大型钢结构整体提升及滑移施工工法（32页）

1、大型钢结构整体提升及滑移施工工法目 录 TOC o 1-2 h z u 1.前言 PAGEREF _Toc165518645 h 11.1概况 PAGEREF _Toc165518646 h 11.2主桁架安装方案确定 PAGEREF _Toc165518647 h 22.工法特点 PAGEREF _Toc165518648 h 33.适用范围 PAGEREF _Toc165518649 h 44.工艺原理 PAGEREF _Toc165518650 h 44.1主桁架安装分两大步骤完成 PAGEREF _Toc165518650 h 44.2 计算机控制的液压同步提升技术 PAGEREF _

2、Toc165518651 h 45.施工工艺流程及操作要点 PAGEREF _Toc165518652 h 55.1主桁架安装工艺流程 PAGEREF _Toc165518653 h 65.2主桁架安装的操作要点156.材料和设备 PAGEREF _Toc165518654 h 216.1 材料 PAGEREF _Toc165518655 h 216.2设备 PAGEREF _Toc165518656 h 217.质量控制措施 PAGEREF _Toc165518657 h 257.1 技术标准和技术规范的采用 PAGEREF _Toc165518658 h 257.2 质量控制主要措施 PA

3、GEREF _Toc165518659 h 268.安全措施 PAGEREF _Toc165518660 h 279.环境措施 PAGEREF _Toc165518661 h 289.1影响环境因素的识别 PAGEREF _Toc165518662 h 289.2环保主要措施 PAGEREF _Toc165518663 h 2910.效益分析 PAGEREF _Toc165518664 h 2911.应用实例 PAGEREF _Toc165518665 h 301.前言1.1概况*大型多功能体育馆是为2005年*运动会兴建的主场馆，位于*海区。场馆结构为半椭球型钢结构屋盖，屋盖展开面积约4.4

4、104 m2，+0.2m标高处投影椭圆长轴328m，短轴224m；屋盖中心最大高度约54m。*多功能体育馆钢结构共分为三部分，一是半椭球型钢屋盖，二是主场馆围护钢结构，三是通道两侧支承钢结构。半椭球钢屋盖沿长轴方向剖面顶线为椭圆，所有沿短轴方向剖面顶线为圆弧。半椭球钢屋盖结构形式采用多点支承的交叉桁架体系。覆盖整个场馆空间的屋盖主体钢结构为纵向两榀328m跨、空间三向弯扭的主桁架、26榀最大跨度224m（平均跨度190m）、倒三角形断面的纬向次桁架，在屋面边缘处设支承钢柱及柱顶环向稳定桁架，所有桁架形式均为圆钢管相贯线钢性联接形成，整个屋盖同时还有156根支撑钢柱，详见图1.1-1所示。图1.

5、1-1 钢屋盖系统平面图两榀主桁架断面高度约为12.0m。分为上下两部分，上部断面为矩形，宽4m ,高44.5m(与椭球面相交)，下部近似梯形，高度约7.0m，上口宽度4m,下口宽度2m，主桁架中心线垂直于大地，详见图1.1-2所示。 图1.1-2 主桁架断面图两榀纵向主桁架的安装为本工程的关键工序，也是安装难度最大的一个工序。主桁架8根弦杆的布置如图1-1-2所示,最上一排为D32520mm；第二排钢管为D2198mm；第三排钢管为D32510mm；第四排钢管为D50836mm。次桁架呈三角形，上面两根钢管为D32525mm；下面一根钢管为D45718mm.主要支撑钢柱为D150020mm。

6、钢结构安装工程主要工程量为半椭球屋盖钢结构安装。总重为11390t，其中主要包括纵向主桁架2榀，总重约2210t；横向次桁架26榀，总重约4844t；环向桁架3圈，总重约685t；支承钢柱156个，柱及柱间支撑总重约2230t；弧形檩条及檐口桁架总重约567t；马道、埋件及其它总重约854t。1.2主桁架安装方案确定主桁架因无法在*安装现场完成制作，故采用在国内工厂进行分段制作，海运至*现场，然后在*安装现场完成分段拼接和吊装就位。考虑运输问题，在国内工厂将每一榀主桁架分为16段制作，每段长度约为22m，最重的一段重约80t。选择怎样的安装方案，能安全、便捷、经济地将两榀总重约2800t的主桁

7、架安装就位，将是整个屋盖钢结构安装中的一个重要课题，也是完成该项工程的关键。主桁架为一拱形结构，两端落地，跨度328m，中间拱顶高约54m，重量达2800t（包括两榀主桁架以及其间相连的中间次桁架），其吊装就位的方案主要有两种：一种是常规原位分段吊装空中拼接的安装方案；另一种是分段地面拼装整体提升就位的安装方案。1.2.1 常规原位分段吊装空中拼接安装方案常规原位分段吊装空中拼接做法是：先根据起吊设备的能力，在地面将主桁架按照顺序一段一段拼接成若干个吊装分段单元，然后分点搭设支撑胎架，用大型吊车将分段单元依次吊装至支撑胎架上，按分段单元原位安装位置摆放好，并与上一个相连的分段单元在空中拼装焊接

8、，直至完成整个主桁架的拼接安装工作，详见图1.2.1所示。图1.2.1 常规原位分段吊装空中拼接方案示意图由于主桁架重量重，高度高（主桁架中间部位高度达54m），为空间曲面桁架（重心不对称，难以确定），因此这种方案有明显的缺点：a)支撑胎架用料大，且胎架材料重复利用率很低；b)需500t的大型吊机，租赁费用高；c)高空作业施工效率低、安全性差；d)高空拼焊施工难度大，质量不易控制；e)*施工期正值台风季节，构件高空拼接需采取专门措施防止构件倾覆；f)拼装操作平台搭设工作量大，耗费人工。1.2.2 分段地面拼装整体提升就位安装方案针对常规原位分段吊装空中拼接方案的不足，提出分段地面拼装整体提升就

9、位的安装方案：即先将主桁架在地面拼装成两个吊装分段单元（两个分段单元加上相连的中间次桁架总重量约2800t，即每个单元1400t），在两段的中间竖立一台提升井架（此处留下一个连接两榀主桁架的次桁架先不安装），然后在提升井架上设置液压提升装置，将两个吊装分段单元同步整体提升，在空中进行合拢对口和焊接，从而完成主桁架的安装工作，详见图1.2.2所示。 由于主桁架分成了两大节地面拼装，因此拼装胎架高度由42m降到了11m。整体吊装方案与常规方法相比，可节约胎架钢材600t。吊机吊装能力从500t降至250t，从而机械费降低40%以上。最主要的是提高了工效（工效提高50%以上）,施工质量得到保障，并大

10、大降低了施工中的不安全性。图1.2.2 地面分段拼装整体提升就位安装方案示意图通过方案计算、对比并经过专家论证，最终确定采用主桁架分两大段在地面拼装，然后液压整体提升主桁架一端了，另一端沿地面水平滑移，两主桁架高空对接的安装方案。本工法即为主桁架安装施工的工法。2.工法特点2.1钢结构形状的特点 2.1.1钢结构形式奇特为多点支承的空间网壳结构，两榀主桁架结构对称，屋盖及支撑系统除大门处基本对称。所有钢柱底端均为固定铰，所有主次桁架支座两端均设球型弹簧支座，主次桁架连接均为刚接。2.1.2节点为空间多维钢管结构钢管规格多样，节点各管段长度、方向不同，结构复杂，节点球最多连接11根钢管。2.2施

11、工上的特点2.2.1测量难度大结构曲线复杂，各测量基准点均处在三维空间，测量难度较大，制作和安装现场采用全站仪等先进的测量设备。2.2.2液压整体提升现场安装的吊装复杂，形式多样，80%构件拼装为高空作业，主桁架地面拼装成整体，采用液压提升系统整体提升主桁架空中对接，共有16个管口在高空同时准确对接，难度很大。2.2.3垂直提升与水平滑移同步采用液压提升系统垂直提升主桁架一端与主桁架另一端沿地面水平滑移同步协调就位。2.2.4 施工条件恶劣现场安装阶段正值*台风季节，各个阶段防风防雨措施必须周密。2.2.5参与实施单位多，总工期紧迫本工程设计、制作、安装衔接严密，互有交叉；构件制作、现场安装施

12、工单位多，现场配合协调量大；整个制作安装工期约为十个月，施工工期紧。3.适用范围该施工工法适用于具有刚性纵梁的重型对称钢结构的整体安装，该钢结构的主要特征是，具有对称的刚性纵梁（即主桁架），纵梁的两端落地或离地面不高，构件重量大。凡类似这种大型钢结构件，都可以采取这种纵梁分两大段、一端液压提升、一端地面滑移的方法进行施工。该方法的最大优点是吊装高度明显降低，拼装速度加快，操作安全，吊装用吊车吨位减小，同时节约大量临时支撑用钢材。4.工艺原理4.1 主桁架安装分两大步骤完成4.1.1第一步，在中心竖立一座提升井架，顺着纵向中心线，在地面搭设临时支承架，将制造厂运来的小节主桁架，在支承架上拼装成两

13、大段（如图1.2.2最上面的图形所示），两大段的一头靠近提升架，另一头放置在最外端可滑移的拖板上。4.1.2 第二步，在中心提升井架顶部,安装8台液压提升缸,4台为一组,每组液压缸的钢绞索,分别吊住两大段主桁架靠中间的一头, 然后启动液压缸,慢慢提升,主桁架放置在拖板上的另一头,随着提升运动,慢慢向中心移动,当提升到安装高度时,将主桁架中间的两个头拼装好,形成一个似大桥的弧形拱架（如图1.2.2下面的两个图形所示）。4.2 计算机控制的液压同步提升技术计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）和传感检测及计算机控制（控制部件）等几个部分组成。本工程采用的

14、提升油缸有4台350t和4台200t两种规格，均为穿芯式结构。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24mm，截面积为140mm，抗拉强度为1860N/mm，破断拉力为260.7KN，伸长率在1时的最小载荷221.5KN，每米重量为1.1Kg。配套的液压泵站是提升系统的动力驱动部分，在液压系统中，采用比例同步技术，这样可以有效地提高整个系统的同步调节性能。整个提升系统通过传感检测获得提升油缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机。这样主控计算机可以根据当前网络传来的油缸位置信息决定提升油缸的下一步动作，同时，主控计算机也可以

15、根据网络传来的提升载荷信息和构件姿态信息决定整个系统的同步调节量。4.2.3 同步控制原理1.同步提升控制原理主控计算机除了控制所有提升油缸的统一动作之外，还必须保证各个提升吊点的位置同步。在提升体系中，设定主令提升吊点（以提升吊点1为主令提升吊点），其它提升吊点均以主令吊点的位置作为参考来进行调节，在提升系统中，每个提升吊点下面均布置一台激光测距仪，这样，在提升过程中这些激光测距仪可以随时测量当前的构件高度，每个跟随提升吊点与主令提升吊点的跟随情况可以用激光测距仪测量的高度差反映出来，并通过现场实时网络传送给主控计算机。主控计算机可以根据跟随提升吊点当前的高度差，依照一定的控制算法，来决定相

16、应比例阀的控制量大小，从而，实现每一跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步。因而，保证了所有的吊点的高度差都控制在选定的允许数值范围内，也就达到了同步的目的。该工程选定的允许数值为5mm。主令提升吊点决定整个提升系统的提升速度，操作人员可以根据泵站的流量分配和其它因素来设定提升速度。根据现有的提升系统设计，最大提升速度约6m/h，本次工程提升速度设定为5m/h。主令提升速度的设定是通过比例液压系统中的比例阀来实现的。为了提高构件的安全性，在每个提升吊点都布置了油压传感器，主控计算机可以通过现场实时网络监测每个提升吊点的载荷变化情况。如果提升吊点的载荷有异常的突变，则计算机会自动停机，并报警示意。

17、2.同步滑移控制原理主桁架在提升过程中，落地端应随着主桁架的逐步提升，克服摩擦力，缓慢同步地沿地面向提升井架（落地端就位位置）移动，以保证主桁架提升的钢绞线保持垂直，使整个提升顺利进行。主桁架的滑移系统主要包括：滑移导轨和滑移拖板、滑移导向装置、滑移牵引装置及防止两榀主桁架外移的拉紧装置等。滑移导轨用20mm钢板和1mm厚、材质为1Cr18Ni9Ti的不锈钢板铺成，不锈钢板面上涂上滑移润滑用的硅脂；滑移拖板由钢板焊接而成，将主桁架落地端放置在滑移拖板上；为保证落地端在规定的范围内（Y轴方向）滑移，在滑移拖板侧面增设导向装置，增设导向装置后，落地端将向着球形底座（就位位置）的方向滑移。滑移过程中

18、为保证提升和滑移的同步协调进行，落地端增设了滑移牵引装置，采用规格为H324D滑车和由电气控制其同步的5吨卷扬机组成，每个主桁架落地端设一组，共4组。为保证液压提升装置的承重部件钢绞线在整个主桁架提升过程中，垂直偏角不得大于20，在整个提升全过程中采用经纬仪监控钢绞线的垂直偏角，并根据垂直偏角的大小及方向来控制调整主桁架落地端的水平滑移位置。同时将通过对主桁架垂直提升高度与水平滑移距离的比例关系，辅助控制落地端的滑移速度和位置，以保证主桁架同侧落地端的同步以及与垂直提升的同步，从而保证钢绞线的垂直度。5.施工工艺流程及操作要点 5.1主桁架安装工艺流程 根椐主桁架安装的工艺原理，第一步在地面的

19、支承架上先将主桁架拼接成两大段，第二步再将拼接好的两段主桁架液压提升到空中进行对接，然后下落安装就位。主桁安装工艺流程如下： 拼装小段工厂制作拼装施工准备两大段分别拼装两大段拼装的焊接组立提升井架两大段整体液压提升提升过程中落地端移动的控制主桁架支撑钢柱的安装两大段超提、下落就位与对接主桁架落地端支座安装主桁架整体就位后精度测量。 5.1.1拼装小段工厂制作 图5.1.1-1 主桁架组装示意图以椭圆短轴线（13-14轴线之间）为中心线，将主桁架分为两个拼装单元，即：主桁架A、B两大部分。因考虑运输问题，在制造厂将主桁架A、B两大部分再做成小段，然后运送到安装现场。进行地面拼装组对，并依次安装两

20、主桁架之间的次桁架ZHJ中间段，使两主桁架与次桁架中间段形成一个稳定的空间结构，详见图5.1.1-1所示。主桁架在制作时分段长度约为22m，最重的一段约为80t，接口位置一端设在靠节点400mm600mm的位置，另一端为两节点间的距离减去前一端节点至接口位置的距离。接口位置在弦杆间应相互错开。调整高度之管支座中心点的支点位置应设在节点的位置。主桁架分段情况详见图5.1.1-2所示。图5.1.1-2 主桁架分段情况图5.1.2拼装施工准备 1、对照制作工厂制作的标记及测量数据，对每段主桁架进行测量核对。1）上、下弦杆的弦长；2）核对各几何单元的对角线； 3）各弦杆的管子截面尺寸（椭圆度、直径、壁

21、厚）。2、主桁架拼装胎架的设置1）以主桁架基础轴线为参考，设置（测量）拼装胎架的轴线位置；2）拼装胎架的钢柱与预先设置的桩基础上预埋板焊接牢固，或采用膨胀螺栓固定。3）在拼装胎架上放线，画出主桁架下弦管的中心线，确定调整就位位置，并测量其标高，应满足“管支座”高 + 拼装胎架高度=0.00至节点外壁位置高度。4）测量主桁架拼装单元A与主桁架拼装单元B在同一投影断面的中心线间距应满足三维空间尺寸的要求。5）测量各管支座，各对应点应在同一平面上,相对两点高度差应满足空间几何尺寸要求。6）主桁架胎架布置详见图5.1.2所示。7）主桁架胎架纵向中心线应与主桁架两下弦杆的中心线重合。胎架的横向(即Y轴)

22、中心线垂直于主桁架中心轴线(即X轴)。8）依次安装71号拼装胎架（TA7-TA1，TB7-TB1） 图5.1.2 主桁架胎架布置图5.1.3 两大段分别进行拼装1.主桁架分段拼装时，采用250t履带吊将主桁架分段构件吊至拼装胎具上进行拼装。吊车行走区域详见图5.1.3-1所示。2.首先吊装A，B拼装单元主桁架第八段（ZHJ-AW-8，ZHJ-BW-8）上地面拼装胎架(TA7、TB7)。3.测量A，B两拼装单元主桁架中心线间距、高度及AW-16，BW-18和AW-18，BW-16两对角线应等长，误差不得大于5mm。4.安装AW-17，AW-18，BW-17，BW-18的定位装置。5.在主桁架下弦

23、主肢管上安装托板和间隙定位板，详见图5.1.3-2所示。6.吊装A，B拼装单元主桁架第七段（ZHJ-AW-7，ZHJ-BW-7）上胎架。7.调整两对接的主桁架下弦杆管G7，G8，调整焊接间隙5-3mm，管口的错边量不应大于3mm，图5.1.3-1 吊车行走区域图如果不符合要求，应施加外力和用热矫正方法调整（火焰加热温度小于900，不得急冷方式冷却），并在冷却后除去外力在自然状态下点焊，详见图5.1.3-3所示。图5.1.3-2 主肢管管托、间隙定位板示意图 8.按下面顺序依次调整、点焊：G5、G6 G3、G4 G1、G2。9.调整安装各腹杆，先装水平面直腹杆F2 水平面斜腹杆F1 垂直面斜腹杆

24、F4。10.组装点焊完毕后，需检查和测量各部位几何尺寸，检查的项目：弦长、对角线等，符合要求后，用激光全站仪测量其空间圆弧、标高等空间坐标尺寸。11.在A、B主桁架测量坐标点满足图纸要求后，安装次桁架中间段。按上述步骤依次组对ZHJ-AW-6，ZHJ-BW-6，ZHJ-AW-5，ZHJ-BW-5。当组对最后一段ZHJ-AW-1，ZHJ-BW-1时，应考虑支撑座，即AW-1、AW-2、BW-1、BW-2标高点降低100200mm待ZHJ-AW-1，ZHJ-BW-1吊装到位后垫平到原标高，每一分段组对完毕，并测量检查合格后可开始施焊。5.1.4拼装的焊接1.下弦管的焊接顺序详见图5.1.4所示，应

25、有四个焊工对称焊；2.上、下弦管焊接完毕后，先焊水平直腹杆，并应从上至下对称焊接：G1、G2面 G3、G4面 G 5、G6面 G7、G8面；3.斜腹杆的焊接要求以桁架中心线为对称轴，对称焊接。图5.1.3-3 点焊示意图图5.1.4 焊接顺序图5.1.5组立提升井架1.提升井架结构详见图5.1.5所示。2.提升井架先组装四根立柱和其间的支撑，由250t履带吊完成，组装好后用临时风绳固定，四根立柱组装完毕后，用250t履带吊将井架上部两根横梁吊装就位，然后将四边的8根缆风绳拉好并调整好提升井架的垂直度,最后将液压提升装置吊装就位。5.1.6两大段整体液压提升1.主桁架分为：1-13轴为一段；14

26、-28轴为一段，两大段拼装成两个吊装单元后（如图5.1.1-1所示），便可以进行液压整体提升，具体作法是：先整体提升1-13轴段主桁架（A拼装单元）相继提升图5.1.5 提升井架结构示意图14-30轴段主桁架（B拼装单元）至超出安装高度约1米，悬在空中不动,此时吊装支撑立柱,立柱安装好后,落下主桁架至安装高度且支承在立柱上,然后在高空完成主桁架的对接。图5.1.6-1 起吊点详图、临时支撑点详图2.主桁架的液压提升,由4台350t液压提升缸和4台200t液压提升缸共同完成。液压提升缸和液压站等放置在提升井架顶部的平台上，启动液压提升缸的升降往复运动，通过缸内的钢绞线，将主桁架两大段分别从地面提

27、升。液压提升缸每次行程250mm，提升速度5m/h，高强度低松驰预应力钢绞线的直径为15.24mm、许用应力1860Mpa。其中每台200t液压提升缸所用钢绞线数量为18根，每台350t液压提升缸所用钢绞线数量为31根。3.主桁架起吊点详图、临时支撑点详图如图5.1.6-1所示。4.提升井字桅杆位置、风绳布置及吊装过程如图5.1.6-2所示。5.提升井字桅杆及桁架拼装位置、载荷分布如图5.1.6-3所示。6.主桁架在提升过程中，经监测，其构件的最大应力值为252Mpa，小于设计允许应力值315 Mpa，因此，主桁架的吊装过程是安全的。5.1.7提升过程中落地端滑移的控制1.滑移过程分析主桁架在

28、提升过程中，若落地端不动，提升钢绞索会产生一定的偏斜，并对主桁架产生一个水平分力，主桁架在此水平分力的作用下，将克服落地端的摩擦阻力，使之不断地向提升井架方向水平移动，摩擦阻力大，要求的水平分力也要大，此水平力对提升装置的承重部件、提升架以及缆风系统受力不利。因此需要在主桁架落地端设置滑移装置，减小摩擦阻力，以保证主桁架提升的顺利进行。2.主桁架落地端滑移装置的设立滑移装置主要包括：滑移导轨和滑移拖板、滑移导向装置、滑移牵引装置及防止两榀主桁架外移的拉紧装置等。滑移导轨用20mm钢板和1mm厚、材质为1Cr18Ni9Ti的不锈钢板铺成，不锈钢板面上涂上滑移润滑用的硅脂；滑移拖板由钢板焊接而成，

29、将主桁架支点放置在滑移拖板上，详见图5.1.7-1、图5.1.7-2、图5.1.7-3所示。此时，由于采用聚四氟乙烯板作滑移材料，使得牵引力大大减小，主桁架单侧水平摩擦阻力由64吨减少到只有24t。为保证落地端在规定的范围内（Y轴方向）滑移，在滑移拖板侧面增设导向装置。增设导向装置后，落地端将向着球形底座的方向移动。滑移过程中为保证提升和滑移的同步协调进行，以及抵消摩擦阻力，落地端增设了滑移牵引装置，采用规格为H324D滑车和由电气控制其同步的5吨卷扬机组成，每个主桁架落地端设一组，共4组。3.滑移材料的选择主桁架每半截落地端有4个支点，两半截共8个支点，每个支点载荷约为200t，如果采用传统

30、滚杠作滚动滑移，根据计算，每榀主桁架单侧水平摩擦阻力约64t（假设滚动摩擦阻力系数为0.08），而且要求滚杠摆放精度高，否则主桁架落地端滑移将会偏离正确位置，给主桁架在Y轴方向定位造成极大困难。为改善上述不足，决定采用新型聚四氟乙烯板来代替滚杠。聚四氟乙烯板若采用硅脂润滑，它在不锈钢板上的摩擦系数只有0.03。 4.为保证液压提升装置的承重部件钢绞线在整个主桁架提升过程中，垂直偏角不得大于20，在整个提升全过程中采用经纬仪监控钢绞线的垂直偏角，并根据垂直偏角的大小及方向来控制调整主桁架落地端的水平滑移位置。同时将通过对主桁架垂直提升高度与水平滑移距离的比例关系，辅助控制落地端的滑移速度和位置，

31、以保证主桁架同侧落地端的同步以及与垂直提升的同步，从而保证钢绞线的垂直度。5.1.8主桁架支撑钢柱的安装1.中心钢柱GZ23、GZ24、GZ25、GZ37、GZ在+1.7m处（柱底标高-0.8m）分成上下两段，提前完成下段钢柱与砼基础的联接，28天后(使砼达到设计强度)进行主桁架的提升时，再安装上段钢柱。2.外侧钢柱GZ2在+5.5m以下部分为砼柱，应在主桁架组装前完成浇注, 待主桁架提升后,再安装+5.5m以上钢柱部分。3.为克服主桁架弹性变形而增设的临时支撑钢柱，在主桁架提升到位后也同时安装就位。4.钢柱上的球形支座，应在支撑钢柱吊装前，于地面临时固定在支撑钢柱的顶板上，与钢柱一起安装，当

32、两截主桁架下落时，再根据实际情况进行调整和焊牢。5.1.9两大段超提、下落到位与对接主桁架提升到全部悬空时，由于自重主桁架将产生下挠和伸长，矢高减少362mm，弦长增加106mm，必须将主桁架超提1 m，才能使落地端移动到安装位置。待主桁架落地端滑移到安装位置图5.1.6-2 提升井字桅杆位置、风绳布置及吊装过程图图5.1.6-3 提升井字桅杆及桁架拼装位置、载荷分布图图5.1.7-1 主桁架落地端平面布置图图5.1.7-2 主桁架落地端平移措施简图图5.1.7-3 滑移拖板结构图图5.1.10-1 撤除滑移拖板过程示意图图5.1.10-2 主桁架底座安装图后，采取临时措施固定落地端。在主桁架

33、处于悬空状态下，安装立柱、临时支承柱，以及立柱顶上的球形支座。在立柱和球形支座的标高、座标位置全部调整好以后，将超提的主桁架逐渐下落，当快接近第一根立柱时，调整好主桁架的标高和位置，然后配装主桁架和立柱球形支座之间的四根撑杆，待撑杆基本上焊接完成以后，让主桁架继续下落，快接近第二根立柱时，停下来，按照上述同样的方法，调整主桁架和安装第二根立柱的支撑，如此继续到最后一根立柱的支撑安装焊接完成。主桁架下落时，应该一高一低，注意两截主桁架接头处，相对应的弦杆不要碰撞。主桁架全部落到立柱和临时支承柱上以后，在空中拼接主桁架接头处的弦杆，最后再安装落地端的球形支座。主桁架安装完成后，即可拆除提升井架。5

34、.1.10主桁架落地端支座安装由计算可知，当主桁架超提650mm时，主桁架落地端水平坐标位置处于设计位置，即主桁架到位，且桅杆吊索应处于垂直状态，此时，采用4台300t液压千斤顶将桁架顶起（主桁架制作时，在其落地端的下弦杆上，加做了一个千斤顶的顶点），撤除滑移拖板，安装好主桁架落端的球形支座，调整好坐标位置后，在基础预埋板上焊接档块将球形支座临时固定，然后将主桁架底端的球头落在底座的凹槽内。经检测确认后，将支座与基础的预埋钢板焊牢。操作过程详见图5.1.10-1和图5.1.10-2所示。5.1.11主桁架整体就位后精度测量 主桁架全部安装完成以后，使用全站仪和经纬仪，对主桁架各主要节点在X、Y

35、、Z轴上的座标值进行检测，将测得的实际值与设计的理论值进行对照，求出偏差，并做出详细记录，在进行次桁架等后续工序安装时，再对照这些偏差值，进行适当的选配和调整。5.1.12拆除提升井架精度测量合格以后,便可以将液压提升缸系统和提升井架拆除。5.2主桁架安装的操作要点5.2.1 提升井架的设计主桁架以及相连中间次桁架拼装完后，重量约为2800t，提升所用提升井架需要自行设计。根据提升就位需要，提升架高度应在65m左右，四根立柱（钢管D150020）中心距为8m7m，由于安装现场紧临海边，且施工时间处于台风季节，因此，风载必须加大考虑。还有，由于提升架承受载荷大，主桁架2800t；其一半为1400

36、t，提升架自重360t；8根缆风绳对提升架产生的正压力约为120t，加上提升液压缸、吊具等总重约2000t。因此，还要考虑提升架基础的不均匀沉降对其影响。为此，在提升架四根立柱下面的砂地内，每根立柱下打了三根钢筋砼桩，每根桩承载270t（主桁架整体提升时实测最大下沉量只有7mm）。12根桩共承载3240t。另外根据现场情况，提升架的制作充分利用工程原有材料，以提高材料的重复利用率，降低成本。为保持提升架的稳定，在提升架的四角设置了8组缆风绳，并通过与缆风绳相连的滑车、卷扬机和拉力计，可以观测和调整缆风绳受力的大小。提升井架详见图5.2.1所示。5.2.2 主桁架上吊点的选择主桁架分两大段就地拼

37、接好以后，首先要选定提升钢索的吊点位置，选定的原则是：假定主桁架提升到高度且提升钢索呈垂直状态时，钢索与主桁架上弦杆的交点，即为吊点位置。提升架设在两榀主桁架之间中部的断开位置，为了减小提升架横梁悬臂承受的弯曲力矩，提升架四根立管应尽量靠近主桁架内侧的弦杆，该间隙选定为120mm。8台液压缸在提升架横梁上的布置是对称的，这样可以保证提升架承载均衡，缆风系统受力对称。由于在主桁架提升的过程中在不断地向前移动和转动，而提升井架不能倾斜摆杆，这就要求选择的吊点位置在主桁架的提升过程中不能有较大的水平位移，即在提升过程中尽量保持提升钢绞线的垂直。如果按钢绞线垂直度小于2计算，在主桁架提升至最高处时，吊

38、点水平位移不能超过220mm，经过对提升架位置及主桁架结构特点进行深入考虑，决定将吊点位置设在主桁架上弦杆中间两个节点处，详见图5.2.2所示。5.2.3 整体提升的同步要求由于提升时的每段主桁架,都是由两榀主桁架组成,其中间用次桁架联接，在主桁架的提升过图5.2.1 提升井架结构图图5.2.2 主桁架吊点设置图程中，如果两榀主桁架不同步，构件在吊装过程中将产生变形，这是不允许的，为保证构件在吊装过程中不产生变形，这就要求提升机构具备同步功能，因此，在本方案中采用了计算机控制液压同步提升系统。同时在提升与滑移的同步方面，采用了测量监控与提升高度与水平距离比例关系控制方式进行。5.2.4 主桁架

39、中间对接处嵌补段的取消在大型钢结构的传统拼装过程中，尤其对长形构件最终合拢对口时，一般设中间嵌补段，用以调节构件分段拼接过程中的尺寸偏差，最终保证构件的整体尺寸。本工程项目中主桁架跨距有328m，整体造型奇特为空间三维弯扭，总重量约2800t，整体结构弹性大，给主桁架最终空中合拢对口，保证主桁架整体尺寸带来了很大难度。采用中间嵌补段可以很好的控制调整主桁架整体拼装尺寸，保证质量，但同时也带来了诸多不利，例如，需要另外的大型吊机，空中对口工作量增加一倍，安全性能降低等。我们权衡利弊，决定取消中间嵌补段。为此，在主桁架地面拼装过程中我们应用了激光全站仪，对主桁架分段的拼装进行逐段跟踪精确的定位。根

40、据设计院的设计模型，将主桁架的空中状态调整到地面拼装状态，对关键节点的三维坐标进行量取，取得设计的理论值，然后据此应用全站仪对实际拼装尺寸进行测量和精确的调整，从而保证了主桁架分段以至整体的定位尺寸，达到了质量控制标准。5.2.5吊点、支点、顶点结构设置主桁架在液压提升就位过程中，需要设置合理安全的吊点、支点及顶点。1.主桁架吊点结构主桁架在提升过程中，液压缸钢绞线和主桁架相连的吊点，在提升时存在转动，因此将吊点设置为铰支连接，吊点详见图5.2.5-1所示。在吊点处，经计算，固定吊耳的主桁架。图5.2.5-1 主桁架吊点结构示意图干管下方腹杆应力较大，达280MPa，需作加强处理。加强方案是在

41、腹杆处增加4条筋板。此时应力值为220 MPa。吊点周围其他杆件受力也均符合安全应力要求（吊耳强度验算略），以上说明吊耳设置可行。2.落地端支点主桁架在提升时落地端存在集中载荷，为此需对主桁架落地端支点及支点上部杆件进行加固，落地端支点加固详见图5.2.5-2所示。支点上方腹杆需要加固，未加固时应力为260 MPa ，加固后应力降为210 MPa，满足结构安全应力值。腹杆加固方法与吊点下方腹杆加固相同。图5.2.5-2 落地端支点加固图3.落地端千斤顶顶点处理主桁架提升到位后，需要拆除主桁架落地端的滑移小车及滑道等，以便安装落地端支座，此时需要用千斤顶顶起主桁架落地端才能进行。因此，需要在主桁

42、架落地端千斤顶顶升处设置顶点，顶点位置应设在主桁架节点上，且受集中载荷下而不发生失稳及变形，顶点构造如图5.2.5-3所示。这样保证主桁架落地端在拆除滑移小车顶升时，不会对主桁架的结构造成破坏，从而保证主桁架是安全的。4.主桁架加强处理主桁架吊点处腹杆及落地端腹杆根据计算结果，需作加强处理，处理方案如图5.2.5-4和图5.2.5-5所示。图5.2.5-3 落地端千斤顶顶点构造图图5.2.5-4 吊点加固图图25.2.5-5 落地端腹杆加固图5.2.6主桁架提升过程中因自重产生弹性变形的处理措施1.在吊装过程中，主桁架的最大弹性变形发生在刚脱离胎架时，矢高减少362mm，弦长增加106mm，由

43、此导致吊点达到设计高度时落地端未滑移到设计位置的结果。实际操作中，为保证主桁架落地端顺利就位，须将主桁架高度超提1 m。主桁架超提1 m后，落地端即可准确就位。随后固定落地端各支座、安装立柱、临时支撑，落下主桁架至立柱和临时支撑上，在空中拼接主桁架完成主桁架的安装工作。主桁架安装完成后，即可拆除提升井架。2.当主桁架落在支撑钢柱上以后, 若主桁架不设临时支撑， 在67轴线处,最大竖向挠度（Z轴方向的变形）为40mm，为保证安装精度，在67轴线中间主桁架下弦节点处设增临时支撑，此时， 主桁架的最大挠度位于22轴线处,只有12mm。3.主桁架增设临时支撑后，主桁架对底板在X轴方向的推力由311t降

44、至138t；在Y轴方向（外）的推力约20t，为防止主桁架落地端变形和减小对底板的推力，需对其进行约束。约束方法采用钢丝绳分别在3/1轴线、29轴线处将两榀主桁架拉紧。采用上述措施后，主桁架落地端在X、Y轴方向，均满足底板水平承载力的要求。主桁架临时支撑位置详见图5.2.6所示。 图5.2.6 主桁架临时支撑位置5.2.7应力应变监测为保证主桁架整体提升过程的安全性和可靠性，对其结构和提升架在提升过程中的受力与变形采用大型通用有限元结构分析程序ANSYS软件进行充分计算分析。在此前提下，对主桁架各主要受力杆件和提升架在提升过程中的应力应变进行实时监控，为提升过程提供有力的科学保证。应力应变监测系

45、统采用ZX系列智能记忆弦式数码应变计进行现场应力测试。应力观测点选择原则：主桁架、提升架中经计算在提升过程中应力应变较大的杆件；主桁架在拼装完成后受力较大的杆件；测点数量：40个。在主桁架的安装过程中，对主桁架上的监测点应变数值进行测量。在主桁架提升的过程中，按每提升12m及在计算书中强度验算所选取的高度下记录应变数据。最后对整个提升阶段的应变数据进行整理并选取典型测点做应力随主桁架安装过程变化曲线。根据施工过程，将主桁架的提升安装过程分为以下四个阶段：阶段一：主桁架从地面提升至设计标高；阶段二：主桁架从设计标高提升至超出设计标高1米处；阶段三：将主桁架下落至设计标高；阶段四：主桁架对接完成，

46、撤除提升装置。测试结果根据安装过程的四个阶段进行记录，根据各监测点的应变数据和应力应变关系：（）可以得到各测点的应力值。应力应变监测系统给提升过程提供了有利的科学依据，在结构应力方面保证了提升的安全顺利地进行。5.2.8抗台风处理由于本工程施工地点位于填海区，并且施工时间是台风季节，主桁架提升周期大约在15天左右，要保证整个提升过程绝对安全可靠，即在台风到来时，有防台风措施。我们根据气候的中、近期预报，确定提升时间，同时制订了提升过程中的防台风方案。因该方案在特殊地点采用，故在此不作详述。5.2.9提升过程中数据统计分析技术为保证主桁架提升过程的科学性和安全性，除应力应变的监测外，我们还对整个

47、提升过程中64个涉及安全和质量的监控点进行全程实时监控。保证提升的每一个指令都是在切实的实际测量状态和一定的理论计算保证的前提下发出的。我们的实时监控项目主要包括：主桁架提升高度、提升井架的沉降、不均匀沉降及垂直度、缆风系统拉力及其滑轮组的工作状态、四个落地端滑移距离、与滑移导向装置间隙及其滑轮组工作状态、提升装置各组钢绞线垂直偏角、提升油缸油压、各提升点相对高差等。在提升的准备工作中，我们进行了大量的计算工作，把每一个监控点理论的状态进行了量化，同时把允许的上下浮动的偏差状态（边界值）一一进行了量化，制作成了主桁架提升过程监控数据库模式，同时将理论状态、边界值状态各数据生成曲线图。在实施中，

48、每一个提升分段点通过多台对讲机报数，及时将实际获取的数据所生成的曲线同上述三条曲线进行比较，分析它们与理论曲线的差异大小是否在允许的范围内，确定是否需要调整，为下一步提升动作指令的发出提供有力、科学、有效的依据。图5.2.9所示为其中一个控制点的曲线监控模型。图5.2.9表示为对A区提升钢绞线垂直度的监控。计算边界值设在其偏移角不能超过2。由于在实际测量中钢绞线的偏移角不方便进行，我们将偏角的限制转化为钢绞线水平偏移的限制，在不同的提升高度状态下测量。其中X轴为钢绞线没有偏移的状态，蓝色曲线代表允许的在正方向的水平偏移距离曲线，黄色曲线代表允许的在负方向的水平偏移距离曲线，粉红色曲线代表提升过

49、程中的实际测量数据。通过曲线可以看出，采用滑移牵引装置可以随着主桁架的不断提升，随时调整落地端水平滑移距离，从而达到很好控制钢绞线的偏斜角问题，保证了提升和滑移的同步协调进行。提升过程的数据统计分析技术，使得在对提升对象状态完全控制的情况下，科学安全地进行操作，结束了在大型钢结构吊装过程中的盲目性，增加了其数据化和科学性，把整体提升技术推向了一个新台阶。图5.2.9 整体提升过程某一个控制点的曲线监控模型6.材料和设备6.1 材料本体育馆钢结构的主材钢管采用轧制无缝钢管，材质为GBJ1788之Q345B。成品型钢采用Q345B，钢板采用Q345B。除另有注明外，安装螺栓采用4.6级普通螺栓（G

50、B196），连接螺栓采用10.9级摩擦型螺栓（GB/T1288-1231），摩擦面抗滑移系数f0.45，电焊条（手工焊）采用E50型，灌浆采用B60早强、微膨胀、自流淌高强灌浆材料。主桁架落地端滑移材料选择聚四氟乙烯板，其性能如表6.1所示。表6.1 聚四氟乙烯物理特性表项 目单 位指 标相对密度（比重）Kg/m32130-2200拉伸强度MPa30断裂伸长率%300摩擦系数（常温-25+60、加5201-20.036.2设备体育馆钢结构安装中使用的主要施工设备、机工具和仪表详见表6.2所示。表6.2 安装中使用的主要施工设备、机工具和仪表供应表序号机具名称规格型号单位数量备 注（一）起重运输

51、设备1履带吊250t台22履带吊150t台23履带吊50t台24液压汽车吊300t台15液压汽车吊150t台16液压汽车吊50t台17液压汽车吊25t台28液压汽车吊12t台19半挂车40t HY965台110半挂车80t HY951D台111平板车80t台112载重车10t 长8m台213普通货车8t6m台114叉车5t台2（二）起重机工具1卷扬机5t 重1012型台122起重滑车32t4轮 HQD4-32台83单轮开口滑车20t HQLK1-10个8链环4单轮开口滑车10t HQGK1-10个16吊钩5手拉葫芦(Z级)20t HS2012m台46手拉葫芦(Z级)10t HS1012m台47

52、手拉葫芦(Z级)10t HS106m台48手拉葫芦(Z级)10t HS103m台49螺栓千斤顶QLD50 50t台4低型10螺栓千斤顶QLD100 100t台4低型11油压千斤顶QYL50D 50t台812油压千斤顶QYL100D 100t台413油压千斤顶QF100-12分离式 100t台414油压千斤顶QF200-12分离式 200t台415电动油泵站BZ70-6台2超高压16弓形卸扣T(8)20 32t个16俗名卡环17弓形卸扣T(8)16 16t个16俗名卡环18弓形卸扣T(8)10 10t个30俗名卡环19钢丝绳6*37+FC6mm米2000安全绳20钢丝绳637+FC16mm米20

53、003t跑绳21钢丝绳637+FC30mm米3600缆风绳22钢丝绳637+FC22mm米80023钢丝绳637+FC24mm米24005t跑绳24钢丝绳扣16m637+FC 30mm对825钢丝绳扣20m637+FC 30mm对426钢丝绳扣16m661+FC 36mm对427钢丝绳扣28m661+FC 36mm对228脚手架用长跳板603006000mm3块10029脚手架用短跳板503003000mm3块40030枕木1601802000mm3根200（三）提升特殊设备1提升井架3500t台1自制2液压提升装置5000t65m套13液压提升缸350t台44液压提升缸200t台45液压泵站

54、套46控制柜台2（四）安装及焊接机工具1空压机1m 3/分台12空压机3m 3/分台13轴流风机400mm,2.2KW台54万向摇臂钻床25mm台15立钻35台16台钻15mm台37磁力钻25mm台48手电钻13mm台109冲击电钻Z1J-20台1010冲击电钻Z1J-16台1011电锤Z1C-22台512电锤Z1C-26台313电锤Z1C-32台214落地砂轮机M3030300台215台式砂轮机MDQ3220200台416角钢切断机JQ80A 808010mm3台317自动型材切割机JIG93-400台218扭力扳手100-500套4指示式19扭力扳手10-760;750-2000套2预置式

55、20力矩扳手100kg.m指针式个1021力矩扳手200kg.m指针式个522磁力线坠0.3-1.5Kg个2023交流焊机500A 380V台1524交流焊机BX1-400台1025直流焊机400A/24KVA台1026直流焊机350A/21KVA台3027氩(直)弧焊机400A 380V台1028逆变焊机ZX7-400台2029逆变焊机ZX7-500台1030焊条烘干箱HY704-4台331焊条保温筒TRB5台8032碳弧气刨炬78-1配夹头套套333乙炔发生器YJP-0.1-1移动排水式台20带回火器（五）检验、测量工具及仪表1磁力线坠0.3-1.5Kg个202塞尺0.05-1mm 300

56、mm把23水准仪瑞士N28台34经纬仪J2-Z台25全站仪JN2-R台26红外线测温仪台27粗糙度仪台28干膜测厚仪台39手摇式温湿度仪台310焊接检验尺把3011超声波探伤仪CTS-22台212磁粉检测仪台213X光探伤仪XXQ205台17.质量控制措施7.1 技术标准和技术规范的采用本工程所采用的技术标准和技术规范，详见表7.1所示。表7.1 法律、法规及引用标准、规范清单序号标 准 名 称标 准备 注1建筑钢结构规章29/20012钢架结构技术规范DBJ08-523普通碳素结构钢技术条件GB7004低合金结构钢技术条件GB15915一般工程用铸造碳钢GB113526结构用无缝钢管GB81

57、627钢结构用高强度大六角头螺栓GB12288普通螺栓基本尺寸GB1969建筑钢结构焊接规程JBJ8110焊条分类及型号编制方法GB98011碳钢焊条GB511712低合金钢焊条GB511813气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸GB96514焊缝符号表示法GB32415钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB1154516焊接接头机械性能试验取样法GB269417铸钢件超声波探伤及质量评定方法GB723318钢结构工程施工及验收规范GB5020519钢结构工程质量检验评定标准GB5022120钢桁架检验及验收标准JGJ74.121钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程J

58、GJ8222建筑施工高处作业安全技术规范JGJ8023建筑安装工程质量验收评定统一标准GBJ30024施工现场临时用电安全技术规范JGJ4625工程建设重大事故报告和调查程序规定198926建设项目环境保护管理条例199827建筑施工场界噪声限值GB1252328建设项目环境保护设施竣工验收管理规定199429钢结构防火涂料应用技术规程CECS247.2 质量控制主要措施7.2.1 设立工程质量监控的重点项目部位1.材料进场关；2.桁架的组装；3.桁架的吊装。7.2.2.现场拼装的质量保证措施1.在拼装前，拼装人员必须熟悉施工图、拼装工艺及有关技术文件的要求，并检查构件的外观、规格、编号，当合

59、格无误后方可施工；2.在拼装前，拼装人员应检查胎架的位置、角度等情况。批量拼装的胎模，复测后才能进行后续构件的拼装施工；3.拼装焊缝的连接接触面及沿边缘3050mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等必须在拼装前清除干净；4.构件整体组装应在部件拼装、焊接、矫正后进行；5.构件的隐蔽部件应先行焊接、涂装，经检查合格后方可组合。 7.2.3 工程样件引路制度为了保证工程质量目标的实现，针对工程施工单位多，施工材料复杂，工序有交叉作业等特点，在构件制作、油漆等分项工程中推行样件制，经监理、设计、业主验收确认后再全面推行。样件验收的程序、规定如下：1.所有分项工程在可能的情况下必须先做样件（可涵盖）；2.样件

60、及加工工序尽量选择有代表性；3.验收程序：施工队先组织自检，并按技术要求的标准进行评定，符合要求后，填写样件验收记录上报项目部质量部，由质量部约请监理、设计、业主进行核验及办理样件验收会签手续；4.在施工过程中验收的质量标准只能高于样件而不能低于样件；5.样件工程未经质量部检查验收，该分项工程不得进行正常施工。7.2.4工程质量消项例会制度1.在整个施工过程中项目部与各施工队建立每周一次的质量消项例会制度，质量部主持召开。2.质量部根据现场发现的质量问题用书面的形式列出，在会上定出解决期限及责任人；同时对上次提出问题落实解决情况，经检验证实，解决的问题给予消项。3.对消项会确定的问题由质量部组