陈定钧
广州机施建设集团有限公司 广东广州 510700
摘要：近年来大跨度空间结构是目前发展最为迅速且结构丰富多样形式的体系，由于建筑造型的需要，弧形构件在大跨度结构中广泛采用，其中大跨度弧形钢梁是组成体育馆结构的核心部分，然而弧形钢结构大跨度钢梁吊装难度较大，因此大跨度弧形钢梁的吊装对整个建筑的结构极其重要。目前我国大跨度弧形钢梁吊装，根据各工程的施工特点，可选择多种施工工艺进行施工，如可根据工程的场地条件、结构体系、起重机械的性能、施工成本、施工质量等进行选择。
关键词：钢结构；椭圆形结构；大跨度；吊装；
1.工程概况
四会市体育中心(一期)工程主体结构是一座设计5050座位的体育馆，用地面积34026平方米，建筑面积27736.58平方米。体育馆主体下部为框架-剪力墙结构，上部为带斜交网格的空间钢架结构，四会市体育中心屋盖为带斜交网格的空间钢架结构体系（单层网壳），钢屋盖为椭圆形，长轴110m，短轴100m，高度26.5m，由树叉钢柱、箱型钢梁、斜交网格组成。
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图1钢结构效果图
2.施工难点
1）本体育中心工程结构体系繁杂，空间形状不规则，涉及树杈钢柱安装、树杈钢梁安装、边柱处斜交网格安装、相应斜交网格安装、中间支撑胎架安装、中间圆环安装、圆环与树杈之间钢梁安装等，结构体系节点形式多样，工序繁杂。
2）钢结构安装与幕墙及水电安装穿插施工，涉及专业施工人员多，组织管理和安全控制难度大，高空作业点多面广，施工安全防护难度大。
3）钢结构中间圆环安装需搭建临时支墩，焊接完成后进行卸荷，卸载是一个复杂的过程，由于在卸载过程中，同一圈的卸载工作需要同步进行，卸荷难度大。
4）屋面主钢梁为弧形钢梁，主钢梁与结构钢柱间全部为焊接连接。焊接工作均在高空进行，高空焊接难度加大，结构中存在大量的薄壁构件和厚壁构件，焊接变形和焊接熔敷控制困难加大。
3.施工方案
3.1仿真模拟分析
大跨度弧形钢梁施工方案全过程仿真分析为了使弧形钢梁施工方案在现场顺利执行，针对体育中心工程结构体系特点、现场条件和工期要求等因素进行综合考虑，针对体育中心工程结构体系进行计算机全过程仿真分析，确保结构施工流程合理、安全可靠。
3.2吊装方案的确定
在体育场外设置一台400t汽车吊以及根据需要配置150t汽车吊完成体育场屋盖钢梁和钢柱的吊装。中间靠圆环杆件吊装时吊车利用地下室顶板预留空间进行跨内吊装。
本项目外圈钢柱、钢梁、斜交网格为大型汽车吊跨外吊装；内圈钢梁和斜交网格、树杈柱利用地下室预留位置使用400T汽车吊进行跨内吊装。对于最后的钢梁跨内受限由400T吊车在跨外吊装。
最大吊装构件为长轴弯曲钢梁（700x300x30）重量为16T，安装高度最高26.5m，吊机幅度不超过40m，采用400T汽车吊。
3.3吊车工作位置
根据现场情况，本项目划分为七个区域，有七个吊车工作位，其中两个在跨内，五个在跨外：
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图2吊车工作位置图
4.施工工艺技术
4.1吊装顺序
总体吊装顺序为：边柱安装→边柱处斜交网格安装→中间树杈钢柱安装→树杈相应斜交网格安装→树杈与边柱间钢梁安装→中间支撑胎架、圆环安装→圆环与树杈之间钢梁安装→中心圆环卸荷。
4.2主要施工方法
4.2.1弧形钢梁分段构件焊接
根据本工程结构特点，焊接时采取整体同时焊接与单根梁对接焊相结合的方式进行。焊接过程中要始终进行结构标高、水平度、垂直度的监控，发现异常，应及时暂停，通过改变焊接顺序和加热校正等特殊处理。特别在高空安装焊接完两片网壳结构，进行下一片网壳结构焊接前，必须对前两片网壳结构对接焊后收缩数据进行核查，对于应该焊后收缩而未收缩的，应查明原因，采取措施使其完成收缩。
本工程现场焊接主要采用手工电弧焊和CO2气体保护焊两种方法。焊接施工按照网壳的吊装顺序进行，减少焊接变形的集中积累。调整校正好一个安装片后，进行焊接，焊接应力可顺安装方向自由释放。
4.2.2卸载顺序与方法
1）卸载步细化
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2）卸载工艺
屋盖临时支撑胎架采用液压千斤顶进行逐级分步卸载。通过控制每个液压千斤顶行程，逐步缓慢的下降千斤顶，使屋盖结构最终脱离支撑系统，达到自身承重的目的。具体方法如下。
3）卸载前的准备工作
（1）在释放前对结构进行测量，复核各结构面和各杆件的空间位置，做好测量记录。
（2）进行计算机仿真模拟，计算释放过程中结构变形与应力变化情况，对释放进行预控。
（3）检查各胎架上千斤顶的支承情况，每个胎架只有节点中心的液压千斤顶对结构约束，其余辅助千斤顶或约束均已解除。
（4）做好千斤顶与计算机的连线工作。
4）卸载步骤
（1）统一号令，整体启动；
（2）按预定下降释放量进行第一次分级卸荷，并跟踪监测。
（3）检查各胎架支承情况，以及各千斤顶的工作状态。
（4）进行第二次分级卸荷，并跟踪监测，完成卸荷工作。
5）卸载要点
（1）在胎架释放过程中，千斤顶下降的同步性与每级的释放量是保证安全释放的重要环节。为保证同步性，地面设立一个总指挥，每个胎架上又设立副指挥，总指挥主要负责每级释放的发号施令以及监测数据的汇总。副指挥主要监看千斤顶工作状况。
（2）为控制每级释放量，事先在千斤顶上标定刻度，下沉量以千斤顶的绝对缩短量控制，而非结构的下沉量。
（3）每级释放量根据模拟计算的胎架支撑点位移值确定，胎架支撑释放变形量按计算位移值控制。
（4）释放到位标准：节点底部出现间隙，千斤顶仍可下降，且节点顶面标高不再变化。
5.质量控制
5.1质量控制标准
钢结构安装过程严格执行《钢结构施工及验收规范》（GB50205）、《钢结构工程质量检验评定表标准》（GB50221）、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81）、《型钢砼组合结构技术规程》（JGJ138）相关规定进行质量控制。
5.2预拼装质量控制
1）构件预拼装
对本工程而言，预拼装主要是对各分片制作单元进行模拟安装，每个胎架基本不相同，同时由于弯扭形箱型构件及牛腿空间位置的变化性，需要工厂胎架具有可调性、一胎架多用的特点。需参与预拼装各个散钢部件按深化图纸制作完成首检合格后，按照预拼装专项方案进行就位，将散件组装成整体，严格按设计深化施工图纸进行。在此期间专业质检工作人员密切对预拼装单元三维空间定位、变形和应力实行全过程监测。实施一系列检测手段，获得详细实际数据，最后分析做出科学依据的判断（合格与不合格）。
2）拼装单元检查
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3）允许偏差
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5.3现场安装质量控制
现场安装是整个工程的核心，是将各分片和散件半成品连接成整体的实施过程。每个杆件息系相关、紧密联系在一起，丝毫不能有差错。安装程序必须保证结构的稳定性和不导致结构的永久变形以及屋盖在23℃~30℃能顺利合拢。为消除温度、施工误差的影响，达到顺利合拢目的。整个现场安装质量检测尤为重要。要求运用一切科学检测手段对关键点结构件进行跟踪、检测。判断其安装正确与否。
1）单元安装
（1）检查内容
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（2）允许偏差
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2）钢屋盖安装
（1）检查内容
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（2）允许偏差
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3）焊接施工
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6.结论
通过本项目的研究工作，针对大跨度弧形钢梁吊装，通过仿真模拟分析，本工程采用的弧形钢梁高空吊装技术，减少临时支墩搭建、高空焊接工作量以及机械台班投入，降低施工成本，提高工程施工质量。本课题研究结合具体工程项目进行研究，并成功在我司承接的工程中进行运用，取得了良好的效果。为相关技术的产业化打下基础，且对于日后类似工程起到了重要的指导意义，具有较广阔的推广价值。
参考文献
［1］ 章新．某观光廊钢结构吊装技术［J］． 施工技术，2012，41(9):42-44．
［2］ 张利．大跨度钢结构屋盖分块吊装施工技术［J］． 建筑施工，2011，33(6):481-483．
［3］ 中国建筑股份有限公司，中建钢构有限公司． GB50755—2012钢结构工程施工规范［S］． 北京:中国建筑工业出版社，2012．
［4］ 王恒，魏成权． 大跨度钢屋盖高空定点拼装、累积旋转滑移技术［J］． 建筑钢结构进展，2011，13(2):24-32．
［5］ 冶金工业部建筑研究总院． GB50205—2001 钢结构工程施工质量验收规范［S］． 北京:中国计划出版社，2002．
［6］郑晟, 陈锡宝. 装配式大跨度钢结构的安装工艺[J]. 上海城市管理, 2017(2):92-93.
［7］孙群伦, 林滨滨, 傅林波,等. 椭圆形钢结构弧形钢梁分段吊装拼装技术[J]. 施工技术, 2014, 43(2):32-34.