現(xiàn)代施工技術-高層及大跨度鋼結構施工

高層及大跨度鋼結構施工

現(xiàn)代施工技術2021/5/911大跨度鋼結構施工2021/5/921.1大跨度鋼結構的主要形式

大跨度空間結構能適應不同跨度、不同支承條件的各種建筑要求。形狀上也能適應正方形、矩形、多邊形、圓形、扇形、三角形以及由此組合而成的各種形狀的建筑平面，同時，又有建筑造型輕巧、美觀、便于建筑處理和裝飾等特點。大跨度空間結構體系主要包括網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構、空間拱結構、懸索結構和索膜結構。2021/5/93平板網(wǎng)架結構（二綜）2021/5/94網(wǎng)殼結構悉尼國際水上運動中心2021/5/95網(wǎng)殼結構大英博物館2021/5/96懸索結構某體育中心體育場2021/5/97膜結構上海八萬人體育場2021/5/98骨架膜結構奧林匹克中心2021/5/99空間網(wǎng)格國家大劇院2021/5/9102021/5/9112021/5/9122021/5/9131.2.1高空散裝法先在設計位置處搭設拼裝支架，用起重機把網(wǎng)架構件分件(或分塊)吊至空中的設計位置，在支架上進行拼裝。此法不需大型起重設備，但拼裝支架用量大，高空作業(yè)多。適用于螺栓球節(jié)點的鋼管網(wǎng)架。落地支架拼裝網(wǎng)架

網(wǎng)架高空拼裝施工1.2大跨度鋼結構主要施工方案及技術要點2021/5/9141.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點※1.2.1高空散裝法主要技術問題是：①確定拼裝順序，并保持拼裝精度和減少積累誤差；②控制好標高和軸線位置，保證總拼裝后的各項偏差指標符合標準；③懸挑法施工時須保證已施工部分的剛度和穩(wěn)定性；④拼裝胎架要有足夠的強度、剛度，避免因胎架變形而影響拼裝精度。⑤需要大量的支架。

⑥需要考慮配套的起重機械2021/5/9151.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點※1.2.1高空散裝法深圳市青少年宮2021/5/9161.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點※1.2.2分條或分塊安裝方法

此法又稱小片安裝法，是指將結構從平面分割成若干條狀或塊狀單元，分別由起重機械吊裝至高空設計位置總拼裝成整體的安裝方法。重慶袁家崗體育場2021/5/9171.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點

※1.2.2分條或分塊安裝方法

主要技術問題是：①網(wǎng)架結構劃分單元應具有足夠剛度并保證幾何不可變性，否則應采取臨時加固措施；②由于網(wǎng)架施工時受力狀態(tài)為近似平面結構體系，須考慮條狀單元合攏后的標高一致；③單元拼裝的尺寸、定位要求準確，以保證高空總拼時節(jié)點吻合并減少偏差。

2021/5/9181.2.3整體安裝法是先將網(wǎng)架在地面上拼裝成整體，再用起重設備將其整體提升到設計位置上加以固定。此法不需拼裝支架，高空作業(yè)少，易保證焊接質量，但對起重設備要求高，技術較復雜。適用于球節(jié)點的鋼網(wǎng)架。根據(jù)所用設備的不同，整體安裝法又分為多機抬吊法、拔桿提升法、千斤頂提升法及千斤頂頂升法等。四機抬吊網(wǎng)架京杭大運河上跨度107m的鋼網(wǎng)架一次吊裝成功共63頁第55頁2021/5/919吊車準備起吊吊至設計標高安裝就位共63頁第56頁2021/5/920拔桿提升法

網(wǎng)架先在地面上錯位拼裝，然后用多根獨腳拔桿將網(wǎng)架整體提升到柱頂以上，空中移位，落位安裝。2021/5/9211.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點

主要技術問題是：①空中移位；②同步控制及安全系數(shù)；③采用拔桿整體吊升結構時，拔桿間的相互協(xié)調(diào)問題；④對吊裝結構的內(nèi)力驗算與加固。

※1.2.3整體提升法是利用電動螺桿提升機或頂升千斤頂，將在地面原位拼裝好的鋼網(wǎng)架整體提升或頂升至設計標高。整體提升法2021/5/922HAECO飛機機庫屋頂安裝·香港

提升塔架屋頂鋼結構荷載為1000t，地面拼裝后使用9臺額定荷載為185t千斤頂將其吊裝到設計高度。

拉力框架的提升倒裝千斤頂沿鋼絞線爬升倒裝千斤頂沿鋼絞線爬升共63頁第59頁2021/5/923

※2.4整體提升法

上海大劇院2021/5/9241.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點

※1,2.4整體頂升法

整體頂升法是在結構柱上安裝提升設備提升結構構件的施工方法。主要技術問題是：①要求軌道的設置垂直，布置牢固；②同步控制；③對頂升過程中支撐柱的穩(wěn)定驗算。整體頂升法2021/5/9251.2.5高空滑移法

按滑移方式分逐條滑移法和逐條累積滑移法兩種；按磨擦方式可分為滾動式滑移和滑動式滑移兩種。

北京五棵松體育館屋頂結構為雙向正交桁架體系，跨度為120×120m，26榀鋼桁架支撐于沿建筑物四周布置的20根砼柱上，柱頂標高為+29.3m，采用三組平行滑道、累積滑移的安裝工藝，滑移總重量3300t，滑移距離120m。高空滑移法安裝屋蓋結構五棵松體育館屋蓋桁架逐條累積滑移法共63頁第60頁2021/5/926

五棵松體育館屋蓋桁架逐條累積滑移法施工中

館外拼裝胎架

中滑道、樹狀支撐及爬行機器人

滑移施工中共63頁第61頁2021/5/927鄭州機場鋼結構滑移2021/5/9281.2.2鋼結構場館主要施工方案和技術要點

※1.2.6滑移法

主要技術問題是：①網(wǎng)架滑移時側向穩(wěn)定的控制，網(wǎng)架變形及應力監(jiān)測；②柱頂滑移時滑移軌道的設計、構造；③滑移胎架的設計、構造；④滑移牽引系統(tǒng)設計及滑移同步控制；⑤滑移過程中構件的加固。2021/5/9291.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點※1.2.8其它施工方法

◆填加式拼裝網(wǎng)架法

◆移動腳手架拼裝網(wǎng)架法等

◆旋轉桅桿法施工

◆推進式吊裝法

◆飛機穿索法2021/5/9301.2大跨度鋼結構

主要施工方案及技術要點※各種施工方法的比較

安裝方法內(nèi)容適用范圍高空散裝法單桿件拼裝螺栓連接節(jié)點的各類型網(wǎng)架

小拼單元拼裝分條分塊安裝方法條狀單元組拼兩向正交、正放四角錐、正放抽空四角錐等網(wǎng)架

塊狀單元組拼高空滑移法單條滑移法正放四角錐、正放抽空四角錐、兩向正交正放等網(wǎng)架

逐條積累滑移法整體吊裝法單機、多機吊裝各種類型網(wǎng)架

單根、多根拔桿吊裝整體提升法利用拔桿提升周邊支撐及多點支撐網(wǎng)架

利用結構提升整體頂升法利用網(wǎng)架支撐柱作為頂升時的支撐結構支點較少的多點支撐網(wǎng)架

在原支點處或其附近設置臨時頂升支架2021/5/931

1.3網(wǎng)架工程施工

屋蓋網(wǎng)架系一類大跨度的空間結構，自重輕，跨度大，節(jié)約材料，工藝復雜，技術要求高。1.3.1網(wǎng)架結構起拱及下料（1）網(wǎng)架起拱：消除網(wǎng)架使用期間產(chǎn)生的撓度。一般情況下，平面形狀狹長的網(wǎng)架可采用單向起拱，平面形狀呈方形的網(wǎng)架應雙向起拱。2021/5/932（2）桿件節(jié)點制作及下料2021/5/9331.3.2網(wǎng)架結構安裝

（1）高空散裝法：適用于螺栓球節(jié)點或高強螺栓連接的網(wǎng)架。

該法所用的吊裝設備，多用爬行桅桿（右圖）

施工工藝：吊裝機械的選擇與布置—拼裝順序的確定—標高及軸線的控制—支架的拼裝—支架的拆除。

2021/5/934（2）分條（塊）吊裝法

條狀單元將網(wǎng)架沿長跨方向分割為若干區(qū)段，而每個區(qū)段的寬度可以是一個網(wǎng)格至三個網(wǎng)格，其長度為短跨的跨度。塊狀單元是網(wǎng)架沿縱橫方向分割后的單元形狀為矩形或正方形。施工要點：

（1）網(wǎng)架單元劃分

1）網(wǎng)架單元相互緊靠，可將下弦雙角鋼分開在兩個單元上。此法多用于正放四角錐網(wǎng)架施工。（見圖）2021/5/9352021/5/9362）網(wǎng)架單元相互緊靠，單元間上弦用剖分式安裝節(jié)點連接。此法多用于斜放四角錐網(wǎng)架2021/5/9373）單元之間空一節(jié)間，該節(jié)間在網(wǎng)架單元吊裝后再高空拼裝，此法多用于兩向正交正放等網(wǎng)架。（2）網(wǎng)架撓度的調(diào)整：條狀單元合攏應起拱；用鋼管頂撐。若設計考慮了施工工況則不必加高網(wǎng)架高度。（3）網(wǎng)架尺寸控制：采用預拼裝或套拼的方法進行尺寸控制，運輸時應有防止變形措施，并盡量減少中間轉運。2021/5/938

（3）高空滑移法①滑移方法：單條滑移、逐條積累滑移。②滑移設備：滑軌、導向輪。③同步控制④撓度調(diào)整2021/5/939

網(wǎng)架單元拼裝完成后即可滑移。通常是在網(wǎng)架支座下設滾輪，使?jié)L輪在滑軌上滑移，也可在網(wǎng)架支座下設支座底板，使支座底板沿預埋在鋼筋混凝土框架梁上的預埋鋼板上滑移。網(wǎng)架滑移可用卷揚機或手動葫蘆牽引。2021/5/940

（4）網(wǎng)架整體提升或頂升法

提升是將提升設備置于網(wǎng)架上面，通過吊桿將網(wǎng)架提升到設計標高就位。特點：整個網(wǎng)架在地面進行總拼焊接，然后垂直提升或頂升到設計標高就位安裝。提升法適用于周邊支承的網(wǎng)架，頂升法適宜點支承網(wǎng)架。2021/5/941多機抬吊網(wǎng)架2021/5/942起重機位于兩側抬吊網(wǎng)架2021/5/943拔桿提升法的空中位移2021/5/944采用拔桿提升網(wǎng)架2021/5/945采用電動螺桿提升機提升網(wǎng)架2021/5/946

（5）網(wǎng)架整體吊整法網(wǎng)架在地面上總拼裝焊成整體，然后用起重設備將網(wǎng)架吊裝到設計標高就位安裝。2021/5/947

2鋼結構工程施工

2.1鋼結構構件（1）鋼結構構件的截面形式

①柱：柱截面可以采用H形、箱形、十字形、圓形等。②梁：多為軋制或焊接的H型鋼梁，也可使用復合截面。（2）鋼結構構件的連接方式

①柱與柱的連接：高強螺栓連接、焊接、混合連接。圖5-12。②柱與梁的連接：高強螺栓連接、焊接、混合連接。圖5-13。③梁與梁的連接：高強螺栓連接、焊接連接。圖5-14。（3）鋼構件的制作

在加工廠制作的流程為：編制構件制作指示書原材料矯正放樣、號料、切割制孔邊緣加工組裝和焊接端部加工和磨擦面處理除銹和涂裝驗收和發(fā)運2021/5/9482021/5/9492021/5/950

2.2高層鋼結構的安裝

（1）結構安裝前的準備工作①制定鋼結構安裝方案鋼框架結構的安裝方法：分層安裝法、分單元退層安裝法2021/5/9512021/5/9522021/5/953②高層鋼結構構件的質量檢查在中轉庫進行質量復檢，主要內(nèi)容是：

a.構件尺寸與外觀檢查

b.構件加工精度的檢查

c.焊縫的外觀檢查和無損探傷檢查③鋼構件的運輸和現(xiàn)場堆放

宜采用平運；堆放場地應平整、堅實、排水良好；構件應分類型、單元、型號堆放。④鋼柱基礎準備

安裝前應對建筑物的定位軸線、基礎中心線和標高、地腳螺栓位置等進行檢查；基礎檢測⑤柱基地腳螺栓準備

地腳螺栓的預埋方法：直埋法、套管法2021/5/954⑥標高塊設置2021/5/955

（2）鋼結構構件的安裝①鋼構件的起吊2021/5/956②鋼構件的校正a.柱的校正：包括標高、軸線位移、垂直度等。校正順序：先調(diào)整標高，再調(diào)整軸線位移，最后調(diào)整垂直度。b.梁的校正：預留焊縫變形量、梁面標高的校正。2021/5/957③高層鋼結構的焊接施工

a.焊接準備工作檢驗焊條、墊板和引弧板焊接工具、設備、電源準備焊條預熱焊縫剖口檢查氣象條件b.焊接順序：從中心向四周擴展，采用結構對稱、節(jié)點對稱的焊接順序。

一節(jié)柱（三層）的豎向焊接順序是：上層主梁壓型鋼板支托壓型鋼板點焊；下層主梁壓型鋼板支托壓型鋼板點焊；中層主梁壓型鋼板支托壓型鋼板點焊；上