大跨度网壳架外扩拼装－拔杆接力转换整体提升施工工法

1.前言2008年奥运会**馆钢屋盖为双层焊接球球面网壳结构，跨度133.06m，网壳厚度2.8m，矢高14.69m，顶标高为35.29m，屋盖下方为看台等混凝土结构。钢结构施工前先后论证了满堂红脚手架散拼法、微单元拼装法、整体顶升法、高空滑移法计算机动态控制的整体提升、吊装和计算机动态控制相结合等目前国内主要采用的网壳安装方法，都存在着措施费高，施工周期长，安全风险大等问题。根据该工程特点，最终确定采用网壳逐步外扩拼装，三圈拔杆群接力转换整体提升到位的安装方法，使得网壳拼装作业均在地面或低空进行，无需搭设大量的脚手架平台，措施费用低，降低了施工安全风险，保证了工程质量和进度，从而形成了一种新型的适用于大跨度网壳（架）安装的施工工法。2006年3月，经过北京市科技成果鉴定，评定该项施工技术达到国际先进水平。2007年4月，以该技术为核心的《巨型钢网壳综合安装技术研究》获北京市科学技术进步奖三等奖。该工法将传统的拔杆提升工艺与现代技术巧妙结合，适应于大跨度网壳（架）结构的安装，能够节约大量的措施费、节能环保效果显著。2.工法特点2.1采用独脚拔杆作为承载装置，便于安装和拆卸，拔杆采用圆管截面，便于在网格间自由穿插。2.2采用滑轮组传动系统作为提升装置，操作简便，便于控制调整。2.3该工法可确保网壳（架）在结构面或地面位置拼装，减少高空作业，降低了措施费用和安全风险。2.4网壳提升过程中的受力状态与设计工况受力状态相近，接力提升转换过程中可自动逐步卸载。避免了由于集中卸载对结构产生的不利影响。3.适用范围适用于网壳（架）高度在10m～40m之间、投影面积在3000㎡以上、形状基本对称的大型网壳（架）结构安装，包括焊接球网壳（架）和螺栓球网壳（架）结构。4.工艺原理利用网壳（架）由中心开始对称外扩拼装形成的空间刚度单元，以拔杆相互拉结形成的稳定体系为承重机构，以滑轮组为提升装置，网壳（架）外扩拼装与提升交替进行，各组拔杆逐步接力提升，将网壳（架）提升到位。装置示意图简图4.1，提升过程示意见图4.2。图4-1拔杆接力提升工艺图示图4-2拔杆接力提升过程图示（逐步外扩、接力提升）5.工艺流程及操作要点5.1工艺流程图（见图5.1）图5.1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1提拔杆群设置方案确定徐1盐、拔杆组数的四确高定提血根据场地因素捡和结构外形特神点，确定拔杆谈组数，在满足喷网壳可以在地莲面或低空拼装腔和结构安全的悔前提下，拔杆拍的组数应舱尽炒量少。溜2洽、每组拔杆的腥数量和间叫距及哥根据施工验算肺结果确定，猛在满足网壳饭（架）微变形和杆件应萝力的前提下，祥拔杆数量应尽袋量少，笛但不得少伟于喇4坛根，拔杆间距影应尽量大。俗3吉、拔杆位佳置耀务每组拔杆中各劳拔杆位置应在纹满足均匀对称贫的原则下，尽选量设置在混凝扭土柱或梁上（咳当下部有混凝皱土结构时），真同时严禁与网扑壳秒（架）炎球节点冲突，虚尽量避免与网笨壳杆件冲突（批无法避让时按歌实际验算加固匙）。浴4念、拔杆截面及鹿长李度迎拜拔杆长度根据洽网壳号（架）泳提升高度确定骗，拔杆截面垦根据插每根拔杆承载脑力和计算长度嘱按稳定性验算培确定。扇5弄、滑轮组及钢日丝绳（跑绳）夺选烛择读饰滑轮组及钢丝狮绳规格根据每坚根拔杆承担荷沸载进行选择。号5娇.2.年2撒设定档基准点：测定稻壳体中心基准也点，设置牢固郑的中心点标记怕。可以在混凝疫土结构或砌筑仗的混凝土柱墩境上设置预埋钢易板，在钢板上布划出十字中心欧线作为基准点棍。弦5锹.屋2.3肆栋网壳（架）拼凝装：根据网壳钞（架）下弦球蓄的位置设置稳惩定的支撑装置悔，从壳体中心三开始采用散拼随法拼装翼，戒采用仪器和以劣杆定球相结合乏定位方法进行藏拼装。闸5息.彩2.板4律安装款提升宁装置淡根据拔杆设置丹方案吊装、设服置拔杆富。拔杆底部设伏置支座，以避贝免拔杆对支承背面的压强过大费，防止拔杆下蝴端移动。底座宫放置在混凝土啊结构面或地面文上。如果拔杆恢设置在混凝土定结构面上，应态尽量设置在混不凝土柱或梁上通，并通过验算魔确定是否需要触对结构加固。丘如果不能落到读混凝土柱或梁桂上，可在楼板愉上预留洞口，明拔杆穿过洞口社立到地面上，阔此时需对地面梅的承载力进行垂验算，确保沉茅降量不影响施循工质量和安全敢。缸每一组拔杆顶误部之间通过绷茫头绳互相铲拉结唉，如叙图祖-因1读所示沫，愤每根拔杆均要硬设置由顶部拉慰结到混凝土结栋构或地锚上的谊缆风绳。缆风害绳与地面的夹滥角棍不榆应址大喊于盐45池°颗。地锚的做法伏也要根据缆风望绳受力情况进练行验算确定。陕每根拔杆顶端比设置对称的威两个吊耳，每江个吊耳上设置照一组滑轮组。至滑轮组跑绳在权穿过楼板或转耗向时，严禁与覆混凝土结构摩德擦；跑绳与滑恋轮所在平面的刷夹角爷必须小荣于渠5承°伸。岭图由-1郑拔杆顶部绷头映绳拉结示意图挖每根拔杆顶部而对称设置两个箩吊耳锣，如图筹-喊2森所示手，在拔杆验算尚时应考虑两侧任吊耳受力不均礼匀的影响，并拆采取相应措施阻。每个滑轮组庸与网壳（架）唐节点绑扎固定鸡的位置和数量歼必须按方案执撞行。同一个滑携轮下的各个球厉节点采用同一馋根钢丝绳穿过酱卡环拉结，使浙每个球节点受泻力均匀。钢丝痕绳的道数需根下据承载力确定巾。该图辜-2筒拥拔杆顶部吊耳叮设置示意凉图战抚5真.父2.5乏安全检查：检玩查提升系统的斧拔杆、绞磨、声钢丝绳、跑绳因、雕缆膝风绳等安装就收位。除了检查努提升设备外，戏还需注意其他程设施是否妨碍范网壳及（架）数提升，网壳担（架）分是否已经与其漆它浪结构完全脱离解。川5雪.宜2.6拖试提升：提升临前对所有人员伞进行详细技术够交底。检查无逝误后开始第一推次试提升，各螺个动力装置在巷指挥员的统一厅指挥下开始同柱步提升。试提裙升的高度不宜以过高，控制肢在烟30裙0投～逆50孤0舰㎜内，使已拼搂装的部分均脱织离支撑点即可明。网壳（架）挤处于悬空状态亭不少炭于搏4扛小时。皮5伤.命2.7掌正式提升：试害提升经悬停无笋误后再进行正厉式提升，正式已提升人员配备见与操作方法和衡试提升相同。妻提升过程中，弹采用网壳（架况）上悬挂钢尺毒和水平仪观测声相结合的方法压对网壳（架）刃的不同方位点配的标高进行观是测，每提者升割1俭.夸.混0m恳左右暂停，调锤整网壳（架）挨的水平度，各手观测点标高溜允许流偏差荐根据对网壳幅（架）耕的施工验算只确定洋。分阶段提升排至预定的标高慨后固定，对拔鹿杆钢丝绳设置趁好保险绳。尺提升完成后，梦观测网壳（架穴）的整体位移鞋和扭转偏差。昼如果偏差过大例则利用混凝土亿结构或地面作什为拉结点，通修过倒链来调整张。篇5摩.筹2.8倒循环拼装提哄升标锈设置第二组拔锄杆，继续外扩处拼装。利用第查二组拔杆提升距网壳（架）。第第二组拔杆提庆升过程中，第恒一组拔杆自动往卸载，实现接耻力转换。第二番组拔杆提升完茅毕后，拆除第降一组拔杆。旅循环进行至最颗后一组拔杆设聋置，实现整体桃提升就位。利苗用最后一组拔系杆将网壳（架框）整体提升到益设计位置，完荷成与支座的对细接。每次提升猾前必须进行试浓提升，以确保肺施工安全。每默次提升前必须罗对蜂工人进行技术护交底。党应力应变监测讨：娇为确保工法实片施中的安全性珍，应对拔杆及咐网壳（架）关玉键杆件进行应衣力应变监测。盼网壳当（架）缴杆袖件的应力比不祸宜浓超校过菌0.7俩。拔杆应力比弓不应睁超通过北0.哗6帅。梢对个别超持标赶紧应进行坝加固或代换。解5仅.2.9隔百提升到位，与片支座对季接龟基喘网壳剪（架）愁外扩拼装到预免定范围，提升挤到设计标高后炒，对网壳尊（架）染的标高、位移必、扭转偏差进抖行调整，趋调整到位后完充成与支座或支地撑系统的对接古。虏5距.丹2.档10迎拆除拔杆吵，闻完成安费装巾辞可融利用网壳划（架）废结构作为吊点落拆除拔杆，利闷用钢丝绳将拔鹊杆悬吊在网壳疯（架）奴上，再对拔杆忙根部施加水平良力，逐渐将拔歌杆放置水平。铜6.抛材料与设备正施工中用到的禾主要提升材料佩与设备见彼表馆6作。怒表伯6录材料设备选用三表陈序号波设备英说禽辟明曾备注占1冠拔杆权拔杆采用圆钢座管制作，拔杆泥的规格选择需画根据网壳（架迷）的规模、施特工工况验算情蹈况确定。执2阿动力装置纸人工绞磨或卷证扬机作为拔杆借提升网壳（架樱）的动力衫装置。柱3顾滑轮组知按照承载情况房选择滑轮组，团滑轮组必须具吓有出厂合格证来。滚4混钢丝绳、卡环缩、倒链数钢丝绳的规格肠根据施工前的铺工况验算确定因。钢丝绳的检传验验收符合国趴标柳《起重机用钢测丝绳检验和报休废实用规范基》寿GB/T5田972-20浪06摔，必要时进行掌钢丝绳抗拉力诞现场试验。贯5悦测量设备俯直角尺、钢尺寇、水平仪、经读纬仪、全站仪璃、全站仪反射逐棱镜翻6震指挥系统设备档话筒、扩音器纹、红旗等7.质量控制莲7微.1进庆质量要求徐7祝.1.1绣辱拼装材料允许讯偏差侄焊接球警、螺栓球似质量谊、网壳（桨架）拼装过程雨中的允许偏差粪、结构交工验择收允许偏差应圈符合《偿网壳郊结构技术规程甜》导JGJ61-哈200划3爸、膜《真网架结构设计副与施工觉规程板》喇JGJ7-9陡1越、考《钢结构工程悼施工质量验收夹规范最》蓝GB5020摘5-200压1月的有关规定。转7获.1.2创猜拔杆的加工质伤量涝拔杆加工质量劲应符合《钢结狱构工程施工质疾量验收规范均》耍GB5020睛5-2001杨中撒的相关规定外或还应满足医表核的暖要求：肯表迅巷拔杆加工质量脱允许偏差表池序号教项目宴示意图冰允许偏差倾（单位嗽：椅m被m叼）盒备注映1什直线度赏f猛≤匆L/1000张且滋f滋≤史10mm春L挣为拔杆总长度照2吧椭圆度日f/纯d蛇≤壁3/1000叶3谁端面不平度援f/晨d裳≤旬3/1500冒f鬼≤徐0.3mm7怕.2涉摧质量保证措施晋7亏.2.1迷筐网壳（架）结争构的制作、拼居装和安装的每怠道工序均应进晕行检查，凡未茫经检查，不得孕进行下一工序遇的施工。安装膛完成后必须进剃行交工检查验妈收足7登.2.2仿博拔杆加工质量摊和网壳围（架）姻构件加工精度勉要保证。舟7疫.2.3储程网壳（架）拼刘装中心点定位冠测量标记要准持确。中心点标刃记作为网壳（坡架）拼装后偏焰差测量的基准许，必须保证准讯确。8.安全措施复8横.1煎抢网壳（架）拼本装过程中必须妨严格按照《霜北京市建筑工蛮程施工安全操斤作规程币》中规定的制玩度作业，搭设恋的脚手架平台香必须经过验收声后方可使用，政空中作业时按倦要求系好安全矿带。按要求铺同设安全网。里8门.2仰施工前应充分绍考虑可能的各殖种工况，对各摩种施工工况进握行验算，并且肃预留安全系数瞎。选择满足使蚕用要求的拔杆缸、绞磨、钢丝尘绳、滑轮组。王8隔.3图击拔杆设立的位纤置必须满足拔派杆承载力的要烂求，如果是立言在混凝土结构留上，必须验算链其强度是否满竭足要求；如果行立在地面上则经需注意地面是渡否会下沉，必巾要时需对拔杆攀的沉降情况进购行监测。尾8尝.巴4帮应建立专门的畏提升指挥系统登，确保提升中蜡的统一协调和农同步指挥；提晌升前应履行书车面审批程序，难各相关部门联现合检查确认后芦方可提升，每烦次提升完成后坟应锁死驱动装鞋置。国8惨.6互稻提升过程中根碰据作业面的大榆小专门配备一吐定数量的缆风僵绳观测员，对凤提升系统各个脊部件进行观察尝，发现问题立雕即通知停止提湿升，还应留有理一定数量的应遗急预备人员。取8另7.7呆呈安全预案：在求提升过程中各衡绞磨或观察员拣发现任何问题勿，立即通知指尸挥员，指挥员图下令暂停提升熊。然后再对发贴现的问题进行提分析，排除障刑碍后继续提升泊。9.环保措施兆9纹.费1雹在焊接球网壳洗（架）结构拼胀装过程中，保法持焊接作业环杨境通风良好，巴防止烟尘对作抓业人员造成伤阵害。昌9挎.2顽赵构件喷砂除锈捕应搭设操作棚可，以减小噪音剩污染。配备吸荣尘处理装置，兄防止灰尘污染接大气。夜9医.于3饼严格控制油漆胳稀释剂的发放棉量，油漆喷涂旗后剩余油漆稀炸释剂应严格管损理，未用完的冤要进行回收。路10.短效益分析零10习.1隆臭经济效益：无尿需搭设拼装平剃台，无需专门羞配备大型起重炸机械，可以节嘴约大量的措施益费用，降低施继工成本喝。袍200障8脉年奥运会柴**裹馆钢屋盖网壳堵（架）采用本揉工法相当于采各用满堂红脚手抓架方案措施费呜用跨的慰40态%跑，滚约烟30被0傲万元。刻10草.它2班社会效益：本紧工法具有施工句工期短，无需揪大型设备，环创保效果显著等件特点。无污染硬、不产生噪音岔、废气、废水稍。所用的拔杆呢等设备均可重歌复利用，不产玩生建筑垃圾。过本工法将拔杆顿提升工艺赋予捎新的活力，形甩成了一种新型万快捷的网壳（瓦架）安装方法摆，是传统工艺我与现代科技的逮完美结合。死1裤1.克应用实例谨1受1摊.1200坏8鸽年奥运会侮**佳馆钢屋盖网壳丈结构安装舱如歉图设11.伐1李所示：完200妄8熄年奥运会伤**造馆位于北京市谢，总建筑面钢积踪3225胡0柴㎡，下部为钢绩筋混凝土结构办，屋盖为双层默焊接球球面网吗壳结构，其水勿平投影为直径触150m能的圆形，顶标呼高涌35.29m声，跨度讽133.06贫m卖，总重师约诱200船0唱吨，在目前亚肢洲同类型结构例中跨度最大。免整个屋盖蜓由乔2递4姑组向外倾荷斜杠15顶°淹的人字柱和铸搅钢支座支撑。亡网壳，材质悉为提Q345介B期，主要构件为围焊接球和钢管旧。焊接球直径雷为申300~甲600mm睁，共六种规格塑；钢管直径盗为轮114~鹅203mm宾，共五种规格龄。杆件长约怖4m每。宵图终11.1汁200洒8吐年奥运会例**梅馆钢网壳苹结构示意图痛网壳采用本工龄法安装，首先卫在地面拼装，糟混凝土结构妨痰碍贯拼装时开始提借升，再拼装，蚕反复进行，直狂到将网壳（架煤）拼装完成并吓提升到位。整互个过程共设置食了三圈拔杆，喇进行