整体提升焊接球 架安装施工方案

工程概况

本工程维修机库大厅屋盖结构跨度112.0m，进深80.0m，屋盖顶标高+36.800m。屋盖结构采用三层正放四角锥焊接球钢 架，下弦支承， 格尺寸5.0×4.0m，高6.0～8.8m。机库大门处屋盖采用六层焊接球 架，高15.45m～16.25m。

架结构安装采用整体提升的施工方法， 架在地面进行拼装，门头 架和屋盖 架分两次提升，先提升屋盖 架至门头合拢位置，与门头合拢，然后再整体提升屋盖 架和门头 架。 架内管线、检修马道、屋面檩条等将随 架一并安装，待 架提升一定高度后，再安装 架下的吊车等其他设备等。

架提升设计

1

门头 架和屋盖 架提升点布置

屋盖 架提升架根据施工力设置11个整体提升点，3个临时提升点，屋盖 架1轴、15轴各有4个整体提升点，屋盖 架北侧有3个整体提升点，屋盖 架南侧有3个临时提升点。1轴、15轴各用2个40吨和4个40吨千斤顶，屋盖 架北侧每个提升点使用2台100t千斤顶，屋盖 架南侧临时提升点使用2台100t千斤顶或4台40t千斤顶。（具体提升点位布置见附图“提升点平面布置图”）

2

屋盖 架提升上、下锚点设计

1，屋盖 架提升上锚点分为两种：

（1）其中1轴和15轴千斤顶是通过由8根箱形梁组成的框架，垂直落在格构钢柱的顶端，以此为提升上锚点构造，共计8个，提升点由于各点支反力不同，因此选择的千斤顶数量不同，分别是2台和4台的40t千斤顶。以2台千斤顶为例，示意图如下图所示:

1轴、15轴两台40吨千斤顶上锚点示意图

1轴、15轴四台40吨千斤顶上锚点示意图

（2）屋盖 架南侧提升上锚点设计

屋盖 架南侧提升上锚点构造是通过由3根箱形梁构成的A字型框架，垂直落在提升支架的顶端组成的。以此为提升上锚点构造，共计3个，每个提升点使用2台100t千斤顶。示意图如下图所示:

北侧两台100吨千斤顶上锚点示意图

（3） C轴D轴之间 架北侧临时提升上锚点设计

C轴D轴之间 架北侧临时提升上锚点也是通过由3根箱形梁组成的A字型框架，垂直落在提升支架的顶端组成的。以此为提升上锚点构造，共计3个，分别用2台100吨4台40吨千斤顶。示意图如下图所示:

架北侧两台100吨千斤顶上锚点示意图

架北侧四台40吨千斤顶上锚点示意图

2，屋盖 架提升下锚点设计

（1）1轴、15轴提升下锚点采用下弦提升梁形式，提升梁选用H350×250×16×20的型钢，提升下锚点位于钢梁的两端，用20mm厚钢板制作提升下锚盘锚固装置，钢梁两端用钢管与中弦球连接成稳定的三角支撑体系，以保证提升下弦构造的稳定。

下弦提升构造示意图

（2）屋盖 架南北两侧提升下锚点设计

屋盖南北两侧提升下锚点采用提升一个上弦球形式，提升工装选用1400×800×30的钢板做球托，如下图所示：

上弦球提升构造示意图

3.屋盖 架提升至门头 架处进行合拢

4.合拢后将屋盖 架与门头 架一起提升，屋盖处提升点不变

1）门头 架提升上锚点

提升上锚点构造是通过由4根箱形梁组成的框架，垂直落在提升支架的顶端组成的。

门头 架提升上锚点示意图

2）门头 架提升下锚点

门头提升点每个下锚点采用提升三个上弦球形式，提升工装选用6000×1600×800×40的箱型梁做工装梁，如下图所示：

门头 架提升下锚点示意图

5.液压千斤顶及液压泵站选择设计

1）液压千斤顶选用40t、100t、200t三种，液压千斤顶各种性能见下表：

千斤顶技术性能 表6-37

型号	额定载荷（kN）	直径（mm）	高度（mm）	行程（mm）	钢绞线数量（根）	钢绞线过孔直径（mm）
LSD40	400	250	1110	300	6	104
TX-100-J	1000	400	1350	500	9	155
TX-200-J	2000	510	1700	250	19	190

2）液压泵站选用及具体性能见下表

表6-38

型号	额定压力(MPa)	额定流量(l/min)	泵站功率（kW）	泵站尺寸（m）	重量（kg）	备注
TX-80-P-D	31.5	80	50	1.5×1.5×1.86	2200	380V三相五线制

3）控制设备技术规格与要求

表6-39

序号	种类	工作电压	安装要求	重量(kg)	功能描述
1	主控柜	交流220V	无	30	处理传感器信号，发控 制信号给泵站
2	20米长距离 传感器	24V （泵站提供）	安装在提升吊点附近	20	实时测量提升结构的空间位置
3	油压传感器	24V （泵站提供）	注意安装插头防止损坏		测量油缸的工作压力
4	油缸行程传感器	24V （泵站提供）	做好防雨措施	10	实时测量油缸行程
5	锚具传感器	/	要安装可靠		检测油缸的锚具状态

架地面拼装

1 拼装胎具

1）拼装平台材料：砌块和φ219×12的钢管。

2）胎架搭设方法

第1步：按照图纸尺寸和轴线在地面测放下弦球平面控制 ，交点即为球心的投影点。

拼装台投影点位置图 图6-64

第2步：以投影点为中心搭设高度为500mm的砌块608个，砌块顶部用砂浆找平。

第3步：在砌块顶部用经纬仪重新测放球心的投影点，同时测量砌快顶部标高。

第4步：在砌块顶部放置钢管，钢管型心和投影点重合。

第5步：拼装时球就放在钢管顶部，为保证下弦球球心标高的一致性，钢管的长度要根据球直径、含球量和砖堆顶部标高进行计算。

3）下弦焊接球标高控制

钢管高度L随上部球直径的变化而变化，通过计算含球量来确定高度，保证球中心高度与设计标高相对一致。下弦球中心水平标高统一在+1.000m。

4）砌块截面尺寸

截面尺寸计算：

球体：317t；杆件：713t，总计1030t。

门头重约427t，屋盖 架重约603t.

拼装砌块总数量：608个，其中门头116个，屋盖 架492个。

门头单个拼装砌块受力：427/116=3.69t/个。

屋盖 架单个拼装砌块受力：603/492=1.24t/个。

地基承载系数：20t/m2（级配石）。

门头单个拼装砌块需要的底面面积：3.69/20=0.18 m2。

设计垫层尺寸：450*450mm。

屋盖 架单个拼装砌块需要的底面面积：1.24/20=0.062m2。

设计垫层尺寸：450*450mm。

5）支管工程量统计

下弦球编号	球直径（mm×mm)	数量(个）	支管	支管长度（mm）
A	300×12	144	φ219×12	442
B	350×14	153	φ219×12	399
C	400×14	86	φ219×12	371
D	450×16	73	φ219×12	442
E	500×16	17	φ219×12	309
F	550×20	26	φ219×12	280
G	600×20	18	φ219×12	249
H	700×25	25	φ219×12	188
K	800×32	26	φ219×12	129
L	900×32	21	φ219×12	63
M	900×35	19	φ219×12	45

2 架拼装顺序

利用行走塔吊， 架拼装从中间8轴向东西两边拼装。

1）提升点拼装顺序

屋盖 架南北侧提升梁的安装与 架拼装同时进行，都是从中间8轴向东西两侧1轴和15轴拼装，1轴与15轴提升梁直接使用塔吊吊装就位。

2） 架拼装方法

第1步：首先在地面平台上摆放8轴及其两侧8m范围内的下弦球、下弦杆。

第2步：在现场拼装场地将中下弦拼装成正锥型，用塔吊吊装安装就位（拼装场地胎具与现场拼装胎具相同）。

吊装就位的拼装单元

第3步：安装与中弦球相连的水平杆件。

第4步：在现场拼装场地将中上弦拼装成正锥型，用塔吊吊装安装就位。

第5步：安装与中弦球相连的水平杆件。

继续由中间向东西两侧拼装 架，行走塔也随着 架拼装后退，并随着塔吊后退拆除塔吊导轨，以免影响 架继续拼装，直至行走塔退至机库 架外侧，将所有 架拼装完毕。

整体提升工艺流程

1、屋盖 架及门头 架地面拼装完毕，所有提升工装设备已经安装就位，经检查系统一切正常以后，准备提升。提升前要有专门人员收听天气预 ，及时掌握天气状况，选择好的天气进行提升。先提升 架至门头相应位置处。

图6-73

2、将 架提升至门头相应高度处合拢。一切准备就续后，断开屋盖 架与

胎架连接部位，专业安装人员对现场提升系统以及提升上下锚点进行最后一次检查，开始提升，提升20Cm后，停滞12小时，期间对设备以及屋盖 架的变形情况进行实时监测。所有情况正常后，才可提升。将屋盖 架提升至与门头合拢位置。合拢 架与门头连接杆后将临时标准节拆除并安装门头提升塔节。

3、合拢屋盖与门头 架杆件

4、将合拢后的 架同时提升。提升速度3m/h，期间提升行程约20.15m，耗时约6.8小时。

5、大 架提升就位，索紧钢铰线。安装其余构件，逐步拆除提升工装设备。

整体提升合拢

1、 架提升合拢分为门头 架提升合拢和屋盖 架提升合拢，屋盖 架合 拢包括1轴、15轴、 架南、北两侧合拢。

1） 1轴和15轴 架格构柱提升点合拢：

架提升点后安装杆件位置示意图

（1）安装水平杆件

（2）安装斜支撑杆件

（3）安装完毕，拆除提升设备

（4）J轴 架球及杆件安装同1轴、15轴。

2） 架北侧提升点杆件合拢

3） 架南侧临时提升点杆件合拢

4）门头 架提升点合拢杆件

2.卸载。

所有构件合拢焊接完毕，经质量检验验收合格、 架整体稳定后开始卸载。

卸载前要用测量仪器对 架的稳定性进行监测，确保 架在水平和竖直方向没有相对位移反复出现情况下，可以卸载。

卸载顺序：各提升点分三级逐级均匀卸载。第一次卸载30%，第二次卸载30%，第三次卸载40% 。

整体提升测控

1、测量监测方案

1）测量的基本方法。采用坐标法作为工程测量的基本方法。控制每个球的球顶坐标，坐标采用Ｘ、Ｙ、Ｚ三个控制参数，其中Ｘ、Ｙ用于控制球的平面位置，Ｚ用于控制球的标高，以8轴为Ｘ轴，以E轴为Ｙ轴。Ｘ、Ｙ可以从平面图上测得，Ｚ需要进行换算，为减少计算量，以下弦球中一号球为基准球，换算公式如下表：

换算公式	一号球 球顶标高	一号球半径	其它球半径	其它球 球顶标高
±0	R	r	r-R

2）测量仪器的选择。为提高施工效率，减少中间环节，减少施工测量误差的积累，采用全站仪作为主要观测仪器，这样可以充分发挥该仪器在坐标观测上的优势。

3）专用靶标。为配合全站仪的使用，结合以往的经验，制作专用靶标作为提高测量效率和精度的辅助工具。该靶标可以非常方便的附着在球节点上，并具有一定的牢固性，可伴随结构一起提升，保证了结构观测的连续性。

2、平面控制 的布设

1）轴线控制 的布置

利用现场平面控制 ，测设钢结构施工轴线控制 。

轴线控制点	半永久点	观测制高点
12个控制点； 作为测放拼装平台位置和 架施工的基准点。	9个半永久点； 用于观测 架在提升、卸载、屋面荷载施加等过程中变形的观测； 布置于 架下弦球紧靠球节点的下弦杆下部。	12个制高点； 用于辅助观测 架上弦平面位置和标高； 此12点设置在轴线控制点结构上。

2）地面桩点的设置

根据现场轴线控制 ，利用全站仪测设钢结构施工轴线控制点的位置，然后在该位置埋设桩点，桩点为长宽高分别为300、300、400mm的砼块，埋于地下，顶部和地面平齐，四周设置围栏以防破坏。

3）下弦半永久点的设置

在 架提升过程中，为了便于对 架变形进行观测，在 架下弦设置了半永久观测点，该点采用抱箍悬挂在靠近球节点的下弦杆上，下端悬挂一四方体（长宽高均为5cm），在四个侧面和底面各粘贴一个反光片，从球心到反光片的总长度50cm。

4） 架拼装测量措施

施工阶段	测 量 措 施
地面小拼	利用水准仪控制小拼件型心在同平面内； 利用经纬仪控制杆件在球心处的夹角。
架组装	利用全站仪控制球节点的平面位置和标高

5） 架的变形观

施工阶段	测 量 措 施
提升过程	利用全站仪监测下弦半永久点的空间坐标的变化，特别是标高的变化，并详细记录
提升架卸载	按照卸载步骤，每次卸载后及时对半永久点的空间坐标进行观测，并详细记录
屋面系统安装	在屋面系统安装过程中，及时对半永久点的空间坐标进行观测，并详细记录

架施工质量标准

1、支承面顶板和支承垫块

1）主控项目

（1）钢 架结构支座定位轴线的位置、支座锚栓的规格应符合设计要求。

检查数量:按支座数抽查10% 且不应少于4 处

检验方法:用经纬仪和钢尺实测

（2）支承面顶板的位置标高水平度以及支座锚栓位置的允许偏差应符合下表的规定

支承面顶板支座锚栓位置的允许偏差(mm)

项目	允许偏差
支承面顶板	位置	15.0
顶面标高	0 -3.0
顶面平整度	L/1000
支座锚固	中心偏移	±5.0

检查数量:按支座数抽查10%，且不应少于4 处。

检验方法:用经纬仪、水准仪、水平尺和钢尺实测。

（3）支承垫块的种类、规格、摆放位置和朝向，必须符合设计要求和国家现行有关标准的规定。橡胶垫块与刚性垫块之间或不同类型刚性垫块之间不得互换使用。

检查数量:按支座数抽查10% ，且不应少于4 处。

检验方法:观察和用钢尺实测。

（4） 架支座锚栓的紧固应符合设计要求。

检查数量:按支座数抽查10%， 且不应少于4 处。

检验方法:观察检查。

2） 一般项目

（1）支座锚栓尺寸的允许偏差应符合下表的规定支座锚栓的螺纹应受到保护。

检查数量:按支座数抽查。

地脚螺拴(锚栓)尺寸的允许偏差(mm) 表6-46

项目	允许偏差
螺丝（锚栓）露出的长度	+30.0 0.0
螺纹长度	+30.0 0.0

2、总拼与安装

1）主控项目

（1）小拼单元的允许偏差应符合下表的规定

检查数量:按单元数抽查5% 且不应少于5 个

检验方法:用钢尺和拉线等辅助量具实测。

小拼单元的允许偏差(mm)

（2）中拼单元的允许偏差应符合下表的规定。

检查数量:全数检查。

检验方法:用钢尺和辅助量具实测。

中拼单元的允许偏差(mm) 表6-48

项 目	允许偏差
单元长度≤20m 拼接长度	单跨	±10.0
多跨连续	±5.0
单元长度＞20m 拼接长度	单跨	±20.0
多跨连续	±10.0

（3）对建筑结构安全等级为一级，跨度40m 及以上的公共建筑钢 架结构，且设计有要求时，应按下列项目进行节点承载力试验，其结果应符合以下规定:

A、焊接球节点应按设计指定规格的球及其匹配的钢管焊接成试件，进行轴心拉、压承载力试验，其试验破坏荷载值大于或等于1.6 倍设计承载力为合格。

B、螺栓球节点应按设计指定规格的球最大螺栓孔螺纹进行抗拉强度保证荷载试验，当达到螺栓的设计承载力时，螺孔、螺纹及封板仍完好无损为合格。

检查数量:每项试验做3 个试件。

检验方法:在万能试验机上进行检验检查试验 告。

（4）钢 架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度值且所测的挠度值，不应超过相应设计值的1.15 倍。

检查数量:跨度24m 及以下钢 架结构测量下弦中央一点；跨度24m 以上钢 架结构测量下弦中央一点及各向下弦跨度的四等分点。

检验方法:用钢尺和水准仪实测。

2）一般项目

（1）钢 架结构安装完成后其节点及杆件表面应干净不应有明显的疤痕、泥沙和污垢。螺栓球节点应将所有接缝用油腻子填嵌严密，并应将多余螺孔封口。

检查数量:按节点及杆件数抽查5% ，且不应少于10 个节点。

检验方法:观察检查。

（2）钢 架结构安装完成后其安装的允许偏差应符合下表的规定。

检查数量:除杆件弯曲矢高按杆件数抽查5%外其余全数检查。

检验方法:见下表。

钢 架结构安装的允许偏差(mm) 表6-49