第３３卷第４期 Ｖｏ１－３３ Ｎｏ．４ 建筑施工 ＢＵＩＬＤＩＮＧ Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ
超大型异形钢结构安装施工技术 Ｃ０ｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｓｕｐｅｒ Ｌａｒｇｅ ａｎｄ Ａｂｎｏｒｍａｌ Ｓｐａｃｅ
． 口 金伟峰 曹辉 （上海市机械施工有限公司 ２０００７２） 【摘要】针对上海东方体育中心工程中超大、超重及异形钢结构施工难等一系列的问题，通过对工程中钢结构特点和难点 的研究与分析，采取了相应的安装施工技术及措施，最终顺利地解决了工程难题，达到了设计要求，保证了工期。 【关键词】超大型异形空间钢结构安装 吊装技术 【中图分类号】ＴＵ７５８．１ｌ ／文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４—１００１（２０１１）０４—０３１６—０３
１工程概况 上海东方体育中心是为上海举办２０１１年世界游泳锦标 赛而新建，工程位于黄浦江以东、Ｊｊ Ｊ杨河以南、济阳路以西， 总用地面积３４．７５万ｍｚ，投资约２０亿人民币。整个工程包括 综合体育馆、游泳馆、室外跳水池、服务中心、大平台及室外 大平台等单体工程（图１）。 ２ 结构概况 图１东方体育中心效果 本工程结构高４３ ｍ，长１６６ Ｉｌｌ，宽１７２ ｍ。地下１层，地 上３层。主要由１Ｏ榀跨度达１５ ｍ的管拱架组合而成的结 构体系。工程中主要采用的钢管规格有西８１３ ｍｍｘ８０ ｍｍ、 ￣ｂ８１３ ｍｍＸ４０ ｍｍ、西７６２ ｍｍｘ４０ ｍｍ等规格。 本工程中钢架按吊车起重性能分成５Ｎ７段，由钢架柱、 钢架梁分段组成。其中钢架柱最重１４８ ｔ，钢架柱空间上为 头重脚轻的棱台型；钢架梁最重６８ ｔ，钢架梁空间上为１ 个倒三角管的桁架（图２）。 图２综合体育馆三维轴测模型 【作者简介】金伟峰（１９７５一），男，大专，工程师。联系地址：上 海市闸北区洛川中路７０１号（２０００７２） 【收稿日期】２０１１－０３—１２ ・３１６・ ３工程特点及难点 （１）结构空间大，单榀构件超大超重 本工程钢结构平面尺寸大，钢结构投影范围长约 １６６ ｍ、宽达１７２ ｉｌｌ，结构高４３ ｍ，钢结构总量约６ ０００ ｔ。大 量的钢结构需要在较短的时间内完成，对施工方案的选择带 来了很大的难度，对总承包商的管理协调能力也提出了很高 的要求。 大体量的钢结构伴随的是超大超重的钢构件。根据初 步设计图纸计算，最大的拱架质量在４．５ ｔ。１７２ ｍ大跨无柱 钢拱架体系更是达到了５５０ ｔ以上的质量。因此面对超大超 重构件的吊装，选择何种的吊装方案来解决此项技术难题， 并确保施工质量的前提下完成施工任务是工程中的一个难 点。 （２）吊装异性钢架柱索具要求高 本工程中２０榀钢架柱要确保高３１ ｍ、长２５ ｍ、宽 １６ ｍ，重达１４８ ｔ的异型钢桁架的安全，存在吊点布置难度 高和吊装重心难以确定等因素，这使得吊耳的设置以及吊装 索具难以设计。 （３）大跨度拱架测量、安装精度控制难 本工程１０榀拱架均采用管形结构组合而成的拱架系 统，主要管柱和弦杆均有单向或双向倾斜，由此对现场拼装 时的定位以及高空对接过程的安装精度，提出了很大的难 度。 （４）钢结构施工平面部署要求高 拱架系统的吊装基本采用整体吊装或者分段吊装，由此 对拱架的拼装位置的布置难度非常大，即要满足大型吊装设 备的允许吊装半径内拼装胎架的布置，又要和土建、幕墙、机 电等相关单位进行协调，以确保钢结构施工过程中对相关专 业的施工影响降低到最低。
４钢结构安装方案 ４／２０１ １ 金伟峰、曹辉：超大型异形钢结构安装施工技术 第４期 该工程是我国目前科学含量较高的工程，其主结构采用 了大跨度异型桁架＋两侧环形桁架＋ＢＲＢ耗能支撑组成的 结构体系。包括主体钢桁架、环形桁架、劲性柱在内，钢结构 净重总计约６ ０００ ｔｏ其异形钢桁架构件复杂多变，桁架曲率 均以相切圆为设计理念。为使本工程钢结构吊装施工顺利， 以确保整个工程的按期竣工，我们依照“减少高空焊接，提高 施工质量”、“加快施工进度，降低高空施工安全隐患”的施工 原则，采用了“两侧布置大型履带吊先中间后两边逐次施工， 加支撑分段安装，中间段跨内拼装，整体提升，塔吊补缺，整 体卸载”的施工方法。 ５ 临时支撑解决施工阶段结构稳定 （１）钢架柱支撑稳定 单榀桁架吊装施工后，由于头重脚轻，单独安装的钢架 柱必须安装侧向支撑。待相邻两榀钢架间水平桁架安装完成 并形成空间稳定体系后，其余各榀钢架可不设置侧向支撑。 但安装过程中，必须有辅机配合安装联系水平桁架形成侧向 稳定。 图３钢架柱临时支撑模型 侧向稳定可取消的前提如图４所示。 联系杆件安蓑完成 一 一 一 豢 黩蓑挂 图４钢架柱之间联系桁架安装完毕 （２）钢架梁支撑稳定 具体做法为：先在混凝土看台柱顶预先埋设钢埋件，待 混凝土达到１００％￣度后，再利用 ６０９ ｍｍ支撑把混凝土看 台高差进行调平，并利用９８０ ｍｍＸ ８００ ｍｍＸ ２０ ｍｍＸ４０ ｍｍ 的箱梁组成一个底框，次杆为［２０双拼，形成搁置西６０９ ｍｍ 支撑转换承载钢平台，最后在转换承重钢平台面上方便设置 格构支撑，以解决桁架分段安装时支撑支点搁置的难题。 ６ 钢架柱吊装技术 （１）吊装索具的设计 瓣 本工程吊装构件在最重、最大和最异性复杂的情况下， 要按照“３点确定一个面”的原则来确定“３点吊”，但确保钢 架柱回直后如何满足安装精度是施工中关键技术。为此，我 们设计了一侧选择固定钢丝绳，剩余同侧采用一套走通滑轮 组的方法。这是利用滑轮组内钢丝绳可调整长度的优点，以 解决钢架柱起拌时３点受力不同步，以及回直后利用滑轮组 自动寻找重心的问题，从而提高安装精度并降低施工成本。 （２）钢架柱的吊装 单榀钢架柱吊质量为１４８ ｔ，结构最大安装标高４５ ｍ。 所以本工程采用了６００ ｔ履带吊和４００ ｔ履带吊各１台，并 采用主臂超起工况沿施工的流水方向南北布置施工。同时， 因钢架柱为现场胎架拼装，所以挤装完成后要由ｌ台１５０ ｔ 履带吊作辅机拎与拱架柱跟部进行起扳，直至构件回值后 １５０ ｔ履带吊松钩，最后由主机负责吊装到位。
７ 拱架梁吊装技术 因本工程钢架梁均为变截面倒三角管桁架结构，其最 大构件质量约为５７ ｔ。所以，吊装施工时要待钢架柱全部安 装完成后，将履带吊改换成主副臂超起工况，直接从胎架上 进行逐段吊装。为了施工操作的方便被吊构件对接处应略低 另一侧，要先确保被吊构件对接处管口吻合，再考虑另搁置 点管口的位置标高。
８拱架提升技术 （１）拼装胎架 本工程４榀钢架梁利用了在原结构底板上设置的拼装 胎架，具体做法为：拼装胎架应按每榀钢架梁的安装位置的 投影面进行布置，胎架采用ＢＨ４００ ｎｌ ｒｌｌｘ ３００ ｍｍＸ １２ ｍｍＸ １４ ｍｍ工字钢，约１０ ｍ设置ｌ组搁置支撑，每１根支撑顶部 设置调节刀板，以确保拼装钢架梁的几何尺寸（本工程设计 未要求预起拱）。 （２）钢架梁提升前加固 这是在每个上部提升桁架上设置提升支架，并在其上 布置两个上部提升吊点，在每个上部提升吊点布置１台 １００ ｔ油缸，总共布置４台１００ ｔ油缸。如图５所示，对应的 两个下吊点设置在被提升桁架的两个上弦杆上，并要进行 西３２５ ｍｍＸ １２ ｍｍ局部加固处理，如图６、图７所示。
图５钢架梁拼装 （３）钢架梁提升 提升钢架自身须在结构的顶部安装提升设备，运用钢绞 （下转第３２０页）
・３１７・ 第４期 张耀明、王鹏、殷皓、施燮森：异域佛塔弧形钢结构吊装及其裙房特色门窗装饰施工技术 图３钢构架施工场景 型梁吊装时弯曲变形，采用木方捆绑弧线型梁，以增加梁的 刚度。 ⑤佛塔顶装饰钢架安装 全部下部结构安装完成后再安装从标高１３．５８４ ｍＮ ２１．９８５ ｍ处的佛塔顶装饰钢架。此钢架结构比较复杂，采用 工厂拼装后运至工地，整体吊装。 ４．４具尼泊尔国家民族特色装饰施工技术 尼泊尔馆裙房外墙的外立面为木雕装饰门窗，在尼泊尔 国内制作运至现场拼装，门窗全部由榫卯结构，通过角铁或 者方管的副框和我方的钢结构主体连接，门窗安装主要由尼 泊尔方人员完成，我公司作配合工作。由于装饰木雕门窗的 材质十分坚硬，对门窗洞口尺寸和预埋件位置精确度要求较
高。采取了以下措施： （１ ｊ为确保装饰木门窗顺利安装成功，施工前我公司与 尼泊尔方设计人员反复协调、商定了尼泊尔方硬木门窗的制 作误差和中方土建结构施工误差的具体要求。 （２）吊装装饰木雕门窗洞口钢构件时重点要求门窗洞 口结构尺寸小于双方制定的施工误差，并保证横平竖直和兜 方。 （３）尼泊尔的木门窗运抵工地时技术人员主动复核门 窗的尺寸，如发现与洞口尺寸之间的误差偏大，及时修改洞 口结构。
５实施效果 （１）社会效益：尼泊尔馆是上海世博会的一个重要工程 项目，展馆虽小，但建筑造型优美，结构复杂，把它建造好不 仅是～项政治任务，同时也充分体现了中国建筑的先进技术 和展示了我国工程技术人员的聪明才智。 （２）经济效益：通过技术创新，采用工厂制作，现场吊装 施工工艺来缩短结构施工工期。满足了业主和设计的要求， 且工艺简化，节约了尼泊尔馆的投资。 尼泊尔馆从２００９年１Ｏ月开始挖土到２０１０年３月底即 已全部完成钢结构的吊装和外装饰施工，留给尼泊尔方足够 的布展时间，５月１日世博会尼泊尔馆按期开馆，达到了预 期的社会和经济效益。
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图６上部提升支架加固立面 图７下部被提升结构加固立面 线与液压提升装置，并采用计算机控制将钢架粱一次性提升 到位（图８）。
图８钢架梁提升 （４）钢架梁的提升变形控制 根据建模计算分析，钢架梁与两侧的桁架结构在提升过
程中产生的变形比较大，我们运用计算软件进行分析验算， 结论是：两侧悬挑桁架结构变形值２８．１ ｍｍ，钢架梁的自重 挠度７．３ ｍｍ。因而须预先加以控制，我们采取的相应措施 是：运用全站仪对每榀钢架梁的实际拼装尺寸与两侧的间距 尺寸进行测量，由此精确地控制钢架梁提升间隙，以确保钢 架梁正常提升到位。
９ 结构整体卸载技术 卸载的方法：首先在施工阶段过程中按照施工方制定的 方案拆除外圈钢拱柱临时支撑，拆除顺序“从中间往两侧逐 根拆除”；其次考虑到中圈支撑下部为混凝土立柱，在卸载过 程中所承受荷载不宜过大，所以在卸载时逐步“从外往里，从 中间往两侧”进行循环拆除，使其荷载由支撑承受转换成结 构自行承受。
１０ 结语 本钢结构工程以超大型异形空间结构为研究对象，针对 工程的施工工期紧，结构重量分布不均匀，精度要求高，钢屋 架跨度很大的难题，我们研究出了顺利解决上述难题的施工 技术及相关措施，以期为类似结构的施工积累经验。