228 m大跨度钢桁架弦支穹顶组合网壳结构的安装技术

中建七局（上海）有限公司 上海 201812

1 工程概况

由我公司承建的绍兴某工程屋盖结构体系采用“钢桁架弦支穹顶组合网壳结构”借鉴了巨型结构体系的概念，采用“主骨架+次结构”的结构形式，主骨架由16 榀径向桁架和1 道中央环桁架构成，径向主桁架采用倒三角形截面形式，截面宽6 m，高4 m；次结构由联方形网格和马道组成。中央环桁架内圈为采光玻璃顶，采用环肋形弦支穹顶结构。

钢结构由以下几部分组成：上部弦支穹顶、中央环桁架、径向桁架、下部屋面网壳（图1）。

图1 屋盖结构体系分解

2 安装思路

2.1 环桁架安装思路

环形桁架分为8 个吊装单元，最长吊装单元长约28 m，质量约89.55 t。环桁架施工时，采用1 台3 500 kN的履带吊在环桁架外部进行吊装。环桁架吊装时，穹顶、径向桁架地面拼装（图2）。

图2 吊车行走路线

2.2 弦支穹顶组合网壳安装思路[1,2]

上部单层穹顶共分为8 个吊装单元，吊装单元最大质量为33.66 t，最大长度为31.5 m，补档数量为144 根。弦支穹顶组合网壳安装采用地面拼装，分段吊装，高空对口焊接，拉索在高空安装并张拉的施工方法。施工时，原则上对称吊装，采用1 台3 500 kN的履带吊（吊车1，塔况36 m+30 m）在环桁架外部进行吊装（图3）。

图3 吊车行走路线

2.3 径向桁架及下部联方屋面安装思路[1,2]

径向桁架安装时，拟采用1 榀桁架分为2 段同时进行安装（JHJ1a、JHJ2a除外），共分为30 个吊装单元。吊装单元最大质量为61.34 t，最大直线长度约为54 m。联方网格最下方2 个吊装单元使用700 kN汽车吊在跨内吊装，其余吊装单元使用3 500 kN履带吊在跨外吊装（图4）。

图4 吊车行走路线

3 胎架设计

本工程拼装时，拼装场地要压实平整，拼装胎架立柱下方铺设路基箱，立柱上焊接牛腿；拼装胎架相邻立柱间焊接柱间角钢支撑，以保障拼装胎架的整体稳定[3]；拼装时，搭设操作平台及垂直通道，且拉好生命线。

3.1 支撑胎架布置

钢结构在吊装施工过程中，必须要设置支撑胎架来辅助安装，支撑胎架包括支撑环形桁架和弦支穹顶中心部位的支撑胎架，以及径向主桁架分段位置的支撑胎架。

中央穹顶中心部位的支撑胎架1 榀，截面形式为2 m×2 m×2 m（长×宽×节高，下同）四肢格构H型钢胎架；环形桁架支撑胎架8 榀，截面形式为1.5 m×1.5 m格构式胎架并联；径向主桁架分段位置的支撑胎架14 榀，截面形式为2 m×2 m×2 m四肢格构H型钢胎架。由于胎架高度较高，为保证安装过程中稳定，在胎架吊装过程中顶部设置1组缆风绳，缆风绳下端与地锚连接，支撑胎架支撑在三角桁架的2 个上弦杆上。

钢结构安装时，先安装环桁架且闭合后再安装穹顶及径向桁架，为保障安装时胎架的稳定和吊装的安全，对相邻胎架进行连接。在2 榀胎架的中部用2 榀由角钢制成的水平桁架相连，2 榀桁架焊接在2 榀桁架的内侧和外侧主肢上，平行立放，2 榀拉接桁架间做相应连接。

3.2 支撑胎架安装

支撑胎架为标准拼装式胎架，分为3 种规格为3.48 m、6.07 m、12.06 m，每种标准节质量分别为1.3 t、2.4 t、28.3 t。C馆环桁架高度约30 m，由4 个标准节组成，从下向上依次为12.06 m标准节1 节、6.07 m标准节2 节、3.48 m标准节1 节。胎架安装、拆除时，使用500 kN履带吊。

4 钢结构卸载工艺

4.1 卸载原则

（a）确保结构的自身安全和变形协调；

（b）确保支撑胎架的安全；

（c）以理论计算为依据、以变形控制为核心、以测量监测为手段、以安全平稳为目标。

4.2 卸载总体思路[4]

根据施工实际情况，进行结构卸载模拟计算，确定结构整体变形、传力情况、不同分区变形量大小，结构杆件内力变化情况以及支撑胎架内力变化情况，根据计算分析结果确定卸载分区、分区卸载先后顺序、分级卸载以及分级大小，从而保证卸载过程的安全和整体结构的安全。

4.3 卸载顺序

支撑胎架主要分布在径向桁架、环桁架和中央弦支穹顶组合网壳下方，其中径向桁架下方有14 个，环桁架下方有8 个，中央叠加穹顶组合网壳下方有1 个，23 个支撑胎架形成支撑体系。卸载时，分步分级卸载。

5 结语

最大跨度达228 m的钢桁架弦支穹顶组合网壳结构施工从工艺、胎架设计、布置等方面进行验证，有效降低了施工工期，节约了成本。在设计时应充分考虑结构安全性，在安装过程中应注意控制提升速度与整体平衡性。通过本项目钢结构超大跨度安装技术实施，钢结构吊装已经圆满完成，该技术可作为类似项目参考借鉴。