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大跨度單層網(wǎng)殼提升施工技術(shù)

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（七十一）大跨度單層網(wǎng)殼提升施工技術(shù)
1. 技術(shù)背景
大跨度單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)跨度大，高度高，施工場(chǎng)地條件復(fù)雜，工期較緊，采用常規(guī)的施工方法速
度較慢，且措施投入較大，不能滿足工程需求；懸挑部分撐桿主要為了支撐前端的懸挑部分構(gòu)件，
同時(shí)周邊斜撐起支撐整個(gè)環(huán)梁及中心網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的作用，很難保證原有受力狀態(tài)下懸挑部位支撐及內(nèi)
部斜撐對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。目前大跨度單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工常用方法不管從施工成本、施工質(zhì)量以及施工
安全各方面均有所欠缺。
?？谑袊?guó)際免稅城項(xiàng)目（地塊五）內(nèi)部網(wǎng)殼離整體結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)，無(wú)法采用大型吊機(jī)分塊吊裝，中
心部位網(wǎng)殼的施工也是本工程的難點(diǎn)。因此，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及樓層實(shí)際情況，對(duì)中心部位網(wǎng)殼采用
在地面拼裝，分階段累積提升的施工方法，在解決了大型吊機(jī)無(wú)法吊裝，結(jié)構(gòu)自身安裝高度高的難
題。
針對(duì)上述難題及目前施工方法弊端，總結(jié)形成了大跨度單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)提升施工技術(shù)。
2. 技術(shù)簡(jiǎn)介
大跨度單層網(wǎng)殼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)施工技術(shù)采用分塊吊裝+分區(qū)提升的施工工藝，其工藝原理是：根據(jù)鼓
節(jié)點(diǎn)及桿件布置對(duì)網(wǎng)殼進(jìn)行分塊分區(qū)安裝，按照先外圍支撐結(jié)構(gòu)及受壓環(huán)梁，再內(nèi)部網(wǎng)殼單元，最
后支撐結(jié)構(gòu)等的組合單元的吊裝順序完成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)安裝；待各區(qū)結(jié)構(gòu)拼裝完畢且焊接檢驗(yàn)合格以后，
對(duì)中心區(qū)域網(wǎng)殼進(jìn)行分區(qū)累積提升，最終形成整體。完成大跨度單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的安裝。
3. 適用范圍
適用于大跨度單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的施工，特別適用于結(jié)構(gòu)局部無(wú)法直接吊裝就位且就位高度較高的
單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。如體育場(chǎng)館、會(huì)議會(huì)展中心、文化劇院、大型商業(yè)綜合體等大型公共建筑。
4. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1 施工工藝流程
施工工藝流程圖.
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4.2 施工操作要點(diǎn)
4.2.1 大跨度單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分塊安裝技術(shù)
大跨度單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括徑單層網(wǎng)殼、屋蓋環(huán)梁、下部支撐桁架和下部支撐鋼柱等，單層
網(wǎng)殼、屋蓋環(huán)梁及其下方支撐在地面拼裝成整體采用分塊吊裝進(jìn)行施工。單層網(wǎng)殼吊裝塊采用500
噸履帶吊吊裝，屋蓋環(huán)梁及其下方支撐段組成吊裝單元主要采用500 噸履帶吊吊裝。
在單層網(wǎng)殼吊裝塊下部需設(shè)置臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐采用格構(gòu)式支撐架，格構(gòu)支撐投影平面尺寸
為2.0X2.0m。支撐架施工時(shí)盡量支撐在樓層梁柱上，對(duì)于無(wú)法支撐在樓層梁柱上的支撐架采用增加
轉(zhuǎn)換梁等技術(shù)措施確保結(jié)構(gòu)安全。
吊裝分塊的劃分原則：?jiǎn)坞p層網(wǎng)殼分塊劃分以500t 履帶吊起重能力及網(wǎng)殼主梁與下部鋼柱的連
接處作為劃分依據(jù)，以此減少支撐架的投入，同時(shí)使結(jié)構(gòu)安裝狀態(tài)更加接近于使用狀態(tài)，卸載后對(duì)
結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換更加有利。
先吊裝屋蓋環(huán)梁及其下方支撐段構(gòu)件后，隨即吊裝單層網(wǎng)殼構(gòu)件之后對(duì)單層網(wǎng)殼間進(jìn)行補(bǔ)桿，
等全部鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，待中心區(qū)域結(jié)構(gòu)提升補(bǔ)桿完成。最后拆除支撐架。
圖4.2.1-1 屋蓋環(huán)梁及其下方支撐分塊圖
圖4.2.1-2 單層網(wǎng)殼分塊圖
4.2.2 施工全過(guò)程施工仿真分析
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1 施工仿真技術(shù)解決的問(wèn)題
1）對(duì)每一個(gè)施工階段，結(jié)構(gòu)是否為穩(wěn)定狀態(tài)，桿件應(yīng)力比是否滿足要求進(jìn)行驗(yàn)算，確保施工過(guò)
程安全；
2）分析施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變形，保證結(jié)構(gòu)變形滿足規(guī)范要求，同時(shí)確保相鄰安裝單元之間的相
對(duì)變形不大，滿足安裝精度要求。確保建筑造型的體現(xiàn)；
3）分析施工過(guò)程中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的變形和重要桿件的應(yīng)力，與施工監(jiān)測(cè)相比較，對(duì)施工進(jìn)行理論
指導(dǎo)；
4）對(duì)臨時(shí)措施包括臨時(shí)支撐架、拼裝胎架的設(shè)計(jì)和制作提供力學(xué)數(shù)據(jù)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求的撐桿的
垂直狀態(tài)，給出撐桿節(jié)點(diǎn)位置的標(biāo)記力；
5）分析施工過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)桿件附加應(yīng)力的大小是否在合理范圍內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)施工完成后承載能
力滿足要求。
2 施工仿真分析主要分為以下幾個(gè)階段
1）屋蓋環(huán)梁及其下方支撐結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程；2）中心部位網(wǎng)殼提升過(guò)程；3）補(bǔ)桿，安裝斜撐桿；
4）拆除支撐胎架。各階段計(jì)算模型如下圖所示：
圖4.2.2-1 吊裝單元分析圖
圖4.2.2-2 施工過(guò)程分析圖
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圖4.2.2-3 施工過(guò)程分析圖
圖4.2.2-4 提升反力分析圖
4.2.3 單層網(wǎng)殼累積提升技術(shù)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，將提升部分單層網(wǎng)殼劃分為2 個(gè)提升單元，將施工六區(qū)LJ1 單元在標(biāo)高為
-0.100m 的樓面上拼裝成整體，將提升部分LJ2 單元在標(biāo)高為27.650m 的樓面拼裝拼裝成整體。利
用提升塔架作為提升平臺(tái)（上吊點(diǎn)），每組提升平臺(tái)配置液壓提升器。提升單元下吊點(diǎn)與上吊點(diǎn)對(duì)
應(yīng)處安裝下吊點(diǎn)臨時(shí)吊具，上下吊點(diǎn)間通過(guò)專用底錨和專用鋼絞線連接。
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圖4.2.3-2 提升架示意圖
圖4.2.3-2 提升上下吊點(diǎn)及轉(zhuǎn)換梁示意圖
1.提升措施設(shè)計(jì)
提升施工主要為提升塔架及提升吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)，本工程中提升臨時(shí)措施主要包括提升塔架、下吊
點(diǎn)臨時(shí)吊具及加固桿件等。
（1）臨時(shí)塔架設(shè)計(jì)
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臨時(shí)塔架采用四邊型格構(gòu)架，，塔架包括提升梁、墊梁、主肢、綴條等。構(gòu)件之間均采用熔透
焊縫，焊縫等級(jí)二級(jí)，加勁板采用角焊縫焊接，焊縫尺寸hf=0.7t。
圖4.2.3-3 臨時(shí)塔架吊點(diǎn)實(shí)體示意圖
（2）臨時(shí)塔架中間連桿設(shè)計(jì)
圖4.2.3-3 臨時(shí)塔架連桿設(shè)計(jì)示意圖
2.計(jì)算機(jī)同步控制
為確保提升結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)提升過(guò)程的平穩(wěn)、安全，根據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，采用“吊點(diǎn)油壓均衡，
結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級(jí)卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。
4.2.4 智能化應(yīng)力測(cè)量及位移攝影測(cè)量技術(shù)
1.應(yīng)力：每根斜撐鋼柱的應(yīng)力關(guān)系到結(jié)構(gòu)的成形狀態(tài)，因此應(yīng)對(duì)支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。本工程在
支撐鋼柱上裝配柱筒式壓力傳感器，施工時(shí)將提升及張拉的力值實(shí)時(shí)傳遞給數(shù)據(jù)中心，該方法的優(yōu)
點(diǎn)是準(zhǔn)確、快速和傳遞數(shù)據(jù)方便快捷。
2.結(jié)構(gòu)豎向變形：結(jié)構(gòu)豎向變形的監(jiān)測(cè)能反應(yīng)出整體結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，由于該工程的特殊性，
結(jié)構(gòu)豎向變形是判斷結(jié)構(gòu)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的一個(gè)指標(biāo)；對(duì)變形的監(jiān)測(cè)采用自動(dòng)攝影測(cè)量設(shè)備，可
全過(guò)程自動(dòng)跟蹤測(cè)量，確保測(cè)量精度及時(shí)效性。
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圖4.2.4-1 豎向變形位移云圖（Dz，單位：mm）
圖4.2.4-2 豎向變形攝影測(cè)量圖
4.2.5 BIM 技術(shù)的應(yīng)用
數(shù)字化模型的建立，將建筑各子系統(tǒng)的建筑、結(jié)構(gòu)、水電、暖通等建在同一個(gè)BIM 信息模型上
一體化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性，減少錯(cuò)誤，提高項(xiàng)目效率及經(jīng)濟(jì)性；BIM 模型中的信息可用于材料
采購(gòu)、加工、運(yùn)輸、維護(hù)等各環(huán)節(jié)，為建筑產(chǎn)品的工廠預(yù)制提供了前提條件。采用高精度的工業(yè)級(jí)
三維激光掃描儀對(duì)加工好的構(gòu)件進(jìn)行掃描檢測(cè)及虛擬預(yù)拼裝，提高產(chǎn)品精度；在BIM 模型中錄入各
環(huán)節(jié)的諸如檢測(cè)、驗(yàn)收等質(zhì)量信息,實(shí)現(xiàn)全生命周期質(zhì)量的可追溯管理。在項(xiàng)目建設(shè)的不同階段，為
參與建設(shè)的各方提供各類信息，改善業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工各方的協(xié)調(diào)溝通。
5. 材料與設(shè)備（參考廠家）
5.1 主要工程材料
鋼網(wǎng)殼鋼梁主要規(guī)格為口600X200X12X10，外側(cè)單向斜桿規(guī)格為口200X100X8X8，網(wǎng)殼鼓節(jié)點(diǎn)規(guī)
格為P325X25。立面屋面桁架主要規(guī)格為P194X8、P273X12、P299X14、口350X200X12X14、口
400X300X16X20、口450X350X16X20、口700X350X20 口900X400X30X40 等。一圈環(huán)梁的截面規(guī)格為
口900X600X25X35。支撐鋼柱分為圓管柱和V 型支撐柱，圓管柱主要規(guī)格為P800X25、P1100X35，V
型支撐柱主要規(guī)格為P450X25、P400X16，V 型支撐柱下方為球支座。材質(zhì)均為Q355B。
5.2 主要機(jī)具設(shè)備
表5.2-1 主要機(jī)具設(shè)備表
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序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量用于施工部位
一起重機(jī)
1 4# -6#塔吊C7525/C6515 3 鋼結(jié)構(gòu)吊裝
2 500 噸履帶吊XGC400- 1 1 鋼結(jié)構(gòu)吊裝
3 25 噸汽車吊STC250 4 鋼結(jié)構(gòu)拼裝
4 16t 汽車吊QY16 2 鋼結(jié)構(gòu)拼裝
二鋼結(jié)構(gòu)施工機(jī)具
1 CO2 氣保焊機(jī)CPXS-500 20 焊接
2 交流焊機(jī)BX3-500 10 焊接
3 碳弧氣刨ZX5-630 10 焊接
4 角向砂輪機(jī)JB1193-71 10 打磨
5 電焊條烘箱SC101-3A 5 干燥焊條
6 焊條筒TRB 系列5 儲(chǔ)存焊/條
7 空氣壓縮機(jī)V-0.67/10 5 /
8 半自動(dòng)切割機(jī)CG1-30/1KW 1 桿件切割
9 卷?yè)P(yáng)機(jī)JK8/37 KW 1 鋼構(gòu)件上料
10 手拉葫蘆2t 、5t 、10t 10 鋼結(jié)構(gòu)安裝
11 千斤頂/ 5 鋼結(jié)構(gòu)安裝
12 電動(dòng)扳手/ 10 安裝螺栓
13 手動(dòng)扳手/ 10 安裝螺栓
14 索具鋼絲繩300m 鋼結(jié)構(gòu)吊裝
15 吊具吊鉤、卸扣10 鋼結(jié)構(gòu)吊裝
16 配電箱二級(jí)、三級(jí)10 施工接電
17 電纜線五芯線500m 施工接電
18 全站儀TKS-202 2 測(cè)量
19 精密水準(zhǔn)儀NAL124 2 測(cè)量
6. 效益計(jì)算分析
（(1)質(zhì)量保證，安全可靠。本工法在施工前期運(yùn)用Midas 軟件進(jìn)行全過(guò)程施工仿真模擬分析，
在施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，施工質(zhì)量得到極大的保證；同時(shí)，構(gòu)件拼裝80%的工作量在地面完成；有
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效解決了現(xiàn)場(chǎng)安裝階段安裝精度、安裝進(jìn)度、施工安全等問(wèn)題。
(2)總體實(shí)施成本低。單層網(wǎng)格及支撐結(jié)構(gòu)采用模塊化安裝方法，施工吊次較傳統(tǒng)方法減少60%
以上；中心區(qū)域網(wǎng)殼采用累積提供工藝，在保證施工工期及施工管理質(zhì)量的同時(shí)，措施費(fèi)用投入大
大減少；以上措施為?？谑袊?guó)際免稅城項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工費(fèi)用節(jié)省200 萬(wàn)以上；具有很好的經(jīng)濟(jì)性和適
用性。
(3)施工工效高。單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模塊化施工可與提升區(qū)域地面拼裝交叉施工同時(shí)進(jìn)行；施工效率
高。且提升區(qū)地面拼裝施工相對(duì)速度較快，較傳統(tǒng)施工方案工期縮短1/6 以上，成效明顯。
7. 應(yīng)用實(shí)例（典型照片）
7-1 整體軸測(cè)圖7-2穹頂軸測(cè)圖
7-3 提升架點(diǎn)位布置圖7-4 特制提升架圖
7-5 單層網(wǎng)架提升過(guò)程-1 圖7-6 單層網(wǎng)架提升過(guò)程-2 圖
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7-7 網(wǎng)架拼裝-1 圖7-8 網(wǎng)架拼裝-2 圖
7-9 提升完成圖7-10 完成實(shí)景圖
8. 技術(shù)咨詢服務(wù)單位聯(lián)系方式
技術(shù)提供單位中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司北京分公司
主要完成人周冀偉、姚順民、顧帥林、劉建博、劉思嘉、宋開(kāi)行、呂昊
技術(shù)咨詢聯(lián)系人周冀偉聯(lián)系電話18911692676

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