椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法

由中国建筑第二工程局有限公司完成的工法椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》是中国建筑第二工程局有限公司完成的建筑类施工工法。完成人是张鹏、徐永选、陆建飞、余伟宁、周欣。该工法适用于直径不大于50米的各种穹顶式采光顶钢结构工程。《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》主要特点是：利用BIM技术进行施工模拟，利用有限元分析软件；在穹弧顶中心部位设置操作平台；分解吊装；十字形主龙骨对称构件安装定位；对构件分阶段吊装。2021年11月5日，《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》被湖南省住房和城乡建设厅评定为湖南省2020年度工程建设省级工法。形成原因形成原因在大型公共建筑工程中，为满足不同建筑的需要，采光顶的形式也呈现出多样化的趋势，为保证建筑物有个良好的采光条件，现有采光顶多采用圆形、椭圆形、带状等形式。因采光顶在建筑物内部，无安装空间、无运输道路，给采光顶的安装带来极大的困难；穹弧采光顶因面积大、高度大、采光顶钢结构自重大，单件吊装安装时间长，质量难以保证；各项目采光顶尺寸、造型差异大，不宜采用搭设满堂脚手架作为辅助工具进行采光顶安装。中国建筑第二工程局有限公司出于提高施工生产效率、保证施工质量和安全、缩短施工工期、减少材料浪费、节约施工成本的需要，选择圆心操作平台+高空分段吊装+中拼单元吊装安装法施工，已成为穹弧采光顶的首选。中国建筑第二工程局有限公司结合工程实践，总结出《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》。

工法特点工法特点《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》具有以下特点：1.利用BIM技术进行施工模拟，利用有限元分析软件，进行吊装工况分析及施工过程中的模拟验算，圆心处采用搭设操作平台（主要配件为塔吊标准节）、其余外环通过深化设计后在椭圆弧主梁下部增设桁架并在桁架上铺设脚手板作为操作架，后期施工完毕后拆除。2.在穹弧顶中心部位设置操作平台。3.根据现场吊装设备及场地的承载力对深化设计后的采光顶的钢结构等构配件进行分解吊装。4.十字形主龙骨对称构件安装定位，形成临时稳定体系并固定穹弧中环构件。5.其余构件分阶段吊装，通过一端焊接在结构预埋件，另一端焊接在中环构件上形成局部稳定后，再进行下一批次吊装。

操作原理适用范围施工工艺技术理论操作原理适用范围《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》适用于直径不大于50米的各种穹顶式采光顶钢结构工程。

技术理论《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》的技术原理是：利用BIM技术进行施工模拟，利用有限元分析软件，对穹顶式钢结构采光天窗的钢架进行构件分解，对分解后的构件进行重心位置、重量、外形尺寸、构件的拼接位置和安装位置等进行分析，并根据上述因素进行吊装工况分析及结构楼面承载力分析，确定吊装设备工艺参数及吊点位置，圆心处采用搭设操作平台（主要配件为塔吊标准节）、其余外环通过在椭圆弧主梁下部增设桁架后铺设脚手板作为操作架，后期施工完毕后拆除。起吊时吊装顺序为，先安装十字形主龙骨对撑构件,再安装中环构件,最后是其余龙骨弧形构件的对称安装,有力的保证了穹顶式钢结构采光天窗的安装精度。

该工法在安装过程中，使已安装构件与现安装构件通过临时顶撑连接形成稳定三角自平衡体系；构件吊装就位、测量定位符合要求、焊接完成并验收合格后再进行脱钩；然后进行下一段构件安装。中环部位构件安装完成后，通过塔吊对称安装与穹弧中环部位连接的构件，进而完成穹顶式采光顶钢结构无胎架施工。

施工工艺《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》的工艺流程如图1所示：

图1流程图《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》的操作要点如下：1.钢结构深化设计为方便施工、减少搭设脚手架的工程量，本工程椭圆弧顶安装及后期精装（遮阳帘、钢化玻璃、电气件），圆心处采用搭设操作平台（主要配件为塔吊标准节）、其余外环通过在椭圆弧主梁下部增设桁架后铺设脚手板作为操作架，后期施工完毕后拆除，如图2~5所示：

图2采光顶短轴立面图图3采光顶短轴剖面图图4采光顶长轴立面图图5采光顶长轴剖面图主梁深化设计（以梁gl1为例）：下部桁架通过专业钢结构设计单位深化设计，并出具计算书，工程结束之后材料设备材料设备《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》对材料设备有以下要求：1.材料：钢板，型钢，扭剪型高强螺栓，焊条，焊丝，碳棒等。2.机械设备配置a.现场主要吊装机具见表2：

b.现场主要焊接设备见表3：

注：未涉及设备根据现场具体情况进行补充。质量控制质量控制施工企业采用《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》施工时，应遵循的质量控制要求如下：《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ255-2012《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《钢结构工程施工规范》GB50755-2012《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2011《钢结构焊接规范》GB50661-2011

现场安装质量控制如图28所示：

图28现场安装质量控制流程图减少焊接应力的技术措施：安全措施安全措施施工企业采用《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：1.安全标准建筑施工安全检查标准JGJ59-2011建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-2016钢结构焊接规范GB50661-2011焊接与切割安全GB94482.吊装机械安装完毕后进行验收及试吊检验；按规定取得准用证明文件，并按期保养维护；设置超高及力矩限制器，吊钩设计保险装置。3.手持电动工具的电源线、插头、插座应绝缘良好，电源线不得任意接长和调换；4.卡环（卸扣），在使用前必须检查；吊用工具和钢丝绳必须有足够的安全系数，一般不得小于5～7倍；吊装作业之前，安全员要严格检查钢丝绳，一旦有任何项目超标，钢丝绳不得使用。环保措施环保措施施工企业采用《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》施工时，应采取的环保措施是：1.垃圾分类集中密闭堆放，高空垃圾采用移动式密封垃圾桶存放、吊运，严禁临空抛洒；现场材料码放整齐并挂牌标示，半成品堆放时底部必须采用木方垫衬。2.采取各种技术措施减少噪声污染、光污染：a.坚持对各类施工机械维修保养，确保其始终处于正常状态。b室外照明用的投光灯均设灯罩，焊接施工时设置防电弧光罩，透光方向集中在施工范围，避免或减少因灯光照射影响居民休息。c.采取措施，控制扬尘，严禁现场焚烧有毒、有害物质。3.强化对工人的文明施工教育，提高防扰民意识：a.减少施工中的人为喧哗和不当行为；b.车辆进出施工现场时减速慢行，文明行车。效益分析效益分析中国建筑第二工程局有限公司采用《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》施工的效益分析如下：该工程采用的钢结构采光穹顶无胎架安装施工技术，施工完毕后，经验收合格，满足规范要求，获得设计、业主、监理单位的认可。长沙碧桂园时代广场项目通过对材料、机械、人工及管理费用的测算，以长轴46.7米、短轴30.4米椭圆采光顶为例：节省搭设脚手架钢管约4万米，缩短工期15天，所使用材料均为周转材料可不计入成本计算，故共计节省费用0.009x40000x15+0.006x2.5x3.14x46.7x30.4/4x22=24.868万元共计节约施工成本24.868万元。

钢结构采光穹顶无胎架安装施工技术，利用分段拼装、无胎架支撑施工，减少了吊装次数，降低了施工质量隐患，取得良好的施工效果。

通过在钢结构采光穹顶无胎架安装施工技术，分段拼装、无胎架支撑施工技术成功运用。为类似工程施工积累了宝贵施工经验。

注：施工费用以2013—2020年施工材料价格计算应用实例应用实例中国建筑第二工程局有限公司采用《椭圆形钢结构采光顶无胎架安装施工工法》的应用实例是：1.湘潭万达广场项目商业中心椭圆形钢结构采光顶长轴为46.7米，短轴为30.4米，穹弧采光顶钢结构无胎架安装工法在湘潭万达广场商业中心项目顺利实施。2.衡阳万达广场项目椭圆形钢结构