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1、高层及大跨度钢结构施工高层及大跨度钢结构施工现代施工技术现代施工技术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、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。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、网壳结大跨度空
2、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。构、空间拱结构、悬索结构和索膜结构。平板网架结构平板网架结构（二综）（二综）网壳结构网壳结构悉尼国际水上运动中心悉尼国际水上运动中心悉尼国际水上运动中心悉尼国际水上运动中心网壳结构网壳结构大英博物馆大英博物馆大英博物馆大英博物馆悬索结构悬索结构某体育中心体育场某体育中心体育场某体育中心体育场某体育中心体育场膜结构膜结构上海八万人体育场上海八万人体育场上海八万人体育场上海八万人体育场骨架膜结构骨架膜结构奥林匹克中心奥林匹克中心奥林匹克中心奥林匹克中心空间网格空间网格国家大剧院国家大剧院国家大剧院国家大剧院1.2.1 高空散装法高空
3、散装法先在设计位置处先在设计位置处搭设拼装支架搭设拼装支架，用起重机把网架构件，用起重机把网架构件分件分件( (或分块或分块) )吊至空中的设计位置吊至空中的设计位置，在，在支架上进行拼装支架上进行拼装。此法不。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。适用于螺栓球节点螺栓球节点的钢管网架。的钢管网架。落地支架拼装网架落地支架拼装网架落地支架拼装网架落地支架拼装网架 网架高空拼装施工网架高空拼装施工网架高空拼装施工网架高空拼装施工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大跨度钢结构大跨度钢结构
4、主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点1.2.11.2.1高空散装法高空散装法 主要技术问题是：主要技术问题是： 确定拼装顺序，并保持拼装精度和减少积累误差；确定拼装顺序，并保持拼装精度和减少积累误差； 控控制制好好标标高高和和轴轴线线位位置置，保保证证总总拼拼装装后后的的各各项项偏偏 差差指标符合标准；指标符合标准； 悬挑法施工时须保证已施工部分的刚度和稳定性；悬挑法施工时须保证已施工部分的刚度和稳定性； 拼拼装装胎胎架架要要有有足足够够的的强强度度、刚刚度度，避避免免因因胎胎架架变变形形而而影响拼装精度。影响拼装精度。 需要大量的支架。需要大量的支架。 需要考虑配套的起重机械需要考虑
5、配套的起重机械1.2大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点1.2.11.2.1高空散装法高空散装法深圳市青少年宫深圳市青少年宫1.2大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点1.1.2.22.2分条或分块安装方法分条或分块安装方法 此此法法又又称称小小片片安安装装法法，是是指指将将结结构构从从平平面面分分割割成成若若干干条条状状或或块块状状单单元元，分分别别由由起起重重机机械械吊吊装装至至高高空空设设计计位位置总拼装成整体的安装方法。置总拼装成整体的安装方法。重庆袁家岗体育场重庆袁家岗体育场1.2大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术
6、要点主要施工方案及技术要点 1.2.21.2.2分条或分块安装方法分条或分块安装方法 主要技术问题是：主要技术问题是： 网网架架结结构构划划分分单单元元应应具具有有足足够够刚刚度度并并保保证证几何不可变性，否则应采取临时加固措施；几何不可变性，否则应采取临时加固措施； 由由于于网网架架施施工工时时受受力力状状态态为为近近似似平平面面结结构构体系，须考虑条状单元合拢后的标高一致；体系，须考虑条状单元合拢后的标高一致； 单单元元拼拼装装的的尺尺寸寸、定定位位要要求求准准确确，以以保保证证高空总拼时节点吻合并减少偏差高空总拼时节点吻合并减少偏差。 1.2.3 整体安装法整体安装法 是先将网架在地面上
7、拼装成整体，再用起重设备将其整体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。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，整体安装法又分为又分为多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及及千斤顶顶千斤顶顶升法升法等。等。四机抬吊网四机抬吊网架架京杭大运河上跨度京杭大运河上跨度107m的钢网的钢网架一次吊装
8、成功架一次吊装成功共共6363页页 第第5555页页吊车准备吊车准备吊车准备吊车准备 起吊起吊起吊起吊吊至设计标高吊至设计标高吊至设计标高吊至设计标高 安装就位安装就位安装就位安装就位共共6363页页 第第5656页页拔杆提升法拔杆提升法 网架先在地面网架先在地面上错位拼装，然后上错位拼装，然后用多根独脚拔杆将用多根独脚拔杆将网架整体提升到柱网架整体提升到柱顶以上，空中移位，顶以上，空中移位，落位安装。落位安装。1.2大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点 主要技术问题是：主要技术问题是： 空中移位；空中移位； 同步控制及安全系数；同步控制及安全系数； 采采用用拔
9、拔杆杆整整体体吊吊升升结结构构时时，拔杆间的相互协调问题；拔杆间的相互协调问题； 对对吊吊装装结结构构的的内内力力验验算算与与加加固。固。 1.2.3整体提升法整体提升法 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。拼装好的钢网架整体提升或顶升至设计标高。整体提升法整体提升法HAECO飞机机库屋顶安装飞机机库屋顶安装香香港港 提提升升塔塔架架 屋顶钢结构荷载为屋顶钢结构荷载为1000t，地面拼装，地面拼装后使用后使用9台额定荷载为台额定荷载为185t千斤顶将其吊千斤顶将其吊装到设计高度。装到设计高度。 拉拉
10、力力框框架架的的提提升升 倒装千斤顶倒装千斤顶沿钢绞线爬沿钢绞线爬升升倒装千斤顶倒装千斤顶沿钢绞线爬沿钢绞线爬升升共共6363页页 第第5959页页 2.4 2.4整体提升法整体提升法 上海大剧院上海大剧院1.2大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点 1,2.41,2.4整体顶升法整体顶升法 整整体体顶顶升升法法是是在在结结构构柱柱上上安安装装提提升升设设备备提提升升结结构构件的施工方法。构构件的施工方法。 主要技术问题是：主要技术问题是： 要要求求轨轨道道的的设设置置垂垂直直，布布置牢固；置牢固； 同步控制；同步控制； 对对顶顶升升过过程程中中支支撑撑柱柱的的稳
11、稳定验算。定验算。 整体顶升法整体顶升法1.2.5 高空滑移法高空滑移法 按滑移方式分按滑移方式分逐条滑移法逐条滑移法和和逐条累积滑移法逐条累积滑移法两种；按磨两种；按磨擦方式可分为擦方式可分为滚动式滑移滚动式滑移和和滑动式滑移滑动式滑移两种。两种。 北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度为为120 120m，26榀钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的榀钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的20根根砼柱上，柱顶标高为砼柱上，柱顶标高为+29.3m，采用三组平行滑道、累积滑移，采用三组平行滑道、累积滑移的安装工艺，滑移总重量的安装工艺，滑移总重量330
12、0t，滑移距离，滑移距离120m。 高空滑移法安装屋盖结构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五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑移法移法共共6363页页 第第6060页页 五棵松体育馆屋盖桁架五棵松体育馆屋盖桁架 逐条累积滑移法施工中逐条累积滑移法施工中 馆馆外外拼拼装装胎胎架架 中滑道、树状支撑中滑道、树状支撑及爬行机器人及爬行机器人 滑移施工中滑移施工中共共6363页页 第第6161页页郑州机场钢结构滑移郑州机场钢结构滑移l1.2.2钢结构场馆主要施工方案和技术要钢结构场馆主要施工方案和技术要点点 1.2. 1.2.6 6滑移法滑移法 主要技术问题是：主要技术问题是： 网架滑
13、移时侧向稳定的控制，网架变形及应力网架滑移时侧向稳定的控制，网架变形及应力 监测；监测； 柱顶滑移时滑移轨道的设计、构造；柱顶滑移时滑移轨道的设计、构造； 滑移胎架的设计、构造；滑移胎架的设计、构造； 滑移牵引系统设计及滑移同步控制；滑移牵引系统设计及滑移同步控制； 滑移过程中构件的加固。滑移过程中构件的加固。 1.2大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点 1.2.8 1.2.8其它施工方法其它施工方法 填加式拼装网架法填加式拼装网架法 移动脚手架拼装网架移动脚手架拼装网架法等法等 旋转桅杆法施工旋转桅杆法施工 推进式吊装法推进式吊装法 飞机穿索法飞机穿索法1.2
14、大跨度钢结构大跨度钢结构主要施工方案及技术要点主要施工方案及技术要点 各种施工方法的比较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 1.31.3网架工程网架工程施工施工屋盖网
15、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 1.3.1 网架结构起拱及下料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 2）杆件节点制作及下料）杆件节点制作及下料1.3.2 1.3.2 网架结构安装网架结构安装网架结构安装网架结构安装 （1 1）高空散装法：高空散装法：适用于螺栓球节点或高强螺适用于螺栓球节点或高强螺栓连接的网架。栓连接的网架。该法所用的吊装设备，多用爬行桅杆（右图）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
16、施工工艺：吊装机械的选择与布置拼装顺序的确定拼装顺序的确定标高及轴线的控制标高及轴线的控制支支架的拼装架的拼装支架的拆除。支架的拆除。l（2）分条（块）吊装法）分条（块）吊装法l条状条状单元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。l块状单元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。l施工要点：施工要点：l （1）网架单元划分l1）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 2）网架单元相互紧靠，单元间上弦用剖分式安装节点连）网架单元相互紧靠，单元间上弦用剖分式安装节点连接。此
17、法多用于斜放四角锥接。此法多用于斜放四角锥网架网架l3）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。l（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。l（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）高空滑移法滑移方法：单条滑移、逐条积累滑移。滑移设备：滑轨、导向轮。同步控制挠度调整l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
18、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）网架整体提升或顶升法提升是将提升设备置于网架上面，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通过吊杆将网架提升到设计标高就位。位。 特点：整个网架在地面进行总拼特点：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支承的网架，顶升法适宜点支承网架。架。l多机抬吊网架起重机位于两侧抬吊网起重机位于两侧抬吊网起重机位于两侧抬吊网起重机位于两侧抬吊网架架架架拔杆拔杆拔杆拔杆提升法的空中位移提升法的空中位
19、移提升法的空中位移提升法的空中位移采用拔杆提升网采用拔杆提升网架架采用电动螺杆提升机提升网架采用电动螺杆提升机提升网架采用电动螺杆提升机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 2 钢结构工程施工钢结构工程施工 2.1 2.1 钢结构构件钢结构构件 （1）钢结构构件的截面形式 柱：柱截面可以采用H形、箱形、十字形、圆形等。 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 柱与柱的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图5-12。 柱与梁的连接：高强螺栓连接、焊接、混合连接。图
20、5-13。 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 2.2 高层钢结构的安装高层钢结构的安装 （1 1）结构安装前的准备工作）结构安装前的准备工作 制定钢结构安装方案制定钢结构安装方案 钢框架结构的安装方法：钢框架结构的安装方法：分层安装法、分单元退层安装法分层安装法、分单元退层安装法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钢构
21、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。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；基础检测柱基地脚螺栓准备地脚螺栓的预埋方法：直埋法、套管法标高块设置 （2）钢结构构件的安装 钢构件的起吊钢构件的校正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。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
22、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.d.焊接工艺：焊接工艺：预热、焊接预热、焊接 e.e.焊缝质量检验：焊缝质量检验：外观检查、无损伤检验外观检查、无损伤检验 高层钢结构的高强螺栓连接施工高层钢结构的高强螺栓连接施工 a.a.高强螺栓的连接方法高强螺栓的连接方法 摩擦型连接摩擦型连接 承压型承压型连接连接 张拉型张拉型连接连接 混用混用连接和并用连接连接和并用连接 b.b.高强螺栓连接的施工：高强螺栓连接的施工：扭矩法、转角法扭矩法、转角法 高层钢结构安装的安全措施高层钢结构安装的安全措施
