专利名称：超大跨度钢斜拱施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工钢结构技术领域，尤其是属于超大跨度钢斜拱施工方法领域。
背景技术：
超大跨度钢斜拱多出现在大型公共体育场馆的建筑设计中，这种超大跨度钢斜拱给我们施工带来许多难题，主要有以下难题A、主拱分段重量及作业半径大，吊装高度高，安装精度受现场环境、温度变化等多方面的影响，施工难度很大；B、主拱安装时由临时支撑系统支承，在卸载过程中结构体系逐步转换，杆件内力和临时支撑的受力发生变化，工况复杂；C、主拱节点体型大、重量重、支管数量多、空间角度变化多样、空间定位困难、组装难度大。不可见焊缝的焊接必须采取合理的组装焊接顺序和组装方法，才能保证焊口的组装与焊接质量。所以，超大跨度钢斜拱的就位、焊接、吊装施工还有一系列的技术问题需要解决。
发明内容
针对现有技术中的难题，本发明的目的是提供一种超大跨度钢斜拱施工方法，它能保证超大跨度钢斜拱的施工质量，确保施工质量达到设计要求。
本发明的目的是这样实现的超大跨度钢斜拱施工方法包括分为以下几个方面
A、将超大跨度钢斜拱分为21个结构单元；B、每个结构单元拼装采用卧式拼装法(焊接)；(1)钢斜拱拼装时采用箱型梁拼装的统一拼装平台，拼装完成后吊装前再进行翻身，以方便拼装施工。拼装时，钢斜拱先在内场支架上拼装成三角形后，再在胎架顶上按分段组装钢斜拱。
(2)钢斜拱的拼装采用焊接。a、主拱各分段地面组装时的焊接顺序是①先焊主弦杆与管、管与铸钢件对接焊缝、主弦杆与压制球的相贯焊缝；②再焊斜腹杆与铸钢件的对接焊缝、斜腹杆与主弦杆、压制球的相贯焊缝、斜腹杆和斜腹杆的相贯焊缝。③同一管子的两条焊缝不得同时焊接，焊接时应由中间往两边对称跳焊，防止扭曲变形。b、主拱各分段在高空拼装时，焊接顺序如下①先焊主弦杆焊缝，四根弦杆应同时对称焊接。②再焊斜腹杆与铸钢件的对接焊缝、斜腹杆与主弦杆、压制球的相贯焊缝、斜腹杆和斜腹杆的对接焊缝。③最后焊“M”杆与铸钢件的对接焊缝。
C、采用全站仪进行支撑胎架的测设定位和安装，支撑胎架测设和安装控制要点为(1)首先计算拼装胎架定位点的相对坐标(A、B……)，然后在拼装场地选一基准点，并计算基准点到胎架定位点的距离和角度，将全站仪架在基准点处，逐一测设各胎架定位点的平面坐标，胎架定位点的垂直坐标通过胎架高度确定(见图)；(2)拼装胎架的安装精度是确保主拱安装准确的关键。胎架下部必须是硬质地面(钢板或路基箱)，胎架底部用焊接或膨胀螺栓与地面牢固连接。有胎架上构件的基准线和中心线，装配必要的定位支撑，以满足设计要求，胎架安装时可用缆风绳临时固定；
D、钢斜拱采用分段安装，安装顺序为先安装第1～4段、18～21段屋面外钢斜拱，再安装第5～10段、12～17段屋面内钢斜拱，最后安装第11段屋面内钢斜拱。为了精确控制屋面外和屋面内交界处的主拱分段点的尺寸精度，施工时，采用坐标定位法施测，即根据交界处屋面主拱分段点最终的坐标来确定交界处屋面内主拱分段点的坐标。同时根据已拼装完的交界处屋面外主拱分段点的外形尺寸来控制交界处屋面内主拱分段拼装胎架的放线与定位。钢斜拱安装过程采用了以下措施(1)设置质量控制点。主拱的安装精度以“M”杆为基准，“M”杆的安装精度和标志点必须严格控制。每个主拱分段通过两个控制点来控制它的安装偏差；(2)严格控制主拱支撑胎架的安装精度。屋面外的主拱分段的安装直接以支撑胎架为基准，安装前，必须在胎架上标设标志点，并严格控制其准确度；(3)场内的分段主拱依靠“M”杆支撑。安装时，在主拱的主弦杆上焊接临时装配式耳板，进行临时固定后，进行“M”杆与铸钢之间的焊接，以避免铸钢件在受力状态下的焊接；(4)有效控制焊接应力和焊接变形的累积影响，主拱在地面分段拼装时，应至少二段一起拼装，拼装完成后留下一段作为下一段主拱的参照依据，依次类推，直到全部主拱分段拼装完毕；(5)管口对接采用工装件，以便于高空就位和调整；(6)吊装从两端向中间进行，由于主拱采用卧式连续拼装法，所以吊装前要进行翻身，翻身时采用双门滑轮，以减少翻身过程中的冲击。吊装前通过葫芦调节主拱的空间角度，确保高空对口就位准确无误。(7)合拢段的长度根据合拢时的实际测量尺寸下料。在从两端往中间安装主拱过程中，逐段消除安装误差，合拢前要进行连续观测，确定温差对拱身的影响，选择合适的时间及合拢温度，20℃安装就位，28℃定位焊接，焊接时工人对称连续施焊。通过上述措施，确保了主拱安装的精度要求。
附图1是拼装胎架的测设定位示意图附图2是主拱吊装立面示意图一(主拱第1～4，18～21段吊装工况)附图3是主拱吊装立面示意图二(主拱第5～17段吊装工况)附图中标记分述如下1——主拱弦杆；2——基准点；3——全站仪；4——定位点；5——平面测设坐标；6——CC2000型300t履带吊；7——2500×2500四方架支撑；8——临时支撑；9——主拱；10——钢箱型梁；11——CC2800型600t履带吊；12——卡车通道；13——履带吊开行中心；14——路基箱；具体实施方式
下面结合附图与实施例对发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。南京奥体中心主体育场南北方向的两榀372m跨的主拱，跨度大、重量重、单榀重达1606t，拱顶最高点的标高达65m，主拱为空间结构管桁架，弧线长度达429.26m，其断面为三角形，由3根主弦管布置于斜三角形的三个顶点和底边的中点上，三角形断面的底边与地面的夹角为45°。针对跨度大、重量重等施工难题，钢拱施工时将其分为21个结构单元，主拱拼装采用卧式拼装法，拼装完成后吊装前再进行翻身，以方便拼装施工，确保拼装精度的控制。主拱拼装采用焊接，焊接顺序与本专利相同，再进行支撑胎架的测设定位和安装，最后进行主拱的吊装，吊装顺序为先按顺序安装第1～4段、18～21段屋面外钢斜拱，接着按顺序安装第5～10段、12～17段屋面内钢斜拱，最后安装第11段屋面内合拢段钢斜拱，合拢段的长度根据合拢时的实际测量尺寸下料。通过上述措施，确保了主拱安装的精度要求。保证了372m跨钢拱合拢一次成功。
权利要求
1.超大跨度钢斜拱施工方法，其特征在于所述的施工方法分为以下几个方面A、将超大跨度钢斜拱分为21个结构单元；B、每个结构单元拼装采用卧式拼装法(焊接)；C、采用全站仪进行支撑胎架的测设定位；D、安装支撑胎架；E、按顺序安装第1～4段、18～21段屋面外钢斜拱；F、按顺序安装第5～10段、12～17段屋面内钢斜拱；G、安装第11段屋面内钢斜拱；H、支撑胎架拆除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于A、钢斜拱拼装时采用箱型梁拼装的统一拼装平台，拼装完成后吊装前再进行翻身，以方便拼装施工。拼装时，钢斜拱先在内场支架上拼装成三角形后，再在胎架顶上按分段组装钢斜拱。B、钢斜拱的拼装采用焊接(1)主拱各分段地面组装时的焊接顺序是①先焊主弦杆与管、管与铸钢件对接焊缝、主弦杆与压制球的相贯焊缝；②再焊斜腹杆与铸钢件的对接焊缝、斜腹杆与主弦杆、压制球的相贯焊缝、斜腹杆和斜腹杆的相贯焊缝。③同一管子的两条焊缝不得同时焊接，焊接时应由中间往两边对称跳焊，防止扭曲变形。(2)主拱各分段在高空拼装时，焊接顺序如下①先焊主弦杆焊缝，三根弦杆应同时对称焊接。②再焊斜腹杆与铸钢件的对接焊缝、斜腹杆与主弦杆、压制球的相贯焊缝、斜腹杆和斜腹杆的对接焊缝。③最后焊“M”杆与铸钢件的对接焊缝。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于支撑胎架测设和安装控制要点为(1)首先计算拼装胎架定位点的相对坐标(A、B......)，然后在拼装场地选一基准点，并计算基准点到胎架定位点的距离和角度，将全站仪架在基准点处，逐一测设各胎架定位点的平面坐标，胎架定位点的垂直坐标通过胎架高度确定(见图1)；(2)拼装胎架的安装精度是确保主拱安装准确的关键。胎架下部必须是硬质地面(钢板或路基箱)，胎架底部用焊接或膨胀螺栓与地面牢固连接。有胎架上构件的基准线和中心线，装配必要的定位支撑，以满足设计要求，胎架安装时可用缆风绳临时固定；
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于钢斜拱安装过程采用了以下措施(1)设置质量控制点。主拱的安装精度以“M”杆为基准，“M”杆的安装精度和标志点必须严格控制。每个主拱分段通过两个控制点来控制它的安装偏差。(2)严格控制主拱支撑胎架的安装精度。屋面外的主拱分段的安装直接以支撑胎架为基准，安装前，必须在胎架上标设标志点，并严格控制其准确度。(3)场内的分段主拱依靠“M”杆支撑。安装时，在主拱的主弦杆上焊接临时装配式耳板，进行临时固定后，进行“M”杆与铸钢之间的焊接，以避免铸钢件在受力状态下的焊接。(4)有效控制焊接应力和焊接变形的累积影响，主拱在地面分段拼装时，应至少二段一起拼装，拼装完成后留下一段作为下一段主拱的参照依据，依次类推，直到全部主拱分段拼装完毕。(5)管口对接采用工装件，以便于高空落位和调整。(6)吊装从两端向中间进行，由于主拱采用卧式连续拼装法，所以吊装前要进行翻身，翻身时采用双门滑轮，以减少翻身过程中的冲击。吊装前通过葫芦调节主拱的空间角度，确保高空对接口就位准确无误。(7)合拢段的长度根据合拢时的实际测量尺寸下料。在从两端往中间安装主拱过程中，逐段消除安装误差，合拢前要进行连续观测，确定温差对拱身的影响，选择合适的时间及合拢温度，20℃安装就位，28℃定位焊接，焊接时工人对称连续施焊。
全文摘要
本发明公开了一种超大跨度钢斜拱施工方法。本发明属于建筑施工钢结构领域。本发明特点在于超大跨度钢斜拱的安装施工采用胎架支撑分段安装法，其步骤如下A.将超大跨度钢斜拱分为21个结构单元；B.每个结构单元拼装采用卧式拼装法(焊接)；C.采用全站仪进行支撑胎架的测设定位；D.安装支撑胎架；E.屋面外按顺序安装第1～4段、18～21段钢斜拱；F.屋面内按顺序安装第5～10段、12～17段钢斜拱；G.屋面内安装第11段合拢段钢斜拱；H.支撑胎架拆除。本方法施工有序，保证了施工安全。从两端往中间安装，及时消除安装的累计误差，提高了整个工程的安全保障系数，确保钢斜拱合拢一次成功。本发明的方法适用于类似的大型场馆的超大跨度钢斜拱的施工。
文档编号E04B1/32GK1978801SQ20051012287
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月6日 优先权日2005年12月6日
发明者蒋振彦, 杨中源, 全有维 申请人:蒋振彦, 杨中源, 全有维