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高层及大跨度钢结构施工现代施工技术1大跨度钢结构施工1.1大跨度钢结构的主要形式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、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、网壳结构、空间拱结构、悬索结构和索膜结构。平板网架结构（二综）网壳结构悉尼国际水上运动中心网壳结构大英博物馆悬索结构某体育中心体育场膜结构上海八万人体育场骨架膜结构奥林匹克中心空间网格国家大剧院1.2.1高空散装法先在设计位置处搭设拼装支架，用起重机把网架构件分件(或分块)吊至空中的设计位置，在支架上进行拼装。此法不需大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。适用于螺栓球节点的钢管网架。落地支架拼装网架网架高空拼装施工1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※1.2.1高空散装法主要技术问题是：①确定拼装顺序，并保持拼装精度和减少积累误差；②控制好标高和轴线位置，保证总拼装后的各项偏差指标符合标准；③悬挑法施工时须保证已施工部分的刚度和稳定性；④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。⑤需要大量的支架。⑥需要考虑配套的起重机械1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※1.2.1高空散装法深圳市青少年宫1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※1.2.2分条或分块安装方法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置总拼装成整体的安装方法。重庆袁家岗体育场1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※1.2.2分条或分块安装方法主要技术问题是：①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；②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高一致；③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。1.2.3整体安装法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，整体安装法又分为多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及千斤顶顶升法等。四机抬吊网架京杭大运河上跨度107m的钢网架一次吊装成功共63页第55页吊车准备起吊吊至设计标高安装就位共63页第56页拔杆提升法网架先在地面上错位拼装，然后用多根独脚拔杆将网架整体提升到柱顶以上，空中移位，落位安装。1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要技术问题是：①空中移位；②同步控制及安全系数；③采用拔杆整体吊升结构时，拔杆间的相互协调问题；④对吊装结构的内力验算与加固。※1.2.3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HAECO飞机机库屋顶安装·香港提升塔架屋顶钢结构荷载为1000t，地面拼装后使用9台额定荷载为185t千斤顶将其吊装到设计高度。拉力框架的提升倒装千斤顶沿钢绞线爬升倒装千斤顶沿钢绞线爬升共63页第59页※2.4整体提升法上海大剧院1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※1,2.4整体顶升法整体顶升法是在结构柱上安装提升设备提升结构构件的施工方法。主要技术问题是：①要求轨道的设置垂直，布置牢固；②同步控制；③对顶升过程中支撑柱的稳定验算。整体顶升法1.2.5高空滑移法按滑移方式分逐条滑移法和逐条累积滑移法两种；按磨擦方式可分为滚动式滑移和滑动式滑移两种。北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度为120×120m，26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+29.3m，采用三组平行滑道、累积滑移的安装工艺，滑移总重量3300t，滑移距离120m。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移法共63页第60页五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑移法施工中馆外拼装胎架中滑道、树状支撑及爬行机器人滑移施工中共63页第61页郑州机场钢结构滑移1.2.2钢结构场馆主要施工方案和技术要点※1.2.6滑移法主要技术问题是：①网架滑移时侧向稳定的控制，网架变形及应力监测；②柱顶滑移时滑移轨道的设计、构造；③滑移胎架的设计、构造；④滑移牵引系统设计及滑移同步控制；⑤滑移过程中构件的加固。1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※1.2.8其它施工方法◆填加式拼装网架法◆移动脚手架拼装网架法等◆旋转桅杆法施工◆推进式吊装法◆飞机穿索法1.2大跨度钢结构主要施工方案及技术要点※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、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1.3网架工程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。（2）杆件节点制作及下料1.3.2网架结构安装（1）高空散装法：适用于螺栓球节点或高强螺栓连接的网架。该法所用的吊装设备，多用爬行桅杆（右图）施工工艺：吊装机械的选择与布置—拼装顺序的确定—标高及轴线的控制—支架的拼装—支架的拆除。（2）分条（块）吊装法条状单元将网架沿长跨方向分割为若干区段，而每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。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。施工要点：（1）网架单元划分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）2）网架单元相互紧靠，单元间上弦用剖分式安装节点连接。此法多用于斜放四角锥网架3）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。（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。（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①滑移方法：单条滑移、逐条积累滑移。②滑移设备：滑轨、导向轮。③同步控制④挠度调整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位。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标高就位安装。提升法适用于周边支承的网架，顶升法适宜点支承网架。多机抬吊网架起重机位于两侧抬吊网架拔杆提升法的空中位移采用拔杆提升网架采用电动螺杆提升机提升网架（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钢结构工程施工2.1钢结构构件（1）钢结构构件的截面形式①柱：柱截面可以采用H形、箱形、十字形、圆形等。②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①柱与柱的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-12。②柱与梁的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-13。③梁与梁的连接：高强螺栓连接、焊接连接。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高层钢结构的安装（1）结构安装前的准备工作①制定钢结构安装方案钢框架结构的安装方法：分层安装法、分单元退层安装法②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③钢构件的运输和现场堆放宜采用平运；堆放场地应平整、坚实、排水良好；构件应分类型、单元、型号堆放。④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⑤柱基地脚螺栓准备地脚螺栓的预埋方法：直埋法、套管法⑥标高块设置（2）钢结构构件的安装①钢构件的起吊②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。③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板点焊；中层主梁压型钢板支托压型钢板点焊；上柱与下柱焊接。c.焊接工艺流程d.焊接工艺：预热、焊接e.焊缝质量检验：外观检查、无损伤检验④高层钢结构的高强螺栓连接施工a.高强螺栓的连接方法摩擦型连接承压型连接张拉型连接混用连接和并用连接b.高强螺栓连接的施工：扭矩法、转角法⑤高层钢结构安装的安全措施