CONING.CN

本工法可用于工业与民用建筑工程中的大跨度拱形钢结构安装工程。特别适用于土建主体结构是混凝土框架梁板，且上部为大跨度拱形钢结构的工程。

工艺原理

主拱在能同时符合设计分段要求与运输要求的情况下，采取分段制作、运输以及安装的方式。为了保证整体空间结构的稳定性拱形钢结构技术规程，主拱的安装要在其他结构梁安装的过程中穿插进行。主拱的安装顺序是从四个主拱脚开始向上进行安装，最后在顶部中间合拢。在主拱安装的同时，要及时安装主拱和屋面拱之间的拉杆支撑。

施工工艺流程及操作要点

1、工艺流程

建立测量控制网并进行测量控制；进行主拱支撑架体的设计；实施主拱的吊装及安装工作；进行卸荷操作。

2、操作要点

大跨度钢拱安装涉及多种施工工艺，包括分段及吊机的选择、施工测量定位、支撑架体的设置、钢拱的吊装以及安装、卸荷等。其中，钢拱的吊装及安装在整个施工过程中处于关键地位。

2.1、建立测量控制网及测量控制

1．GPS点的交接及复核

根据 GPS 点的成果来制定点位精度的复查。具体的测量步骤如下：首先，依据 GPS 点的布局，在施工区域周边布设二级控制网；接着，按照闭合导线的观测方法，计算出导线精度；然后，根据计算得出的点位精度，如果 GPS 点的成果符合施工要求，就可以使用这些点；如果不符合，就需要对导线实行平差后才可使用。对于水准点的复查，采用国家二级水准的要求进行，在施工区域内按照施工需要布设若干固定的水准基准点，并对布设的水准点实行联测。

建立施工控制网（有轴线控制桩），形成统一布局（见下图）

2.2、施工中的测量控制

主拱跨度较大，所以对四个主拱与地面接触点的控制精度有着相对较高的要求。

在二级导线的基础之上，通过极坐标法把四个接触点放样出来，接着建立起一个矩形导线闭合环，然后用距离和角度来对精度进行复核。

2．主拱为斜平面主拱，在测量控制上采用直角相交观测法；

主拱采用分段安装的方式。在二级控制的基础之上布置了方格网。通过方格网对桁架节点进行控制。具体情况详见下图。

4．高程测量

在施工场区内，依据现场已有的水准点来测设水准基准点。水准点的密度大概是每 100 米左右设置一个。水准路线构成附和路线，这样可以用于校核。观测精度需要达到四等水准的要求，并且闭合差要小于（L 为）。

线路长，以千米计；n为测站数。）

5．变形观测

确认施工安装准确之后，将安装监测所测定的每个标志点的实际坐标和高程当作基准值。每隔 2 周，按照安装监测时使用的同精度观测方法对标志点进行观测。接着计算出坐标和高程，并与基准值进行比较。以此来确认钢架顶部的变形情况。直到建筑物封顶且看不见标志点时，变形观测便结束了。

2.3 、主拱支撑架体设计

根据钢拱结构体系进行分析，同时结合设计结构的节点详图。首先安装周边的钢柱以及钢柱间的连梁，接着安装中间拱和屋面梁。在主拱尚未形成三角形桁架之前，整个屋面钢结构的中间部分荷载全部由中间拱来承担。因此，首先在中间拱下方设置支撑，并且按照混凝土柱网的间距，在中间拱下方每个混凝土柱的柱顶设置承重支撑架。

主拱是主要受力杆件及结构体系的主支撑构件。分段吊装主拱时，因其自重原因，必须外加支撑体系才能完成吊装。所以，在主拱的投影弧线上，会根据混凝土结构的梁、柱位置、间距等设置底部承重支撑。位置尽量选在每两横轴的中间附近，也就是在各撑杆与斜主拱的相交点附近。主拱下的各支承架设置在每两轴的中间，这样既能够符合斜主拱承重定位拼装的要求，又能满足各撑杆的安装施工。主拱下的支撑固定情况详见下图。

每个支承架搭设之前，需先把该跨的屋梁安装完毕。接着，将该处支承架上部临时用檩条把支承架与屋梁连接并固定好。在必要情况下，把支承架顶端用揽绳与屋梁上的檩托板拉牢，以此来确保支承架上部的稳定性。同时，在支承架屋梁与楼面之间的中部，用揽绳与楼面锚固板拉牢并固定。揽绳上应设置手拉葫芦，以便于进行调节。并且，在支承架下部焊上ø48 短钢管，用脚手钢管将支承架下部连结牢固，从而确保支承架体的整体稳定性。

针对工程的结构特点、施工顺序和方法，并且结合现场的施工环境，要合理地选择支撑架体的形式和规格。通常可以使用格构柱架体支撑，这种格构柱以 6m 作为一个标准节（见图 1）。还可以根据不同的主拱安装形式以及施工顺序来进行支承架的布设（见图 2）。同时有钢结构主拱支撑架体设置平面图以及图 3 钢结构支撑架体立面图。

图1

图2

图3

楼面上的支承架不一定位于混凝土梁上。为了能将支承架上的荷载直接传递到混凝土梁上，需在每个支承架下方，沿着垂直于混凝土梁的方向设置两根 200×200mm 且长度不小于 4m 的工字钢。并且每根工字钢的两端都要搭在混凝土梁的上方，以此来保证混凝土梁能够受力。支撑架坐落在地面上，在现场依据施工需求进行制作。在支架位置浇筑 2000×2000×200mm 的混凝土基础，该基础的配筋为Φ12@200 的双层双向网片，以此确保支架能够均匀受力。同时，在支承架的四周设置钢管桩，这样便于支承架的锚固。主拱支承架的下支座见下图，主拱支承架底部的基础图见下文。为保证楼板不会受力，在楼板的底部，也就是支撑塔架的下方，局部设置了满堂红的架体进行支撑。

主拱支承架下支座详图 主拱支承架底部基础图

主拱与地面呈一定角度，这导致定位控制难度较大。所以必需依据主拱的倾斜角度，在两个方向设置带有角度的定位支托，这样才能使主拱的定位准确。主拱定位支座的情况可参见相关图。

主拱定位支座

2.4主拱吊装及安装：

1.分段及吊机的选择

根据施工现场的实际情况，要进行吊装机械的选择。同时，要结合钢构件的总重量，来确定分段数量。

先考虑吊装机械的一般起重量以及工作半径，接着结合钢拱总重量和底部混凝土柱的柱距等情况，来确定钢拱分段的数量以及尺寸，再依据单体重量最大时的起重参数，进行吊机的选择。

2.安装总体流程：

1）首先进行钢柱及钢柱之间的连梁安装，具体如图流程图一：

为使屋面结构形成稳定体系，需安装两端第二段中间拱，同时拼装安装两端屋面梁和钢柱，并且安装两端屋面梁之间的连梁和水平剪刀支撑，具体情况如流程图二所示。

流程图一 流程图二

进行下一段屋面结构梁的安装工作，与此同时，要做好吊装主拱梁的安装准备工作。具体情况如流程图三所示：

进行主拱梁的安装工作，并且在进行此工作的同时，安装相应部位的连梁。另外，还在楼面上进行钢柱和屋面钢梁的拼装，具体情况如同流程图四所示。

流程图三 流程图四

按照这样的方式依次进行其余主拱的安装，具体情况详见图五、图六、图七的流程图。

流程图五 流程图六

流程图七

6）进行靠内侧主拱梁吊装合龙，具体见图流程图八：

进行靠外侧屋面梁的安装，进行靠外侧钢柱的安装，进行靠外侧主拱梁合龙，详见图流程图九。

流程图八 流程图九

2.5、卸荷

1．总体思路

卸荷之前，整个钢结构的荷载由钢柱、支撑架以及主拱来承担。在卸载的时候，支撑架所承受的荷载会逐渐过渡到钢柱和主拱上。最终，会形成稳定的承载体系。卸载的过程，是让屋盖系统缓慢地协同进行空间受力的过程。在这个过程中，整个屋盖系统的内力会重新分布，并且逐渐过渡到设计状态。卸载时需遵循“变形协调、卸载均衡”的原则。可采用从中间向两边逐步卸荷的施工方案。先卸载中间拱的支撑架，待卸载完成后，接着进行主拱的卸荷。两榀主拱应同时从中间向两端进行卸荷操作。

2．卸荷具体施工过程：

在主拱下的各支撑架的支撑点处的 H 型钢梁上设置 50 吨螺旋千斤顶，型号为 QL50。在每个支撑点上设置一个。

在每个螺旋千斤顶的顶部，将Φ219 的钢管用作套筒。接着，在钢管的顶部制作与拱架角度相同的支托，以此作为临时支撑。

调节螺栓千斤顶的高度，让支托能够支撑在拱架的底部，并且要顶紧到位。

在每根 H 型梁千斤顶的落位处设置钢板卡码，以此来固定千斤顶，避免千斤顶在支撑 H 型钢梁时滑落以及失稳，具体情况可参见图。

弦杆临时支撑设臵示意图

弦杆临时支撑落位示意图

待临时千斤顶在所有支撑点上支撑到位且顶紧后，先从中间开始，接着按照从中间到两边的顺序，逐渐拆除原临时的支撑，使主拱能够逐步落位在千斤顶支托上。

材料与设备

本工法所使用的材料包含格构柱架体、200×200mm 的工字钢、钢架管、钢板卡码、Φ219 的钢管以及旧橡胶轮胎等；主要运用的机具设备有履带吊机、汽车吊、千斤顶、手动葫芦、全站仪、经纬仪、水准仪、钢丝绳、安全绳、网、对讲机等。

质量控制

本工法在施工质量控制方面，需要严格依据 GB 50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》里的相关验收标准来进行操作。

劳动力组织已经到位，其中配备了 4 名测量人员，他们的职责是负责安装定位；有 20 名电焊工，他们负责现场的焊接拼装工作；还有 2 名质检员，他们的工作是负责质量检查。

现场的控制点和主控线在进行移交之前，需要监理等单位对其进行复合操作，并且要确认复合的结果。

主拱的主控线设臵完成后，同样须经相关单位进行复合并确认。

在主拱进行安装的时候，相关单位需要同时在旁边进行旁站监控，目的是保证预埋件能够准确地安装就位。

吊装第一段箱型梁时，以箱型底柱的垂直线作为基础来进行安装以及垂直度校正。待垂直度调整妥当后拱形钢结构技术规程，在箱型梁接头部位的上、下以及左、右进行点焊。接着再次测量箱型梁和箱型底柱的垂直度，确认无误后，在箱型梁的两端使用钢支撑将箱型梁撑住，以此来保证箱型梁的稳定性。最后对对接坡口进行全溶透焊接。在箱型梁的标高控制方面，在每个支撑胎架的顶部安装一只 20T 液压千斤顶，用于调节箱型梁的标高。后面的箱型梁进行吊装时，采用同样的方法进行施工。当两根箱型梁安装完毕后，接着安装两根钢梁间的支撑杆件，以此来确保箱型梁的稳定性。

每吊装完一段箱型梁后，要先对其进行测量，测量无误后再进行复核，复核无误后接着进行加固，加固完成后再进行焊接。

严格依据《焊接工艺评定报告》以及《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81 – 2002。在焊接之前，要进行坡口的除锈和打磨工作。当进行箱形梁的施焊时，因为箱型梁的截面较大，焊接量也比较大，所以在焊接过程中，为了防止箱型梁发生变形，采用两人在对面同时进行焊接，之后再对上、下坡口进行焊接。对于拉杆与箱形梁进行焊接时，同样应该由两人从上面到下面对称施焊。

设计要求全焊透的一级焊缝需用超声波探伤来检验内部缺陷。若超声波探伤无法对缺陷作出判断，就应采用射线探伤。其内部缺陷的分级以及探伤方法要符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB1135 或者《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323 的规定。并且要求对一级焊缝进行 100%的探伤。

焊缝表面不可以有裂纹，也不可以有焊瘤等缺陷。同时，不可以有咬边，不可以有未焊满，也不可以有根部收缩等缺陷。

每批同类构件检查10%，且不少于3件。

10、主拱安装应符合以下质量标准

仅供参考