钢结构吊装施工工艺及方法(配图)
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第一步:顶环梁的吊装;
第二步:梁架节间吊装从壳体四个斜撑区同时开吊。四个区域第一榀吊装的梁架分别是位
于E18轴、E56轴、 W18轴和W56轴四揭梁架。然后，以此为中心对称进行相邻梁架的吊装。斜撑区十个梁架节间完成后，进行斜撑吊装。连杆安装随梁架同步进行，以形成稳定体系。至少在完成1/3连杆的固定工作后，才能开始相临梁架的吊装工作。
第三步:斜撑区域吊装完毕后，四个作业区继续同步作业，以斜撑区为中心，对称进行其他梁架节间吊装，最终四个作业区分别在W01轴～E01轴、E37轴～E38轴、W37轴～W38轴梁架节间收尾。
第四步:拆除SK560塔式起重机，同时补缺W70、W71、W73和W74轴的下段梁架，使壳体最终合拢。
第五步:所有构件全部吊装完毕，按经过计算的卸载顺序进行整体卸载。
第六步:待屋面恒载全部作用在壳体上后，对梁架柱靴下进行细石混凝土(C60)灌注。
施工整体顺序流程见图1-13-7。
1.5.2 施工总流程
施工总流程见图1-13-8。
1.5.3 钢结构吊装
(l)吊装构件说明
1)主要吊装构件分段
①顶环梁圆周环梁分段
除南北二侧，环梁平面呈折线型椭圆，总长度约160m，环梁截面为ф117.6×25.4mm 钢管，总重量约为500t。根据设计对环梁分段的要求和环梁制作、运输、吊装要求，环梁和其内的箱形梁共分为14段，分段位置及尺寸要求见图1-13-9。
分段重量及吊机性能:见表1-3-3。
②梁架分段
根据设计对梁架分段要求，结合具体施工时的需要，长轴、短轴均分为四段，分段位置
如下:柱靴——柱靴底向上1.2m处断开;下段——柱靴分段线——R13;中段——R14——R26;上段——R27——R40。
分段图见图1-13-10及图1-13-11。
2)吊装控制性构件
本工程主要吊装控制性构件包括梁架吊装单元段和顶环梁图周环梁、箱形梁吊装单元段等。
3)吊装构件拼装
由于受运输条件的限制，构件工厂制造时先加工成较小的单元件，运到现场后再拼装成构件或吊装单元件。除第五拼装区外，其余拼装区内构件均由50t履带吊卸车、就位。
顶环梁中心区域的A类梁架(14榀，每榀重约9.7t)，要求组装后吊装。14榀梁架组装成7大件，每件由2榀梁架在地面上组成大件，然后由CC2800吊机吊装到位。
所有下段梁架均采用立拼，先在拼装平台上将梁架拼装成吊装单元段，搭设操作及侧向稳定脚手，然后起吊安装。
上、中段梁架采用平拼(第五拼装区内上、中段梁架亦采用立拼)，起扳扶直后，搭设操作及侧向稳定脚手，然后用起重机吊装。
拼装工作由钢结构制作方负责。
4)吊装构件预检
构件吊装前须进行验收和预检。不需拼装的构件由加工厂供货时，同时提供质量保证
书，构件吊装前须对构件进行预检;需拼装构件在现场拼装后经质量检验合格后，方可吊装。
验收标准
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205一2001)的相关规定，同时结合本工程的特点，同业主、设计、监理、总承包部共同讨论确定的“国家大剧院壳体钢结构工程制作标准”，具体实施时以本标准为准。
②标识
进场构件必须进行状态标识。进人现场未检验或预检的构件，应作待检标识;已经过检验或预检的应作好记录，并在构件上作已检标识。对于构件的编号应当明显，符号大小适当、多处标识。安装单元件同时应当有准确的方向标识，特别应当将需要现场焊的部位，做好必要的防护。对于构件上的标识，发现缺失或模糊的应当及时予以修复。
(2)钢结构安装工艺
综合大剧院壳体的结构特性与施工条件，吊装方法选用跨外对称吊装。
采用支架法施工，即吊装阶段在壳体内设置三道临时网架支撑作为构件空间定位的依托，并解决吊装阶段的结构稳定。网架支撑在壳体安装全部完成后，再卸载，拆除支撑。 1)顶环梁吊装步骤及工艺
顶环梁吊装选用CC2800 600t履带吊的SFSL超起)性能;选用6Om主臂加84m副臂，起重量为15～64t，起重高度为47～25m，作业半径为122～8m，可以满足顶环梁吊装要求。
吊装作业时，起重机停于壳体北面短轴正交轴外侧，进行跨外定点综合吊装(见图1-3-2)。构件拼装利用第一拼装区，拼装点应在起重作业半径内，以供其直接吊装。
由于顶环梁分段吊装时，6O0t主臂局部碰Sl支撑，采取的调整措施如下:
网架支撑在顶环梁吊装时S1只安装至设计标高下2m范围从WS～ES;待顶环梁安装完后，进行S1支撑的补缺。
顶环梁分段吊装步骤如下:
第一步:壳体平面空间定位测量。吊装前先进行壳体平面空间定位测量，将顶环梁安装临
时支撑S0支腿所在位置测点引到歌剧院屋顶及相关平面上;
第二步:进行S0临时支撑及转换层安装(网架临时支撑及转换层的安装技术要求详见实施细则)。支撑及转换层安装完毕后，在转换层平面上引出顶环梁平面和标高定位点，并安装定位支座。
第三步:进行中间的矩形框部分构件的安装。该部分主要由图1-3-9的1a、1b，2a、2b 与7a、7b组成;吊装顺序为la→lb→7a→7b→2a→2b(见图l-13-13);箱梁(la、lb)采用八点吊，其余构件采用三点吊，见图1-13-14。起吊就位后，支承在安装支座上，进行标高和位置调整，达到要求后进行焊接固定。
第四步:进行环梁两边半圆环部分构件吊装。该两部分分别由圆周环梁3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b段(见图1-13-9)。吊装顺序为6a→6b→5a→5b→3a→3b→4a→4b。所有构件均为曲线构件，采用三点吊，即两端设两点，中间设一可调节吊点，以防止构件起吊过程中发生倾斜(见图l-13-14)。梁起吊就位后，支承在安装支座上。
第五步:进行半圆环部分环梁构件标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。在进行环梁焊接固定的同时，进行矩形框内的14榀A类梁架及之间水平连杆的吊装。梁架在地面组装后再分块安装，共分7块，每块2榀;吊装时由两边对称向中间进行，块与块之间的连杆采用散装;梁架吊装采用八点吊，见图1-13-15。
第六步:进行14榀 A类梁架标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。焊接固定的同时进行两个半圆环内辐射梁架的吊装，起吊就位后，调整构件的标高和位置至符合要求，再进行焊接固定。
第七步:所有构件吊装就位且复校合格后，进行顶环梁各构件连接节点固定。应按顺序:圆周环梁分段连接固定→纵向梁与圆周梁连接固定→矩形框内构件固定→两半圆环内构件固定。
第八步:顶环梁吊装结束。对顶环梁整体外形复测并进行记录。梁架节间吊装期间，顶环梁整体外形及整体标高需定期复测(每周一次)，并根据复测结果，必要时对顶环梁进行标
高补偿，以确保整个壳体安装精度。
所有的焊接均遵循从短轴正轴线向东西两侧对称进行的原则。
2)梁架节间吊装步骤及工艺(略)
1.5.4 壳体卸载
(l)施工验算与卸载方案
由于壳体钢结构在吊装时是采用支撑支承的平面结构体系，结构安装完成后是空间壳体结构体系，因此施工阶段的结构支承工况与最终的结构使用状态完全不同。如何进行结构体系转换是本工程的一大难题。
体系转换方案的编制原则:以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形谐调为核心、以实时监控为手段。施工过程应严格遵循上述原则。
1)具体工艺
通过设置在支架或支撑顶上的可调节支承装置(螺旋式千斤顶)，按多次循环、微量下降的原则，来实现荷载平稳转移。采用该工艺，是鉴于以下原因:第一，各支承点的反力差异相对较小;第二，卸载过程中出现的最大反力，相对其他顺序要小得多。
2)卸载前提
①壳体内所有构件全部安装到位。
②所有节点的连接已经完成，且验收合格。
③梁架底部的钢锲全部拆除。
④螺旋千斤顶的支架(包括节点)全部按设计要求完成，且验收合格。
⑤壳体外形已经设计、监理等验收合格。
⑥卸载当天的风力不得大于4级。
3)卸载步骤
卸载的具体步骤应由计算机模拟施工工况，经过比较和优化才能最终确定。多级循环，微量下降，以实现壳体钢结构的变形协调和荷载的缓慢转移;荷载大、安全度较小的支承点先行，其余随后，以实现支撑反力的合理重分布和避免壳体结构的局部受损。
根据最终确定的卸载步骤，列表明确各支承点的卸载顺序和每一级卸载量值，并严格控制实施过程。
卸载采用的工具是螺旋式千斤顶，因为它可以有效地控制卸载的量值。在卸载工程中，壳体会发生少量平移，拟用千斤顶的交替作业来实现。
支撑卸载完成后，即可拆除别与S2支撑，根据屋面施工要求，决定S0支撑的去留。 (2)卸载过程中劳动力安排
卸载时至少安排16组人员，每组由4人组成，2人操作千斤顶，2人负责监控。
卸载从椭球体的长、短正轴线与四个斜撑区开始，按照中心对称的原则作业。
注意要有严密的组织管理措施和齐全有效的通信联络手段，以确保16个小组同步操作。
(3)卸载控制
l)为了控制卸载速度，规定每转动螺旋千斤顶半圈(1800)为卸载行程的控制单元，转动速度控制在约5秒完成，待检测，重新得到卸载指令后，方可开始下个动作。
2)卸载量值控制
根据测定，本工程选用的16t螺旋式千斤顶，每转动一圈，行程约为4.5mm，具体操作如下:
①测量未卸载前各千斤顶的螺杆的高度，并记录在案。
②掌握各次卸载量，并以转数为初步控制量，以测量的螺杆高度为精确控制量。卸载量的允许误差控制在lmm以内。
③每次卸载后，应测量卸载点的标高，以确定下一次卸载的调整值。
3)卸载监测
①支架监测
卸载过程中由安全员和安全监控员全过程监测支架，尤其应监测千斤顶下水平横杆的挠度，应及时报告。同时应监测支架立杆的垂直度.发现异常情况及时报告。
②壳体监测
卸载时，随时监测壳体各控制点的变形情况，并与计算值进行对照，监测的结果及时向有关部门报告。
为了顺利实现结构体系的转换，确保卸载过程正常进行，须根据施组要求编制专项实施细则。
1.5.5 钢结构的测量和校正
(1)测量总体技术路线
国家大剧院壳体钢结构为空间超级椭球体，控制点多，精度要求高。其内部混凝土结构的密度大，且起伏错落，场外周边又缺少可资利用的制高点建筑物，通视条件差。
为了保证钢结构安装精度，同时又简化测量方法，拟将空间壳体分解成1个水平平面构件(顶环梁)和148个竖直平面构件(梁架)实施控制，并结合原地面测量控制网，在混凝土结构顶面直接布设钢结构安装用测量控制网，进一步放出所有必需的施工测量控制点，作为钢结构施工控制和校核的依据。
(2)钢结构安装用测量控制网的设立(略)
(3)测量实施的管理和技术要求
l)测量质量控制关键点
——设计、勘察院的测量基准技术文件
——现场钢结构工程测量方案
——测量技术图纸确认
——施工测量、隐蔽工程验收
——施工测量、安装验收
2)工程测量顺序
→测站设置→埋件检测→钢支座安装测量→梁架根部螺栓安装测量→临时支撑安装测量→顶环梁安装测量→梁架柱脚安装测量→梁架安装测量→安装完毕卸载前检测→安装完毕整体卸载后检测
3)工程测量管理机构
见图1-13-16。
4)安装测量技术措施
①针对本工程的结构特点，制定专项测量技术培训。
②落实主要钢构件的测量参数计算及测量资料表格设置。
③全部施工测量仪器设备进场之前复验，并缩短检测周期。
④主要记录资料对比分析，指导下步安装工作操作。
⑤所有测量成果存盘，为壳体钢结构的结构理论分析准备实测资料，为大型壳体钢结构的设计工作提供工程实例资料。
(4)施工测量校正工艺(略)
(5)测量仪器设备的配置
见表1-13-4。