超高层建筑自由曲面单层网壳屋顶安装施工

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摘 要：目前对建筑物的建造已经不再局限于传统的建筑方式，而是使用更加新颖的施工技术对建筑物进行施工。在对建筑物的实践过程中发现现在大多数建筑物使用自用曲面单层网壳结构对超高层的屋顶进行施工。这项技术手段尽管对超高层建筑能够起到安全保障的作用，但是在施工的过程中还存在一定的困难，比如高空安装存在误差大和曲面容易发生变形的问题，对这些问题就需要进行去那面充分的研究，从根本的角度上提出合理有效的解决措施。

关键词：超高层建筑；自由曲面；网壳结构；屋顶；桁架分段拼装

某市电视台总台总建筑面积约32.8万mzm。工程地下3层，地上由2幢塔楼及裙房组成。办公塔楼42层，高度214.8m，采用核心筒钢框架结构体系：酒店塔楼38层，高度164.9m，采用核心筒-外框架劲性结构。2幢塔楼屋顶均设计为上方下圆的空间自由曲面单层网壳结构。

1 网壳屋架特点及组成

1.1 网壳结构特点

目前建筑行业在对超高层建筑上也有了新的创新，要求在进行超高层建筑的过程中不仅仅要对建筑物的整体安全有全面的掌握，还需要对建筑物的造型方面有一定的改善。这就从根本的角度上促使我国建筑行业的网壳屋架得到良好的发展。在对这项结构进行观察的过程中，发现这项结构的基本特点在于下方为椭圆形而上方为长方形，简单的来说这种结构类似于碗的形状。在建筑学上对这种形状的建筑物起了一个新的名称叫做空间扭曲网壳体。

1.2 网壳钢构件组成

在对网壳屋架的研究中清楚的发现进行这项结构的主要组成成分在于钢制构件。主要是通过对钢筋进行弯曲而形成上方下圆的网壳结构。在建筑的过程中不仅仅要保持钢筋的质量能够达到可以弯曲的程度还需要对施工中的数据进行全面的了解，从根本的角度上对物价进行网壳屋架建造。

2 主要技术特点

2.1 构件加工制作

由于网壳屋架是整个建筑物中关键的一个部分，这就需要在进行网壳屋架施工的过程中，对网壳屋架的各项数据都能准确的掌握。不仅如此还需要对在进行网壳屋架施工中使用的各个构件的准确度也能够达到建筑的需求。目前对网壳屋架构件的设计主要采用计算机进行设计和制作，这样对构件的精度和质量能够起到很大的保障作用。

2.2 钢结构模拟施工技术

对钢结构进行施工的过程时，不仅仅需要对整个钢结构的存在的环境和运输的方式进行全面的考虑，还需要对整个结构中的桁架的安装进行模拟测试，这样对安装过程中的相遇计算能够有一个清楚的掌握，在真正进行安装的过程中对桁架的安装顺序也能够合理进行。

2.3 测量技术

在进行这种安装施工的过程中，最重要的就是对整个施工过程进行有效的测量，这样不仅仅能够保证安装能够准确的进行还能够为建筑物的质量提供有效的保障。在对超高层建筑自由曲面网壳屋顶进行安装的过程中还需要制定有效的技术手段，这样对准确的进行测量起到非常重要的作用。

2.3.1 在进行安装之前，需要对施工的图纸有一个充分的了解，并根据施工的图纸对楼层进行正确的投影基点设置。需要注意的是在选择投影基点的过程中还应该做到与视线保持垂直。按照规定需要在楼层的四个角上都设置相应的投影基点，这样不仅能够对整个超高层建筑的施工有一个清楚的掌握，还能通过这种严密的观察制成CAD模拟图纸进行施工。

2.3.2 在进行安装之前的测量还需要在拼装的过程中进行有效的测量。在拼装过程中进行的测量主要在于通过CAD模拟图纸对各个节点的坐标进行准确的测量，进一步达到对网壳形状和位置的获知。

2.4 高空分段拼装技术

由于这项工程是在高空的环境下进行的，这就需要施工人员在进行施工的过程中对自身的安全起到高度的重视。对这项技术的实施来说，主要在于按照对称的方式的进行安装。而且在安装的过程中对钢架结构要求从中进行安装，使得中间形成四片支座，对网壳结构的稳定性起到非常重要的作用。

3 主要施工阶段

3.1 网壳结构实线引测

3.1.1 放实线方法：取四角点定位，形成一个长方形。以投影分块线逐条放投影实线等基准测量线，将每片网壳桁析架的控制点投影到楼板上。

3.1.2 四边以中间分块为中心，逐块向上安装至顶部，形成四边中间形成网壳，整个网壳初步形成稳定体。逐块安装测量，安装时用全站仪测量安装网壳桁架主杆的空间位置，并用垂准仪或线锤复核桁架端部是否与楼层上投影点相符。

3.1.3 由于中间分块到顶已形成稳定体、两边分块从下往上安装有了依靠，安装分块时全站仪引线向上，只控制单边一头上下两点的空间位置，逐块到顶，并用垂准仪或线锤复核桁架端部是否与楼层上投影点相符。最后补缺四角，形成整体。

3.2 网壳分块

根据结构情况、现场安装条件和运输条件，对网壳进行分块，共分为62个小桁架。

3.3 网壳安装满堂脚手架搭设

网壳安装满堂脚手架形式：网壳安装，有大量的杆件要补缺，分段桁架安装时要有临时搁置点，因此在网壳下方需搭设满堂脚手架，满堂脚手架需按网壳结构曲面形状搭设呈阶梯状，顶部高度需严格控制。

3.4 网壳结构安装流程

（1）安装底环梁，满堂脚手架搭设；（2）安装顶环梁（东西侧顶环梁脚手架局部加强）；（3）对称安装东西两侧主桁架；（4）安装东西两侧主桁架之间的补缺构件；（5）对称安装东西两侧扩展桁架及补缺构件。

3.5 网壳结构高空吊装

（1）进行高空吊装时应合理选择吊点，以减少构件变形。网壳结构拼装过程中是一个不稳定结构体系，吊装安全措施须通过验收，合格后方可施工，特别是塔吊司机与指挥工信号传递一定要明确，方可起落钩。（2）南北方向的横向析架，在安装到第二层析架时，为减少桁架对脚手架的水平作用及控制桁架变形，用50kN手拉葫芦从停机坪顶部将桁架拉紧，直至桁架与顶环梁完全连接后手拉葫芦才能松掉。（3）网壳桁架中间部分到顶与顶环梁连接牢固后，逐渐向两侧扩展安装，能确保安装时的稳定。（4）对于横向网壳析架，下弦两端至少要有4根补缺杆件与底下已安装好的桁架连接牢固，上弦稳妥搁置在脚手架上，一端与已安装的同一层的横向桁架的弦杆的对接衬管装配完成，并定位焊固定牢固后才能卸钩。

结束语

在进行超高层建筑物的自由曲面单层网壳屋顶安装的过程中，在桁架运输至现场的时候就可以进行直接安装，这样能够减少现场堆放的问题。而且进行直接的安装对施工的安全也有保障的作用，对焊接和高空吊装的工作也能够更好的进行。在安装事前还需要对在暗转中使用的构件质量的哪敢因素进行详细的分析，保障在安装过程中的安装精度和质量，促使整个施工能够在低成本高效率的过程中进行。

参考文献

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[2]李欣，杨志勇，王雁昆，李党.自由曲面空间结构形态创建的若干关键问题探讨[J].土木建筑工程信息技术，2013（1）.

[3]江存，高博青.基于自定义单元法的自由曲面网格划分研究[J].建筑结构，2015（5）.