大跨度拱形鋼結構安裝施工工法

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》是河北建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是高秋利、王福才、張士臣、田偉、劉永建，適用於工業與民用建築工程中大跨度拱形鋼結構安裝工程。尤其適合土建主體結構為混凝土框架梁板，上部為大跨度拱形鋼結構的工程。

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》主要的工法特點是土建結構為混凝土梁板；在混凝土頂板上設定支撐塔架，下局部設滿堂紅架體支撐；採用分段吊裝、現場拼裝焊接。

2008年01月31日，《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：大跨度拱形鋼結構安裝施工工法
• 工法編號： YJGF018-2006
• 完成單位：河北建設集團有限公司
• 主要完成人：高秋利、王福才、張士臣、田偉、劉永建
• 套用實例：呼和浩特白塔機場擴建工程航站樓工程
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）

形成原因

截至2005年，鋼結構建築憑藉其造價低、大空間、抗震性能好等優點迅速發展，尤其在公共建築和大型場館等公用設施中得到廣泛套用。而拱形結構因其大空間、造型新穎、美觀等特點，受到諸多建設單位的厚愛。

當鋼結構拱落地長度較長，土建結構為混凝土梁板時，主拱安籃歡獄元裝宜採用分段安裝，由拱腳向上組裝，最後在頂部中間合龍。結合205.44米大跨度空間拱形鋼結構的安裝進行施工總結，形成了《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》。

工法特點

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的工法特點是：

1.土建結構為混凝土梁板，上部為箱形變截面鋼結構主拱，主拱生根於四個拱腳基礎；

2.在混凝土頂板上設定支撐塔架（同時作為操作平台），混凝土頂板下局部設滿堂紅架體支撐；

3.採用分段吊裝、現場拼裝焊接。

操作原理

適用範圍

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》適用於工業與民用建築工程中大跨度拱形鋼結構安裝工程。尤其適合土建主體結構為混凝土框架梁板，上部為大跨度拱形鋼結構的工程。

工藝原理

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的工藝原理敘述如下：

主拱安裝在能同時滿足設計分段要求和運輸要求的前提下，採用分段製作、運輸和安裝。為確保整體空間結構的穩定性，主拱的安裝需穿插在其他結構梁安裝的同時進行，主拱的安裝順序是從四個主拱腳向上進行安裝，最後在頂部中間合攏，主拱安裝的同時，及時進行主拱和屋面拱之間的拉桿支撐的安裝。

施工工藝

• 工藝流程

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的工藝流程為：建立測量控制網及測量控制→主拱支撐架體設計→主拱吊裝及安裝→卸荷。

• 操作要點

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》同時涉及分段及吊機的選擇、施工測量定位、支撐架體的設定、鋼拱的吊裝及安裝、卸荷等多種施工工藝，而鋼拱的吊裝及安裝是整個施工過程的關鍵。

一、建立測量控制網及測量控制

GPS點的交接及覆核，根據GPS點的成果，制定點位精度的複查，具體測量步驟∶根據GPS點的布局，在施工區域邊布設二級控制網，按閉合導線的觀測方法，計算出導線精度，再根據計算出的點位精度，如果GPS點的成果符合施工要求即可使用，反之要對導線實行平差後才可使用；對水準點的複查，採用國家二級水準的要求進行複查，在施工區域內按施工需要布設若干固定的水準基準點，對布設的水準點實行聯測。

建立施工控制網（有軸線控制樁），形成統一布局（圖1）。

圖1 鋼結構安裝測量控制網

二、施工中的測量控制

1.主拱跨度大，對於四個主拱與地面接觸點的控制精度要求相對高，在二級導線的基礎上用極坐標法放樣出四個接觸點，建立一矩形導線閉合環，用距離、角度覆核精度。

2.主拱為斜平面主拱，在測量控制上採用直角相交觀測法。

3.主拱採用分段安裝，在二級控制基礎上布置方格網，對桁架節點進行控制，詳見圖2。

圖2 主拱定位平面布置圖

4.高程測量

依據現場的已知水準點，在芝院施工場區內測設水準基準點，水準點的密度應為100米左右一個，水準路線構成複合路線，以便校核，觀測精度要滿足四等水準的要求，閉合差要小於f_h=±20毫米或f_h=±60毫米。（L為線路長，以千米計；n為測站數。）

5.變形觀測

在確認施工安裝準確後，以安裝監測所測定的每個標誌點的實際坐標和高程作為基準值。以後每隔2周按安裝監測時用同精度的觀測方法對標誌點進行觀測，計算出牛譽判坐標和高程與基準值進行比較，從而確認鋼架頂部的變形情況。直至建築物封頂看不見標誌點後，變形觀測結束。

三、主拱支撐架體設計

1.根據鋼拱結構體系分析，謎舟簽並結合設計結構的節點詳圖，首先安裝周邊的鋼柱及鋼柱間的連梁，然後安裝中間拱和屋面梁，在主拱未能形成三角形桁架之前，整個屋面鋼結構的中間部分荷載全由中間拱來支撐，所以首先在中間拱下方設定支只姜兵燥撐，並根據混凝土柱網間距在中間拱下方每個混凝土柱柱嚷凳永頂設定承重支承架。

主拱為主要受力桿件及結構體系的主支撐構件，在分段吊裝時自重必須外加支撐體系來完成，所以在主拱的投影弧線上同樣根據混凝土結構梁、柱位置、間距等設定底部承重支撐。其位置儘量選在每兩橫軸中間附近，即在各撐桿與斜主拱相交點附近，主拱下各支承架設定在每兩軸中間，既能符合斜主拱承重定位拼裝要求，也滿足各撐桿的安裝施工。主拱下支撐固定詳見圖3。

圖3 主拱支撐架頂平台及固定示意圖

每個支承架搭設前，需首先安裝完畢該跨的屋樑，並將該處支承架上部臨時採用檁條將支承架與屋樑連線固定，必要時將支承架頂端用纜繩與屋樑上的檁托板拉牢，以確保支承架上部穩定性，同時在支承架屋樑與樓面之間中部也用纜繩與樓面錨固板拉牢固定，纜繩上應設有手拉葫蘆以便於調節應訂挨，並在支承架下部焊上ф48短鋼管，用腳手鋼管將支承架下部連線牢固，確保支承架體的整體穩定性。

2.針對工程的結構特點及施工順序和方法，同時結合現場的施工環境，合理選擇支撐架體的形式及規格。一般可採用格構柱架體支撐，該格構柱以6米為一個標準節（圖4），並可根據不同的主拱安裝形式，以及施工順序進行支承架的布設，見圖5鋼結構主拱支撐架體設定平面圖及圖6鋼結構支承架體立面圖。

圖4 格構柱節點

圖5 主拱支撐架體設定平面圖

圖6 支撐架體立面圖

3.樓面上支承架不一定在混凝土樑上，為確保將支承架上的荷載直接傳遞到混凝土樑上，在每個支承架下垂直於混凝土梁方向設定兩根200毫米×200毫米，長度不小於4米的工字鋼，每根工字鋼兩端均要搭在混凝土樑上方，以確保混凝土梁受力。對坐落在地面上的支撐架，在現場根據施工需要進行製作，並在支架位置澆築2000毫米×2000毫米×200毫米混凝土基礎，基礎配筋為ф12@200雙層雙向網片，確保支架均勻受力，並在支承架四周設定鋼管樁，便於支承架的錨固。主拱支承架下支座見圖7、主拱支承架底部基礎見圖8。為確保樓板不受力，在樓板底部支撐塔架下局部設定滿堂紅架體支撐。

4.主拱與地面呈一定角度，定位控制難度較大，必需根據主拱傾斜角度，在兩個方向設定帶角度的定位支托，以使主拱的定位準確，主拱定位支座見圖9。

圖9 主拱定位支座

四、主拱吊裝及安裝

1.分段及吊機的選擇

根據施工現場的實際情況，結合鋼構件的總重量，進行吊裝機械的選擇及分段數量。

首先考慮吊裝機械的一般起重量、工作半徑，並結合鋼拱總重量，底部混凝土柱的柱距等，確定鋼拱分段數量及尺寸，根據單體重量最大時的起重參數，進行吊機的選擇。

2.安裝總體流程∶

1）首先進行鋼柱及鋼柱之間的連梁安裝，具體如圖10流程圖一。

圖10 流程圖

2）為了使屋面結構形成穩定的體系，所以對兩端第二段中間拱進行安裝，並進行兩端屋面梁和鋼柱的拼裝安裝，同時對兩端屋面梁之間的連梁和水平剪刀支撐進行安裝，具體如圖11流程圖二。

圖11 流程圖二

3）進行下一段屋面結構梁安裝，同時做好吊裝主拱梁的安裝準備工作，具體如圖12流程圖三。

圖12 流程圖三

4）進行主拱梁的安裝，同時安裝相應部位連梁，並在樓面上進行鋼柱和屋面鋼樑的拼裝，具體如圖13流程圖四。

圖13 流程圖四

5）依此類推進行剩餘主拱的安裝，詳見圖14流程圖五、圖15流程圖六、圖16流程圖七。

圖14 流程圖五

圖15 流程圖六

圖16 流程圖七

6）進行靠內側主拱梁吊裝合龍，具體見圖17流程圖八。

圖17 流程圖八

7）進行靠外側屋面梁及鋼柱等安裝，並進行靠外側主拱梁合龍詳見圖18流程圖九。

圖18 流程圖九

五、卸荷

1.總體思路

在卸荷前，整個鋼結構荷載分別由鋼柱、支撐架及主拱承擔，卸載時支撐架上所承受的荷載逐漸過源到鋼柱和乾拱上。最終形成穩定的承載體系。卸載過程是使屋蓋系統緩協同空間受力的過程，此時整個屋蓋系統的內力重新分布，並逐漸過渡到設計狀態。在卸載時應遵循"變形協調、卸載均衡"的原則，採用從中間向兩邊逐步卸荷的施工方案，先卸載中間拱的支撐架，卸完後再進行主拱的卸荷，兩榀主拱應同時由中間向兩端進行。

2.卸荷具體施工過程∶

1）在主拱下各支撐架的支撐點的H型鋼樑上設定型號為QL50的50噸螺旋千斤頂，支撐點上設定一個。

2）在每個螺旋千斤頂的頂部利用ф219的鋼管作套筒，再在鋼管的頂部做與拱架角度相同的支托作為臨時支撐。

3）調節螺栓千斤頂的高度，使支托支撐在拱架的底部，頂緊到位。

4）在每根H型梁千斤頂的落位處設定鋼板卡碼，固定千斤頂，防止千斤頂在支撐H型鋼樑上滑落和失穩，具體見圖19、圖20。

5）待所有支撐點上的臨時千斤頂支撐到位、頂緊後，按照從中間到兩邊的順序逐漸拆除原臨時的支撐，讓主拱逐步落位在千斤頂支托上。

材料設備

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》使用的材料主要有格構柱架體、200毫米×200毫米工字鋼、鋼架管、鋼板卡碼、ф219的鋼管、舊橡膠輪胎等；主要採用的機具設備有；履帶吊機、汽車吊、千斤頂、手動葫蘆、全站儀、經緯儀、水準儀、鋼絲繩、安全繩、網、對講機等。

質量控制

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》施工質量控制須嚴格按《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205—2001中相關驗收標準執行。

1.勞動力組織到位，配備測量人員4名，負責安裝定位；電焊工20名，負責現場焊接拼裝；質檢員2名，負責質量檢查。

2.現場的控制點和主控線在移交前，必須經監理等單位對現場的控制點和主控線進行覆核並確認。

3.主拱的控制點和主控線的設定完成後，同樣須經相關單位進行覆核並確認。

4.在主拱的安裝過程中，相關單位必須同時旁站監控。以確保預埋件的安裝就位的準確性。

5.吊裝第一段箱形梁時，以箱形底柱的垂直線為基礎進行安裝、垂直度校正。垂直度調整好後，箱形梁接頭部位上、下，左、右進行點焊，再複測箱形梁和箱形底柱的垂直度，確保無誤後，然後在箱形梁的兩端用鋼支撐把箱形梁撐住以保證箱形梁的穩定性，最後再對對接坡口進行全熔透焊接。在箱形梁標高控制上∶選用在每個支撐胎架的頂部安裝一隻20噸液壓千斤頂，以調節箱形梁的標高，吊裝後面的箱形梁以同樣的方法進行施工。兩根箱形梁安裝結束後，再安裝兩根鋼樑間的支撐桿件，以確保箱形梁的穩定性。

6.每吊裝完一段箱形梁，對其進行測量、覆核無誤後再進行加固、焊接。

7.嚴格按照焊接工藝評定報告和《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ 81—2002。焊接前進行坡口除銹、打磨。箱形梁施焊時，由於箱形梁截面大，焊接量比較大，焊接過程中為防止箱形梁變形，採用兩人對面同時焊接，然後再進行上、下坡口焊接。對於拉桿與箱形梁焊接時，也應由兩人由上至下對稱施焊。

8.設計要求全焊透的一級焊縫採用超音波探傷進行內部缺陷的檢驗，超音波探傷不能對缺陷作出判斷時，應採用射線探傷，其內部缺陷分級及探傷方法應符合2005年前的國家標準《鋼焊縫手工超音波探傷方法和探傷結果分級法》GB 1135或《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級》GB 3323的規定。要求一級焊縫100%探傷。

9.焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷。不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。每批同類構件檢查10%，且不少於3件。

10.主拱安裝應符合以下質量標準，見表1。

安全措施

採用《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.起重機的行駛道路，必須堅實可靠。起重機不得停置在斜坡上工作，也不允許起重機兩個履帶一高一低。

2.安裝時搭設穩固可靠的臨時工作平台。並嚴防高空墜落事故發生。

3.施工用電嚴格遵循用電規程，保證安全用電。

4.焊接作業場地不得有易燃易爆物品。電焊機外殼必須接地良好，電源的拆裝應由電工進行，應設單獨的開關。焊鉗和把線必須絕緣良好，連線牢固。

5.防止高處墜落，操作人員在進行高處作業，必須正確使用安全帶。安全帶一般應高掛低用，即將安全帶繩端掛在高的地方，而人在較低處操作。

6.安裝過程中遇大風（6級以上），應立即停止吊裝、焊接等其他施工項目。對已安裝結束還沒焊接的箱形梁，在遇到大風時箱形梁兩端用落地鋼支撐撐住鋼樑，兩端再增設兩根纜風繩以減少風力對鋼樑的風荷載。焊接前再對鋼樑的標高、垂直度進行測量，複測無誤後在進行焊接。

7.在支架卸荷過程中，必須對主拱架的變形情況進行全程跟蹤觀測，並做詳細記錄，應避免突變情況的產生。

環保措施

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的環保措施如下：

1.嚴格控制人為噪聲，進入施工現場不得高聲叫喊、亂吹口哨、限制高音喇叭使用，最大限度地減少擾民。施工噪聲遵守《建築施工場界噪聲限值》GB 12523—90。

2.加強對施工現場粉塵、噪聲、廢氣、廢水的監控工作，及時採取措施消除粉塵、噪聲、廢氣、廢水的污染。

3.保持施工機械的整潔。電纜、氣割帶、風帶等沿施工台架成束自下而上拉放。並應綑紮牢固。

效益分析

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》主拱吊裝採用分段吊裝施工技術，施工較為方便，工序交叉影響少，保證了施工質量，加快了施工速度，提高了工作效率，節省了人工開支，從而降低了工程造價。

1.節省人工費、機具租賃費、縮短工期帶來的效益

縮短工期合計按33天計算。

人工費節約∶33天×90人×70元/天·人=207900元

機具租賃費33天×2000元/天=66000元

合計∶86.79萬元。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

2.社會效益

截至2005年，該工法所涉及的內容在不同程度上解決了中國國內大跨度拱形鋼結構安裝的空白，為中國國內同類型鋼結構的最長跨度，對安裝中的關鍵技術進行較全面、細緻地研究，實現技術先進、經濟合理和施工方便等目標，為保證工程質量和結構安全提供了理論依據，可為同類工程積累寶貴的施工經驗。

套用實例

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的套用實例如下：

1.呼和浩特白塔機場擴建工程航站樓工程結構形式為混凝土框架及鋼結構，7.2米以下為混凝土框架梁板，南北方向跨度92米，東西方向長度168米，上部為兩榀變截面箱形鋼性斜主拱，落地長度205.44米，主拱平面內半徑約141.1米，拱斷面採用下大上小的變高度箱形斷面，由鋼板焊接而成，翼緣寬度1.4米不變，截面高度由1.8米至1.4米漸變，壁厚25毫米，在拱的自身斜平面內呈圓弧形，拱頂距離12米，主拱最高高度40米，拱與地面成64°角，主拱自重391.7噸。

2.航站樓主拱在施工過程中，計畫吊裝開始工期為4月15日，如採用整體吊裝，所有構件須在4月15日全部到場，實際採用分段吊裝後，構件按吊裝計畫分批進場，既減少了運輸費用，又減少了單構件吊裝起重量，減小了起重機噸位，降低了吊裝難度，施工時採用了首鋼的利瑪7707型300履帶吊進行主拱吊裝作業，施工安全、快捷，同時可與航站樓其他土建工序穿插作業，減少了工序間的施工影響。從而加快了施工進度，航站樓鋼結構主拱於同年6月19日順利實現合攏。確保了計畫工期。

榮譽表彰

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。

建立施工控制網（有軸線控制樁），形成統一布局（圖1）。

圖1 鋼結構安裝測量控制網

二、施工中的測量控制

1.主拱跨度大，對於四個主拱與地面接觸點的控制精度要求相對高，在二級導線的基礎上用極坐標法放樣出四個接觸點，建立一矩形導線閉合環，用距離、角度覆核精度。

2.主拱為斜平面主拱，在測量控制上採用直角相交觀測法。

3.主拱採用分段安裝，在二級控制基礎上布置方格網，對桁架節點進行控制，詳見圖2。

圖2 主拱定位平面布置圖

4.高程測量

依據現場的已知水準點，在施工場區內測設水準基準點，水準點的密度應為100米左右一個，水準路線構成複合路線，以便校核，觀測精度要滿足四等水準的要求，閉合差要小於f_h=±20毫米或f_h=±60毫米。（L為線路長，以千米計；n為測站數。）

5.變形觀測

在確認施工安裝準確後，以安裝監測所測定的每個標誌點的實際坐標和高程作為基準值。以後每隔2周按安裝監測時用同精度的觀測方法對標誌點進行觀測，計算出坐標和高程與基準值進行比較，從而確認鋼架頂部的變形情況。直至建築物封頂看不見標誌點後，變形觀測結束。

三、主拱支撐架體設計

1.根據鋼拱結構體系分析，並結合設計結構的節點詳圖，首先安裝周邊的鋼柱及鋼柱間的連梁，然後安裝中間拱和屋面梁，在主拱未能形成三角形桁架之前，整個屋面鋼結構的中間部分荷載全由中間拱來支撐，所以首先在中間拱下方設定支撐，並根據混凝土柱網間距在中間拱下方每個混凝土柱柱頂設定承重支承架。

主拱為主要受力桿件及結構體系的主支撐構件，在分段吊裝時自重必須外加支撐體系來完成，所以在主拱的投影弧線上同樣根據混凝土結構梁、柱位置、間距等設定底部承重支撐。其位置儘量選在每兩橫軸中間附近，即在各撐桿與斜主拱相交點附近，主拱下各支承架設定在每兩軸中間，既能符合斜主拱承重定位拼裝要求，也滿足各撐桿的安裝施工。主拱下支撐固定詳見圖3。

圖3 主拱支撐架頂平台及固定示意圖

每個支承架搭設前，需首先安裝完畢該跨的屋樑，並將該處支承架上部臨時採用檁條將支承架與屋樑連線固定，必要時將支承架頂端用纜繩與屋樑上的檁托板拉牢，以確保支承架上部穩定性，同時在支承架屋樑與樓面之間中部也用纜繩與樓面錨固板拉牢固定，纜繩上應設有手拉葫蘆以便於調節，並在支承架下部焊上ф48短鋼管，用腳手鋼管將支承架下部連線牢固，確保支承架體的整體穩定性。

2.針對工程的結構特點及施工順序和方法，同時結合現場的施工環境，合理選擇支撐架體的形式及規格。一般可採用格構柱架體支撐，該格構柱以6米為一個標準節（圖4），並可根據不同的主拱安裝形式，以及施工順序進行支承架的布設，見圖5鋼結構主拱支撐架體設定平面圖及圖6鋼結構支承架體立面圖。

圖4 格構柱節點

圖5 主拱支撐架體設定平面圖

圖6 支撐架體立面圖

3.樓面上支承架不一定在混凝土樑上，為確保將支承架上的荷載直接傳遞到混凝土樑上，在每個支承架下垂直於混凝土梁方向設定兩根200毫米×200毫米，長度不小於4米的工字鋼，每根工字鋼兩端均要搭在混凝土樑上方，以確保混凝土梁受力。對坐落在地面上的支撐架，在現場根據施工需要進行製作，並在支架位置澆築2000毫米×2000毫米×200毫米混凝土基礎，基礎配筋為ф12@200雙層雙向網片，確保支架均勻受力，並在支承架四周設定鋼管樁，便於支承架的錨固。主拱支承架下支座見圖7、主拱支承架底部基礎見圖8。為確保樓板不受力，在樓板底部支撐塔架下局部設定滿堂紅架體支撐。

4.主拱與地面呈一定角度，定位控制難度較大，必需根據主拱傾斜角度，在兩個方向設定帶角度的定位支托，以使主拱的定位準確，主拱定位支座見圖9。

圖9 主拱定位支座

四、主拱吊裝及安裝

1.分段及吊機的選擇

根據施工現場的實際情況，結合鋼構件的總重量，進行吊裝機械的選擇及分段數量。

首先考慮吊裝機械的一般起重量、工作半徑，並結合鋼拱總重量，底部混凝土柱的柱距等，確定鋼拱分段數量及尺寸，根據單體重量最大時的起重參數，進行吊機的選擇。

2.安裝總體流程∶

1）首先進行鋼柱及鋼柱之間的連梁安裝，具體如圖10流程圖一。

圖10 流程圖

2）為了使屋面結構形成穩定的體系，所以對兩端第二段中間拱進行安裝，並進行兩端屋面梁和鋼柱的拼裝安裝，同時對兩端屋面梁之間的連梁和水平剪刀支撐進行安裝，具體如圖11流程圖二。

圖11 流程圖二

3）進行下一段屋面結構梁安裝，同時做好吊裝主拱梁的安裝準備工作，具體如圖12流程圖三。

圖12 流程圖三

4）進行主拱梁的安裝，同時安裝相應部位連梁，並在樓面上進行鋼柱和屋面鋼樑的拼裝，具體如圖13流程圖四。

圖13 流程圖四

5）依此類推進行剩餘主拱的安裝，詳見圖14流程圖五、圖15流程圖六、圖16流程圖七。

圖14 流程圖五

圖15 流程圖六

圖16 流程圖七

6）進行靠內側主拱梁吊裝合龍，具體見圖17流程圖八。

圖17 流程圖八

7）進行靠外側屋面梁及鋼柱等安裝，並進行靠外側主拱梁合龍詳見圖18流程圖九。

圖18 流程圖九

五、卸荷

1.總體思路

在卸荷前，整個鋼結構荷載分別由鋼柱、支撐架及主拱承擔，卸載時支撐架上所承受的荷載逐漸過源到鋼柱和乾拱上。最終形成穩定的承載體系。卸載過程是使屋蓋系統緩協同空間受力的過程，此時整個屋蓋系統的內力重新分布，並逐漸過渡到設計狀態。在卸載時應遵循"變形協調、卸載均衡"的原則，採用從中間向兩邊逐步卸荷的施工方案，先卸載中間拱的支撐架，卸完後再進行主拱的卸荷，兩榀主拱應同時由中間向兩端進行。

2.卸荷具體施工過程∶

1）在主拱下各支撐架的支撐點的H型鋼樑上設定型號為QL50的50噸螺旋千斤頂，支撐點上設定一個。

2）在每個螺旋千斤頂的頂部利用ф219的鋼管作套筒，再在鋼管的頂部做與拱架角度相同的支托作為臨時支撐。

3）調節螺栓千斤頂的高度，使支托支撐在拱架的底部，頂緊到位。

4）在每根H型梁千斤頂的落位處設定鋼板卡碼，固定千斤頂，防止千斤頂在支撐H型鋼樑上滑落和失穩，具體見圖19、圖20。

5）待所有支撐點上的臨時千斤頂支撐到位、頂緊後，按照從中間到兩邊的順序逐漸拆除原臨時的支撐，讓主拱逐步落位在千斤頂支托上。

材料設備

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》使用的材料主要有格構柱架體、200毫米×200毫米工字鋼、鋼架管、鋼板卡碼、ф219的鋼管、舊橡膠輪胎等；主要採用的機具設備有；履帶吊機、汽車吊、千斤頂、手動葫蘆、全站儀、經緯儀、水準儀、鋼絲繩、安全繩、網、對講機等。

質量控制

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》施工質量控制須嚴格按《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205—2001中相關驗收標準執行。

1.勞動力組織到位，配備測量人員4名，負責安裝定位；電焊工20名，負責現場焊接拼裝；質檢員2名，負責質量檢查。

2.現場的控制點和主控線在移交前，必須經監理等單位對現場的控制點和主控線進行覆核並確認。

3.主拱的控制點和主控線的設定完成後，同樣須經相關單位進行覆核並確認。

4.在主拱的安裝過程中，相關單位必須同時旁站監控。以確保預埋件的安裝就位的準確性。

5.吊裝第一段箱形梁時，以箱形底柱的垂直線為基礎進行安裝、垂直度校正。垂直度調整好後，箱形梁接頭部位上、下，左、右進行點焊，再複測箱形梁和箱形底柱的垂直度，確保無誤後，然後在箱形梁的兩端用鋼支撐把箱形梁撐住以保證箱形梁的穩定性，最後再對對接坡口進行全熔透焊接。在箱形梁標高控制上∶選用在每個支撐胎架的頂部安裝一隻20噸液壓千斤頂，以調節箱形梁的標高，吊裝後面的箱形梁以同樣的方法進行施工。兩根箱形梁安裝結束後，再安裝兩根鋼樑間的支撐桿件，以確保箱形梁的穩定性。

6.每吊裝完一段箱形梁，對其進行測量、覆核無誤後再進行加固、焊接。

7.嚴格按照焊接工藝評定報告和《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ 81—2002。焊接前進行坡口除銹、打磨。箱形梁施焊時，由於箱形梁截面大，焊接量比較大，焊接過程中為防止箱形梁變形，採用兩人對面同時焊接，然後再進行上、下坡口焊接。對於拉桿與箱形梁焊接時，也應由兩人由上至下對稱施焊。

8.設計要求全焊透的一級焊縫採用超音波探傷進行內部缺陷的檢驗，超音波探傷不能對缺陷作出判斷時，應採用射線探傷，其內部缺陷分級及探傷方法應符合2005年前的國家標準《鋼焊縫手工超音波探傷方法和探傷結果分級法》GB 1135或《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級》GB 3323的規定。要求一級焊縫100%探傷。

9.焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷。不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。每批同類構件檢查10%，且不少於3件。

10.主拱安裝應符合以下質量標準，見表1。

表1 主拱安裝允許誤差

項目	允許偏差
卸荷完成後最大下撓量	由設計計算得出（該工程42毫米）
定位軸線	L/20000，且不超過3毫米
箱性截面高度	±2.0毫米
箱形截面寬度	±2.0毫米

安全措施

採用《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.起重機的行駛道路，必須堅實可靠。起重機不得停置在斜坡上工作，也不允許起重機兩個履帶一高一低。

2.安裝時搭設穩固可靠的臨時工作平台。並嚴防高空墜落事故發生。

3.施工用電嚴格遵循用電規程，保證安全用電。

4.焊接作業場地不得有易燃易爆物品。電焊機外殼必須接地良好，電源的拆裝應由電工進行，應設單獨的開關。焊鉗和把線必須絕緣良好，連線牢固。

5.防止高處墜落，操作人員在進行高處作業，必須正確使用安全帶。安全帶一般應高掛低用，即將安全帶繩端掛在高的地方，而人在較低處操作。

6.安裝過程中遇大風（6級以上），應立即停止吊裝、焊接等其他施工項目。對已安裝結束還沒焊接的箱形梁，在遇到大風時箱形梁兩端用落地鋼支撐撐住鋼樑，兩端再增設兩根纜風繩以減少風力對鋼樑的風荷載。焊接前再對鋼樑的標高、垂直度進行測量，複測無誤後在進行焊接。

7.在支架卸荷過程中，必須對主拱架的變形情況進行全程跟蹤觀測，並做詳細記錄，應避免突變情況的產生。

環保措施

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的環保措施如下：

1.嚴格控制人為噪聲，進入施工現場不得高聲叫喊、亂吹口哨、限制高音喇叭使用，最大限度地減少擾民。施工噪聲遵守《建築施工場界噪聲限值》GB 12523—90。

2.加強對施工現場粉塵、噪聲、廢氣、廢水的監控工作，及時採取措施消除粉塵、噪聲、廢氣、廢水的污染。

3.保持施工機械的整潔。電纜、氣割帶、風帶等沿施工台架成束自下而上拉放。並應綑紮牢固。

效益分析

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》主拱吊裝採用分段吊裝施工技術，施工較為方便，工序交叉影響少，保證了施工質量，加快了施工速度，提高了工作效率，節省了人工開支，從而降低了工程造價。

1.節省人工費、機具租賃費、縮短工期帶來的效益

縮短工期合計按33天計算。

人工費節約∶33天×90人×70元/天·人=207900元

機具租賃費33天×2000元/天=66000元

合計∶86.79萬元。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

2.社會效益

截至2005年，該工法所涉及的內容在不同程度上解決了中國國內大跨度拱形鋼結構安裝的空白，為中國國內同類型鋼結構的最長跨度，對安裝中的關鍵技術進行較全面、細緻地研究，實現技術先進、經濟合理和施工方便等目標，為保證工程質量和結構安全提供了理論依據，可為同類工程積累寶貴的施工經驗。

套用實例

《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》的套用實例如下：

1.呼和浩特白塔機場擴建工程航站樓工程結構形式為混凝土框架及鋼結構，7.2米以下為混凝土框架梁板，南北方向跨度92米，東西方向長度168米，上部為兩榀變截面箱形鋼性斜主拱，落地長度205.44米，主拱平面內半徑約141.1米，拱斷面採用下大上小的變高度箱形斷面，由鋼板焊接而成，翼緣寬度1.4米不變，截面高度由1.8米至1.4米漸變，壁厚25毫米，在拱的自身斜平面內呈圓弧形，拱頂距離12米，主拱最高高度40米，拱與地面成64°角，主拱自重391.7噸。

2.航站樓主拱在施工過程中，計畫吊裝開始工期為4月15日，如採用整體吊裝，所有構件須在4月15日全部到場，實際採用分段吊裝後，構件按吊裝計畫分批進場，既減少了運輸費用，又減少了單構件吊裝起重量，減小了起重機噸位，降低了吊裝難度，施工時採用了首鋼的利瑪7707型300履帶吊進行主拱吊裝作業，施工安全、快捷，同時可與航站樓其他土建工序穿插作業，減少了工序間的施工影響。從而加快了施工進度，航站樓鋼結構主拱於同年6月19日順利實現合攏。確保了計畫工期。

榮譽表彰

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《大跨度拱形鋼結構安裝施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。