大跨度拱形鋼結(jié)構(gòu)安裝施工工藝

本工法適用于工業(yè)與民用建筑工程中大跨度拱形鋼結(jié)構(gòu)拱形屋面安裝工程。尤其適合土建主體結(jié)構(gòu)為混凝土框架梁板，上部為大跨度拱形鋼結(jié)構(gòu)的工程。
無梁拱工藝原理
主拱拱形屋面安裝在能同時滿足設(shè)計分段要求和運(yùn)輸要求的前提下，采用分段制作、運(yùn)輸和拱形屋面安裝。為確保整體空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，主拱的拱形屋面安裝需穿插在其他結(jié)構(gòu)梁拱形屋面安裝的同時進(jìn)行，主拱的拱形屋面安裝順序是從四個主拱腳向上進(jìn)行拱形屋面安裝，很后在頂部中間合攏，主拱拱形屋面安裝的同時，及時進(jìn)行主拱和屋面拱之間的拉桿支撐的拱形屋面安裝。
施工工藝流程及操作要點(diǎn)
1、工藝流程
建立拱形屋面測量控制網(wǎng)及測量控制 → 主拱支撐架體設(shè)計→ 主拱吊裝及拱形屋面安裝 → 卸荷
2、操作要點(diǎn)
大跨度鋼無梁拱拱形屋面安裝同時涉及分段及吊機(jī)的選擇、施工測量定位、支撐架體的設(shè)臵、鋼無梁拱的吊裝及拱形屋面安裝、卸荷等多種拱形屋面施工工藝，而鋼無梁拱的吊裝及拱形屋面安裝是整個施工過程的關(guān)鍵。
2.1、建立測量控制網(wǎng)及測量控制
1．GPS點(diǎn)的交接及復(fù)核 根據(jù)GPS點(diǎn)的成果，制定點(diǎn)位精度的復(fù)查，具體測量步驟：根據(jù)GPS點(diǎn)的布局，在施工區(qū)域邊布設(shè)二級控制網(wǎng)，按閉合導(dǎo)線的觀測方法，計算出導(dǎo)線精度，再根據(jù)計算出的點(diǎn)位精度，如果GPS點(diǎn)的成果符合施工要求即可使用，反之要對導(dǎo)線實(shí)行平差后才可使用；對水準(zhǔn)點(diǎn)的復(fù)查，采用國家二級水準(zhǔn)的要求進(jìn)行復(fù)查，在施工區(qū)域內(nèi)按施工需要布設(shè)若干固定的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，對布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)行聯(lián)測。 建立施工控制網(wǎng)（有軸線控制樁）行車梁，形成統(tǒng)一布局
2.2、施工中的測量控制
1．主拱跨度大，對于四個主拱與地面接觸點(diǎn)的控制精度要求相對高，在二級導(dǎo)線的基礎(chǔ)上用極坐標(biāo)法放樣出四個接觸點(diǎn)，建立一矩形導(dǎo)線閉合環(huán)，用距離、角度復(fù)核精度；
2．主拱為斜平面主拱，在測量控制上采用直角相交觀測法；
3．主拱采用分段拱形屋面安裝，在二級控制基礎(chǔ)上布臵方格網(wǎng)，對桁架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制
4．高程測量 依據(jù)現(xiàn)場的已知水準(zhǔn)點(diǎn)，在施工場區(qū)內(nèi)測設(shè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的密度應(yīng)為100m左右一個，水準(zhǔn)路線構(gòu)成附和路線，以便校核，觀測精度要滿足四等水準(zhǔn)的要求，閉合差要小于（L為線路長，以千米計；n為測站數(shù)。）
5．變形觀測 在確認(rèn)施工拱形屋面安裝準(zhǔn)確后，以拱形屋面安裝監(jiān)測所測定的每個標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)和高程作為基準(zhǔn)值。以后每隔2周按拱形屋面安裝監(jiān)測時用同精度的觀測方法對標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行觀測，計算出坐標(biāo)和高程與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而確認(rèn)鋼架頂部的變形情況。直至建筑物封頂看不見標(biāo)志點(diǎn)后，變形觀測結(jié)束。
2.3 、主拱支撐架體設(shè)計
1．根據(jù)鋼無梁拱結(jié)構(gòu)體系分折，并結(jié)合設(shè)計結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)詳圖，首先拱形屋面安裝周邊的鋼柱及鋼柱間的連梁，然后拱形屋面安裝中間拱和屋面梁，在主拱未能形成三角形桁架之前，整個屋面鋼結(jié)構(gòu)的中間部分荷載全由中間拱來支撐，所以首先在中間拱下方設(shè)臵支撐，并根據(jù)混凝土柱網(wǎng)間距在中間拱下方每個混凝土柱柱頂設(shè)臵承重支撐架。
主拱為主要受力桿件及結(jié)構(gòu)體系的主支撐構(gòu)件，在分段吊裝時自重必須外加支撐體系來完成，所以在主拱的投影弧線上同樣根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)梁、柱位臵、間距等設(shè)臵底部承重支撐。其位臵盡量選在每兩橫軸中間附近，即在各撐桿與斜主拱相交點(diǎn)附近，主拱下各支承架設(shè)臵在每兩軸中間，既能符合斜主拱承重定位拼裝要求，也滿足各撐桿的拱形屋面安裝施工。
每個支承架搭設(shè)前，需首先拱形屋面安裝完畢該跨的屋梁，并將該處支承架上部臨時采用檁條將支承架與屋梁連接固定，必要時將支承架頂端用攬繩與屋梁上的檁托板拉牢，以確保支承架上部穩(wěn)定性，同時在支承架屋梁與樓面之間中部也用攬繩與樓面錨固板拉牢固定，攬繩上應(yīng)設(shè)有手拉葫蘆以便于調(diào)節(jié)，并在支承架下部焊上?48短鋼管，用腳手鋼管將支承架下部連結(jié)牢固，確保支承架體的整體穩(wěn)定性。
2．針對工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工順序和方法，同時結(jié)合現(xiàn)場的施工環(huán)境，合理選擇支撐架體的形式及規(guī)格。一般可采用格構(gòu)柱架體支撐，該格構(gòu)柱以6m為一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，并可根據(jù)不同的主拱拱形屋面安裝形式，以及施工順序進(jìn)行支承架的布設(shè)。
3.樓面上支承架不一定在混凝土梁上，為確保將支承架上的荷載直接傳遞到混凝土梁上，在每個支承架下垂直于混凝土梁方向設(shè)臵兩根200×200mm，長度不小于4m的工字鋼，每根工字鋼兩端均要搭在混凝土梁上方，以確保混凝土梁受力。對座落在地面上的支撐架,在現(xiàn)場根據(jù)施工需要進(jìn)行制作,并在支架位臵澆筑2000×2000×200mm混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)配筋為Φ12@200雙層雙向網(wǎng)片,確保支架均勻受力，并在支承架四周設(shè)臵鋼管樁，便于支承架的錨固。為確保樓板不受力，在樓板底部支撐塔架下局部設(shè)臵滿堂紅架體支撐。
4.主拱與地面呈一定角度，定位控制難度較大，必需根據(jù)主拱傾斜角度，在兩個方向設(shè)臵帶角度的定位支托，以使主拱的定位準(zhǔn)確
2.4主拱吊裝及拱形屋面安裝
1.分段及吊機(jī)的選擇
根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，結(jié)合鋼構(gòu)件的總重量，進(jìn)行吊裝機(jī)械的選擇及分段數(shù)量。 首先考慮吊裝機(jī)械的一般起重量，工作半徑，并結(jié)合鋼無梁拱總重量，底部混凝土柱的柱距等，確定鋼無梁拱分段數(shù)量及尺寸，根據(jù)單體重量很大時的起重參數(shù)，進(jìn)行吊機(jī)的選擇。
2.拱形屋面安裝總體流程：
1）首先進(jìn)行鋼柱及鋼柱之間的連梁拱形屋面安裝，2）為了使屋面結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的體系，所以對兩端第二段中間拱進(jìn)行拱形屋面安裝，并進(jìn)行兩端屋面梁和鋼柱的拼裝拱形屋面安裝，同時對兩端屋面梁之間的連梁和水平剪刀支撐進(jìn)行拱形屋面安裝
2.5、卸荷
1．總體思路
在卸荷前，整個鋼結(jié)構(gòu)荷載分別由鋼柱、支撐架及主拱承擔(dān)，卸載時支撐架上所承受的荷載逐漸過度到鋼柱和主拱上，很終形成穩(wěn)定的承載體系。卸載過程是使屋蓋系統(tǒng)緩慢協(xié)同空間受力的過程,此時整個屋蓋系統(tǒng)的內(nèi)力重新分布,并逐漸過度到設(shè)計狀態(tài)。在卸載時應(yīng)遵循“變形協(xié)調(diào)、卸載均衡”的原則,采用從中間向兩邊逐步卸荷的施工方案,先卸載中間拱的支撐架，卸完后再進(jìn)行主拱的卸荷，兩榀主拱應(yīng)同時由中間向兩端進(jìn)行。
2．卸荷具體施工過程：
1）在主拱下各支撐架的支撐點(diǎn)的H型鋼梁上設(shè)臵型號為QL50的50噸螺旋千斤頂，支撐點(diǎn)上設(shè)臵一個。 2）在每個螺旋千斤頂?shù)捻敳坷忙?19的鋼管做套筒，再在鋼管的頂部做與拱架角度相同的支托做為臨時支撐。 3）調(diào)節(jié)螺栓千斤頂?shù)母叨龋怪兄卧诠凹艿牡撞?，頂緊到位。4）在每根H型梁千斤頂?shù)穆湮惶幵O(shè)臵鋼板卡碼，固定千斤頂，防止千斤頂在支撐H型鋼梁上滑落和失穩(wěn)，5）待所有支撐點(diǎn)上的臨時千斤頂支撐到位、頂緊后，按照從中間到兩邊的順序逐漸拆除原臨時的支撐，讓主拱逐步落位在千斤頂支托上。
材料與設(shè)備
本工法使用的材料主要有格構(gòu)柱架體、200×200mm工字鋼、鋼架管、鋼板卡碼、Φ219的鋼管、舊橡膠輪胎等；
主要采用的機(jī)具設(shè)備有：履帶吊機(jī)、汽車吊、千斤頂、手動葫蘆、全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼絲繩、安全繩、網(wǎng)、對講機(jī)等。
質(zhì)量控制
本工法施工質(zhì)量控制須嚴(yán)格按GB 50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
1、勞動力組織到位，配備測量人員4名，負(fù)責(zé)拱形屋面安裝定位；電焊工20名，負(fù)責(zé)現(xiàn)場焊接拼裝；質(zhì)檢員2名，負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查。
2、現(xiàn)場的控制點(diǎn)和主控線在移交前，必須經(jīng)監(jiān)理等單位對現(xiàn)場的控制點(diǎn)和主控線進(jìn)行復(fù)合并確認(rèn)。
3、主拱的控制點(diǎn)和主控線的設(shè)臵完成后，同樣須經(jīng)相關(guān)單位進(jìn)行復(fù)合并確認(rèn)。
4、在主拱的拱形屋面安裝過程中，相關(guān)單位必須同時旁站監(jiān)控，以確保預(yù)埋件的拱形屋面安裝就位的準(zhǔn)確性。
5、吊裝第一段箱型梁時，以箱型底柱的垂直線為基礎(chǔ)進(jìn)行拱形屋面安裝、垂直度校正。垂直度調(diào)整好后，箱型梁接頭部位上、下，左、右進(jìn)行點(diǎn)焊，再復(fù)測箱型梁和箱型底柱的垂直度，確保無誤后，然后在箱型梁的兩端用鋼支撐把箱型梁撐住以保證箱型梁的穩(wěn)定性，很后再對對接坡口進(jìn)行全溶透焊接。在箱型梁標(biāo)高控制上，選用在每個支撐胎架的頂部拱形屋面安裝一只20T液壓千斤頂，以調(diào)節(jié)箱型梁的標(biāo)高，吊裝后面的箱型梁以同樣的方法進(jìn)行施工。兩根箱型梁拱形屋面安裝結(jié)束后，再拱形屋面安裝兩根鋼梁間的支撐桿件，以確保箱型梁的穩(wěn)定性。
6、每吊裝完一段箱型梁，對其進(jìn)行測量、復(fù)核無誤后再進(jìn)行加固、焊接。
7、嚴(yán)格按照《焊接工藝評定報告》和《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ 81 – 2002。焊接前進(jìn)行坡口除銹、打磨。箱形梁施焊時，由于箱型梁截面大，焊接量比較大，焊接過程中為防止箱型梁變形，采用兩人對面同時焊接，然后再進(jìn)行上、下坡口焊接。對于拉桿與箱形梁焊接時，也應(yīng)由兩人由上至下對稱施焊。
8、設(shè)計要求全焊透的一級焊縫采用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，應(yīng)采用射線探傷，其內(nèi)部缺陷分級及探傷方法應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級法》GB1135或《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》GB3323的規(guī)定。要求一級焊縫100%探傷。
9、焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷。不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。