CN110409837B - 一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法，具体施工环节为先吊装中心单元，然后吊装4个“主拱”形成十字形，再吊装剩余4个“主拱”形成米字形；最后依次吊装“外环块”、“中环块”、“内环块”、高空补杆的形式安装完成双层钢网壳屋盖；施工过程中每个单元块吊装完成后及时进行焊缝探伤和网壳标高、定位复核纠偏，确定焊缝、标高、定位没问题后再进行卸载、松钩后仍要及时进行网壳标高、定位监测，确保钢网壳屋盖吊装的一次合格率，本发明通过分单位对称吊装，无需搭设满堂支撑架，先吊装4榀单元块，再转移支撑架，吊装剩余4榀单元块，施工过程中大大减少了支撑胎架的数量。有效降低了胎架的一次性投入，降低成本。

Description

一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工应用技术，具体涉及一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法。

背景技术

目前“全民健身”已成为我国人民日常生活不可或缺的一部分，应运而生的是大量体育场馆建筑的兴建，在满足建筑功能要求的前提下，越来越多造型美观、形式各样的体育类建筑如雨后春笋一样出现，特别是钢结构的应用，为体育场馆建筑外形设计提供了更多的思考维度。然而钢结构施工往往是工程施工的重点、难点，如不在施工前制定可靠、有效的施工方案，最终造成经济损失、安全事故，结果往往是不可逆的。

现有技术中针对体育馆半球形大跨度屋盖的施工，通常采用搭设满堂支撑架进行屋盖的施工。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法。

技术方案：本发明所述一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法，包括以下步骤：

1）施工方案、材料准备：

（1）技术准备：施工前熟悉设计图纸，编制详细的大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装方案，其中跨度大于60m及以上的网架安装要进行专家论证，论证通过并完善方案后再进行方案实施，并以书面形式向班组进行技术交底；现场张贴大跨度双层钢网壳屋盖安装工艺指导书，确保每一位工人熟知安装工艺；

（2）人、机、料准备：根据工程量的大小、作业环境的因素配备适当数量的施工作业人员并配备相应的管理人员，准备施工中需要的材料及工器具的资源；根据现场实际情况，配备相应的施工机械、加工材料及安装工具；

2）测量放线：

根据设计模型，将有支撑的焊接球位置投影到水平面上，根据坐标系统计算出各支撑点的XY坐标；采用全站仪将支撑点坐标测放在结构上，并做好标记；

3）支座安装：

（1）放线，

采用全站仪在预埋板上放出支座中心位置，并划出半球支座的外轮廓线，球的直径为1m，并划出定位圆辅助定位，定位圆与半球支座的外轮廓线同心设置，直径为1.1m；

（2）定位，

半球支座就位，保持与预设的外轮廓线基本重合，最后测量球与定位圆辅助线的距离，直到四周距离值相同并点焊；

4）中心八边单元吊装：

（1）胎架基础

施工前，胎架底部混凝土结构板需施工完成；施工时，在支座处预埋铁件；支座位于混凝土板之上，需垫刚性钢框架，将支撑反力传递到基础梁或柱上；支撑反力提前报设计单位进行确认；

（2）支撑架搭建

在胎架基础上安装支撑架即安装支撑一，支撑架安装后，调整支撑架顶端调剂装置到计算标高：设计标高+起拱值30mm；

（3）吊装

将组装好的中心八边单元进行吊装；

5）主拱单元吊装：

（1）主拱单元吊装：

首先搭建支撑架即安装支撑二；

然后起吊，吊具配置：1# ~4#索具低端配置手拉倒链，并按吊绳控制长度表调整其长度；试吊：主拱单元脱离胎架约30cm时，停止起吊并静止10分钟，观测结构及吊具，待安全后方可进行下一步操作；

其次姿态调整，倾斜度调整：1#吊绳长度保持不变，通过其它吊绳调整其长度，调整时采用全站仪监测上弦焊接球标高，直到坡度达到设计位置；

将主拱单元吊到指定位置后，缓缓下降，使主拱单元接触到安装支撑一的支撑位置；就位后，支座处杆件与支座打底焊接，同时中心单元打底焊接；采用320吨履带吊配合进行补杆吊装；

最后卸钩：待打底焊接完成并经检验合格后，方可开始卸钩操作；

卸钩时，吊钩缓慢下降，吊车司机监控吊重，减少到吊重的50%时，静止5分钟后观察结构及支撑安全再缓慢下降；降到25%吊重时，再静止5分钟观察结构及支撑安全情况；确保安全后方可完全卸载并脱钩；

（2）十字拱成型：按上述步骤（1）中主拱单元吊装再吊装三个拱形单元，使结构形成十字型稳定结构，然后拆除拱形单元下支撑架，移到后续安装的拱形单元相应位置；

（3）米字型成型：按上述步骤（2）中的十字拱成型的技术方案，再安装四榀主拱单元，形成米型稳定结构，然后拆除主拱单元下的支撑架；

6) 1/8分区吊装：

该步骤中1/8分区吊装即1/8扇形分区吊装，其吊装过程与上述步骤5）主拱单元吊装步骤基本相同，例如：胎架搭建、起吊、姿态调整、就位以及卸钩步骤基本一致，本步骤仅列出关键控制点；

安装扇形分区：（1）胎架搭建：安装扇形分区下支架，安装高度控制在计算位置：设计位置+起拱高度30mm；

（2）外环单元吊装：通过吊绳控制外环单元的结构并进行姿体调整，进行外环单元的吊装；

（3）中环单元：通过吊绳控制中环单元的结构并进行姿体调整，进行中环单元的吊装；

（4）内环单元：通过吊绳控制内环单元的结构并进行姿体调整，进行内环单元的吊装；

（5）扇形区安装：扇形区单元吊装完成后，将补空杆件进行加强焊接；全部焊接经第三方检测合格后方可进行卸载工序；扇形区卸载后，将支架转到相邻扇形区域；

（6）结构成型：按照以上步骤方案，逐扇形区域安装；

7）结构卸装：

（1）卸载顺序：第一阶段，十字拱安装成型，拆除拱下四处支撑；第二阶段，米字型安装成型，拆除拱下四处支撑；第三阶段，扇形区安装完成，拆除支撑，第四阶段，结构安装全部完成，拆除中心支撑；

（2）卸载技术要求：

主拱单元：卸载条件，与支座焊接全部完成；与中心八边单元的补空单元全部安装，且焊接全部完成，监测主拱中部变形即上弦1处和下弦2处，以及支座处焊缝是否开裂；

1/8扇形分区：卸载条件，扇形区内各单元间补空杆件安装完成，且焊缝检验合格，监测扇形区两侧拱中部变形、扇形区中心处变形以及支座处焊缝是否开裂；

中心支撑：所有补空杆件安装完成，焊缝检验合格，监测扇形区中心处变形：8处、主拱单元中部变形：上弦每榀1处，下弦每榀2处以及支座处焊缝是否开裂。

优选地，所述步骤7）中，还包括卸载设备选择，考虑安全性，卸载采用机械式螺旋千斤顶；根据施工过程分析计算书，单个支撑点的最大反力采用额定起重量足够的千斤顶。

有益效果：（1）本发明所述方法利用轴对称原则将半球形大跨度双层钢网壳屋盖分解成单元块的形式，进行现场拼装和吊装，确保双层钢屋盖全部吊装的完成；

（2）本发明所述方法在钢网架吊装过程中，通过分单位对称吊装，无需搭设满堂支撑架，先吊装4榀单元块，再转移支撑架，吊装剩余4榀单元块，施工过程中大大减少了支撑胎架的数量，有效降低了胎架的一次性投入，降低成本；

（3）本发明所述方法大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装，单元块最大重量30吨，使用320吨履带吊即可完成所有单元吊装，最大限度地降低了大型机械租赁成本；

（4）本发明所述方法适用于大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工，采用这种新型拼装、吊装工艺，能有效降低胎架的投入量；分单元对称吊装能确保吊装整体难度较小，使吊装安全系数提高；提前地面拼装能有效节约工期，具有很大的成本效益。

附图说明

图1为本发明所述施工方法的流程图；

图2为本发明中有支撑的焊接球平面位置投影示意图；

图3为本发明所述定位圆辅助定位的结构示意图；

图4为本发明所述半球支座定位的结构示意图；

图5为本发明所述中心八边单元的支撑架的结构示意图；

图6为本发明所述中心八边单元的支撑架的俯视图；

图7为本发明所述中心八边单元的结构示意图；

图8为本发明所述中心八边单元的吊装的结构示意图；

图9为本发明所述主拱单元支撑架的结构示意图；

图10为本发明所述主拱单元吊绳布置结构示意图；

图11为本发明所述主拱单元吊装的立面图；

图12为本发明所述十字拱成型的俯视图；

图13为本发明所述十字拱成型的结构示意图；

图14为本发明所述米字型成型的结构示意图；

图15为本发明所述外环单元胎架搭建的结构示意图；

图16为本发明所述外环单元的结构示意图；

图17为本发明所述外环单元的吊装结构示意图；

图18为本发明所述中环单元的结构示意图；

图19为本发明所述中环单元的吊装结构示意图；

图20为本发明所述内环单元的结构示意图；

图21为本发明所述内环单元的吊装结构示意图；

图22为本发明所述扇形区安装的结构示意图；

图23 为本发明所述扇形安装的俯视图；

图24为本发明所述扇形区初成型的结构示意图；

图25为本发明所述扇形区成型的结构示意图；

图26为本发明所述结构卸载中第一阶段的结构示意图；

图27为本发明所述结构卸载中第二阶段的结构示意图；

图28为本发明所述结构卸载中第三阶段的结构示意图；

图29为本发明所述结构卸载中第四阶段的结构示意图；

图30为实施例中所述体育馆3层结构平面布置图；

图31为实施例中所述体育馆双层钢网壳平面布置图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法，如图1所示，包括以下步骤：

1）施工方案、材料准备：

（1）技术准备：施工前熟悉设计图纸，编制详细的大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装方案，其中跨度大于60m及以上的网架安装要进行专家论证，论证通过并完善方案后再进行方案实施，并以书面形式向班组进行技术交底；现场张贴大跨度双层钢网壳屋盖安装工艺指导书，确保每一位工人熟知安装工艺；

（2）人、机、料准备：根据工程量的大小、作业环境的因素配备适当数量的施工作业人员并配备相应的管理人员，准备施工中需要的材料及工器具的资源，如：320吨履带吊、汽车吊、胎架、方钢、焊丝焊条、电焊机、乙炔、全站仪等若干；根据现场实际情况，配备相应的施工机械、加工材料及安装工具；

2）测量放线：

根据设计模型，将有支撑的焊接球位置投影到水平面上，根据坐标系统计算出各支撑点的XY坐标；采用全站仪将支撑点坐标测放在结构上，并做好标记，如图2所示；

3）支座安装：

（1）放线，

采用全站仪在预埋板上放出支座中心位置，并划出半球支座的外轮廓线，球的直径为1m，并划出定位圆辅助定位，定位圆与半球支座的外轮廓线同心设置，直径为1.1m，如图3所示；

（2）定位，

半球支座就位，保持与预设的外轮廓线基本重合，最后测量球与定位圆辅助线的距离，直到四周距离值相同并点焊，如图4所示；

4）中心八边单元吊装：

（1）胎架基础

施工前，胎架底部混凝土结构板需施工完成；施工时，在支座处预埋铁件；支座位于混凝土板之上，需垫刚性钢框架，将支撑反力传递到基础梁或柱上；支撑反力提前报设计单位进行确认；

（2）支撑架搭建

在胎架基础上安装支撑架即安装支撑一，支撑架安装后，调整支撑架顶端调剂装置到计算标高：设计标高+起拱值30mm，如图5和6所示；

（3）吊装

将组装好的中心八边单元进行吊装，如图7和8所示；

5）主拱单元吊装：

（1）主拱单元吊装：

首先搭建支撑架即安装支撑二，如图9所示；

然后起吊，吊具配置：1# ~4#索具低端配置手拉倒链，并按吊绳控制长度表调整其长度；试吊：主拱单元脱离胎架约30cm时，停止起吊并静止10分钟，观测结构及吊具，待安全后方可进行下一步操作；

其次姿态调整，倾斜度调整：1#吊绳长度保持不变，通过其它 吊绳调整其长度，调整时采用全站仪监测上弦焊接球标高，直到坡度达到设计位置，如图10所示；

将主拱单元吊到指定位置后，缓缓下降，使主拱单元接触到安装支撑一的支撑位置；就位后，支座处杆件与支座打底焊接，同时中心单元打底焊接；采用320吨履带吊配合进行补杆吊装，如图11所示；

最后卸钩：待打底焊接完成并经检验合格后，方可开始卸钩操作；

卸钩时，吊钩缓慢下降，吊车司机监控吊重，减少到吊重的50%时，静止5分钟后观察结构及支撑安全再缓慢下降；降到25%吊重时，再静止5分钟观察结构及支撑安全情况；确保安全后方可完全卸载并脱钩；

（2）十字拱成型：按上述步骤（1）中主拱单元吊装再吊装三个拱形单元，使结构形成十字型稳定结构，然后拆除拱形单元下支撑架，移到后续安装的拱形单元相应位置，如图12和13所示；

（3）米字型成型：按上述步骤（2）中的十字拱成型的技术方案，再安装四榀主拱单元，形成米型稳定结构，然后拆除主拱单元下的支撑架，如图14所示；

6) 1/8分区吊装：

该步骤中1/8分区吊装即1/8扇形分区吊装，其吊装过程与上述步骤5）主拱单元吊装步骤基本相同，例如：胎架搭建、起吊、姿态调整、就位以及卸钩步骤基本一致，本步骤仅列出关键控制点；

安装扇形分区：（1）胎架搭建：安装扇形分区下支架，安装高度控制在计算位置：设计位置+起拱高度30mm，如图15所示；

（2）外环单元吊装：通过吊绳控制外环单元的结构并进行姿体调整，进行外环单元的吊装，如图16和17所示；

（3）中环单元：通过吊绳控制中环单元的结构并进行姿体调整，进行中环单元的吊装，如图18和19所示；

（4）内环单元：通过吊绳控制内环单元的结构并进行姿体调整，进行内环单元的吊装，如图20和21所示；

（5）扇形区安装：扇形区单元吊装完成后，将补空杆件进行加强焊接；全部焊接经第三方检测合格后方可进行卸载工序；扇形区卸载后，将支架转到相邻扇形区域，如图22和23所示；

（6）结构成型：按照以上步骤方案，逐扇形区域安装，如图24和25所示；

7）结构卸装：

（1）卸载顺序：如图26、27、28和29所示，第一阶段，十字拱安装成型，拆除拱下四处支撑；第二阶段，米字型安装成型，拆除拱下四处支撑；第三阶段，扇形区安装完成，拆除支撑，第四阶段，结构安装全部完成，拆除中心支撑；

（2）卸载技术要求：

主拱单元：卸载条件，与支座焊接全部完成；与中心八边单元的补空单元全部安装，且焊接全部完成，监测主拱中部变形即上弦1处和下弦2处，以及支座处焊缝是否开裂；

1/8扇形分区：卸载条件，扇形区内各单元间补空杆件安装完成，且焊缝检验合格，监测扇形区两侧拱中部变形、扇形区中心处变形以及支座处焊缝是否开裂；

中心支撑：所有补空杆件安装完成，焊缝检验合格，监测扇形区中心处变形：8处、主拱单元中部变形：上弦每榀1处，下弦每榀2处以及支座处焊缝是否开裂。

优选地，所述步骤7）中，还包括卸载设备选择，考虑安全性，卸载采用机械式螺旋千斤顶；根据施工过程分析计算书，单个支撑点的最大反力采用额定起重量足够的千斤顶。

支座上安装的焊接球结构使用本公司在先申请中的一种轻便式网架焊接球支撑调节架，申请号为2019203399030的调节架进行安装，在卸载时，将选择好的千斤顶安装于焊接球调节架下方，升顶千斤顶至结构脱离支撑，然后再拆除支撑及千斤顶返程。

本发明所述施工方法的应用实例为：

本工程位于安徽省六安市舒城县，在建万佛路以西、七门堰路以北、清水路以南、华盖路以东。舒城体育中心是2020年六安市第五届运动会的主要场馆，由“一场、两馆”组成（一场为体育场、两馆为体育馆和全民健身馆）。

其中体育馆平面形状呈圆，直径约为120米，地上2层，地下局部1层，主要由地下贵宾通道、钢筋混凝土看台、篮球场、训练场和网架屋盖等组成。地下一层高4.2m，首层层高4.8m，二层层高9.17m，建筑总高度33.3m，总建筑面积约为 18222 ㎡。体育馆结构形式：主体采用钢筋混凝土框架结构，屋盖采用双层钢网壳结构，如图30所示。

本方法在我公司承接的安徽省舒城县体育中心建设工程项目一期工程得到成功应用。目前双层钢网壳屋盖施工已完成，经检查验收，达到了设计和规范的要求，施工质量得到了业主和社会的好评。

本方法适用于大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工，采用这种新型拼装、吊装工艺，能有效降低胎架的投入量；分单元对称吊装能确保吊装整体难度较小，使吊装安全系数提高；提前地面拼装能有效节约工期，具有很大的成本效益。

利用本方法进行施工取得了经济效益和社会效益（包括节能和环保效益）：

1、本方法在安徽省舒城县体育中心建设工程项目一期工程中得到了很好的应用，取得了良好的经济利益。应用新的钢网架施工工艺，大大提高了支撑胎架的周转使用效率，与原来满堂支撑体系相比，胎架由8副减少为4副，每副胎架用钢量5吨，耗费焊工150工日，节省了材料费、人工费，节省费用如下：

①材料费：5000元/吨×5吨=25000元（胎架成品钢材按5000元/吨）；

②加工、安装人工费：300元/工日×150工日=45000元，

总计材料+人工：25000×4+45000×4=280000元。

2、与原来满堂支撑体系相比（工期150天），本方法中各网架单元块可提前进场地面拼接，大大缩短了工期（实际工期90天），节约工期60天，按照320吨履带吊租赁费1.5万元/天，节省大型机械租赁费如下：③大型机械租赁费：1.5万元/天×60天=90万元；

直接经济效益①+②+③=118万元。

故总计节省成本： 118万元。

Claims (2)

1.一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）施工方案、材料准备：

（1）技术准备：施工前熟悉设计图纸，编制详细的大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装方案，其中跨度大于60m及以上的网架安装要进行专家论证，论证通过并完善方案后再进行方案实施，并以书面形式向班组进行技术交底；现场张贴大跨度双层钢网壳屋盖安装工艺指导书，确保每一位工人熟知安装工艺；

（2）人、机、料准备：根据工程量的大小、作业环境的因素配备适当数量的施工作业人员并配备相应的管理人员，准备施工中需要的材料及工器具的资源；根据现场实际情况，配备相应的施工机械、加工材料及安装工具；

2）测量放线：

根据设计模型，将有支撑的焊接球位置投影到水平面上，根据坐标系统计算出各支撑点的XY坐标；采用全站仪将支撑点坐标测放在结构上，并做好标记；

3）支座安装：

（1）放线，

采用全站仪在预埋板上放出支座中心位置，并划出半球支座的外轮廓线，球的直径为1m，并划出定位圆辅助定位，定位圆与半球支座的外轮廓线同心设置，直径为1.1m；

（2）定位，

半球支座就位，保持与预设的外轮廓线重合，最后测量球与定位圆辅助线的距离，直到四周距离值相同并点焊；

4）中心八边单元吊装：

（1）胎架基础

施工前，胎架底部混凝土结构板需施工完成；施工时，在支座处预埋铁件；支座位于混凝土板之上，需垫刚性钢框架，将支撑反力传递到基础梁或柱上；支撑反力提前报设计单位进行确认；

（2）支撑架搭建

在胎架基础上安装支撑架即安装支撑一，支撑架安装后，调整支撑架顶端调剂装置到计算标高：设计标高+起拱值30mm；

（3）吊装

将组装好的中心八边单元进行吊装；

5）主拱单元吊装：

（1）主拱单元吊装：

首先搭建支撑架即安装支撑二；

然后起吊，吊具配置：1# ~4#索具低端配置手拉倒链，并按吊绳控制长度表调整其长度；试吊：主拱单元脱离胎架30cm时，停止起吊并静止10分钟，观测结构及吊具，待安全后方可进行下一步操作；

其次姿态调整，倾斜度调整：1#吊绳长度保持不变，通过其它吊绳调整其长度，调整时采用全站仪监测上弦焊接球标高，直到坡度达到设计位置；

将主拱单元吊到指定位置后，缓缓下降，使主拱单元接触到安装支撑一的支撑位置；就位后，支座处杆件与支座打底焊接，同时中心单元打底焊接；采用320吨履带吊配合进行补杆吊装；

最后卸钩：待打底焊接完成并经检验合格后，方可开始卸钩操作；

卸钩时，吊钩缓慢下降，吊车司机监控吊重，减少到吊重的50%时，静止5分钟后观察结构及支撑安全再缓慢下降；降到25%吊重时，再静止5分钟观察结构及支撑安全情况；确保安全后方可完全卸载并脱钩；

（2）十字拱成型：按上述步骤（1）中主拱单元吊装再吊装三个拱形单元，使结构形成十字型稳定结构，然后拆除拱形单元下支撑架，移到后续安装的拱形单元相应位置；

（3）米字型成型：按上述步骤（2）中的十字拱成型的技术方案，再安装四榀主拱单元，形成米型稳定结构，然后拆除主拱单元下的支撑架；

6) 1/8分区吊装：

本步骤中1/8分区吊装即1/8扇形分区吊装，其吊装过程与步骤5）中主拱单元吊装中步骤（1）主拱单元吊装相同，胎架搭建、起吊、姿态调整、就位以及卸钩步骤一致，本步骤仅列出关键控制点；

安装扇形分区：（1）胎架搭建：安装扇形分区下支架，安装高度控制在计算位置：设计位置+起拱高度30mm；

（2）外环单元吊装：通过吊绳控制外环单元的结构并进行姿态调整，进行外环单元的吊装；

（3）中环单元：通过吊绳控制中环单元的结构并进行姿态调整，进行中环单元的吊装；

（4）内环单元：通过吊绳控制内环单元的结构并进行姿态调整，进行内环单元的吊装；

（5）扇形区安装：扇形区单元吊装完成后，将补空杆件进行加强焊接；全部焊接经第三方检测合格后方可进行卸载工序；扇形区卸载后，将支架转到相邻扇形区域；

（6）结构成型：按照步骤（5）扇形区安装方案，逐扇形区域安装；

7）结构卸装：

（1）卸载顺序：第一阶段，十字拱安装成型，拆除拱下四处支撑；第二阶段，米字型安装成型，拆除拱下四处支撑；第三阶段，扇形区安装完成，拆除支撑，第四阶段，结构安装全部完成，拆除中心支撑；

（2）卸载技术要求：

主拱单元：卸载条件，与支座焊接全部完成；与中心八边单元的补空单元全部安装，且焊接全部完成，监测主拱中部变形即上弦1处和下弦2处，以及支座处焊缝是否开裂；

1/8扇形分区：卸载条件，扇形区内各单元间补空杆件安装完成，且焊缝检验合格，监测扇形区两侧拱中部变形、扇形区中心处变形以及支座处焊缝是否开裂；

中心支撑：所有补空杆件安装完成，焊缝检验合格，监测扇形区中心处变形：8处、主拱单元中部变形：上弦每榀1处，下弦每榀2处以及支座处焊缝是否开裂。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度双层钢网壳屋盖分单元吊装施工方法，其特征在于，所述步骤7）中，还包括卸载设备选择，考虑安全性，卸载采用机械式螺旋千斤顶；根据施工过程分析计算书，单个支撑点的最大反力采用额定起重量足够的千斤顶。

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