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大跨度拱形钢结构安装施工工法
1.前言
近年来钢结构建筑凭借其造价低、大空间、抗震性能好等优点迅速发展，尤其在公共建筑和大型场馆等公用设施中得到广泛应用。而拱形结构因其大空间、造型新颖、美观等特点，受到诸多建设单位的厚爱。
当钢结构拱落地长度较长，土建结构为混凝土梁板时，主拱安装宜采用分段安装，由拱脚向上组装，最后在顶部中间合龙。结合205.44米大跨度空间拱形钢结构的安装进行施工总结，形成了本工法。
2.特点
2.1土建结构为混凝土梁板，上部为箱形变截面钢结构主拱，主拱生根于四个拱脚基础；
2.2在混凝土顶板上设置支撑塔架（同时作为操作平台），混凝土顶板下局部设满堂红架体支撑；
2.3采用分段吊装、现场拼装焊接。3.适用范围
本工法适用于工业与民用建筑工程中大跨度拱形钢结构安装工程。尤其适合土建主体结构为混凝土框架梁板，上部为大跨度拱形钢结构的工程。
4.工艺原理
主拱安装在能同时满足设计分段要求和运输要求的前提下，采用分段制作、运输和安装。为确保整体空间结构的稳定性，主拱的安装需穿插在其他结构梁安装的同时进行，主拱的安装顺序是从四个主拱脚向上进行安装，最后在顶部中间合拢，主拱安装的同时，及时进行主拱和屋面拱之间的拉杆支撑的安装。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
建立测量控制网及测量控制→主拱支撑架体设计→主拱吊装及安装→卸荷
5.2操作要点
大跨度钢拱安装同时涉及分段及吊机的选择、施工测量定位、支撑架体的设置、钢拱的吊装及安装、卸荷等多种施工工艺，而钢拱的吊装及安装是整个施工过程的关键。
建立测量控制网及测量控制
1．GPS点的交接及复核
根据GPS点的成果，制定点位精度的复查，具体测量步骤：根据GPS点的布局，在施工区域边布设二级控制网，按闭合导线的观测方法，计算出导线精度，再根据计算出的点位精度，如果GPS点的成果符合施工要求即可使用，反之要对导线实行平差后才可使用；对水准点的复查，采用国家二级水准的要求进行复查，在施工区域内按施工需要布设若干固定的水准基准点，对布设的水准点实行联测。
建立施工控制网（有轴线控制桩），形成统一布局（见图）。

图钢结构安装测量控制网
施工中的测量控制
1．主拱跨度大，对于四个主拱与地面接触点的控制精度要求相对高，在二级导线的基础上用极坐标法放样出四个接触点，建立一矩形导线闭合环，用距离、角度复核精度；
2．主拱为斜平面主拱，在测量控制上采用直角相交观测法；
3．主拱采用分段安装，在二级控制基础上布置方格网，对桁架节点进行控制，详见图：
图主拱定位平面布置图
4．高程测量
依据现场的已知水准点，在施工场区内测设水准基准点，水准点的密度应为100m左右一个，水准路线构成附和路线，以便校核，观测精度要满足四等水准的要求，闭合差要小于ｆｈ=±20mm或ｆｈ=±60mm。（L为线路长，以千米计；n为测站数。）
5．变形观测
在确认施工安装准确后，以安装监测所测定的每个标志点的实际坐标和高程作为基准值。以后每隔2周按安装监测时用同精度的观测方法对标志点进行观测，计算出坐标和高程与基准值进行比较，从而确认钢架顶部的变形情况。直至建筑物封顶看不见标志点后，变形观测结束。
主拱支撑架体设计
1．根据钢拱结构体系分折，并结合设计结构的节点详图，首先安装周边的钢柱及钢柱间的连梁，然后安装中间拱和屋面梁，在主拱未能形成三角形桁架之前，整个屋面钢结构的中间部分荷载全由中间拱来支撑，所以首先在中间拱下方设置支撑，并根据混凝土柱网间距在中间拱下方每个混凝土柱柱顶设置承重支撑架。
主拱为主要受力杆件及结构体系的主支撑构件，在分段吊装时自重必须外加支撑体系来完成，所以在主拱的投影弧线上同样根据混凝土结构梁、柱位置、间距等设置底部承重支撑。其位置尽量选在每两横轴中间附近，即在各撑杆与斜主拱相交点附近，主拱下各支承架设置在每两轴中间，既能符合斜主拱承重定位拼装要求，也满足各撑杆的安装施工。主拱下支撑固定详见图-1。
每个支承架搭设前，需首先安装完毕该跨的屋梁，并将该处支承架上部临时采用檩条将支承架与屋梁连接固定，必要时将支承架顶端用揽绳与屋梁上的檩托板拉牢，以确保支承架上部稳定性，同时在支承架屋梁与楼面之间中部也用揽绳与楼面锚固板拉牢固定，揽绳上应设有手拉葫芦以便于调节，并在支承架下部焊上ø48短钢管，用脚手钢管将支承架下部连结牢固，确保支承架体的整体稳定性。
2．针对工程的结构特点及施工顺序和方法，同时结合现场的施工环境，合理选择支撑架体的形式及规格。一般可采用格构柱架体支撑，该格构柱以6m为一个标准节（见图-2），并可根据不同的主拱安装形式，以及施工顺序进行支承架的布设，见图5.2.3-3。钢结构主拱支撑架体设置平面图钢结构支撑架体立面图。

图-1主拱支撑架顶平台及固定示意图图5.2.3-2格构柱节点