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鋼結構施工措施

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鋼結構工程施工技術方案及措施
第一節GTC 屋頂結構及施工方案簡介
地面交通中心（GTC） 位于3A 航站樓南面，為旅客提供往返市內道路交通的連接樞紐。在GTC 建筑頂面有一覆蓋輕軌火車站的大跨度屋蓋。屋蓋結構為大跨度鋼結構拱架，拱架間距為18m， 共有14 榀，跨度為45m-120m，拱架的斷面高度為3m-1.2m，拱架最大矢高為25.5m,最重構件達220t， 端部通過抗震球支座與現場混凝土邊緣梁相連。
屋蓋縱向為18m 跨距的梯形截面主檁條，主檁單元分布間距為3m 的次檁。按照總包的工期要求，待土建結構完成后，進行屋蓋結構施工。根據屋頂結構的特點，在伸縮縫處將屋頂分成3 個單元進行施工，采用2 臺行走式塔吊立于一層頂板沿屋蓋結構縱向進行節間安裝。拱架按照設備起重能力及運輸條件的限制分為8-14 段，單段重10.4t～22t， 長度約9m， 分段就位的拱架在承重腳手架上對接，整榀拱架安裝完畢后，安裝主拱間的主次檁結構。承重腳手架以伸縮縫為界分區搭設，以降低施工成本。計劃工期為150 天。
一、GTC 屋頂結構簡介
1．結構形狀
GTC 屋頂面積約30500m2 ，從軌道總站到地面運輸中心，在南北方向的長度約為320m，東西方向整個屋蓋結構跨度范圍內沒有立柱，寬度范圍為45-120m。該建筑物通過一個拱形屋頂在東西方向封閉，并連接在首層與GTC 相連的混凝土結構，在南北方向開放。在南端的開口，允許為GTC 服務的火車進入該建筑物，在北邊提供一個開放的進入總站建筑物的人行道。GTC 屋頂的幾何結構，通過弧線的簡單旋轉過程而產生了形成屋頂的雙曲面。首先，在南北中心線上，通過在中心線上近似等距分布的節點形成了一條垂直弧線或曲線。這些節點僅沿曲線本身近似相等，它們沿水平方向精確的距離拱架18m。該弧線沿南北軸上的一直線旋轉，但是這條直線卻在屋頂最高點下邊大約92m 處，這種旋轉以6o 的間距進行，如下面示意圖所示，它是弧線的定位及支撐玻璃
天窗系統的主檁條所在的位置。圖11—1 屋頂結構的形成圖
2．屋頂結構
屋頂結構是一個東西走向有規律的單向拱架系統，南北向拱架間距為18m。這些拱形結構跨度不同，最小的大約為45m， 最大的超過120m。垂直方向的荷載主要通過壓縮每個拱形結構而承擔。
拱形結構是用鋼板焊接成的，深度變化由最長跨度基礎處最大的大約3m 深度支最高點處大約為1.2m 最小深度。拱形結構的截面一般是扁平底部、V 形箱式結構，它帶有較厚得法蘭板，以及最小厚度的腹板。對于每個拱形結構，沿整個長度在截面上加入一條縱加勁肋.在截面中焊進類似的橫向隔膜式加勁肋，間距大約3m 遠。拱形結構截面頂部和底部法蘭的寬度沿拱形結構的長度是不變的，由此可知，腹板不是完全平坦的元件，而是稍微有些翹曲(在10m 的距離上大約翹曲1.6o)。由于腹板很薄，因此在焊接到上述內部隔膜上之前，它們可以被稍微扭曲成正確地形狀。
3．玻璃天窗支撐結構
支撐玻璃天窗的構件由主檁條和次檁條系統組成。主檁條與主拱形結構連接在大約9.5m 的間距，組成屋頂整體穩定系統。它們是預制的V 形部分，在頂部法蘭處為400 寬，650 深。V 形部分的頂部和側部采用鋼板結構，厚度依據檁條的走向不同而發生變化。檁條靠近屋頂的中心線，即朝著頂部，幾乎垂直，因此受到的側向彎距很小。那些靠近拱形結構兩端的檁條，以其側面布置，與垂直方向所成的角度最大為40o，在弱軸方面的彎距相應的有所增加。因此，這些檁條的側面腹板比較厚。為了形成每根檁條為V 型，并且為了加強檁條繞其強軸的抗彎能力，在每個組分中還加進了一條直徑為100 的實心棒條.主檁條的起點是垂直的，因此他們的頂部法蘭表面與和他們相交的拱形結構的頂部法蘭水平。
主檁條在立面成曲線，以與原定位弧線配合，如上面幾何結構部分中所說的那樣。主檁條支撐著約3m 間距箱形的次檁條，而此檁條直接支撐玻璃天窗的。這些次檁條的截面尺寸為250mm×100mm，底邊成曲線，以配合屋頂的弧度。檁條沒有超出主檁條頂面法蘭深度下，而是被固定，以便檁條在它們上面通過。
圖11—2 屋頂結構
4．橫向穩定度和運動接縫
支撐軌道總站屋頂的GTC 混凝土結構包括兩個東西向伸縮縫直接在屋頂構件下面。為了避免因兩個建筑元件之間不同的運動性能而引起復雜情況，在于混凝土結構的相同位置設置伸縮縫。這樣屋頂被分成3 個獨立構件，并且都擁有自己的穩定系統。
GTC 屋頂不采用任何支撐。每個屋頂部分的穩定性都通過拱形結構與主檁條的空腹桁架作用而保證，這一點依賴于這些元件的弱軸抗彎剛度。尤其是拱端和朝著拱端的主檁條，對南北方向每個屋頂部分的側面穩定性起到了巨大作用。所以靠近拱端主檁條腹板的厚度需增加。
GTC 混凝土結構中的伸縮縫位置對應于屋頂結構中兩個拱的位置.在這些位置，拱被分成兩個”半V”部分，每半個部分成為一個扇形或另一個扇形的一部分。在這些拱形結構之間，將提供大約200mm的間隙，以允許溫度變形和地震位移。位于這些分開的拱形結構支撐位置上的混凝土結構采用雙立柱，以便每個拱形結構都位于自己的立柱上而無須跨越伸縮縫采用復雜的轉換結構。
圖11—3 屋頂的運動接縫
二、GTC 屋頂鋼結構工程難點
1．鋼構件的深化設計及加工工藝
GTC 屋頂鋼結構獨特的外形決定了，鋼構件深化設計的準確及加工工藝的確定是本工程的難點。
com2．大跨度拱架的安裝座與現場混凝土邊緣梁相連，上下翼緣寬度不變而高度改變的拱截面形成了腹板的雙曲面形式，拱的上翼緣隨拱的位置不同而發生不同的安裝精度、焊接質量、吊裝安全可靠是本工程的難點。
3．運輸及吊裝機械的選擇
的超長超大決定了構件的場外、場內運輸及吊裝機械的選擇是本工程的難點。
4．工期保證及組織協調
施工組織協調及配合是本工程的難點。
第二節施工部署
一、鋼結構工程施工部署安排
1．鋼結構部分施工工期
1）工期
2）工期保證措施
.. 安排合理的施工流程和施工順序盡可能提供作業面，使各工種交叉施工。梯形拱長度為47～135m，最重構件達220t，端部通過抗震球支角度變化。拱與拱之間通過主檁相連，且主檁穿過拱截面。如何保證主拱在加工成分成8～14 段，單段重10.4t～22t，長度約9m；主檁以拱單元為分段原則，單段重6. 8t～15t，長度約18m。鋼構件根據本工程鋼結構特點，鋼結構安裝難度特大，所以工期的保證本工程鋼結構工期為150 天。
.. 安排好鋼結構深化設計及加工制作計劃，組織好工廠與現場的協調工作，以保證構件按計劃進場。
.. 選用科學的、先進的、切實可行的施工方法、施工手段進行鋼結構安裝。
.. 使用先進的設備、機具、儀器以提高勞動生產率。
..監督六項基本職能，并選配優秀的管理人員及勞務隊伍承擔本工程的管理、施工任務。
.. 根據工程施工進度總計劃，編制月、周、日計劃相結合的各級計劃進行進度的控制與管理，并配套制定各分包的計劃以及機械設備配備使用計劃，勞動力分布安排計劃等，實施動態管理。
2．施工順序
并且都擁有自己。
為了保證拱架單元均勻的將力通過球形支座傳遞給結構，各區支實施項目經理負責制，行使計劃、組織、指揮、協調、控制、屋頂的伸縮縫將屋頂結構分成3 個獨立的單元，的穩定系統。根據屋頂的結構形式，將以3 個獨立的穩定系統為單元進行施工：一區支撐系統的搭設→一區構件的吊裝（包括A 拱、B 拱、C 拱、D拱、E拱、FN拱及相關主次檁）→二區支撐系統的搭設→二區構件的吊裝（包括FS 拱、G拱、H拱、I拱、J拱、K拱、LN拱及相關主次檁）→三區支撐系統的搭設→三區構件的吊裝（包括LS 拱、M 拱、N拱及相關主次檁）撐系統的支點處采用千斤頂，待一個區段的構件安裝完成后，各支點處的千斤頂同步分階段卸荷，以保證結構的外形及下部混凝土結構的安全可靠。
施工順序見下圖：
圖11—4 分區示意圖
3．主要勞動力配備
鋼結構工程勞動力配備表11—1
序 號 類 別 單 位 數 量 備 注
1 管理人員 人 14 
2 電焊工 人 30 
3 架子工 人 40 
4 油漆工 人 4 
5 電工 人 2 
6 測量工 人 6 
7 探傷 人 2 
9 起重工` 人 20 
11 構件檢驗員 人 4 
12 塔式司機 人 6 
13 信號指揮 人 6 
合計 人 134 根據工期動態調整 
4．鋼結構施工現場平面布置
... 鋼結構施工不再另設水電供給設施，服從工程整體的統一安
排。現場統一考慮供電、供水設施，但鋼結構施工需要單獨
設立配電箱。
... 鋼結構施工臨建僅考慮自身辦公、倉庫（包括食堂、會議室）。工具房設在施工現場。場地施工現場統一劃定。
... 考慮到本工程結構的特殊性，充分利用一層頂板城鐵站臺承載力高的特點，選用的兩臺行走塔軌道位于一層頂板，且鋼構件的堆放場地選在城鐵軌道位置。
施工平面布置圖：
圖11—5 鋼結構工程施工平面布置圖
二、施工準備
1．熟悉合同、圖紙及規范，做好施工現場記錄。其程序是：
編制勞動力須用審批
2．技術準備
.. 編制工藝流程要領書，做詳盡的構件進場計劃。
..細的交底記錄。
.. 各特殊工種（司機、焊工、起重工、電工等）必須持證上崗，證件必須在有效期內方可進場作業。
熟悉圖紙、計算工程量、現場調查
編制施工機具設
備須用量計劃
工藝流程及作業要領書
量計劃
編制月、周施工進度表
編制材料、構件、成品需用
安全、技術交底
臨時供水、供電計劃
編制施工準備工作計劃
施工總平面布置
經濟承包與核算
組織對各工序施工人員進行專業技術交底及安全交底，并有詳
... 測量放線所用的經緯儀、水準儀、鋼尺等測量儀器，都要做好
計量檢測，并保證在有效期內使用。
3．機械材料準備
制定材料供應計劃，組織相關材料和機械設備進場。機械設備應做好檢修和保養，保證完好率。
第三節鋼構件的制作工藝
GTC 屋頂鋼結構工程為單層拱形鋼結構，整個屋頂鋼結構由14榀鋼拱架（含二組伸縮拱架）通過檁條等構件組合而成。拱架南北方向設置，間距為18m。在拱架上部圓弧表面上自中間向二側（東西向）每間隔6。（同心角）設置主檁條一道，結構中部最寬處設有13 道，如下圖所示：
圖11—6 屋頂結構平面布置圖
一、拱架結構
1．本工程拱架是由鋼板焊接而成的拱形結構如下圖所示：
圖11—7 拱架立面圖
2．拱架橫截面呈梯形箱形結構如下圖所示：
圖11—8 拱截面
1）圖中上下翼緣板為一等寬的圓弧形板條。
2）由于拱架高度（H值）沿圓弧弧長在不斷變化，因此其腹板為一翹曲的弧形板。
3）縱向加勁肋與腹板接合面為一曲線。
4）拱架下部區域，面積非常窄小，焊接異常困難。
二、拱段劃分
根據拱架外形尺寸及運輸條件的許可接結合吊裝方案，現將拱架劃分成若干個分段。現以某桁架為例進行說明，如下圖所示：
圖11—9 拱段的劃分
根據上圖所示將該拱架劃分為8～14 段，單重約10.4～22 噸
三、放樣與號料
按拱架結構圖對每個零件進行放樣、展開，編制數控切割軟盤、號料劃線草圖、零件配套表及加工檢驗樣板，并注意以下各點。
1．在放樣前必須對各零件的焊接收縮變形進行計算，結合本公司在以往各項工程中的經驗與記錄，確定各零件的收縮變形量進行放樣。必要時可在若干個分段的接縫處單側留有余量，在分段拼裝、總裝時給予調整、割除，以保證拱架外形尺寸的精度。
2．上下翼緣板及縱向加勁肋上必須劃出中心線，便于在切割、彎曲過程中監測、檢驗零件的變形。
3．在左右腹板展開過程中必須在其外表面同一位置設定一根曲線，腹板加工成形后，該二曲線必須位于同一平面上且垂直于拱架中心面，在制作過程中該線可作為加工檢驗樣板的定位線，亦可作為組裝、焊接過程中進行監測、檢驗組裝精度與焊接變形的基準線。
4．縱向加勁肋二邊曲線偏差大小，直接關系到拱架制作后的外形質量，因此必須編制每一塊縱向加勁肋二邊曲線變化的坐標值（型值表），便于檢驗該板切割后的曲形偏差。
5．檢驗樣板
A 弧形零件加工后，檢驗樣板的弧長不得小于1500mm
B 腹板加工后的檢驗樣板采用三角樣板進行檢驗，沿每一塊腹板設置6～7 道，間距≤1500mm 。
6．在正式號料、切割前必須對所用鋼板進行確認
A 鋼材的牌號與厚度必須符合圖紙要求；
B 所用鋼材必須經過復驗，并經本工程監理確認合格；
C 若有排版要求，鋼板的外形尺寸必須對號入座，以保證各零件尺寸放樣的可靠性。
四、切割與加工
1）本工程全部零件基本上采用火焰切割、冷加工彎曲成形。
2）零件成形后必須滿足下列要求：
表11—2
名稱 允許偏差值（mm）
外形尺寸 1.5
對角線差 2.0
曲形 1.5
翹曲構件曲形 2.5

五、拼裝
為保證制作精度，根據本公司條件，整個拱架分成左右二大段（即各5 小段）在剛性平臺上進行組裝，各小段之間采用工裝板給予臨時剛性固定。組裝結束并經檢驗合格后進行打底焊，而后整體送往焊接流水線進行自動焊接。
1．胎架
拱架拼裝胎架的設計十分重要，胎架模板位置必須達到：保證拱架外形的一致性；有效的增加拱架焊接過程中抗焊接變形的臨時剛度；便于在接頭部位對相應二端接頭加工中各零件偏差的臨時調整。
整個胎架制作完成后既要便于拱架拼裝，又要便于在制作過程中對拱架變形及精度的監控，且具有可操作性。為達到上述目的胎架按下列要求制作。
1）胎架施工基面的考慮拱架拼裝采用將拱架側臥于平臺上，其垂直中心面呈水平狀態,右腹板外表面為與胎架模板接觸面如下圖：
圖11—10 拱與胎架的關系
如此選擇有以下優點：
A 拱架上下圓弧面在平臺上的投影為其真實外形，便于對其變形及外形尺寸的控制；
B 拱架接縫位置線在平臺上的投影為一直線，便于各分段翼緣板、腹板、縱向加勁肋的準確定位；
C 拱架中心面呈水平狀態，便于對拱架側向彎曲的監控和橫隔板的定位與測量。
2）胎架模板位置
A 胎架模板位置設在每道橫格板位置處，由于相鄰二格板距離較大在相鄰二橫格板間增設一道模板，如下圖所示：
圖11—11 胎架模板的位置
B 各模板沿頂底圓弧向心線方向呈列，使其上工作表面為一直線。
3）基面劃線
在組裝平臺上（胎架基面），必須劃出下列各線，如下圖所示：
圖11—12 基面劃線
a拱架頂底圓弧線。
b 分段接縫位置線。
c模板位置線。
d 設立標桿，劃出拱架中心面標高線，翼緣板半寬線。
以上各線劃線誤差均不得大于1mm 。
4)在平臺上樹立模板，模板呈垂直狀態，底部與平臺連接牢固，設置斜撐以增加剛性。
5)將平臺上拱架頂底圓弧線移植至模板上，劃出相應的位置的上下翼緣板半寬位置線，切割模板。模板劃線切割誤差均≤1mm ；如下圖所示。
圖11—13
2．組裝
拱架組裝工作在胎架上進行。
1）組裝工序如下：
在胎架上吊裝定位右腹板→劃出縱向加勁肋與橫格板安裝位置線→吊裝定位上、下翼緣板、縱向加勁肋與橫格板→焊接→吊裝左腹板→焊接→檢驗→劃出現場拼裝結合線→裝焊現場用的拼裝工裝卡具→解體→送流水線進行自動焊→檢查、矯正→驗收→噴砂除銹→涂裝→發貨；如下圖所示。
圖11—14
組裝工序圖
2）組裝要求
A 右腹板定位必須與胎架工作表面緊貼,間隙≤1mm;
B 上、下翼緣板,縱向加勁肋與橫隔板定位必須保證其中心線位于同一水平標高上,偏差≤2mm;
C 上、下翼緣板、縱向加勁肋與橫隔板定位必須保證其垂直度,偏差≤1mm;
D 各構件定位,其端部位置必須對準胎架基面上的接縫位置線,偏差≤1mm;
E 左腹板定位必須與內部各加勁肋橫格板結合面貼緊,間隙≤1.5mm 。
3）焊接
A 焊接工作必須嚴格按焊接工藝文件所規定的工序與要求對各焊縫逐一進行焊接；
B 拱架解體后各分段進行自動焊時，除嚴格按工藝文件進行焊接外，還必須對腹板上二根線與上、下翼緣板中心線進行嚴密監控、測量，一旦發現變形立即調整焊接工序，以控制拱架各分段的焊接變形。
4）劃線
拱架解體前除上、下翼緣板中心線外還必須劃出下列各線，以留作現場拼裝定位用。如下圖所示。
圖11—15 劃線圖
5）解體前現場工裝卡具的設計安裝必須達到下列要求：
A能快速、簡便的進行操作。
B能有效的對各分段接頭進行定位，并使接頭精度達到工藝要求。
C工裝卡具去除后殘留工作量少，不影響構件外觀質量。
六、拱架工廠拼裝
1．工廠拼裝工序如下：
鋪設路基板→劃線→制作胎架→單側分段定位→去除接頭余量→另一側分段定位→焊接→驗收→裝焊吊耳→油漆修補→現場吊裝。
2．注意事項：
1）鋪設路基板的地面必須夯實、平整，與路基板緊貼；
2）胎架劃線與制作可參照上述工藝要求進行施工；
3） 各分段定位后，必須對上、下翼緣板中心線進行測量與調整，務必使其位于同一水平面上，避免因路基板下沉而帶來偏差造成拱架變形；
4）接頭余量的劃線必須考慮以下各項因素，經綜合研究后給予劃線、切割。
A 各分段實測數據與圖示尺寸偏差.
B 現場即將進行的焊接工作可能產生的焊接收縮余量.
七、焊接部位的考慮
對局部窄小、難以進行焊接工作的部位和現場接頭中縱向加勁肋焊接工作如何進行的考慮：
1． 分段接頭處的上、下翼緣板自接縫向兩邊各300 設置一塊嵌補板留待該部位縱向焊后進行裝焊。
2．橫格板與上、下翼緣板相交處抽空50mm；如下圖所示。
圖11—16
3． 腹板中部（位于構件中和軸）開設工藝孔，讓施工人員入內進行焊接，橫格板與下翼緣接縫采用電渣焊。
4． 局部窄小處人員確實無法入內進行焊接的部位建議橫隔板單邊（與左腹板相交側）外伸至腹板外表面平齊，腹板開槽進行焊接，該處焊縫焊后磨光。
八、對于拱架橫截面結構形式的建議
基于目前本工程拱架外形尺寸及截面形狀已經確定而又存在以上諸多的施工困難之現狀，在保證原設計建筑風貌的原則下提出如下建議：
1．拱架截面中縱向加勁肋向二側外伸，腹板分割成2~3 塊。由于腹板計算長度縮短，且將原一個大梯形截面改變成三個小梯形截面組合，因此可將橫隔板取消（不排除局部設置加勁板）。如下圖所示。
圖11—17 腹板與翼緣的關系
2． 在主檁條與拱架腹板相交部位設置加強板（厚度與檁條同厚），以作間隔避免部分焊縫重疊。
3．拱架作上述改動后具有以下特點：
1） 原整塊腹板分隔成三塊后，對其曲形加工提出了更高的要求，根據本公司綜合加工能力，能滿足這一要求；施焊的可能，改善了焊接工作環境，有利于焊接質量的提高；動焊設備進行焊接，對焊接質量的提高與保證提供了最大的可能。
第四節施工方法
一、鋼構件的運輸和現場堆放要求
1．鋼構件的運輸工專用運輸托架，以保證各種異形構件可安全運抵施工現場。
2．鋼構件的現場堆放要求。
本方案利用了輕軌行駛路線承載了高的特點，將鋼構件堆放場地施工時將對結構進行驗算，必要時進行支頂。堆放場地及構件車輛行駛路線如下圖：
2）拱架結構的焊縫，基本上取消了施工人員鉆入里面窄小空間
3）由于焊縫全部在外表面施焊可以最大限度的使用弧形跟蹤自根據結構特點及加工、安裝方案，拱架以分段形式運輸進場。運輸過程中必須重視成品保護，合理選擇墊點，防止構件運輸裝卸過程中發生變形。構件的運輸應考慮構件分段的外形幾何尺寸，必要時加鋼構件運抵現場后，應視現場條件分類碼放。構件下的墊木位置應整齊劃一，位置合理。堆放場地應當平整堅實。對鋼構件堆放區的結構要進行結構承載力分析，必要時對其進行支頂，以滿足結構承載設置在一層頂板塔式行走軌道之間，構件運輸車輛行駛在一層底板，
圖11—18 構件堆放場地及構件車輛行駛路線
二、鋼結構安裝前的準備工作
1．構件的現場檢驗
鋼構件進場后，現場施工質檢員組織對構件自檢驗收。驗收內容應包括：構件的質量保證資料是否齊全；構件的外形幾何尺寸是否與圖紙相符；誤差是否超標；是否與要求發貨數量相符。自檢通過后報請監理審驗、批準，方可進入安裝工序。
2．確定測量控制網與控制點
鋼結構測量控制點基于土建單位建筑物控制網而設置。GTC 屋頂是通過弧線繞屋頂最高點下92m 處的一條直線旋轉而成，這種旋轉以。
6 的間距進行以確定主檁的位置。故測量前要在CAD 中建立體模型，將每個鋼構件相對于不可見軸的三維坐標轉化為相對可見軸的三維坐標。立體模型如下圖：
圖11—19 空間模型
拱段的截面頂寬度和截面的底寬度，隨拱段的空間位置的不同而不發生變化，故拱段上的控制點設置在拱上下截面的中線位置；主檁及次檁的控制點設置在端部節點處，測量控制點如下圖：
圖11—20 測量控制點的布置
測量前用一層頂板中線取代不可見軸，做出拱段及主檁相對可見軸的三維坐標。控制剖面如下圖：
圖11—21 測量控制軸的立面關系
3．構件編號
構件進場檢驗合格后進行構件安裝順序編號。根據構件安裝順序圖中的構件編號對應加工廠的構件出廠編號，用區別于加工廠編號顏色的涂料標于明顯位置。
編號要求：
拱段編號：** - **（拱號 – 拱段段號）
檁條標號：執行加工廠編號（仔細與平面布置圖相對照）
三、鋼結構的安裝
1．施工質量標準
本結構為大跨，安裝精度要求高。構件的制作、組拼、安裝均須按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205－2002） 執行，質量目標為 “魯班獎”。
2．構件的連接方法
鋼結構的現場連接主要是拱與拱、拱與主檁、主檁與次檁。本工程主要采用焊接、高強螺栓連接及高強螺栓與焊接混合連接三種方法。
1）主拱截面的特點
拱截面為梯形截面，上翼緣板厚35～60；下翼緣板厚20～80；腹板厚20～40 。其上下翼緣的寬度不隨拱的截面位置不同而變換，故拱的腹板為雙曲面。這樣對拱的安裝精度要求極高。
圖11—22 內拱截面
圖11—23 伸縮拱截面
2）拱與主檁的連接特點
主檁與拱的安裝角度隨位置不同而發生變化，拱與主檁的連接為主檁穿拱式連接，這樣要求在鋼構件安裝前要建立結構的模型，確定每個鋼構件在整個結構中的空間位置，才能保證鋼構件空間位置的準確。
圖11—24 主檁與拱節點
3）次檁與主檁的連接特點
次檁與主檁的連接為螺栓連接，次檁的一端為可滑移的長圓孔，滿足結構的抗震要求。安裝時要注意螺栓的位置（位于長圓孔的中央）。
4）拱支座的連接特點
拱與混凝土邊緣梁的連接是通過抗震球支座連接
圖11—25 拱架剖面
圖11—26 球形節點
3．鋼結構安裝施工工藝
1）施工工藝的確定
A 拱的上頂面寬度為1.4m，拱的下底面寬度為0.6m，拱截面全高為1.2m～3.0m。拱長45m～120m， 最重約220t， 其弦高15m～20m，由拱的截面形式及拱的長度知，如果采用在端部拼裝，然后將每榀拱整體滑移到相應的位置上，這種上大下小的截面形式對拱在滑移過程中的空間穩定極為不利，難以保證安全可靠。
B 屋頂結構由3 個獨立的單元（屋頂伸縮縫將屋頂結分成3 個獨立單元）組成，并且都擁有自己的穩定系統，拱通過抗震球形支座與混凝土結構相連，拱與拱之間通過主檁剛性連接，為了保證結構安裝完畢后其外形達到設計要求，拱段下部的臨時支撐必須待一個獨立的單元安裝完畢后同步分階段卸荷，才能保證屋架單元的外形尺寸， 減小對混凝土結構的不利影響，保證抗震球形支座節點達到設計要求。
如果采用在一層頂板散拼，然后分3 段將其就位，散拼拱段的弧線位的過程中的受力形式與結構完成時其受力形式不同，這又是保證結構的減少承重架的搭設。
吊次。
2）鋼構件的分段及吊裝機械的選擇
A 鋼構件的分段
考慮到鋼構件的場內外運輸及塔吊起重量的限制，兼顧拱架與主拱段重量明細：
序號
編號 A5 A4 A3 A2 A1
置從有規律到無規律，是保證結構外形尺寸的不利因素。拱段在提升外形的不利因素。拱段在一層頂板散拼過程中也要形成弧線，故拱段拼接節點處需進行支頂，并搭設安裝腳手架其高度在2. 0～7.0m。這樣拱段在一層頂板散拼后再分3 段提升，其過程復雜，無形中增加了安裝難度，形成了對保證結構外形及均勻受力的不利因素，不能有效綜合以上因素，我們采用一步到位的高空散拼，這樣可以保證結構的外形、抗震球形支座的連接及獨立單元同步分階段卸荷，且采用兩臺行走塔式，既能滿足拱段與主次檁的吊裝，又能充分利用塔式的檁的節點位置，盡量減少工地焊接工作量，在有限的工期內保質保量的完成屋頂結構的安裝。綜合以上因素確定了拱架加工分段長度， 本工程14 榀拱架按照上述原則分為8～14 段，拱的吊裝分段約164 段，其單重見下表。主檁分段以拱架為界限，主檁的吊裝分段約166 段，其單重約6.8t～15t。次檁根據自身端部節點形式進行分段，次檁的吊裝分段約900 段。
表11—3
7 節 6 節5 節 4 節3 節 2 節1 節
A 拱
重量t 20.6 22.7 21.1 19.5 17.9
B拱
編號 B6 B5 B4 B3 B2 B1
重量t 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
C拱
編號 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1
重量t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
D拱
編號 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
重量t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
E拱
編號 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1
重量t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
F拱
編號 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1
重量t 12.3 11.3 10.4 12.9 11.6 12.3 12.3
G拱
編號 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1
重量t 14.7 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
H拱
編號 H6 H5 H4 H3 H2 H1
重量t 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
I拱
編號 I6 I5 I4 I3 I2 I1
重量t 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
J拱
編號 J6 J5 J4 J3 J2 J1
重量t 14.6 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
K拱
編號 K5 K4 K3 K2 K1
重量t 14.6 14.6 15.5 14.6 14.6
L拱
編號 L5 L4 L3 L2 L1
重量t 10.4 12.9 11.6 12.3 12.3
M拱
編號 M4 M3 M2 M1
重量t 14.6 15.5 14.6 14.6
N拱
編號 N4 N3 N2 N1
重量t 22.7 21.1 19.5 17.9
注：表中是以南北方向的中軸為對稱線，另一側與上表相同。
B 吊裝機械的選擇
本工程根據建筑面積、結構形式、工期的要求及構件重量選用二臺行走塔式SK560 -05，這樣既滿足拱段及主次檁的吊裝，又充分利用了塔式的吊次。
塔吊的性能如下：
1 號塔（SK560-05）：塔高32m ，L=39.2m，R=2～33m，Q=20t
最大輪壓為：832kN。
2 號塔（SK560-05）： 塔高43.8m ，L=39.2m，R=2～33m，Q=20t
最大輪壓為：888kN。
行走塔式的軌道間距為10m， 鐵軌下部為路基箱，路基箱下部為枕木，枕木下部為石子，這樣由鐵軌、路基箱、枕木組成的軌道系統具有足夠的剛度，這樣可將輪壓轉換為均布荷載作用于一層結構。塔式行走軌道的布置如下圖：
圖11—27 塔式行走軌道布置
圖11—28 路基系統
下部混凝土結構框架由9m×9m 的柱網及1.5m 高的大梁組成，輕軌站臺及多功能廳樓面荷載標準值為恒荷4kN /㎡、活荷為3.5 kN/㎡。其短軸剖面形式如下圖：
圖11—29 1－1 剖面 塔式軌道下部結構的加固在立塔前要進行下部混凝土結構驗算，通過調解塔式軌道系統的受力面積及剛度減小單位面積上對結構的作用力。對不同部位分別進行驗算，選擇合理的加固方案，以保證結構的安全可靠。由于工程處在飛行區，在施工時在塔式頂部及大臂的兩端設指示燈。
3）安裝方法
A 構件吊裝順序
由于塔式由北向南行走，故本工程將以兩臺行走塔為中心，由北向南進行安裝，拱的空間位置如下圖：
圖11—30 塔式吊裝順序
為了清晰表示拱的標號，上圖中未表示主檁和次檁。
B 屋頂結構的安裝順序
a 整體安裝順序：屋頂的伸縮縫將屋頂結構分成3 個獨立的單元，并且都擁有自己的穩定系統。根據屋頂的結構形式，施工將以3 個獨立的穩定系統為單元進行施工：
一區支撐系統的搭設→一區構件的吊裝（ 包括A 拱、B 拱、C 拱、D 拱、E 拱、FN 拱及相關主次檁，可提前插入）→一區支撐系統同步分階段卸荷（一區構件吊裝完成后開始）→二區支撐系統的搭設→二區構件的吊裝（包括FS 拱、G拱、H拱、I拱、J拱、K拱、LN拱及相關主次檁，可提前插入）→二區支撐系統同步分階段卸荷（二區構件吊裝完成后開始）→三區支撐系統的搭設→三區構件的吊裝（包括LS 拱、M 拱、N 拱及相關主次檁，可提前插入）→三區支撐系統同步
分階段卸荷（三區構件吊裝完成后開始）。
圖11—31 分區示意圖
b 拱架的安裝順序：
圖11—32 拱的安裝順序圖
c拱架單元施工順序：拱架安裝→校正→拱架焊接→主檁安裝→次檁安裝→主檁焊接，在拱架單元施工工程中根據施工順序進行測量監控，以保證拱架單元的安裝精度。
C 臨時支撐
拱的南北間距為18 m，拱的跨度為45 m～120m，拱距一層頂板的距離為0m～18.5m， 為了便于主檁安裝與焊接及次檁的安裝，構件在安裝時，臨時支撐系統采用滿堂紅腳手架，拱段現場拼接節點處及懸挑主檁的懸挑端采用組合式承重架（內部用鋼管，外部用腳手架包圍，其內部鋼管的使用要經過力學計算，做到安全可靠），如下圖剖面：
圖11—33 支撐系統剖面示意圖
圖11—34 支撐系統平面示意圖
臨時支撐系統分布于拱架及主檁的下部，形成了網格式框架，這樣對拱架及主檁的安裝與焊接極為有力，減少了大量的操作平臺和吊籃。在構件安裝過程中便于工人的操作，是保證工人安全操作的有利因素。
組合式承重架上部用液壓千斤頂與拱段相連，這樣便于拱段的校正就位，待一個區全部安裝完畢后，再同步分階段卸荷，有利于保證結構的外形尺寸，減少對混凝土結構的負面影響。
圖11—35 鋼構件底部支撐示意
在施工時，要對臨時支撐系統及構件車輛行走路線的下部結構進行結構驗算。在設計的支持下，進行合理的加固，做到安全可靠。
D 安裝過程
A 拱的安裝：拱段由兩側向中間對稱式吊裝，拱段就位后及時拉上纜風繩，保證拱段的穩定，做到安全可靠。
圖11—36 A 拱的的吊裝
注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。
A 拱北側懸挑主檁P21～P24 的安裝
懸挑主檁與拱架的連接為鉸接，其支撐形式如下圖：
圖11—37
在A 點處做承重架，待A 拱安裝完畢后，將主檁P21～P24 就位，B、C 拱安裝完畢后安裝主檁下部支撐，懸挑主檁P21～P24 安裝完畢。
安裝過程如下圖：
圖11—38 懸挑主檁的安裝
A 拱安裝完畢及A 拱北側懸挑主檁P21～P24 就位：
圖11—39 A 拱安裝完畢及北側懸挑主檁就位
注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。
A 拱、B 拱、C 拱、主次檁及懸挑主檁下部的支撐系統安裝完畢。
圖11—40 A、B、C拱及相關構件安裝完畢
注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。
完成一區構件的安裝：
圖11—41 一區構件安裝完畢
注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。一區吊裝完畢后，將下部臨時支撐系統同步分階段卸荷，以保證屋架系統的幾何外形，減小對下部混凝土結構的不利影響。完成二區構件的安裝：
圖11—42 二區構件安裝完畢
注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。二區吊裝完畢后，將下部臨時支撐系統同步分階段卸荷，以保證屋架系統的幾何外形，減小對下部混凝土結構的不利影響。完成三區構件的安裝：
圖11—43 三區構件安裝完畢注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。
三區吊裝完畢后，將下部臨時支撐系統同步分階段卸荷，以保證屋架系統的幾何外形，減小對下部混凝土結構的不利影響。鋼結構安裝完畢后利用塔式自身并配合一臺20t 汽車吊將塔式拆除。
屋面結構安裝完畢后長軸立面效果：圖11—44 屋蓋長軸立面
4）安裝要點
A 安裝前應對建筑物的定位軸線、安裝位置線及標高進行復查，合格后才能進行安裝。
comB 通過結構力學軟件計算，拱在有臨時支撐支撐時和臨時支撐卸寸的影響，確定最優的合攏時間保證拱的外形尺寸。響，提高吊裝效率。繩及鋼材等加固材料對支撐系統進行加固，做到萬無一失。
4．測量工藝
1）工程特點和基本要求
A 鋼結構安裝施工測量放線工作是各階段的先行工序，又是主要控制手段，是保證工程質量的中心環節。合、垂直度控制、水平標高等要求較高。量為控制中心，密切協作，互相制約。
2）測量準備
A 了解設計意圖，核實圖紙，熟悉標準，掌握工藝。
B 根據安裝精度要求選擇的測量儀器，所有儀器使用前均須檢定合格。
C 構件進場后測量人員在地面做好每個構件的基準線、標高線標荷時對拱外形尺寸的影響，做好撓度的預留。計算溫度對拱的外形尺
C 構件吊裝前，對每個拱段和主檁在軟件中建模，確定合理的吊點，保證構件的空間位置的準確和減小吊裝過程中對構件外形的影
D 設專人進行天氣預報采集，如遇大風，應做好應急準備，用纜
B 本工程安裝精度要求高，其中鋼結構制作、結構放線、軸線閉
C 測量控制難度大，在施工中測量、安裝和連接三位一體，以測
記工作。鋼構件安裝前，要將地面的定位軸線及基準標高引側到安裝部位。
3）測量方法和要點
A 本工程東西方向的控制線可由總包提供的控制點引出。
B 根據屋頂結構的自身形成特點，做中心控制線之前，要在CAD中建模，通過計算列出每個主檁相對一層頂板上控制點的空間位置。
圖11—45 測量控制點布置圖
C 測量前用一層頂板中線取代不可見軸，做出拱段及主檁相對可
見軸的三維坐標。控制剖面如下圖：
圖11—46 控制軸的空間關系
D 安裝后的驗收測量：鋼結構一段整體封閉以后，先驗收安裝質量，在安裝質量達到驗收標準以后進行鋼構件的最后驗收測量，編制實測資料，同時準備下段構件的安裝。

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