現(xiàn)代施工技術(shù)高層及大跨鋼結(jié)構(gòu)施工

現(xiàn)代施工技術(shù)高層及大跨鋼結(jié)構(gòu)施工第1頁/共61頁1大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工第2頁/共61頁1.1大跨度鋼結(jié)構(gòu)的主要形式

大跨度空間結(jié)構(gòu)能適應(yīng)不同跨度、不同支承條件的各種建筑要求。形狀上也能適應(yīng)正方形、矩形、多邊形、圓形、扇形、三角形以及由此組合而成的各種形狀的建筑平面，同時(shí)，又有建筑造型輕巧、美觀、便于建筑處理和裝飾等特點(diǎn)。大跨度空間結(jié)構(gòu)體系主要包括網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、空間拱結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)和索膜結(jié)構(gòu)。第3頁/共61頁平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（二綜）第4頁/共61頁網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)悉尼國際水上運(yùn)動中心第5頁/共61頁網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)大英博物館第6頁/共61頁懸索結(jié)構(gòu)某體育中心體育場第7頁/共61頁膜結(jié)構(gòu)上海八萬人體育場第8頁/共61頁骨架膜結(jié)構(gòu)奧林匹克中心第9頁/共61頁空間網(wǎng)格國家大劇院第10頁/共61頁第11頁/共61頁第12頁/共61頁第13頁/共61頁1.2.1高空散裝法先在設(shè)計(jì)位置處搭設(shè)拼裝支架，用起重機(jī)把網(wǎng)架構(gòu)件分件(或分塊)吊至空中的設(shè)計(jì)位置，在支架上進(jìn)行拼裝。此法不需大型起重設(shè)備，但拼裝支架用量大，高空作業(yè)多。適用于螺栓球節(jié)點(diǎn)的鋼管網(wǎng)架。落地支架拼裝網(wǎng)架

網(wǎng)架高空拼裝施工1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)第14頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)※1.2.1高空散裝法主要技術(shù)問題是：①確定拼裝順序，并保持拼裝精度和減少積累誤差；②控制好標(biāo)高和軸線位置，保證總拼裝后的各項(xiàng)偏差指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)；③懸挑法施工時(shí)須保證已施工部分的剛度和穩(wěn)定性；④拼裝胎架要有足夠的強(qiáng)度、剛度，避免因胎架變形而影響拼裝精度。⑤需要大量的支架。

⑥需要考慮配套的起重機(jī)械第15頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)※1.2.1高空散裝法深圳市青少年宮第16頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)※1.2.2分條或分塊安裝方法

此法又稱小片安裝法，是指將結(jié)構(gòu)從平面分割成若干條狀或塊狀單元，分別由起重機(jī)械吊裝至高空設(shè)計(jì)位置總拼裝成整體的安裝方法。重慶袁家崗體育場第17頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)

※1.2.2分條或分塊安裝方法

主要技術(shù)問題是：①網(wǎng)架結(jié)構(gòu)劃分單元應(yīng)具有足夠剛度并保證幾何不可變性，否則應(yīng)采取臨時(shí)加固措施；②由于網(wǎng)架施工時(shí)受力狀態(tài)為近似平面結(jié)構(gòu)體系，須考慮條狀單元合攏后的標(biāo)高一致；③單元拼裝的尺寸、定位要求準(zhǔn)確，以保證高空總拼時(shí)節(jié)點(diǎn)吻合并減少偏差。

第18頁/共61頁1.2.3整體安裝法是先將網(wǎng)架在地面上拼裝成整體，再用起重設(shè)備將其整體提升到設(shè)計(jì)位置上加以固定。此法不需拼裝支架，高空作業(yè)少，易保證焊接質(zhì)量，但對起重設(shè)備要求高，技術(shù)較復(fù)雜。適用于球節(jié)點(diǎn)的鋼網(wǎng)架。根據(jù)所用設(shè)備的不同，整體安裝法又分為多機(jī)抬吊法、拔桿提升法、千斤頂提升法及千斤頂頂升法等。四機(jī)抬吊網(wǎng)架京杭大運(yùn)河上跨度107m的鋼網(wǎng)架一次吊裝成功共63頁第55頁第19頁/共61頁吊車準(zhǔn)備起吊吊至設(shè)計(jì)標(biāo)高安裝就位共63頁第56頁第20頁/共61頁拔桿提升法

網(wǎng)架先在地面上錯(cuò)位拼裝，然后用多根獨(dú)腳拔桿將網(wǎng)架整體提升到柱頂以上，空中移位，落位安裝。第21頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)

主要技術(shù)問題是：①空中移位；②同步控制及安全系數(shù)；③采用拔桿整體吊升結(jié)構(gòu)時(shí)，拔桿間的相互協(xié)調(diào)問題；④對吊裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)力驗(yàn)算與加固。

※1.2.3整體提升法是利用電動螺桿提升機(jī)或頂升千斤頂，將在地面原位拼裝好的鋼網(wǎng)架整體提升或頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。整體提升法第22頁/共61頁HAECO飛機(jī)機(jī)庫屋頂安裝·香港

提升塔架屋頂鋼結(jié)構(gòu)荷載為1000t，地面拼裝后使用9臺額定荷載為185t千斤頂將其吊裝到設(shè)計(jì)高度。

拉力框架的提升倒裝千斤頂沿鋼絞線爬升倒裝千斤頂沿鋼絞線爬升共63頁第59頁第23頁/共61頁

※2.4整體提升法

上海大劇院第24頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)

※1,2.4整體頂升法

整體頂升法是在結(jié)構(gòu)柱上安裝提升設(shè)備提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的施工方法。主要技術(shù)問題是：①要求軌道的設(shè)置垂直，布置牢固；②同步控制；③對頂升過程中支撐柱的穩(wěn)定驗(yàn)算。整體頂升法第25頁/共61頁1.2.5高空滑移法

按滑移方式分逐條滑移法和逐條累積滑移法兩種；按磨擦方式可分為滾動式滑移和滑動式滑移兩種。

北京五棵松體育館屋頂結(jié)構(gòu)為雙向正交桁架體系，跨度為120×120m，26榀鋼桁架支撐于沿建筑物四周布置的20根砼柱上，柱頂標(biāo)高為+29.3m，采用三組平行滑道、累積滑移的安裝工藝，滑移總重量3300t，滑移距離120m。高空滑移法安裝屋蓋結(jié)構(gòu)五棵松體育館屋蓋桁架逐條累積滑移法共63頁第60頁第26頁/共61頁

五棵松體育館屋蓋桁架逐條累積滑移法施工中

館外拼裝胎架

中滑道、樹狀支撐及爬行機(jī)器人

滑移施工中共63頁第61頁第27頁/共61頁鄭州機(jī)場鋼結(jié)構(gòu)滑移第28頁/共61頁1.2.2鋼結(jié)構(gòu)場館主要施工方案和技術(shù)要點(diǎn)

※1.2.6滑移法

主要技術(shù)問題是：①網(wǎng)架滑移時(shí)側(cè)向穩(wěn)定的控制，網(wǎng)架變形及應(yīng)力監(jiān)測；②柱頂滑移時(shí)滑移軌道的設(shè)計(jì)、構(gòu)造；③滑移胎架的設(shè)計(jì)、構(gòu)造；④滑移牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)及滑移同步控制；⑤滑移過程中構(gòu)件的加固。第29頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)※1.2.8其它施工方法

◆填加式拼裝網(wǎng)架法

◆移動腳手架拼裝網(wǎng)架法等

◆旋轉(zhuǎn)桅桿法施工

◆推進(jìn)式吊裝法

◆飛機(jī)穿索法第30頁/共61頁1.2大跨度鋼結(jié)構(gòu)

主要施工方案及技術(shù)要點(diǎn)※各種施工方法的比較

安裝方法內(nèi)容適用范圍高空散裝法單桿件拼裝螺栓連接節(jié)點(diǎn)的各類型網(wǎng)架

小拼單元拼裝分條分塊安裝方法條狀單元組拼兩向正交、正放四角錐、正放抽空四角錐等網(wǎng)架

塊狀單元組拼高空滑移法單條滑移法正放四角錐、正放抽空四角錐、兩向正交正放等網(wǎng)架

逐條積累滑移法整體吊裝法單機(jī)、多機(jī)吊裝各種類型網(wǎng)架

單根、多根拔桿吊裝整體提升法利用拔桿提升周邊支撐及多點(diǎn)支撐網(wǎng)架

利用結(jié)構(gòu)提升整體頂升法利用網(wǎng)架支撐柱作為頂升時(shí)的支撐結(jié)構(gòu)支點(diǎn)較少的多點(diǎn)支撐網(wǎng)架

在原支點(diǎn)處或其附近設(shè)置臨時(shí)頂升支架第31頁/共61頁

1.3網(wǎng)架工程施工

屋蓋網(wǎng)架系一類大跨度的空間結(jié)構(gòu)，自重輕，跨度大，節(jié)約材料，工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高。1.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)起拱及下料（1）網(wǎng)架起拱：消除網(wǎng)架使用期間產(chǎn)生的撓度。一般情況下，平面形狀狹長的網(wǎng)架可采用單向起拱，平面形狀呈方形的網(wǎng)架應(yīng)雙向起拱。第32頁/共61頁（2）桿件節(jié)點(diǎn)制作及下料第33頁/共61頁1.3.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝

（1）高空散裝法：適用于螺栓球節(jié)點(diǎn)或高強(qiáng)螺栓連接的網(wǎng)架。

該法所用的吊裝設(shè)備，多用爬行桅桿（右圖）

施工工藝：吊裝機(jī)械的選擇與布置—拼裝順序的確定—標(biāo)高及軸線的控制—支架的拼裝—支架的拆除。

第34頁/共61頁（2）分條（塊）吊裝法

條狀單元將網(wǎng)架沿長跨方向分割為若干區(qū)段，而每個(gè)區(qū)段的寬度可以是一個(gè)網(wǎng)格至三個(gè)網(wǎng)格，其長度為短跨的跨度。塊狀單元是網(wǎng)架沿縱橫方向分割后的單元形狀為矩形或正方形。施工要點(diǎn)：

（1）網(wǎng)架單元劃分

1）網(wǎng)架單元相互緊靠，可將下弦雙角鋼分開在兩個(gè)單元上。此法多用于正放四角錐網(wǎng)架施工。（見圖）第35頁/共61頁第36頁/共61頁2）網(wǎng)架單元相互緊靠，單元間上弦用剖分式安裝節(jié)點(diǎn)連接。此法多用于斜放四角錐網(wǎng)架第37頁/共61頁3）單元之間空一節(jié)間，該節(jié)間在網(wǎng)架單元吊裝后再高空拼裝，此法多用于兩向正交正放等網(wǎng)架。（2）網(wǎng)架撓度的調(diào)整：條狀單元合攏應(yīng)起拱；用鋼管頂撐。若設(shè)計(jì)考慮了施工工況則不必加高網(wǎng)架高度。（3）網(wǎng)架尺寸控制：采用預(yù)拼裝或套拼的方法進(jìn)行尺寸控制，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)有防止變形措施，并盡量減少中間轉(zhuǎn)運(yùn)。第38頁/共61頁

（3）高空滑移法①滑移方法：單條滑移、逐條積累滑移。②滑移設(shè)備：滑軌、導(dǎo)向輪。③同步控制④撓度調(diào)整第39頁/共61頁

網(wǎng)架單元拼裝完成后即可滑移。通常是在網(wǎng)架支座下設(shè)滾輪，使?jié)L輪在滑軌上滑移，也可在網(wǎng)架支座下設(shè)支座底板，使支座底板沿預(yù)埋在鋼筋混凝土框架梁上的預(yù)埋鋼板上滑移。網(wǎng)架滑移可用卷揚(yáng)機(jī)或手動葫蘆牽引。第40頁/共61頁

（4）網(wǎng)架整體提升或頂升法

提升是將提升設(shè)備置于網(wǎng)架上面，通過吊桿將網(wǎng)架提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高就位。特點(diǎn)：整個(gè)網(wǎng)架在地面進(jìn)行總拼焊接，然后垂直提升或頂升到設(shè)計(jì)標(biāo)高就位安裝。提升法適用于周邊支承的網(wǎng)架，頂升法適宜點(diǎn)支承網(wǎng)架。第41頁/共61頁多機(jī)抬吊網(wǎng)架第42頁/共61頁起重機(jī)位于兩側(cè)抬吊網(wǎng)架第43頁/共61頁拔桿提升法的空中位移第44頁/共61頁采用拔桿提升網(wǎng)架第45頁/共61頁采用電動螺桿提升機(jī)提升網(wǎng)架第46頁/共61頁

（5）網(wǎng)架整體吊整法網(wǎng)架在地面上總拼裝焊成整體，然后用起重設(shè)備將網(wǎng)架吊裝到設(shè)計(jì)標(biāo)高就位安裝。第47頁/共61頁

2鋼結(jié)構(gòu)工程施工

2.1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件（1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形式

①柱：柱截面可以采用H形、箱形、十字形、圓形等。②梁：多為軋制或焊接的H型鋼梁，也可使用復(fù)合截面。（2）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方式

①柱與柱的連接：高強(qiáng)螺栓連接、焊接、混合連接。圖5-12。②柱與梁的連接：高強(qiáng)螺栓連接、焊接、混合連接。圖5-13。③梁與梁的連接：高強(qiáng)螺栓連接、焊接連接。圖5-14。（3）鋼構(gòu)件的制作

在加工廠制作的流程為：編制構(gòu)件制作指示書原材料矯正放樣、號料、切割制孔邊緣加工組裝和焊接端部加工和磨擦面處理除銹和涂裝驗(yàn)收和發(fā)運(yùn)第48頁/共61頁第49頁/共61頁第50頁/共61頁

2.2高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝

（1）結(jié)構(gòu)安裝前的準(zhǔn)備工作①制定鋼結(jié)構(gòu)安裝方案鋼框架結(jié)構(gòu)的安裝方法：分層安裝法、分單元退層安裝法第51頁/共61頁第52頁/共61頁第53頁/共61頁②高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量檢查在中轉(zhuǎn)庫進(jìn)行質(zhì)量復(fù)檢，主要內(nèi)容是：

a.構(gòu)件尺寸與外觀檢查

b.構(gòu)件加工精度的檢查

c.焊縫的外觀檢查和無損探傷檢查③鋼構(gòu)件的運(yùn)輸和現(xiàn)場堆放

宜采用平運(yùn)；堆放場地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、排水良好；構(gòu)件應(yīng)分類型、單元、型號堆放。④鋼柱基礎(chǔ)準(zhǔn)備

安裝前應(yīng)對建筑物的定位軸線、基礎(chǔ)中心線和標(biāo)高、地腳螺栓位置等進(jìn)行檢查；基礎(chǔ)檢測⑤柱基地腳螺栓準(zhǔn)備

地腳螺栓的預(yù)埋方法：直埋法、套管法第54頁/共61頁⑥標(biāo)高塊設(shè)置第55頁/共61頁

（2）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝①鋼構(gòu)件的起吊第56頁/共61頁②鋼構(gòu)件的校正a.柱的校正：包