网状异形地图式钢屋顶成套施工技术

程志求 （安庆市重点工程建设处，安徽 安庆 246003）

1 引言

随着人们对生活质量和环境要求的提高，采用富含文化历史元素特色的设计已成为市场的一个方向。网状异型地图式钢屋顶采用错综复杂网状钢结构与异型玻璃相结合的方式，呈现出地图式“天井”的艺术效果，在满足环保、消防、节能，抗震等各常规的基础上力求别具一格，具有浓郁的地方特色。无论从科技含量还是艺术效果的特点来看，网状异型地图式钢屋顶成套施工技术都值得研究，为“地图式”屋顶一体化施工技术奠定技术基础，提供宝贵施工经验。

2 技术特点

2.1 高安全性

网状异形地图式钢屋顶成套施工技术，将错综复杂的钢结构在地面整体拼装，利用提升架及电动葫芦将钢结构整体提升，电动葫芦采用自锁装置，使得在吊装过程停电的状态下不能下滑，保证吊装的安全可靠性；同时，网状异形地图式钢屋顶为不平衡体系，相比于其他几种安装方式，降低了不平衡体系的倾覆可能性，更加安全可靠。

2.2 灵活性

网状异形地图式钢屋顶成套施工技术，在提升到顶端后，可以根据预埋件的位置，实时调整钢结构的水平和垂直位置，相比于顶升不能水平移动的弊端，提升具有更加灵活的操作性，可机动性强。

2.3 工期短，经济效益好

网状异形地图式钢屋顶成套施工技术在安庆博物馆项目运用，整体200t钢结构安装仅耗时15天，工期较短；相比于搭设满堂架后拼装，费用低，经济效益节约明显。

3 适用范围

主要适用不平衡体系钢结构吊装，吊装高度超20m以上，跨度超过40m，多见于博物馆、体育馆等含复杂钢结构的公共建筑。

4 工艺原理

将需吊装钢结构在地面进行整体拼装（仅将支座处及有吊装障碍处钢结构断开，高空二次安装），根据整体荷载，在吊装区域布置一定组数的提升架，利用电动葫芦将拼装完的钢结构提升至需求高度，再次利用电动葫芦实现钢结构的水平位移后就位。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

如下图所示。

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

材料提前进场，做好材料在地面的拼装工作，及时做好焊接检测工作，提前准备好吊装所需机具及测量设备；阅读设计规范、施工图纸、计算相关计算书，做好人员技术交底，为整体吊装节约时间；了解近期天气情况，选择晴好天气进行吊装。

5.2.2 地面拼装构件

构架在地面拼装，为方便找平及焊接，在构架下方设置简易支点。以安庆博物馆项目为例，支点高度400mm左右，底部使用两根200×200工字钢上下焊接牢固，根据钢梁宽度为400mm，所以工字钢底部应加长至600mm确保钢梁稳定性（其他工程应根据荷载计算工字钢根数，宽度）工字钢高度应与梁牛腿保持一致，如有少许误差，可使用方木进行调整，安装过程中应进行二次抄平。支点按主梁位置布置，精确找正，确保梁标高与设计一致。

5.2.3 网架提升架布设

提升架布设组数应根据总荷载计算，例如安庆博物馆项目每组提升架限载40t，吊装总荷载200t，考虑安全系数0.5，则需要提升架总数为200/40/0.5=10组。当提升架布设于楼板时，应考虑楼板的承载力，经验算必要时，需对楼板采取加固措施。

5.2.4 构架提升同步措施

由于钢结构网采用整体提升，因此测量要与提升密切配合确保整体同步提升，在提升过程中，由于提升架位置固定，以提升架的位置钢结构水平投影的控制点，提升架处吊线坠与地面水平控制点相重合，说明提升的水平位置保持正确，在提升架上固定标尺作为提升高程控制的依据，如提升过程中某一拔杆处产生了偏差，应及时予以纠正。在结构提升到预定位置后，用免棱镜全站仪对其进行三维坐标校正测量。校正测量是对除提升架位置以外的钢结构节点的空间位置进行复核，节点的型芯的定位，采用免棱镜全站仪测量技术，在节点面上任意选取4个以上的点，测量其三维坐标，再拟算出型芯坐标，再与计算机根据钢结构数学模型计算得出的此次提升位置节点空间位置相比较，即可得出安装定位是否正确。

根据求解的数学模型公式，编程计算出型芯坐标，然后和设计值进行比较，便可了解空节点的实际安装偏差。

5.2.5 顶部平移措施

5.2.5.1 平移方式

整体钢结构提升至顶端200mm后，通过平移调整钢结构位置来进行就位，平移步奏如下。

①钢结构提升到指定标高点，提前已将网架支座放置于柱顶但并未焊接。

②钢结构提升到指定标高点后将倒链与钢梁连接以提供水平拉力。

③拉紧倒链使钢结构向支座方向移动，保持钢结构平移过程中水平。

④钢结构平移至支座正上方。

⑤通过电动葫芦同时缓慢放松钢丝绳，钢结构水平移动完成，焊接支座。

⑥补充安装空中散装部分构件。

⑦支座焊接完毕，拆除提升架，安装结束。

5.2.5.2 平移安全保障措施

整体水平移动钢结构会产生较大的水平力，为避免提升架产生倾覆的可能，分两个阶段在提升架上布设缆风绳。钢结构地面拼装，暂不设置缆风绳；钢结构提升高度超过拔杆高度的一半时，停止提升，在提升架中部位置加设缆风绳，缆风绳一端绑扎固定柱脚位置，另一端设置在跨中位置，采用地锚固定。钢结构提升到设计高度后，在提升架顶部再拉设一道缆风绳，连接方法同下部钢丝绳。然后进行钢结构安装的其它工作。

6 质量控制措施

材料下料，必须严格依照施工图上所示之尺寸，尽量采用该整体长度尺寸之钢料施工，并且预留切焊余量，切割面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱；

钢构架拼装遵循“先主后次、先大后小”的原则；

钢构件组装应严格控制节点部件组装误差，应严格依照施工图尺寸控制其组装高度、垂直度、中心位置等各项偏差；

为避免制作过程中变形应加设必要的夹具、胎具、撑杆等，以保证制作质量；

安装就位前，应做好各个节点的测量工作，保证安装偏差在允许误差内。

7 安全措施

加强对施工作业人员的技术、安全培训和技术、安全交底，增强其安全防范意识和自我保护意识，确保施工人员的安全；

作业人员必须服从安全员的指挥，未经允许，不得从事非本工种作业，进人施工现场必须按规定配戴安全防护用品；

吊装区域周边拉警戒线，严禁其他人员在吊装区域走动；

高空作业应配备经项目安全人员验收通过的临时吊篮，必须佩带安全带；

大风天气应停止钢结构的吊装作业。

8 效益分析

8.1 经济效益

本工法在确保质量的同时，节约了工期，经济效益显著。现以安庆博物馆工程施工为例进行效益分析。

8.1.1 节约人工

180元/工日×20天×10人/天=3.6万元

8.1.2 节约材料及设备租赁费

①脚手架等周转材料租赁费：2000m2×23m×19元/m3=87.4万元。

②汽车吊费用：（100t、75t、50t汽车吊）（1.5 万 /台班+1万/台班+0.5万/台班）×12天=36万元。

合计节约成本127万元。

8.2 社会效益

网状异形地图式钢屋顶成套施工技术，在高层建筑不平衡体系钢结构施工的应用，对提高建筑行业的科技含量和施工技术水平，为社会安全高效的发展提供了有力保障，有力地推动建筑企业和全社会科学技术的进步。

8.3 节能和环保效益

节约了大量周转材料和大型起重机械的使用，在施工过程中注重“绿色施工”理念，取得了较好的环保效益。

8.4 科技效益

该项施工技术工艺具有创造性、先进性、适用性，技术成熟，安全性符合要求，可在医院、体育馆、博物馆等类似有要求的场所推广使用，对今后类似工程的设计、施工也有一定的指导意义。

9 结语

网状异形地图式钢屋顶成套施工技术具有工期短、减少材料机械使用量等优点，采用该技术不仅可提高施工质量，还可保证安全性能，相比其他钢结构安装方式，大大减少了材料及人工投入量，经济效益显著。相对其他几种吊装方式：吊车直接吊装、顶升、支满堂架后拼装等，提升方式的安全性更高，工期较短，成本较低；依托安庆博物馆项目，运用网状异型地图式钢屋顶提升技术，该项技术成果具有创造性、先进性、适用性，经济、社会效益和节能环保效益显著，经鉴定达到国内领先水平。