大跨度钢结构安装关键施工技术——高空原位单元安装法

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1 简介

当前，随着我国社会发展需求和经济实力的进一步增强，大跨度、空间钢结构领域发展迅速。 随着国内基础设施建设和工业化、城镇化的需要，特别是2008年北京奥运会、2010年广州亚运会、2011年深圳大运会的举办，大量场馆的建设为发展奠定了坚实的基础我国大跨度、空间钢结构。 提供机会。

从建筑造型来看，为了迎合人们日益增长的对美的要求，钢结构建筑的造型也日趋多变。 从结构形式来看，大跨度结构已从相对简单的网架、网壳逐渐发展到各种组合混合体系，甚至许多其他领域（如桥梁）的结构形式也被移植到大跨度钢结构中。如深圳万科中心采用的斜拉桥理念），结构体系呈现出变化、不断创​​新的格局。 有限元仿真技术的不断进步，为钢结构建筑的性能分析和控制提供了基础，建筑师无约束的概念设计也得以实现。 与此同时，大跨度、空间钢结构的施工技术也得到了长足的发展。 先进、创新的施工方法层出不穷。 许多技术方案和措施巧妙、令人惊叹。

改革开放以来，我国已建成并投入使用100多座取得良好效果的大跨度空间结构，主要分布在体育场馆、会展中心、影剧院、机场、火车站、码头、飞机库等。等等。大多数结构体系都是网格。 、网壳、弦梁、穹顶、空间管结构、预应力索结构、索膜结构等。

大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。 近年来，我国大跨度空间结构发展迅速。 以北京奥运会场馆为代表的大跨度空间结构表明，我国的建筑科技水平在世界上名列前茅。 龙头将成为我国空间结构发展的里程碑。 大跨空间结构享誉国内外，如长轴340m、短轴292m的国家体育场。 空间门式桁架结构用钢量为（710~880）kg/m2。

北京国家速滑馆，速滑馆屋顶南北长跨约198米，东西短跨约124米。 屋顶的双曲线建筑形式符合索网系统的受力特点，因此采用单层正交双向马鞍形索网系统。 承重索沿东西方向跨度较短，垂直跨度比为1/15； 稳定索沿南北走向，拱跨比约为1/28。 栅格间4米，双平行电缆，高钒封闭电缆，直径64-74mm。 索网的末端连接到环形桁架。

大跨度钢结构的施工技术主要包括安装技术和卸载技术（如有临时支撑）。 这里我们主要讲一下安装技术。 根据结构的受力和结构特点（包括结构形式、刚度分布、支撑形式等），在满足要求、质量、安全、进度和经济效益的前提下，应根据结构综合确定安装方案。现场施工条件及设备、工具等资源落实情况。 常用的安装方法主要有：高空原位单元安装法、整体吊装法、滑动安装法、大悬臂钢结构无支撑安装法等。

当然，从近几年的发展来看，钢结构工程将越来越大型化、复杂化。 单一的安装方式可能已经不能满足项目的需求。 一个项目中经常会使用多种不同的安装技术，并且安装方式日趋集成化。 方向发展。 深圳机场T3航站楼连廊钢结构采用高空原位单元安装法和轮胎架滑动安装法：中国爱乐乐团音乐厅及排练配套设施屋架钢结构采用高空单元安装法就地装置安装方法。 以及整体改进方法。 因此，具体工程应结合不同部位的结构形式、施工条件等因素钢结构安装验收规范，通过不同安装技术的合理组合和应用，完成特大型、特大跨度钢结构的安装。 下面结合具体工程实例介绍这些安装方式的适用条件和技术要点。

2 高空就地机组安装方法

2.1 定义及适用范围

高空原位机组安装法是由“高空原位散装安装法”演变而来。 所谓“批量安装法”一般是指将结构（杆）件直接安装在设计位置的方法。 安装时需要设置全长支架，为构件提供高空搁置和工人操作平台。 由于单件重量轻，可有效降低起重设备的起重要求。 原则上，“散装法”可用于任何大跨度钢结构的安装，但大型支撑系统需要大量支撑材料，且支撑架设时间长、高度多，且施工周期长，占用建筑物大量空间。 因此，“散装法”多用于跨度较小、工期要求不高的网架、格构壳等空间结构。 下面以国家会议中心二期工程配套部分B23地块裙房采光屋面钢结构安装为例，介绍高空原位单元安装方式的安装流程。

2.2 案例描述

2.2.1 项目概况

该项目位于北京市朝阳区奥林匹克公园中心区，科慧南路南侧、天辰西路东侧。 本项目建设用地面积26256平方米，总建筑面积217602平方米，其中地上建筑面积131284平方米，地下建筑面积86318平方米，包括A、B、C、D五座塔楼E，商业裙楼和地下室。 其中A、B、C办公楼地上12层，建筑高度59.10m； D、E办公楼地上11层，建筑高度54.60m； 商业裙房地上2层，建筑高度12.00m； 地下室有4层。 ，建筑地面标高-17.80m。 国家会议中心二期工程的支撑部分是B23地块的裙房钢结构，分布在地上二层。 结构标高+11.900m，结构高度9m。

2.2.2 安装过程

裙房采光顶钢结构采用地面小件、高空现场对接临时支撑的施工方式。 支撑系统采用满塘红脚手架，支撑高度分别为21m和26m。 双壳安装流程如下：

2.3 控制点

(1)确定合理的高空拼接顺序

安装顺序应根据结构形式、支撑类型、结构受力特点、小杆单元、临时稳定边界条件、施工机械设备性能、施工现场条件等多种因素综合确定。 所选择的高空装配顺序应保证装配精度，减少累积误差。

(2)严格控制基准轴的位置、标高和垂直偏差并及时修正

1）安装前应检查建筑物的定位轴线（即基准轴线）、承载轴线及承载面标高、预埋螺栓（锚栓）的位置等，并做好检查记录，并办理交接手续。

2）建筑物的定位轴线（即安装的基准轴线）要求采用角度交会法精确定位，并采用长度交会法重新测量。 允许偏差不超过L/10000（L为短边长度，mm）。

3）安装轴线标志（包括安装辅助轴线标志）和标高基准点标志应准确、完整、醒目、牢固，并应经常重新检验，防止变化。

4）结构支撑面及预埋螺栓（锚栓）的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）的规定。

5）安装过程中，应跟踪和控制安装单元的支撑轴线、支撑面标高、结构屋面线、檐口线、标高的位置和标高。 如果发现错误累积，应及时纠正。 纠偏方法可采用千斤顶、倒链、钢丝绳、经纬仪、水平仪、钢尺等工具进行。

6）采用网片和小单元装配时钢结构安装验收规范，必须严格控制网片和小单元的定位线和垂直度。 允许偏差：定位线5mm； 垂直度h/500（h是网格或小单位的高度）。

7）每根杆件与节点连接时，中心线应交于一点，螺栓球和焊接球应在球中心交汇，焊接钢板节点应与设计图纸一致，其偏差不应超过1mm。

(3)严格按照技术标准和安全规程设置装配支架

装配支架是保证装配精度、减少累积误差、防止结构下沉、实现安全生产的重要技术措施。 因此，装配式支架的设计、选材、安装、验收、使用和维护等技术环节必须严格控制。

装配支撑宜搭扣件式钢管脚手架，施工层工作面宜铺脚手架板。 也可用大型移动操作平台代替脚手架板。 组装式支架安装时，支架上的支撑点应位于下弦节点或支撑处。 应检查支架的承载能力和稳定性，必要时可进行压力试验，以确保安全可靠。 组装好的支架的设置应通过计算确定。 计算方法可以采用“铰接”理论或“无侧移刚性框架”理论进行计算。 计算时还应考虑风荷载和货架自重对支架稳定性的影响。