼装。 现场拼装采用设置拼装胎架，根据杆件编号进行整体拼装，拼装按吊装分段要求在分段点弦杆上设置耳板连接装置，使构件拼装成整体后易于分段。 在拱架分段处下方搭设临时高空支撑平台，来满足分段安装的要求，同时也解决分段拱架的高空定位要求。 主、副拱、斜拱的吊装选择两台 400t 履带吊机，分别在场内、场外吊机行走路线上吊装斜拱外侧分段拱架，主拱的中间分段采用两台400t 履带吊机双机台吊。 2.1.2 固定屋盖安装 利用
5、400t 履带吊机进行分块吊装 与拱架相连的固定屋盖部分吊装，在拱架吊装完成后，吊机退出比赛场后进行。 根据结构特点，屋盖可分成六边形分块。 利用 400t 履带吊机跨外行驶，依次进行分块吊装。 固定屋盖安装完成，进行支撑分步卸载。 分步卸载完成，拱架恢复到设计弧度后进行轨道梁、轨道的安装。2.1.3 活动屋盖安装：采用分片累计滑移 根据活动屋盖的台车分布，活动屋盖分成四个分区进行拼装和累计滑移。 拼装平台设在全开状态的最接近拱脚的分区范围。 进行平台的塔设，滑移辅助轨道的安装。 活动屋盖安装安装将采用在体育场东西两面同时进行“分片滑移法”安装就位，选用两台 150t 履带吊机进行辅助安装。
6、3.拱架的施工吊装方法 3.1 安装支撑架的设置 拱架分段吊装方案的实施，必须要有大量的支撑胎架来保证，在拱架每一个分段处下方搭设临时高空支撑平台，来满足分段安装的要求，同时也解决分段拱架的高空定位要求。 本工程施工中要设置大量的临时支撑，支撑的设置位置如图 2、3 所示。支撑胎架采用格构式钢管组合结构，上部设有操作平台、支撑胎架、微调用千斤顶。高空地面支撑架承重后需要在四周设置缆风绳增加其稳定性，缆风固定于混凝土看台上或地面锚固；过楼面支撑设置分两种情况，一种在楼板上预留支撑孔的，无须再设置揽风绳，另一种是在楼面遇到梁或柱而无法在楼面留孔的，须设置缆风绳，同时加固梁或柱。 图 2 过楼面支撑
7、设置 图 3 地面支撑设置 3.2 拱架吊装方法总述 拱架吊装的难度在于：构件重量大、吊装高度高，受土建看台影响大。如何克服上述困难是本工程钢结构吊装的重点。 主要吊装思路：主拱架分为五段，采用 400t 大型履带吊场、场外分段吊装和场内双机抬吊相结合的方式进行。 3.3 主要阶段分区安装作业 根据本工程特点，施工作业面和吊装工程量都非常大，根据构件特征及选择的吊装方案，将本钢屋盖工程分成五个施工区。 （如图 4） 图 4 施工分区示意图 3.4 吊装构件分段 主拱：以斜拱为界，将主拱桁架分为内外两部分，内部双机抬吊不再分段，最大重量约 175 吨，外部等分为两段最大重量 92.5 吨。 副拱
8、：在与斜拱相连部分留 1 米左右杆件最后与斜拱连接固定，余下单侧拱架按照 1：2 的比例分为两段，其中较大的一段有一端落地。副拱最大重量 56.2 吨。 斜拱和内圈桁架:以主拱为界分段。 3.5 吊机选择 根据主体结构构件的分段及重量情况，以及桁架吊装要求的工作半径，选用两台 400t 履带式起重机作为吊装的主要机械，场内、场外各布置一台。两台吊机的机械配置情况如下：场外吊机主臂 63m，超起配重200t。场内吊机主臂 63m，所有吊装工作中，吊机的最大工作半径约34m。 400t 履带式起重机性能表（按吊装最不利值） 超级提升转半径中心 14m，履带外侧宽 7.8m，360 度回转 主吊臂长
9、/ m 超级提升臂长/m 超级配重/t 工作 半径 /m 24 26 28 30 32 34 49 24.5 0 71 63 56 50 46 41 200 164 148 135 124 116 108 56 0 71 62 55 50 45 40 200 153 143 133 124 115 106 63 0 68 61 54 48 44 39 200 144 135 127 119 111 103 70 0 65 58 52 47 42 37 200 133 126 119 112 106 100 77 35 0 61 54 48 45 40 36 200 126 119 113 10
10、7 102 97 84 0 56 52 45 42 37 34 200 120 115 111 106 102 97 3.6 吊点位置的选择 吊点位置和吊点数，根据桁架形状，截面，长度，起重机性能等具体情况确定。 由于桁架截面为三角形，为了保证分段桁架在吊装过程中的稳定形，空中姿态的可调节性，并防止分段桁架发生变形，采用四个吊点，分别位于距离分段桁架两端 1/3 处，两侧吊点相距 15m 左右。 3.7 拱架安装的顺序 第一步外围主拱、副拱以及斜拱的安装 根据土建及场地情况首先进行东部结构的施工。施工中采用两台 400t 履带式起重机，场内场外各一台，同时从场地南端或北端开始向前推进。待安装完
11、一个分区钢结构后再转入下一分区钢结构的施工。吊机在绕场一周后完成整个第一阶段的安装任务。从而减少了吊机的往复运动，使施工进度更加紧凑。 施工一区施工四区安装内容基本相同，具体以施工一区安装为例进行说明，施工一区主拱及斜拱的安装共分 13 个安装分段进行安装。 第二步中间主拱及内拱的安装 中间部分桁架包括主拱的中间部分及内拱两部分。中间部分桁架的安装由两台 400t 履带吊抬吊。在吊装过程中，吊机从场地一端开始进行吊装，在完成榀主拱的吊装，然后在进行两榀内拱的吊装，最终完成全部后续主拱及内拱的吊装。 3.8 施工一区的安装方法 分段吊装高空对接的解决 在拱架分段处下方搭设临时高空支撑平台，解决分
12、段拱架的高空定位要求,分段拱架间高空采用耳板连接装置来对钢拱架实施空中对接，在整榀拱架安装完成，进行检测无误后，实施最终焊接。 （耳板连接装置见图 5） 图 5 高空对接节点 构件吊装后在高空中的上下之间的微调采用设置在高空支架上的竖向千斤顶来完成，侧向主要利用支撑架上的拼装胎架来保证构件的相对位置，在利用设置在胎架两侧千斤顶调整侧向位移，在到调整到构件的安装预计位置进行整体的焊接工作。 施工五区的安装 中间部分桁架包括主拱的中间部分及内拱两部分。中间部分桁架的安装由两台 400t 履带吊抬吊完成。在吊装过程中，吊机从场地一端开始进行吊装，在主拱吊装完成后，把副拱与斜拱的连接杆安装上去，使斜拱
13、与副拱形成整体；在完成榀主拱的吊装，然后在进行两榀内拱的吊装，以此类推，完成后续主拱及内拱的吊装。 吊装由两台 400 吨吊机从南向北退着吊装。 整个安装区安装主要过程共分 14 个安装步骤进行吊装。 主拱 ZG-C、D 中间分段吊装 吊装采用双机抬吊，单台吊机性能选择： 吊机吨位选择 工作半径 吊臂长度 单台额定重量 两台额定重量 起吊 重量 400 吨履带吊机 14 米 63 米 111 吨 222 吨 175 吨 双机抬吊时，根据起重机的能力进行合理的负荷分配（每台起重机的负荷不宜超过其安全负荷量的 85）并在操作时要统一指挥。两台起重机的驾驶员应互相密切配合，防止一台起重机失重而使另一台起重机超载。在整个抬吊过程中，两台起重机的吊钩滑车组均应保持铅垂状态。4 钢结构固定屋盖网壳安装 固定屋盖的安装，主要解决的难题是，如何分块使其单层网壳整体吊装的变形受到控制，如何分块使拱与网壳连接的相贯面顺利对接、安装就位。 4.1 固定屋盖（网壳）的概况
