大跨度钢结构关键施工技术的应用

大跨度钢结构关键施工技术应用王宏大纲引言典型安装方法及工程应用结论引言—纲要一、引言1.建筑钢结构的历史2.建筑钢结构的制作3.建筑钢结构的设计4.建筑钢结构的造型5.建筑钢结构的承建中国建筑钢结构的历史，经历了四个阶段

目前正处在高速发展期(1996—)中国建筑钢结构发展历程图引言-建筑钢结构的历史

钢材冶炼及制作水平突飞猛进，工程用钢国产化CCTV碟形节点深圳湾体育中心弯扭构件深圳大运会超厚壁圆管引言-建筑钢结构的制作武汉火车站八管相贯计算机工作站引言-建筑钢结构的设计计算机硬、软件的发展，钢结构设计已无障碍引言-建筑钢结构的造型1.钢材质轻、均匀，各向同性好2.分析能力的发展，设计无障碍3.加工技术的发展，制作无障碍建筑造型天马行空引言-大跨建筑钢结构的承建北京奥运会广州亚运会

深圳大运会

基础设施、城镇化、工业化大跨钢结构1.CCTV新台址(央视)2.广州亚运城综合体育馆3.深圳大运中心主体育场4.贵阳奥林匹克中心主体育场5.深圳湾体育中心(春茧)6.深圳宝安机场T3航站楼7.武汉新火车站8.广州新白云机场维修机库引言-大跨建筑钢结构的承建CCTV新台址

钢结构总重12.6万吨，世界单体用钢量最大的项目被英国《泰晤士报》评为世界十大“最强悍”建筑工程。广州亚运城综合体育馆引言-大跨建筑钢结构的承建

2010年第16届亚运会主场馆，钢结构总重约1.16万吨。深圳大运中心主体育场引言-大跨建筑钢结构的承建

第26届世界大学生运动会主赛场,钢结构总重约1.8万吨。

主体育场采用内设张拉膜的单层折面空间网格结构。贵阳奥林匹克中心体育场引言-大跨建筑钢结构的承建第9届(2011)全国少数民族运动会开、闭幕式主会场。钢结构总重约8300吨，观众座位51700个。深圳湾体育中心花蓝广场引言-大跨建筑钢结构的承建

第26届世界大学生运动会闭幕式会场。毗邻深圳湾和香港，总用钢量约2.1万吨。花蓝广场引言-大跨建筑钢结构的承建十字指廊候机大厅深圳宝安机场T3航站楼引言-大跨建筑钢结构的承建

深圳市有史以来单体建筑面积最大的公共建筑。毗邻深圳湾和香港，总用钢量约2.1万吨。武汉新火车站引言-大跨建筑钢结构的承建

世界首新建武汉站站房采用桥、建合一的新颖设计理念。钢结构总重5万吨，最大跨度116米。典型安装方案及工程应用—纲要二、典型安装方法及工程应用（一）高空原位单元安装法及其应用（二）滑移安装法及其应用（三）整体提升安装法及其应用（四）大悬挑无支承安装法及其应用高空原位单元安装法(1)

概念(2)

优势(3)

适用条件(4)

技术要点(5)

工程应用（一）高空原位单元安装法及其应用高空原位单元安装法(1)概念：把结构进行合理分块，分块单元吊装至设计位置(2)

与“高空原位散装法”相比，具有以下优势：①

不需搭设满堂架支承，大量节省支承材料

②

大部分拼接工作在地面完成，提高工程质量、减少高空作业(3)工法的适用条件：当结构特点不允许或场地条件的限制，难以使用更高效的滑移及整体提升法。高空原位单元安装法(4)工法应把握以下技术要点：①

单元的大小，视起重机能力和结构形式而定②

单元须自成体系，有足够的稳定性、刚度及强度(5)工程应用——深圳大运会主体育场高空原位单元安装法

跨外大型履带吊作为主吊设备

跨内中型履带吊作为辅吊设备(5)工程应用——深圳大运会主体育场高空原位单元安装法

钢结构吊装现场(5)工程应用——深圳湾体育中心(春茧)高空原位单元安装法

整个结构寓意于“春茧”，将设施整体轻轻包裹住的柔和的大屋顶，犹如孕育着待要破茧而出

依照“春茧”的外形，基于曲线的柔美要求，钢构件多为弯扭杆件，在弯曲的同时，还在扭转。(5)工程应用——深圳湾体育中心(春茧)高空原位单元安装法

春茧主体育场也是采用：高空原位单元安装法(5)工程应用——深圳湾体育中心(春茧)高空原位单元安装法(5)工程应用——深圳湾体育中心(春茧)高空原位单元安装法

春茧花蓝广场同样采用：高空原位单元安装法花蓝广场滑移安装法(1)

概念(2)

优势(3)

适用条件(4)

技术要点(5)

工程应用（二）滑移安装法及其应用1、结构滑移2、支承滑移(1)结构滑移法概念：将结构整体(或局部)，先在具备拼装条件的场地组装成型，再利用滑移系统整体移位至设计位置。结构滑移安装法

逐榀滑移：逐榀将单元从一端滑移至设计位置，直至形成整体。

累积滑移：单元在滑轨上只滑移一段，暂不移至设计位置，待连接好下一单元后再滑移一段，如此逐榀积累。结构滑移逐榀滑移累积滑移(2)结构滑移法优势：拼装场地集中于一块相对固定的场地，减少临时支承。(3)

结构滑移法适用条件：结构直接在设计位置施工有难度。结构滑移安装法(4)结构滑移法技术要点：①滑移单元为“几何不变”体系②减少“滑移阻力”，可在轨道涂润滑剂③“牵引同步性”须控制，避免结构扭转④因与设计支承条件不同，应防止结构“滑落”(5)结构滑移法工程应用：深圳机场二期结构滑移安装法

钢屋盖累积滑移：单元整体滑移、三点牵引、累积就位。深圳机场二期(5)结构滑移法工程应用：深圳机场二期结构滑移安装法此页链接动画(5)结构滑移法工程应用：哈尔滨体育会展中心结构滑移安装法

钢屋盖累积滑移：高低跨不等标高同步滑移、累积就位。哈尔滨体育会展中心(5)结构滑移法工程应用：哈尔滨体育会展中心结构滑移安装法此页链接动画(4)支承滑移法技术要点：支承滑移安装法(3)支承滑移法适用条件：周边环境难以提供拼装场地。(1)支承滑移法概念：在结构的“设计位置”搭设支承架，待该部分结构安装完成后，支承滑移，如此循环，直至完成整体安装。(2)支承滑移法优势：大量节省支承材料。①支承构架设计——要考虑启动及刹车引起的惯性力②滑移的同步性——避免支承结构扭转，卡轨等支承滑移安装法(5)支承滑移法工程应用：武汉火车站

钢屋盖主拱结构胎架滑移支承滑移安装法(5)支承滑移法工程应用：武汉火车站此页动画链接支承滑移安装法(5)支承滑移法工程应用：深圳机场T3航站楼

指廊区钢结构——胎架滑移支承滑移安装法(5)支承滑移法工程应用：深圳机场T3航站楼此页动画链接

应用计算机控制的“爬行器”，解决了同步性困扰消除了结构克服静摩擦的那一瞬间的“颤振”

安装工艺朝着信息化控制的方向发展，是质的飞跃。滑移机构—牵引装置1.

轨道直接铺设在现有土建结构上，土建结构承载力不足

滑移轨道的布设：2.轨道梁与柱网对齐，在混凝土柱顶设预埋件，将轨道梁与楼板架空，其目的为：将荷载传至混凝土柱头滑移机构—滑移轨道布设整体提升安装法(1)

概念(2)

优势(3)

适用条件(4)

技术要点(5)

工程应用（三）整体提升安装法及其应用(1)整体提升法概念：待安装结构在地面或适宜的楼层位置组装成型，再利用“提升系统”将成型结构整体向上提升至设计标高。整体提升法(2)整体提升法优势：①减少高空作业，提高作业安全性②减少支承架为主的临时工程材料③安装高度降低后，可节省大型吊车④设备工程可同时进行，并随结构提升整体提升法(2)

整体提升法适用条件：①提升单元结构形式较规侧整体提升法③对边界安装精度要求不高②提升单元强度和刚度较大网架边界与钢柱销接，要求所有销轴顺利穿入，整体提升法较难适应(4)整体提升安装法技术要点：整体提升法①整体提升同步性：超大型钢结构，各点提升力对不同步比较敏感。②

整体提升反力支承机构：希望利用永久结构柱作为提升支承。

此时，应该从设计开始就要考虑施工方法；要求结构工程师有充分利用工法优势的概念；真正实现设计与施工的紧密结合。(4)整体提升安装法技术要点：

③

整体提升过程结构响应：

从安装的角度讲，结构在提升过程中的变形不能太大，否则结构提升至设计位置后，与边界的拼接会遇到困难。

从安全性角度讲，提升过程中结构的整体及局部(杆件)不能失稳。

从符合设计角度讲，提升结构的变形宜足够小(几何非线性弱)，同时所有杆件应保持在弹性范围；这主要为了争取结构响应的“可逆性”；这样，当提升结构就位后，才可能恢复到自重作用下与设计基本一致的受力和变形状态。整体提升法

提升覆盖面积2.2万m2

，是当时应用提升技术最大的单体建筑

提升重量达4300t，结构净跨度150m整体提升法(5)整体提升安装法工程应用：广州新白云国际机库

提升支力支承机构，利用了永久结构柱，施工与设计结合的典范

施工方法采用计算机控制液压整体提升整体提升法(5)整体提升安装法工程应用：广州新白云国际机库

提升就位，完成整体提升整体提升法(5)整体提升安装法工程应用：广州新白云国际机库整体提升法(5)整体提升安装法工程应用：广州新白云国际机库此页动画链接大悬挑无支承安装法(1)

概念(2)

优势(3)

适用条件(4)

技术要点(5)

工程应用（四）大悬挑无支承安装法及其应用(1)大悬挑无支承安装法概念：不搭设支承机构，以悬挑钢结构本体的刚度为依托，进行高空散件安装大悬挑无支承安装法(2)

大悬挑无支承安装法优势：完全不设临时支承，施工措施少(3)

大悬挑无支承安装法适用条件：结构本体刚度大、稳定性好，高度较大的悬挑钢结构大悬挑无支承安装法关键技术要点变形预调悬挑定位施工过程(4)大悬挑无支承安装法技术要点:①受自重影响，施工过程中结构的位形控制是最大的技术难题之一，需进行变形预调(广义反变形)。②待延伸构件的悬挑定位工艺也是该工法的要素之一。③施工过程分析不但是要分析过程的安全性，还要确定最佳的合龙工艺。①

大悬挑无支承安装法变形预调设计位形安装位形合拢位形大悬挑无支承安装法

控制措施：变形预调去补偿施工过程中的结构变形。

加工预调值及安装预调值：加工预调值为构件加工长度与设计长度的差值，补偿施工过程中构件的轴向压缩或拉伸产生的变形。安装预调值为构件节点的安装坐标与设计坐标的差值，用来补偿施工过程中节点所产生的位移。②

大悬挑无支承安装法悬挑定位工艺：

设置具有“临时稳固”和“定位校正”双重作用的安装措施。1321—竖向可调2—竖向可调3—水平可调

待延伸构件端部布设“竖向可调”吊杆与“水平可调”刚性杆，采用高精度全站仪进行三维坐标观测，配合校正。大悬挑无支承安装法③大悬挑无支承安装法施工过程分析

安全性分析。即常规的校核施工过程中结构的整体及局部杆件稳定

获得构件的变形预调值。分析中要引入迭代法，之所以需要迭代，是因为不能直接将结构的下挠值作为预调值。

合龙分析。温度荷载不能忽视，确定最佳的合龙温度、合龙位置及合龙点数量。大悬挑无支承安装法

由两个倾斜塔楼、L形悬臂、裙楼组成

结构总高度234m，悬臂悬挑长度75m，总用钢量14万吨(5)大悬挑无支承安装法工程应用:CCTV新台址大悬挑无支承安装法

考虑到在悬臂底部搭设支承机构的代价太大

无支承法：两塔悬臂分离安装、逐步阶梯延伸、空中阶段合龙大悬挑无支承安装法(5)大悬挑无支承安装法工程应用:CCTV新台址

悬臂结构重1.8万吨，悬挑长度达

75m，设计在挑战重力的情况下，要求施工确保成型状态与设计位形基本一致

大悬臂合龙前两塔楼单独工