建设工程—大跨度网格结构分块转角对接提升施工工法工艺.docx

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1、大跨度空间网格结构分块转角对接提升施工工法1前言随着国家基础设施的发展，大型城市及重点城市均已纷纷落建大型机场及扩建机场。其中建造机场航站楼的材料属钢结构为首选，由于其材料的强度高、自重轻，并有较强的可塑性与抗震性能，能完美的呈现出建筑形态的优美，对此机场航站楼的建筑外形设计样式也不可枚举。其中航站楼屋盖的结构形式多为倒三角管桁架、平面管桁架、钢网架与支撑钢柱等相组合；对于航站楼空间复杂钢结构的施工多为分小区进行提升或错层结构外边的桁架采用吊装的形式进行安装,此方法高空施工量大，技措用量大，精度控制难等特点。空间复杂钢结构采用原位置原角度降标高分区单独提升与错层区钢结构搭设格构柱支撑+地面散件

2、拼装+倾斜柱安装+高空分段对接或地面分段对接+整根桁架整体吊装。这些施工方法及工艺在施工工期及施工措施方面均存在一些不可避免的问题。如高空作业多、施工工期长、安装效率低、施工措施费用高等。中建八局新型建造工程有限公司在总结空间复杂钢结构实践经验的基础上，不断创新施工方法，在通过有限元的技术分析上，结合结构特点，开发了空间复杂钢结构转角对接提升施工工法，形成了本公司的专有技术和独特工艺。本工法先后完成了国家专利技术11项，其中发明专利6项，分别是“卸载装置及其使用方法1，“卸载装置及其使用方法2，“不同管径对接管道的中心度偏差测量装置及测量方法”，“用于安装桁架的辅助装置”，“一种用于测量不同管

3、径钢管对接偏差的装置”,“用于不同直径对接管道中心轴偏差测量装置及使用方法”,“高度可调节生命立杆”，“一种双机抬吊用只能扁担及使用方法”，“一箱型钢结构对接拼装加工设备及其加工方法”，“一种构件临时提升装置以上技术应用于项目空间复杂钢结构转角对接提升施工中，成功的减少了高空施工与技措，缩短了施工工期，提高了施工效率。2工法特点2.0.1缩短施工工期：采用本工法，将高空施工与嵌补改为近楼面拼装与嵌补，减少了高空施工频次，缩短了工期，提高了施工效率。2.0.2质量可靠：采用本工法，在地面进行拼装焊接，保证了复杂钢结构的焊接质量和拼装精度。同时高空对接焊接量少，工程质量得到了有效的保障。2.0.3

4、降低施工成本：本工法利用BIM技术，建立三维模型，进行转体模拟，减少了高空施工的技措投入。同时楼面散拼吊装，减少了大型机械使用，提高了施工效率，降低了人工成本、机械成本和技措成本。2.0.4安全保证：采用本工法，将空间复杂钢结构大部分拼装焊接放在地面进行，减少了高空作业的频次与时间，提高了工人的安全。3适用范围3.0.1本工法属于钢结构安装技术领域，尤其适用于大型场馆、会展中心、民航工程等空间复杂钢结构的安装施工3.0.2基于BIM软件的模型旋转放样技术适用于空间复杂钢结构转体拼装与碰撞模拟施工。3.0.3适用于各类空间复杂钢结构的施工。4工艺原理4.0.1根据空间复杂钢结构与楼板的结构形式及

5、特点，合理划分提升区及转角拼装状态，保证以最少技措进行拼装施工。4.0.2利用BIM技术进行空间复杂钢结构转角碰撞分析，通过有限元分析技术对提升技措的强度、刚度和稳定性与整体提升过程的分析，保证空间复杂钢结构在拼装与提升过程变形较小，进而保证其安装精度。4.0.3利用全站仪对空间复杂钢结构进行分布式放点定位测量技术，保证桁架的拼装精度与测量效率。4.0.4利用应力监测设备对空间复杂钢结构提升过程进行应力监测，保证施工结构的安全。5施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程如图5.1-1所示。图5.1-1施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备空间复杂钢结构空中转角对接提升

6、在施工前需要做好的工作如下：1首先根据空间复杂钢结构的结构特点进行提升区的划分，同时设计支撑架体系，计算技措材料，提出相应的材料清单用于备料。2准备受力分析的软件或联系相关单位。3施工焊接设备、措施材料进场，需要备案的进行有关部门的备案,对焊工、司索工进行现场考核。4水准仪、全站仪等附件进场，并按要求进行检定。5.2.2空间复杂钢结构转角提升措施设计为便于现场的施工，需提前对空间复杂钢结构的转角提升技措进行设计，利用BlM技术及MIDAS、SAP与ANSYS等受力软件的模拟计算，结合提升分区，合理的设计提升吊点的位置、大小、尺寸及提升塔架的布置，提升吊点布置原则多在支撑柱、主桁架、变形挠度大的

7、位置进行设置；为保证空中转体桁架的吊点位置受力符合设计与安全等要求，需设计转体吊具，保证施工安全。表5.2-1提升技措详图及受力分析图示5.2.3空间复杂钢结构的施工1工艺流程2拼装状态由管桁架与网架相结合的结构形式组成，屋面角度约15,部分桁架或网架在二三层错层结构区。图523-2错层结构区大跨度桁架及网架剖面图示意图1）转体拼装原则利用BIM技术，将需要转体拼装的钢结构绕中心轴夹角方向进行转体，转体分以下两种形式：（1）屋面为正边夹角时采用单轴旋转，中心轴平行于大地，其绕屋面夹角方向且通过其中心轴进行转角，最大旋转角度为6.9。（2）屋面为斜边夹角时采用双轴旋转，其绕屋面夹角方向水平中心轴

8、与竖向中心轴进行转角，绕水平轴旋转6.9,绕竖向轴逆时针旋转0.8。竖图523-4空间复杂钢结构楼面斜边夹角旋转图示另外转体还需要满足以下条件：（1）转体后钢结构拼装状态离塔架最小间距不小于200mm；（2）高侧分区最大转角为钢屋盖同楼板水平，且拼装高度原则是离楼板面或边最小间距不小于200mm；（3）低侧分区需要根据结构特点进行旋转，角度较大时钢结构最大可旋转至对接处低侧分区下部与高侧分区上部进行接触；角度较小时无需进行旋转；角度较大同时在错层结构区时可根据结构特点进行原位置原角度降标高或进行旋转，保证钢结构拼装高度李楼板或地面最近。2）确定拼装状态由于大角度或拱形空间复杂钢结构空中转体平拼

9、时水平位移过大，对提升塔架或钢柱造成碰撞，则需要对大跨度钢结构进行分区，可分为高侧分区与低侧分区两部分。一是高侧分区旋转拼装需尽可能将钢结构接近楼面或地面，以降低拼装技措。二是低侧分区旋转状态需要根据结构特点进行，可分为旋转拼装或原位置原角度降标高拼装等多种相结合形式。般蒙咬他百间杂结剖图空复钢构面接百:体平拼.装结拘转点-一是否转角E:zVXXXA7:2V间杂结转平图空复钢构体拼懈往蛾升”停权农地看图523-5复杂钢结构转角拼装状态图示4空中转体施工复杂钢结构在楼面或地面转角拼装，提升时按照钢结构拼装状态提升15Omm进行静载2h-24h,通过绕最低点进行转体，具体详见以下步骤。WWAAAA

10、A第一脱胎：按照钢结构拼装状态提高15Omm脱离支撑架。第二步转体：脱胎后待钢结构平稔静置2小时候后，需要绕最低点进行转体，将离旋转轴较远的提升架按照每250三工步进行提升，旋转轴处提升架不动，多次工步后转体至设计角度。第三步提升：当钢结构转体到设计角度后所有提升器按照每25OnIm工步进行同步提升，达到同错层区全部标高后进行固定嵌补杆件。图5.23-6复杂钢结构转体图示5空中转体对接整体提升施工通过液压提升设备将钢结构空中转体提升。若低侧分区钢结构没有转体拼装，则需要对高侧分区钢结构进行转体提升同低侧分区钢结构合并整体提升;若低侧钢结构通过转体拼装，则首先需要对低侧分区钢结构进行转体，转体完

11、成后对高侧分区钢结构进行转体并提升，提升至同低侧分区钢结构合并后整体提升施工。待-侧屋盖转角提升至另一侧分区桁架对接设计位置时，采用倒链对转角后的屋盖进行拉结限位,保证杆件嵌补过程中转角分区屋盖不会因外界原因（大风、碰撞）等后位置进行抖动。具体施工流程详见下图。产补段,防倒滑烟丝绻图5.23-7高低侧分区对接嵌补杆件图示待空中杆件嵌补连接后，两分区提升架同时同步进行提升，每个提升器均按照每个工步25Omm进行提升，直至提升到设计标高。M 错层站枸区 腮二，,E始图523-8整体提升后图示复杂钢结构提升至设计标高后进行嵌补，嵌补完成后进行卸载。5.2.4 施工过程应力应变及变形监测待空间复杂钢结

12、构拼装完成后安装应力监测设备，在提升过程及卸载过程进行应力应变与变形的检测，按照每个对应步骤进行数据收集；变形监测是在桁架或网架提升过程中抽查和提升到位后进行测量对比，在屋盖桁架或网架跨中进行设置反光片进行监测变形情况。5.2.5 三维激光扫描智能验收三维激光扫描智能验收技术是利用三维激光扫描仪记录被测物体表面的点的三维坐标和纹理反射率等信息，快速复测出被测构件的面、体以及三维构件的各类数据，采用生成的点云处理后与深化模型对比分析。能直观的反映出提升后的屋面构件外形参数，并能与理论模型进行对比，验证提升后的屋面构件变形挠度偏差。对后续楝条等上部结构施工提供参考依据。图5.2.5三维激光扫描仪扫

13、描处理模型6材料与设备6.1材料主要材料使用见表6.1-1所示。表6.1-1主要材料使用表序号材料名称规格型号用途1H型钢H200*200*8*12拼装胎架2槽钢ClO拼装胎架3H型钢116拼装胎架4圆管180*8拼装胎架6.2设备各种施工机械已维修和调试，确保运转正常。各种测量工具校验合格，确保准确。本工法采用的主要设备见下表6.2-1所示。表6.2-1主要机械设备使用表序号仪器设备名称规格型号单位数量用途备注1汽车吊QY80台4桁架吊装2汽车吊QY25台12桁架拼装吊装3汽车吊QY25台2拼装、倒料4泵源系统XY-BY-15套4液压提升设备5泵源系统XY-BY-30套5液压提升设备6液压提

14、升器XY-TS-75台1提升吊具7液压提升器XY-TS-135台3提升吊具8液压提升器XY-TS-195台3提升吊具9液压提升器XY-TS-315台8提升吊具10高压油管标准油管箱箱56液压提升设备11计算机控制系统XY-KZ-Ol套1液压提升设备12传感器/套14液压提升设备13专用钢绞线1860MPa米1.6km提升钢绞线14全站仪苏州一光套3高程、平面测量15水准仪DiNiO3套2高程控制测量16反光贴/张200变形监测17CS气体保护焊机NB-50050焊接18钢卷尺IOm把10构件的测量19水平尺0.05套4垂直度与水平度的20千斤顶QL50台10桁架拼装7质量控制7.1 工程质量控制标准7.1.1 执行的相关标准、规范钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2020；建筑