现代施工技术---高层及大跨度钢结构施工

1、现代施工技术现代施工技术 大跨度空间结构能适应不同跨度、不同支承大跨度空间结构能适应不同跨度、不同支承条件的各种建筑要求。形状上也能适应正方形、条件的各种建筑要求。形状上也能适应正方形、矩形、多边形、圆形、扇形、三角形以及由此组矩形、多边形、圆形、扇形、三角形以及由此组合而成的各种形状的建筑平面，同时，又有建筑合而成的各种形状的建筑平面，同时，又有建筑造型轻巧、美观、便于建筑处理和装饰等特点。造型轻巧、美观、便于建筑处理和装饰等特点。 大跨度空间结构体系主要包括网架、网壳结大跨度空间结构体系主要包括网架、网壳结构、空间拱结构、悬索结构和索膜结构。构、空间拱结构、悬索结构和索膜结构。平板网架结构

2、平板网架结构（二综）（二综）网壳结构网壳结构网壳结构网壳结构悬索结构悬索结构膜结构膜结构骨架膜结构骨架膜结构空间网格空间网格先在设计位置处先在设计位置处搭设拼装支架搭设拼装支架，用起重机把网架构件，用起重机把网架构件分分件件( (或分块或分块) )吊至空中的设计位置吊至空中的设计位置，在，在支架上进行拼装支架上进行拼装。此法。此法不需大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。适用不需大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。适用于于螺栓球节点螺栓球节点的钢管网架。的钢管网架。1.2.11.2.1高空散装法高空散装法 主要技术问题是：主要技术问题是： 确定拼装顺序，并保持拼装精度和减少积累误

3、差；确定拼装顺序，并保持拼装精度和减少积累误差； 控制好标高和轴线位置，保证总拼装后的各项偏控制好标高和轴线位置，保证总拼装后的各项偏 差差指标符合标准；指标符合标准； 悬挑法施工时须保证已施工部分的刚度和稳定性；悬挑法施工时须保证已施工部分的刚度和稳定性； 拼装胎架要有足够的强度、刚度，避免因胎架变形而拼装胎架要有足够的强度、刚度，避免因胎架变形而影响拼装精度。影响拼装精度。 需要大量的支架。需要大量的支架。 需要考虑配套的起重机械需要考虑配套的起重机械1.2.11.2.1高空散装法高空散装法深圳市青少年宫深圳市青少年宫1.1.2.22.2分条或分块安装方法分条或分块安装方法 此法又称小片安

4、装法，是指将结构从平面分割成若干此法又称小片安装法，是指将结构从平面分割成若干条状或块状单元，分别由起重机械吊装至高空设计位条状或块状单元，分别由起重机械吊装至高空设计位置总拼装成整体的安装方法。置总拼装成整体的安装方法。重庆袁家岗体育场重庆袁家岗体育场 1.2.21.2.2分条或分块安装方法分条或分块安装方法 主要技术问题是：主要技术问题是： 网架结构划分单元应具有足够刚度并保证网架结构划分单元应具有足够刚度并保证几何不可变性，否则应采取临时加固措施；几何不可变性，否则应采取临时加固措施； 由于网架施工时受力状态为近似平面结构由于网架施工时受力状态为近似平面结构体系，须考虑条状单元合拢后的标

5、高一致；体系，须考虑条状单元合拢后的标高一致； 单元拼装的尺寸、定位要求准确，以保证单元拼装的尺寸、定位要求准确，以保证高空总拼时节点吻合并减少偏差高空总拼时节点吻合并减少偏差。 是先将网架在地面上拼装成整体，再用起重设备将其整是先将网架在地面上拼装成整体，再用起重设备将其整体提升到设计位置上加以固定。此法不需拼装支架，高空作体提升到设计位置上加以固定。此法不需拼装支架，高空作业少，易保证焊接质量，但对起重设备要求高，技术较复杂。业少，易保证焊接质量，但对起重设备要求高，技术较复杂。适用于球节点的钢网架。根据所用设备的不同，整体安装法适用于球节点的钢网架。根据所用设备的不同，整体安装法又分为又

6、分为多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及及千斤顶顶千斤顶顶升法升法等。等。四机抬吊网四机抬吊网架架京杭大运河上跨度京杭大运河上跨度107m的钢网的钢网架一次吊装成功架一次吊装成功共共6363页页 第第5555页页共共6363页页 第第5656页页 网架先在地面网架先在地面上错位拼装，然后上错位拼装，然后用多根独脚拔杆将用多根独脚拔杆将网架整体提升到柱网架整体提升到柱顶以上，空中移位，顶以上，空中移位，落位安装。落位安装。 主要技术问题是：主要技术问题是： 空中移位；空中移位； 同步控制及安全系数；同步控制及安全系数； 采用拔杆整体吊升结构时，采用拔杆整体吊

7、升结构时，拔杆间的相互协调问题；拔杆间的相互协调问题； 对吊装结构的内力验算与加对吊装结构的内力验算与加固。固。 1.2.3整体提升法整体提升法 是利用电动螺杆提升机或顶升千斤顶，将在地面原是利用电动螺杆提升机或顶升千斤顶，将在地面原位拼装好的钢网架整体提升或顶升至设计标高。位拼装好的钢网架整体提升或顶升至设计标高。整体提升法整体提升法提升塔架提升塔架 屋顶钢结构荷载为屋顶钢结构荷载为1000t，地面拼装，地面拼装后使用后使用9台额定荷载为台额定荷载为185t千斤顶将其吊千斤顶将其吊装到设计高度。装到设计高度。 拉力框架的提升拉力框架的提升 倒装千斤顶倒装千斤顶沿钢绞线爬沿钢绞线爬升升倒装千斤

8、顶倒装千斤顶沿钢绞线爬沿钢绞线爬升升共共6363页页 第第5959页页 2.4 2.4整体提升法整体提升法 上海大剧院上海大剧院 1,2.41,2.4整体顶升法整体顶升法 整体顶升法是在结构整体顶升法是在结构柱上安装提升设备提升结柱上安装提升设备提升结构构件的施工方法。构构件的施工方法。 主要技术问题是：主要技术问题是： 要求轨道的设置垂直，布要求轨道的设置垂直，布置牢固；置牢固； 同步控制；同步控制； 对顶升过程中支撑柱的稳对顶升过程中支撑柱的稳定验算。定验算。 整体顶升法整体顶升法 按滑移方式分按滑移方式分逐条滑移法逐条滑移法和和逐条累积滑移法逐条累积滑移法两种；按磨两种；按磨擦方式可分为

9、擦方式可分为滚动式滑移滚动式滑移和和滑动式滑移滑动式滑移两种。两种。 北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度为为120 120m，26榀钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的榀钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的20根砼柱上，柱顶标高为根砼柱上，柱顶标高为+29.3m，采用三组平行滑道、累积滑，采用三组平行滑道、累积滑移的安装工艺，滑移总重量移的安装工艺，滑移总重量3300t，滑移距离，滑移距离120m。 高空滑移法安装屋盖结构高空滑移法安装屋盖结构 五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑移法移法共共6363页页 第第6060页

10、页 五棵松体育馆屋盖桁架五棵松体育馆屋盖桁架 逐条累积滑移法施工中逐条累积滑移法施工中 馆外拼装胎架馆外拼装胎架 中滑道、树状支撑中滑道、树状支撑及爬行机器人及爬行机器人 滑移施工中滑移施工中共共6363页页 第第6161页页l1.2.2钢结构场馆主要施工方案和技术要钢结构场馆主要施工方案和技术要点点 1.2. 1.2.6 6滑移法滑移法 主要技术问题是：主要技术问题是： 网架滑移时侧向稳定的控制，网架变形及应力网架滑移时侧向稳定的控制，网架变形及应力 监测；监测； 柱顶滑移时滑移轨道的设计、构造；柱顶滑移时滑移轨道的设计、构造； 滑移胎架的设计、构造；滑移胎架的设计、构造； 滑移牵引系统设计

11、及滑移同步控制；滑移牵引系统设计及滑移同步控制； 滑移过程中构件的加固。滑移过程中构件的加固。 1.2.8 1.2.8其它施工方法其它施工方法 填加式拼装网架法填加式拼装网架法 移动脚手架拼装网架移动脚手架拼装网架法等法等 旋转桅杆法施工旋转桅杆法施工 推进式吊装法推进式吊装法 飞机穿索法飞机穿索法 各种施工方法的比较各种施工方法的比较 安装方法内容适用范围高空散装法单杆件拼装螺栓连接节点的各类型网架 小拼单元拼装分条分块安装方法条状单元组拼两向正交、正放四角锥、正放抽空四角锥等网架 块状单元组拼高空滑移法单条滑移法正放四角锥、正放抽空四角锥、两向正交正放等网架 逐条积累滑移法整体吊装法单机、

12、多机吊装各种类型网架 单根、多根拔杆吊装整体提升法利用拔杆提升周边支撑及多点支撑网架 利用结构提升整体顶升法利用网架支撑柱作为顶升时的支撑结构支点较少的多点支撑网架 在原支点处或其附近设置临时顶升支架 1.31.3网架工程网架工程施工施工 屋盖网架系一类大跨度的空间结构，自重轻，跨度大，节约材料，工艺复杂，技术要求高。1.3.1 1.3.1 网架结构起拱及下料网架结构起拱及下料 （1）网架起拱：消除网架使用期间产生的挠度。一般情况下，平面形状狭长的网架可采用单向起拱，平面形状呈方形的网架应双向起拱。l（2）分条（块）吊装法）分条（块）吊装法l条状单元条状单元将网架沿长跨方向分割为若干区段，而每

13、个区段的宽度可以是一个网格至三个网格，其长度为短跨的跨度。l块状单元块状单元是网架沿纵横方向分割后的单元形状为矩形或正方形。l施工要点：施工要点：l （1）网架单元划分l 1）网架单元相互紧靠，可将下弦双角钢分开在两个单元上。此法多用于正放四角锥网架施工。（见图）l3）单元之间空一节间，该节间在网架单元吊装后再高空拼装，此法多用于两向正交正放等网架。l（2）网架挠度的调整：条状单元合拢应起拱；用钢管顶撑。若设计考虑了施工工况则不必加高网架高度。l（3）网架尺寸控制：采用预拼装或套拼的方法进行尺寸控制，运输时应有防止变形措施，并尽量减少中间转运。 （3）高空滑移法）高空滑移法 滑移方法：单条滑移

14、、逐条积累滑移。 滑移设备：滑轨、导向轮。 同步控制 挠度调整l 网架单元拼装完成后即可滑移。通常是在网架支座下设滚轮，使滚轮在滑轨上滑移，也可在网架支座下设支座底板，使支座底板沿预埋在钢筋混凝土框架梁上的预埋钢板上滑移。网架滑移可用卷扬机或手动葫芦牵引。 （4）网架整体提升或顶升法）网架整体提升或顶升法 提升是将提升设备置于网架上面，提升是将提升设备置于网架上面，通过吊杆将网架提升到设计标高就通过吊杆将网架提升到设计标高就位。位。 特点：整个网架在地面进行总拼特点：整个网架在地面进行总拼焊接，然后垂直提升或顶升到设计焊接，然后垂直提升或顶升到设计标高就位安装。提升法适用于周边标高就位安装。提

15、升法适用于周边支承的网架，顶升法适宜点支承网支承的网架，顶升法适宜点支承网架。架。l多机抬吊网架采用拔杆提升网采用拔杆提升网架架（5）网架整体吊整法 网架在地面上总拼装焊成整体，然后用起重设备将网架吊装到设计标高就位安装。 2 2 钢结构工程施工钢结构工程施工 2.1 2.1 钢结构构件钢结构构件 （1）钢结构构件的截面形式 柱：柱截面可以采用H形、箱形、十字形、圆形等。 梁：多为轧制或焊接的H型钢梁，也可使用复合截面。 （2）钢结构构件的连接方式 柱与柱的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-12。 柱与梁的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-13。 梁与梁的连接：高强螺栓连接、焊

16、接连接。图5-14。 （3）钢构件的制作 在加工厂制作的流程为：编制构件制作指示书原材料矫正放样、号料、切割制孔边缘加工组装和焊接端部加工和磨擦面处理除锈和涂装验收和发运 2.2 2.2 高层钢结构的安装高层钢结构的安装 （1 1）结构安装前的准备工作）结构安装前的准备工作 制定钢结构安装方案制定钢结构安装方案 钢框架结构的安装方法：钢框架结构的安装方法：分层安装法、分单元退层安装法分层安装法、分单元退层安装法 高层钢结构构件的质量检查 在中转库进行质量复检，主要内容是： a. 构件尺寸与外观检查 b.构件加工精度的检查 c.焊缝的外观检查和无损探伤检查 钢构件的运输和现场堆放 宜采用平运；堆

17、放场地应平整、坚实、排水良好；构件应分类型、单元、型号堆放。 钢柱基础准备 安装前应对建筑物的定位轴线、基础中心线和标高、地脚螺栓位置等进行检查；基础检测 柱基地脚螺栓准备 地脚螺栓的预埋方法：直埋法、套管法 标高块设置 （2）钢结构构件的安装 钢构件的起吊钢构件的校正a.柱的校正：包括标高、轴线位移、垂直度等。 校正顺序：先调整标高，再调整轴线位移，最后调整垂直度。b.梁的校正：预留焊缝变形量、梁面标高的校正。 高层钢结构的焊接施工 a. 焊接准备工作检验焊条、垫板和引弧板焊接工具、设备、电源准备焊条预热焊缝剖口检查气象条件 b.焊接顺序：从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序。 一节柱（三层）的竖向焊接顺序是：上层主梁压型钢板支托压型钢板点焊；下层主梁压型钢板支托压型钢