大跨度钢结构安装关键施工技术手册

clc中建二局第一建筑工程有限公司

大跨度钢结构安装关键施工技术手册

中建二局第一建筑工程有限公司编制

二。二一年十二月

第一建筑工程有限公司

编制说明

为规范中建二局第一建筑工程有限公司（以下简称“公司”）大跨度钢结构施工，

做到安全适用、质量可靠、绿色环保、经济合理和技术先进，公司直营事业部结合

具体项目进行案例说明，编制本作业指导手册，以期能为公司类似工程项目施工起

到理论支撑和技术参考，以不断提高公司整体技术水平，增强公司核心竞争力，为

公司“十四五''期间业务转型升级奠定基础，助力公司高质量发展。

本指导手册内容主要结合具体案例介绍了大跨度高空原位安装法，滑移安装

法，整体提升安装法的施工工艺及控制要点。

为了持续提高本技术推广总结的实用性，请各单位在参考本技术推广总结的

过程中，总结经验和积累费料，随时将有关意见和建议反馈给公司技术中心。

本指导手册著作权归中建二局第一建筑工程有限公司所有。

本指导手册主要参编人员：

主编：尹海松

副主编：李泽兰

核稿人：于海滨

起草人:李纪果

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目录

1前言................................................................1

2高空原位单元安装法..................................................2

2.1定义及适用范围................................................2

2.2案例说明......................................................3

2.2.1项目概况..................................................3

2.2.2安装工艺..................................................4

2.3控制要点......................................................5

3滑移安装法..........................................................6

3.1定义及适用范围................................................6

3.2案例说明......................................................7

3.2.1项目概况..................................................7

3.2.2安装工艺..................................................9

3.3控制要点......................................................11

4整体提升安装法.....................................................12

4.1定义及适用范围................................................12

4.2案例说明......................................................12

4.2.1项目概况..................................................12

4.2.2工艺流程.................................................14

4.3控制要点.....................................................18

5结束语.............................................................19

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1前言

当前，我国社会发展需要和经济实力的进一步增强，大跨度及空间钢结构领域

得到迅猛发展。随着国内基础设施建设、工业化、城镇化建设的需要，尤其是2008

年北京奥运会、2010年广州亚运会2011年深圳世界大学生运动会的举办，大量场

馆的建设为我国大跨度及空间钢结构的发展提供了机遇。

从建筑造型看，为了迎合人们审美要求的提高，钢结构建筑的造型日趋多变。

从结构形式看，大跨结构从比较单一的网架、网壳逐渐发展至各式组合杂交体系，

甚至很多其他领域（如桥梁）的结构形式也移植到大跨钢结构中来（如深圳万科中

心采用的斜拉桥概念），结构体系呈现出变化多端、不断创新的格局。有限元模拟

技术不断进步，为钢结构建筑的性能分析控制提供基础，建筑师天马行空般的概念

设计也得以实现。与此同时，大跨度及空间钢结构的施工技术也得到跨越式发展，

先进、创新的施工方法层出不穷，不少技术方案及措施思路巧妙，令人赞叹。

改革开放以来，我国已建成投入使用，效果良好的大跨度空间结构已有100多

项，主要是体育场馆、会展中心、剧院、航空港、火车站、码头、飞机库等，结构

体系多为网架、网壳、张弦梁、穹顶、空间管结构、预应力拉索结构、索膜结构等。

大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一，近年来我国大跨

度空间结构发展迅速，以北京奥运场馆为代表的大跨度空间结构展示了我国建筑

科学技术水平在世界上都是领先的，将成为我国空间结构发展的里程碑。大跨度空

间结构享誉中外的建筑如：

国家体育场长轴340m,短轴292m,空间门式桁架结构耗钢量（710-880）kg/m2o

北京国家速滑馆，速滑馆屋面南北向长跨约198米，东西向短跨约124米。屋

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面的双曲面建筑形式符合索网体系的受力特点，因此采用单层正交双向马鞍形索

网系。承重索沿东西向短跨，垂跨比1/15；稳定索沿南北向，拱跨比约1/28。网格

间4米，平行双索，采用高帆封闭索，直径64-74mmo索网端部连接在环形桁架

上。

大跨度钢结构的施工技术主要包含安装技术及卸载技术（若有临时支承），这

里主要谈谈安装技术，根据结构受力和构造特点（包括结构形式、刚度分布、支承

形式等），在满足质量、安全、进度及经济效益的前提下，应结合现场施工条件和

设备机具等资源落实情况等因素综合确定安装方案。常用的安装方法主要有：高空

原位单元安装法、整体提升法、滑移安装法、大悬挑钢结构无支承安装法等。

当然，从近年的发展看，钢结构工程将日趋大型化、复杂化，单一的安装方法

可能不再适应工程的需要，一个工程中往往采用多种不同的安装技术，安装方法在

朝集成化的方向发展。深圳机场T3航站楼指廊钢结构，采用了高空原位单元安装

法及胎架滑移安装法：中国爱乐乐团音乐厅及排练配套设施屋面桁架钢结构综合

采用了高空原位单元安装法及整体提升法。因此，具体工程应结合不同部位的结构

形式及施工条件等因素，通过对不同安装技术合理组合应用，完成超大型、超大跨

度钢结构的安装。以卜就具体工程实例介绍这些安装方法的适用条件及技术要点。

2高空原位单元安装法

2.1定义及适用范围

高空原位单元安装法是由“高空原位散装法”演变而来。所谓“散装法”一般

是指将构（杆）件直接在设计位置进行安装的一种方法。安装时，需搭设满堂支承，

以提供构件高空搁置及工人的操作平台。由于单件的重量较轻，可有效降低起重设

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备的起重要求。原则上，“散装法”可用于任意大跨度钢结构的安装，但大规模的

支承体系需用大量支承材料，且支承搭设时间K,高空多，工期跨度大，占用大量

建筑物内场地。因此“散装法”多应用在跨度不大、工期要求不紧的网架、网壳等

空间结构。下面以国家会议中心二期项目配套部分B23地块裙房采光顶钢结构安

装为例，介绍高空原位单元安装法的安装工艺。

2.2案例说明

2.2.1项目概况

该项目位于北京市朝阳区奥林匹克公园中心区，科荟南路南侧，天辰西路东侧。

本工程建筑用地面积26256nR总建筑面积217602nE其中地上建筑面积1312841律,

地下建筑面积86318m工包括A、B、C、D、E五座塔楼、商业裙房及地下室。其

中办公A、B、C座为地上12层，建筑高度59.1()m；办公D、E座为地上11层，

建筑高度54.60m；商业裙房地上2层，建筑高度12.00m；地下室均为4层，建筑

地面标高-国家会议中心二期项目配套部分B23地块裙房钢结构分布在地

上二层，结构标高+11.900m,结构矢高9m。

采光顶剖面布置图

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2.2.2安装工艺

裙房采光顶钢结构采用地面小拼，临时支撑高空原位对接的施工方法，支撑体

系采用满堂红脚手架，支撑高度分别为21m、26m。网壳安装流程如下：

步骤6：依次安装B2区第一棉网架左侧拼装

步骤5：依次安装B2区小拼单元3-13

单元

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2.3控制要点

（1）确定合理的高空拼接顺序

安装顺序应根据结构形式、支承类型、结构受力特征、杆件小拼单元，临时稳

定的边界条件，施工机械设备的性能和施工场地情况等诸多因素综合确定。选定的

高空拼装顺序应能保证拼装的精度，减少积累误差。

（2）严格控制基准轴线位置、标高及垂直偏差，并应及时纠正

1）安装前应对建筑物的定位轴线（即基准轴线）、支座轴线和支承面标高，预

埋螺栓（锚栓）位置等进行检查，作出检查记录，办理交接验收手续。

2）建筑物的定位轴线（即安装的基准轴线）要求用精确的角度交汇法放线定

位,并用长度交汇法进行复测，其允许偏差不超过L/10000（L为短边长度，mm）。

3）安装轴线标志（包括安装辅助轴线标志）和标高基准点标志应准确、齐全、

醒目、牢固，并要经常进行复测，以防变动。

4）结构支承面、预埋嚓栓（锚栓）的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量

验收规范》（GB50205）的规定。

5）安装过程中应对安装单元的支座轴线、支承面标高，结构屋脊线、檐口线

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位置和标高进行跟踪控制，发现误差积累应及时纠偏。纠偏方法可用千斤顶、倒链、

钢丝绳、经纬仪、水准仪、钢尺等工具进行。

6）采用网片和小拼单元进行拼装时，要严格控制网片和小拼单元的定位线和

垂直度。其允许偏差：定位线5mm；垂直度h/500（h为网片或小拼单元高度）。

7）各杆件与节点连接时中心线应汇交于一点，螺栓球、焊接球应汇交于球心，

焊接钢板节点，应与设计图符合，其偏差值不得超过1mm。

（3）严格按技术标准和安全规程设置拼装支架

拼装支架是保证拼装精度、减少积累误差、防止结构下沉，实现安全生产的重

要技术措施。因此，拼装支架的设计、选材、搭设、验收、使用和维护等技术环节

要严格把关。

拼装支架应采用扣件式钢管脚手架搭设，其施工层作业面用脚手板铺设，也可

用大型活动操作平台代替脚手板。搭设拼装支架时，支架上的支撑点的位置应设在

卜弦节点处或支座处。支架应验算承载力和稳定性，必要时可进行试压，以确保安

全可靠。拼装支架设置应有计算确定，计算方法可采用“较接”理论或“无侧移刚

架”理论计算，计算时还要考虑风荷载及架子自重对支架稳定性的影响。

3滑移安装法

3.1定义及适用范围

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或整体提升等

安装方法时，可选用“单元安装”。滑移安装法一般又可分两种：结构滑移法、支

承滑移法。以下分别介绍两种方法的施工特点。

结构滑移法：其基本思路是将结构整体（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的一种安装方法。采用这种安装技术,

拼装场地和组装用机械设备可集中于一块相对对固定的场地，与原位安装法相比，

可减少临时支承与操作平台的措施用帚，节约场地处理和管理成本。该方法中，结

构直接在设计位置施工有难度，例如场外周边施工场地有限，跨内不能满足吊装设

备的正常行走。该方法的基本构成要素只是将“整体提升工法”中的地面组装、反

力支承、整体樨升置换为“横向移动”，所以本质上与提升工法相同。

同时，采用结构滑移法应注意：结构支承处有利于铺设滑移轨道，滑移路线越

长，效率越高；滑移单元应为几何不变体系，滑移过程中有足够的刚度和稳定性，

尽可能减少滑移时的抵抗力。当采用多点牵引来实现滑移时，为避免结构在滑移过

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程中发生扭转，牵引的同步性须得到控制，若难以保证，则应充分计算评估因牵引

不同步给滑移单元造成的影响，必要时可为滑移单元进行临时加固。滑移单元最后

固定之前，结构在移动方向与其正交方向存在着“容易滑移”趋势，因为与设计支

承条件不同，要防止设计外（即滑移平面外）的变形，有必要采取防止“滑落”的

对策，比如在两侧支承附近设置自平衡的刚性拉杆或柔性拉索。

此外，结构滑移法还包括两种不同的工艺：逐根滑移、累积滑移。以桁架结构

为例，简单说明两种工艺的区别。

逐板滑移将一根或由若干根组成的滑移单元从一端至设计位置，各滑移单元

之间分别在高空进行连接，直接形成整体结构。

累积滑移将滑移单元在滑轨上只滑移一段（暂不移至设计位置），待连接好卜

一单元后再滑移一段距离，如此反复，逐根积累，直至洛各牖单元推至设计位置。

总之，大跨度及空间钢结构的安装方法中，当无法设置临时支承或使用安装吊

车条件不好，即直接在建筑位置施工有问题时，结构滑移工法可作为解决方案之一。

支承滑移法：支承滑移法是在结构的设计集团搭设支承架，以给结构在原位安

装提供支承和操作平台，待该部分结构安装完成后，支承滑移即与已安装的结构脱

离。这样即为相邻结构的原位安装创造了条件，如此循环，直至结构完成整体安装。

因此，与结构滑移法中“结构滑而支承机构不滑”相反，支承滑移法可总结为“结

构不滑而支承机构滑”。采用支承滑移法时，支承构架的设计除满足常规的整体及

局部稳定外，还要考虑水平动荷载（启动及刹车作用引起的水平惯性力），必要时

可增设大斜撑以提高其抗侧刚度。

总之，由于此法需占用结构跨内场地，故当周边环境难以提供结构拼接场地时,

支承滑移法可作为解决方案之一。值得注意的是,无论组构滑移还是支承滑移法.

其滑移轨迹除了常规的直线平移外，曲线滑移也屡见不鲜，频频应用在工程实践中。

下面就用实际工程案例来说明滑移安装发在工程实践中的应用。

3.2案例说明

3.2.1项目概况

本工程位于河北省承德市双滦区东面，元雹线以东。建设用地面积4.07万n?,

新建建筑总面积为51246.75日（地下12713.68m2,地上38533.O711F）,包含：多功

能活动厅地下1层，地上1层，建筑物总高度16.05m；图书馆及青少年宫、青少

年科技馆地下1层，地上9层，建筑高度49.15m；博物馆及文化馆地下1层，地

上4层，建筑高度23.80m；综合体育馆，地上3层，建筑高度24.70m。四层局部

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为钢桁架结构，位于2区A5轴〜A9轴/AD轴〜AJ轴之间，其总重量约为550(,桁

架的高度为5.3m,最大跨度为36m,杆件的截面形式为H型钢和圆管。连廊为钢

桁架结构体系，主要由4福主桁架、3根次桁架及桁架间上、下弦钢梁组成，连廊

南侧为悬挑框架结构。连廊采用钢筋桁架楼承板组合楼板。3根次桁架主要为A6、

A8轴桁架共2根，A7轴桁架1根，屋盖桁架分布如下图：

2区连体钢结构整体轴侧图

A8轴次机架

桁架结构分布示意图

钢连廊为桁架结构体系,4根主桁架跨度达36m,高度5.3m,桁架杆件截面

较大，最重一根桁架重量达903

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主桁架有4根，桁架两端与劲性钢骨结构刚接连接，次桁架3根，其余为桁架

间钢梁。根据结构特点，综合考虑经济性，主桁架拟采取滑移就位的方式，滑移轨

道布置在混凝土柱外侧、桁架上弦正下方，每棉桁架均在AJ轴处进行拼装，桁架

分三段在地面.匕拼装好后，在空中对接成整根桁架，对接点处设置两个临时支撑架。

次桁架采用简易提升架提升就位，提升架设置在已安装好的主桁架上。其余钢次梁

采用现场布置的塔吊进行吊装。

322安装T艺

流程­:主桁架均在北侧地

面上分三段进行拼装。首先

将AE轴桁架高空对接成整

棉桁架，采用l30t汽车吊吊

装，坦克车提前放置在轨道

梁上，桁架两端落在坦克车

流程二：在牵引支架上设置

好电动葫芦，通过葫芦缓慢

牵引，将桁架滑移至AE轴

处。

流程三：通过千斤顶将桁架

向上顶升至设计标高，与牛

腿对接，对接按设计要求施

焊并探伤，完成第一桶桁架

的安装。

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流程四：按照同样的方法依

次将AF、AH轴桁架滑移就

位，AJ轴桁架原位进行高空

分段拼装。

流程五：采用简易提升架将

主桁架间的钢次梁吊装就

位，焊接完成，高强螺栓进行

终拧。

流程六：在下方一层楼板上

提前将A6、A8轴的两桶次桁

架拼装好（采取立拼方式），

在主桁架上分别设置提升

架，将次桁架提升就位。

流程七：提升就位后的次桁

架焊接完成，然后在AE轴主

桁架上分别设置提升工装，

将悬挑部分次桁架提升就

位。

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流程八：AF~AH轴间钢次梁

采用简易提升架依次吊装完

成，并完成焊接及高强螺栓

施工。悬挑桁架与主桁架上

牛腿对接好后焊接。

流程九：最后采用简易提升

架将悬挑部分钢次梁依次吊

装完成。

流程十：钢桁架整体施工完

成，进行后续钢筋桁架楼承

板施工。

3.3控制要点

（1）高空拼装平台位置选择是决定滑移方向和滑移重量的关键。应视现场条

件、支承结构特征、起重机械性能等诸多因素选定高空拼装平台位置。高空平台（滑

移方向由一端向另一端滑移）也可搭设在网架中部（在滑移结构两侧有起重设备时

采用，滑移方向由中间向两端滑移）或者搭设在滑移结构侧部（三边支承滑移结构

可在无支承的外侧搭设，滑移方向由外侧向内侧滑移）。

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（2）高空拼装平台与滑道连结。高空拼装平台标高应由滑轨顶面标高确定。

滑道架子与拼装平台架子要固定连接，互相构成整体稳定架，对于单独设置的中间

滑道架子两侧耍拉缆风绳，确保侧向稳定，滑道端部架子应与框架（柱）固定，无

框架（柱）时应设斜抛撑和缆风绳同时固定。如果在端部要设滑移牵引反力架时，

无论有无框架（柱）均需在架子端部纵向拉缆风绳固定。缆风绳初张力视反力架上

反力大小和框架刚度计算确定。

（3）滑轨应焊于钢筋混凝土梁面的预埋件上，预埋件应经过计算确定；轨面

标高应高于或等于网架支座设计标高。设中间滑轨时，其轨面标高应低于两边轨面

标高20~30mm。滑轨接头处应垫实，若用电焊连接应锂平高出轨面的焊缝。当支

座板直接在滑轨上滑移时.，其两端应做成圆倒角，滑轨两侧应无障碍。当设置水平

导向轮时，可设在滑轨的内侧，导向轮与滑道的间隙应在10~20mm之间。摩擦表

面应涂润滑油，以减少摩擦阻力。滑轨两侧应设置宽度不小于1.5m的安全通道，

确保滑移操作人员高空安全作业。当围护栏杆高度影响结构滑移时，可随滑随拆，

滑移过后立即补装栏杆。

4整体提升安装法

4.1定义及适用范围

整体提升安装法是将待安装结构在地面或适宜的楼层投影位置组装成型，再

利用“提升系统”将成型结构整体向上提升至设计标高的一种安装方法。当大跨度

钢结构高度较高，不利于搭设支承胎架，提升钢结构形状规则时，整体提升的施工

方法可作为选择方案之一。卜面结合工程实例介绍整体提升安装法在施工中的应

用。

4.2案例说明

4.2.1项目概况

中国爱乐音乐厅项目总建筑面积26587m，地上建筑面积14555m?、地下建筑

面积：12032m2,总用地面积11559.2220?。本工程地下二层，地上四层，建筑高

度为23.90m,主要功能为大音乐厅、录音棚、交响乐排练厅、各类乐器的排练厅、

音乐厅的技术用房、办公用房等，地上总高度28.6m,地下总高度・14.75m。钢结构

部分房中房和屋面钢桁架结构总重1200to

屋面钢桁架位于大音乐厅结构屋面层，为双向正交管桁架结构，平面上位于结

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构的1-4〜1-15线X1-F〜1-M轴，平面尺寸为59mX44.8m,最高安装标高为

26.850m。桁架自身高度5.3m,最大跨度53.()m,通过成品支座及预埋件固定在标

高21.000m的屋面层，屋面钢桁架分为预装段区域，提升区域和悬挑区域三部分，

构件材料采用无缝钢管。

钢桁架自身重量约为8633本次提升范围内的钢桁架重量约457t,提升高度

约26m,如下图：

本次屋面桁架提升单元及范围如下图所示:

屋面桁架提升单元示意图(红色区域为提升单元)

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提升立而图

4.2.2工艺流程

4.2.2.1屋面桁架提升具体流程

利用地下室顶板结构搭设拼装胎架，并在拼装胎架上拼装钢桁架提升单元；

利用已安装的屋面钢桁架和屋面层混凝土框架结构没置8组提升平台，每组

提升平台上设置1台XY-TS-75型液压提升器或1台XY-TS-135型液压提升器；

在提升平台上安装液压同步提升系统设备，包括提升器、传感器等；

在提升单元与上吊点对应的位置安装提升下吊点临时吊具及加固杆件等临时

措施；

在提升上下吊点之间安装专用底锚和专用钢绞线；

调试液压同步提升系统；

检查钢结构提升单元以及液压同步提升的所有临时措施是否满足设计要求；

确认无误后，开始试提升；

按照设计荷载的20%、40%、60%、70%、80%、90%>95%、100%的顺序逐

级加载，直至提升单元脱离拼装平台；

提升单元最低点脱离胎架约100mm后，暂停提升；

微调提升单元的各个吊点的标高，使其处于设计姿态，测量提升单元跨中最大

变形并进行记录，并静置2〜24小时；

再次检查屋面钢梁提升单元以及液压同步提升临时措施有无异常，并将测量

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数据与离地时进行对比；

确认无异常情况后，开始正式提升；

提升单元整体提升至距离设计标高约600mm左右时，暂停提升；

测量各个吊点的实际标高，并与设计标高进行比对，做好记录，作为继续提升

的依据；

降低液压同步提升的速度，利用液压同步提升计算机控制系统的的“微调、点

动”功能，使各提升吊点缓慢的依次到达设计标高，满足安装要求；

安装后装杆件等，使其形成完整的受力体系；

液压同步提升系统按照95%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%

的顺序分级卸载，直至钢绞线松弛，屋面荷载全部转移至支座球上：

拆除液压提升系统及临时措施等，完成屋面桁架的提升作业。

4.2.2.2提升流程图

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步骤3：拆除液压提升系统及临

时措施等，完成屋面桁架的提

升作业。

4.2.23提升吊点设置

根据屋面桁架结构布置及工况计算的结果，单元提升作业是吊点布置如下:

加加］

”为吊点,吊点的距离均为吊点中心到柱中心的距离

4.2.2.4提升平台布置

根据提升吊点的位置的结构式、桁架弦杆和混凝土柱规格以及吊点反力等，本

次提升作业时共设置4种提升平台，提升平台布置图如下：

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提升平台平而布置图

4.2.2.5分级加载试提升

（1）试提升的主要目的是通过试提升过程中对提升单元、提升临时措施、提

升设备系统的观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件，保证提升过程的安

全。

（2）待液压系统设备检测无误后开始试提升。以计算机仿真计算的各提升吊

点反力值为依据，确定液压提升器所需的伸缸压力（考虑压力损失）和缩缸压力。

（3）开始试提升时，液压提升器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%、

40%、60%,在一切都正常的情况下，可继续力口载至U70%、80%、90%、95%、100%,

直至提升单元全部脱离拼装胎架。

（4）在分级加载过程中，每一步分级加载完毕，均应暂停并检查：如上吊点、

下吊点结构、提升单元等加载前后的变形情况，以及主体结构的稳定性等情况。一

切正常情况下，继续下一步分级加载。

（5）当分级加载至提升单元即将离开胎架时，可能存在各点不同时离地，此

时应降低提升速度，并密切观杏各点离地情况，必要时做“单点动”提升，确保提

升单元离地平稳。

4.2.2.6正式提升

为确保提升结构及主体结构提升过程的平稳、安全，根据结构的特性，拟采用

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“吊点油压均衡，结构姿态调整，位移同步控制，分级卸载就位”的同步提升和卸

载落位控制策略。

每台液压提升器处各设置•套行程传感器，用以测量提升过程中各台液压提

升器的提升位移同步性。主控计算机根据各个传感器的位移检测信号及其差值，构

成“传感器一计算机一泵源控制阀一提升器控制阀一液压提升器一提升单元”的闭

环系统，控制整个提升过程的同步性。

提升单元离开拼装胎架约l（X）mm后，利用液压提升系统设备锁定，空中停留

4〜12小时作全面检杳（包括吊点结构，承重体系和提升设备等），并将检杳结果

以书面形式报告现场总指拦部。各项检查正常无误，再进行正式提升。

用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差。通过液压提升系

统设备调整各吊点高度，使提升单元达到设计姿态。

以调整后的各吊点高度为新的起始位置，复位位移传感器。在整体提升过程中,

保持该姿态直至提升到设计标高附近。

在提升过程中，因为空中姿态调整和后装杆件安装等需要进行高度微调。在微

调开始前，将计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式。根据需要，对整个

液压提升系统中各个吊点的液压提升器进行同步微动（上升或下降），或者对单台

液压提升器进行微动调整。微动即点动调整精