近年来，大型复杂空间钢结构形式在我国的建筑中发展迅速，应用场景范围越来越广。原因是其受力合理、刚度大，适合用于大空间、大跨度的建筑，其制作安装的方便也适合各种形状、类型的设计。同时，随着空间钢结构的表现形式变得复杂多样，曲面造型的大量出现，使得建造难度增大，对建筑施工的要求也随之提高。方管桁架建造过程中的流程部署、测量定位、结构受力和卸载变形等，对安装的质量都会产生很大的影响。

  某工程项目屋顶采用单层折板网格体系，平面面积6000m2，北侧场馆屋面桁架共计17榀，南侧场馆屋面桁架共计14榀。跨度平面投影最大36米，构件长度41米。该屋面桁架跨度较大，屋面钢架整体呈折板形状，三角单元的上弦杆与下弦杆均为平面曲线，加上连接二者的直腹杆与斜腹杆构成空间曲面，形状很复杂，且单榀重量较大，钢桁架相贯焊缝的焊接质量发展要求高；屋面钢桁架节点形状复杂，现场拼装工作量大，拼装精度要求高；且单榀桁架为不稳定的三角结构易变形，施工难度较大。原施工吊装方案为间隔整榀吊装与空中散拼相结合的方式，原吊装方案施工全套工艺流程有约400吨构件须空中散拼，散拼工作量较大，且散拼拼接精度及空中焊接质量难易保证，施工期较长，大型机械设备使用效率低；因此有必要提出一种受力合理、承载力高、刚度大、便于施工的屋盖结构体系的施工方法。

  本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种大跨度折板型钢屋架施工方法。

  本大跨度折板型钢屋架施工方法通过建模与智能测量技术的使用，采用地上加工正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元，倒∧字形钢架单元、正∨字形钢架单元整体吊装和散杆吊装，在倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元之间进行高空散拼技术。解决了地面拼装和空中就位测量速度、精度、变形等技术难题，实现对钢结构安装精度、质量与安全、工程进度的有效控制；合理的划分屋面钢架吊装单元，采用整体吊装，减少高空操作，可大幅度提高大型起重机械使用效率、安全系数、实施工程质量和施工效率，降低施工成本。

  大跨度折板型钢屋架施工方法，包括屋架支撑、支座、多个正∨字形钢架单元、多个倒∧字形钢架单元和空中散拼单元构成呈折板形状的屋面钢架整体，所述屋架支撑是由若干根柱体构成的矩形的屋架支撑，在屋架支撑一长侧边的支柱上固定有横梁，所述屋架支撑两长侧边的支柱设有高度差，所述正∨字形钢架单元包括一根下弦杆、两根上弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，所述倒∧字形钢架单元包括一根上弦杆、两根下弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，所述上弦杆和下弦杆长度大于40米，为弧形形状，所述空中散拼单元包括多根直腹杆和多根斜腹杆。其特征在于：

  该大跨度折板型钢屋架施工方法是采用地上加工正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元，将倒∧字形钢架单元、正∨字形钢架单元整体吊装和空中散拼单元吊装，在倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元之间利用空中散拼单元进行空中拼装技术。

  对大跨度折板型钢屋架的上弦杆、下弦杆、直腹杆、斜腹杆及加强节点、安装节点以及上弦杆、下弦杆、直腹杆连接节点和屋架支撑连接节点来优化设计，使用tekla软件建立大跨度折板型钢屋架三维模型，在cad中建立三维坐标并取坐标值，精确放样，精确就位。

  地上拼装倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元，所述倒∧字形钢架单元包括一根长度大于40m的上弦杆、与上弦杆等长的两根下弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，所述正∨字形钢架单元包括一根长度大于40m的下弦杆、与下弦杆等长的两根上弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，在胎架上先安装上弦杆和下弦杆，通过地面端部两端控制点定位上弦杆和下弦杆起始点，依次拼接，将地面直腹杆定位点垂直投射在上弦杆和下弦杆上，依次拼装直腹杆和斜腹杆，上弦杆、下弦杆、直腹杆和斜腹杆拼装完成后，拼接位置相贯焊接，然后在对应倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元两端部的支柱上分别安装支座。

  采用履带式起重机吊装横向补强杆，在正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元的长度方向上分别安装横向补强杆，将横向补强杆与倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元的两个直腹杆固接。

  采用履带式起重机吊装1#倒∧字形钢架单元，起吊后离地不大于0.1m，观察测量1#倒∧字形钢架单元变形情况，根据图纸中倒∧字形钢架单元两端高度差用倒链葫芦初步调整倒∧字形钢架单元高差，经过测量变形在计算范围内且两端部高差调整完毕，进行起吊，起吊至安装的地方时，根据屋架支撑位置高差通过倒链葫芦对屋架支撑进行精确高差调整，采取全站仪对屋架支撑位置做空间定位，缓慢落钩至倒∧字形钢架单元两端部的四个支座完全受力，再将四个支座一起进行定位焊，屋架支撑的四个支柱通过四组焊工同时进行满焊，完成后方可摘钩。

  采用履带式起重机吊装2#正∨字形钢架单元，起吊前过程同1#倒∧字形钢架单元，起吊至安装位置时，根据屋架支撑位置高差以及两根上弦杆标高通过倒链葫芦对屋架支撑进行精确高差调整，采用全站仪对屋架支撑两长侧边的支柱上的两个支座及倒∧字形钢架单元四个上弦杆端部进行空间定位，缓慢落钩至两个支柱上的两个支座完全受力，将两个支座与屋架支撑连接点同时做定位焊，两组焊工尽快对两个支座与屋架支撑的支柱进行满焊，在2#正∨字形钢架单元与1#倒∧字形钢架单元未连接直腹杆前，所述履带式起重机始终吊钩着2#正∨字形钢架单元。

  采用塔式起重机顺序吊装焊接多根直腹杆，将1#倒∧字形钢架单元与2#正∨字形钢架单元连接成整体，形成稳定结构，完成后履带式起重机摘钩。

  循环上述过程顺序，吊装3#倒∧字形钢架单元，吊装4#正∨字形钢架单元，然后利用空中散拼单元的直腹杆进行1#倒∧字形钢架单元、3#倒∧字形钢架单元和4#正∨字形钢架单元之间的焊接连接。

  分别吊装5#倒∧字形钢架单元和6#正∨字形钢架单元，利用空中散拼单元的直腹杆进行3#倒∧字形钢架单元、5#倒∧字形钢架单元和6#正∨字形钢架单元间的焊接连接。

  分别吊装7#倒∧字形钢架单元和8#正∨字形钢架单元，利用空中散拼单元的直腹杆进行5#倒∧字形钢架单元、8#正∨字形钢架单元和7#倒∧字形钢架单元间的焊接连接。

  吊装9#正∨字形钢架单元，利用空中散拼单元的直腹杆进行7#倒∧字形钢架单元和9#正∨字形钢架单元之间的焊接连接。

  吊装10#半个倒∧字形钢架单元，进行9#正∨字形钢架单元、10#半个倒∧字形钢架单元之间直腹杆的焊接连接，吊装剩余直腹杆至全部安装焊接完成，折板型钢屋架形成整体。

  优选的，所述正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元的长度方向上分别安装横向补强杆，两个相邻的横向补强杆之间距离为10-12m。

  优选的，所述空中散拼单元的直腹杆与正∨字形钢架单元、正∨字形钢架单元采用螺栓连接，每个节点采用4个m20的螺栓连接。

  本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，即通过建模与智能测量技术的使用，采用地上加工正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元，倒∧字形钢架单元、正∨字形钢架单元整体吊装和散杆吊装，在倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元之间进行高空散拼的技术，解决了地面拼装和空中就位测量速度、精度、变形等技术难题，实现对钢结构安装精度、质量与安全、工程进度的有效控制；既充分利用了现场塔吊机械，又有效减少了钢架单元两端与屋架支撑的安装偏差，提高了现场安装实施的灵活性。合理的划分屋面钢架吊装单元，采用整体吊装，减少高空操作，可大幅度提高大型起重机械使用效率、安全系数、施工质量和施工效率，降低施工成本。屋面钢架弦杆、腹杆均为钢板焊接加工而成，经深化设计采用直缝焊接钢管同样可以满足设计受力要求，节约加工费用。由于吊装方案的优化调整，大大减小了空中散拼的工作量，提高了施工效率。大跨度折板型钢屋架的应用，满足了场馆大跨的需求，结构安全可靠，单榀屋架弧线圆顺，整体均匀一致。

  图1是本发明屋架支撑、倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元装配结构示意图；

  图8是本发明倒∧字形钢架单元、正∨字形钢架单元与空中散拼单元吊装顺序平面图；

  图中：1、屋架支撑；1-1、支柱；1-2、横梁；2、倒∧字形钢架单元；3、正∨字形钢架单元；4、空中散拼单元；5、上弦杆；6、下弦杆；7、直腹杆；8、斜腹杆；9、横向补强杆；10、支座。

  为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

  一种大跨度折板型钢屋架施工方法，包括由屋架支撑1、支座10、多个正∨字形钢架单元3、多个倒∧字形钢架单元2和空中散拼单元4构成呈折板形状的屋面钢架整体，所述屋架支撑是由若干根柱体构成的矩形的屋架支撑，在屋架支撑一长侧边的支柱上固定有横梁，所述屋架支撑两长侧边的支柱设有高度差，所述屋架支撑两长侧边的支柱高度差为5-5.2m。所述正∨字形钢架单元包括一根下弦杆6、两根上弦杆5、多根直腹杆7和多根斜腹杆8。所述倒∧字形钢架单元包括一根上弦杆、两根下弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，所述上弦杆和下弦杆长度大于40米，为弧形形状，所述空中散拼单元包括多根直腹杆和多根斜腹杆。该大跨度折板型钢屋架施工方法采用地上加工正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元，倒∧字形钢架单元、正∨字形钢架单元整体吊装和散杆吊装，在倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元之间进行高空散拼技术。

  根据现场实际环境情况，初步选择履带式起重机进行吊装作业，再结合单榀屋面钢架的最大重量进行分析、选择履带式起重机型号；单榀正∨字形钢架单元最重未34.5吨，吊幅考虑36米，拟采用quy360履带式起重机，采用主臂仰角85°，主臂36m，可以跨过建筑满足提升高度要求，辅臂42m，半径36m，通过查询工况表，非行走工况可吊41.4吨34.5吨，满足安装要求。

  第一步：在现场已回填土土体上用20吨压路机进行碾压作业，如土体在第一遍碾压作业后，土体有明显的压缩且不回弹则进行第二遍碾压，经过三至四遍碾压至土体无明显下沉后，采用土工实验的方式确定现场土密度，内摩擦角等参数，并应采用浅层平板载荷试验确定现场地面的承载力。现根据经验设现场地面承载力为100kpa，内摩擦角为30°。

  第四步：用路基箱水平对拼积铺设在碎石上扩大单块触土面；路基箱尺寸为1m×5m×0.2m。

  机械+吊装构件最大重量为455吨，履带接触面长9.4m，现根据以往经验，现场地耐力不低于80kpa，故需要散荷面积为：455/8＝56.875m2，则需要路基箱宽度为56.875/9.4/2＝3.02m。

  路基箱尺寸为1m×5m×0.2m，计算面积取为9m×8m，则可得增设路基箱后吊装过程中的路基所承受压力为：

  455×10/(9×8)＝63.2kpa，为保证地耐力满足应力为三角分布，及相应均布荷载时的2倍，将现在地面应力再扩大50％，即在计算得到的63.2kpa*1.5＝95kpa，此时相对均布荷载相当于乘以一个2.07的系数，方案中改为现场地耐力必须经过实测，且满足100kpa。满足要求。

  地下室底板标高为-4.900m，按照经验考虑回填土的内摩擦角为30度(现场应根据实际实验数值复核)，不考虑地下水影响，则当-4.900m标高处的地下室挡土墙不受履带吊吊装压重量影响时，则路基箱外边缘应离开地下室外墙的距离为4.9/tan30°＝8.5m，现场南北两侧施工时路基箱距离地下室外墙的距离为8.5m，满足要求。

  (1)采用midas/gen对正∨字形钢架单元吊装受力、变形分析。吊装中吊钩受力为32.4吨，几乎没有水平力，不存在夺钩现象，钢丝绳最大内力为11.3吨，最大竖向变形为-63.3mm，最大相对水平变形为5mm，可以满足精确就位要求。吊装中结构最大应力比为0.2090.75，满足要求。采用midas/gen进行结构吊装中整体稳定分析，模态1对应特征值为2521，满足要求。

  (2)采用midas/gen对倒∧字形钢架单元吊装受力、变形分析。吊装中吊钩受力为34.5吨，没有水平力，不存在夺钩现象，钢丝绳最大内力为10.3吨。最大竖向变形为-12.7mm，最大相对水平变形为3mm，可以满足精确就位要求。吊装中结构最大应力比为0.1390.75，满足要求。

  优化设计→构件制作加工→现场钢架单元拼装、焊接→补强杆安装→整榀吊装、就位、焊接→空中散拼单元吊装、焊接→防腐涂装。

  s1、深化设计，使用tekla软件建立钢屋架三维模型，在cad中建立三维坐标并取坐标值，精确放样，精确就位。

  钢屋架深化设计包括详图设计和优化设计，对屋面桁架上下弦杆、直腹杆、斜腹杆以及加强节点、安装节点进行深化设计；主要对屋面钢架弦杆与腹杆连接节点、屋架支座连接节点进行了优化设计。

  在现场地上拼装倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元，所述倒∧字形钢架单元包括一根长度大于40m的上弦杆、与上弦杆等长的两根下弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，所述正∨字形钢架单元包括一根长度大于40m的下弦杆、与下弦杆等长的两根上弦杆、多根直腹杆和多根斜腹杆，在胎架上先安装上弦杆和下弦杆，通过地面端部两端控制点定位上弦杆和下弦杆起始点，依次拼接，将地面直腹杆定位点垂直投射在上弦杆和下弦杆上，依次拼装直腹杆和斜腹杆，上弦杆、下弦杆、直腹杆和斜腹杆拼装完成后，拼接位置相贯焊接，然后在对应倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元两端部的支柱上分别安装支座。

  所述倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元的上弦杆、下弦杆、直腹杆和斜腹杆均为矩形成品方管，根据深化设计构件图纸，对上述杆件进行切割。上弦杆、下弦杆长度为40m的弧形形状，上弦杆、下弦杆需要拼接的部位，其接口与端边的距离应大于0.5m，接缝严禁在拼接的杆件中心线m范围内。按照屋面钢架的半径将上弦杆、下弦杆在厂内进行冷弯，所有构件焊接连接位置均采用机械加工坡口，坡口角度45度，坡口钝边0-2mm，坡口根部间隙6mm。

  为了防止正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元在吊装过程中变形，需要在正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元的长度方向上分别安装横向补强杆9。

  采用履带式起重机吊装横向补强杆，在正∨字形钢架单元和倒∧字形钢架单元的长度方向上分别安装横向补强杆，将横向补强杆与倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元的两个直腹杆固接，两个相邻的横向补强杆9之间距离为10-12m。

  横向补强杆受力分析，杆件最大受力为6.75吨，选用杆件为ф180*8，材质q235b，应力比仅为0.1051，满足安全要求。

  横向补补强杆与倒∧字形钢架单元、正∨字形钢架单元采用普通螺栓连接，连接形式为每个节点采用4个m20的普通螺栓连接。每个螺栓可以承受6.86吨，则安全系数6.86*4/6.75＝4，可以满足要求。

  吊装倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元、焊接，在倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元吊装前，使用全站仪将支柱上的支座10焊接中心线投射至屋架支撑的支柱、横梁对应支座的连接位置，弹十字墨线，以备倒∧字形钢架单元和正∨字形钢架单元吊装就位时定位使用。吊装过程中，在倒∧字形钢架单元与正∨字形钢架单元中间弦杆端部中间位置粘贴反射贴片，用全站仪进行监测，控制钢架单元就位的轴线位置与标高。调整就位后，支座连接节点以及空中散拼单元的多根直腹杆和多根斜腹杆采用定位焊，定位焊所用的焊接材料应与焊接工艺卡中规定的焊接材料一致。

  采用履带式起重吊装1#倒∧字形钢架单元，起吊后离地不大于0.1m，观察测量屋架竖向变形情况，根据图纸中倒∧字形钢架单元高差，用倒链葫芦初步调整倒∧字形钢架单元高差，经过测量变形在计算范围内且两端部高差调整完毕，进行起吊。起吊至安装位置时，根据屋架支撑位置高差通过倒链葫芦对屋架支撑进行精确高差调整，采用全站仪对屋架支撑位置进行空间定位，缓慢落钩至倒∧字形钢架单元四个支座完全受力，再将四个屋架支撑一起进行定位焊，四个屋架支撑通过四组焊工同时进行满焊，完成后方可摘钩。

  采用履带式起重机吊装2#正∨字形钢架单元，起吊前步骤同1#倒∧字形钢架单元。起吊至安装的地方时，根据屋架支撑位置高差以及两根上弦杆标高通过倒链葫芦对屋架支撑进行精确高差调整，采取全站仪对屋架支撑的两个支座及倒∧字形钢架单元四个上弦杆端部进行空间定位，缓慢落钩至屋架支撑的两个支座完全受力，将两个支座与屋架支撑的横梁和支柱体的连接位置一起进行定位焊，两组焊工尽快对两个支座与屋架支撑结构连接点进行满焊，在2#正∨字形钢架单元与1#倒∧字形钢架单元未连接直腹杆前，所述履带式起重机始终吊钩着2#正∨字形钢架单元。

  采用塔式起重机顺序吊装焊接多根直腹杆，将1#倒∧字形钢架单元与2#正∨字形钢架单元连接成整体，以保证2#正∨字形钢架单元的稳定，完成后摘钩。

  循环上述步骤顺序，吊装3#倒∧字形钢架单元，吊装4#正∨字形钢架单元，然后利用空中散拼单元的直腹杆进行1#倒∧字形钢架单元、3#倒∧字形钢架单元和4#正∨字形钢架单元之间的焊接连接。

  分别吊装5#倒∧字形钢架单元和6#正∨字形钢架单元，利用空中散拼单元的直腹杆进行3#倒∧字形钢架单元、5#倒∧字形钢架单元和6#正∨字形钢架单元间的焊接连接。

  分别吊装7#倒∧字形钢架单元和8#正∨字形钢架单元，利用空中散拼单元的直腹杆进行5#倒∧字形钢架单元、8#正∨字形钢架单元和7#倒∧字形钢架单元间的焊接连接。

  吊装9#正∨字形钢架单元，利用空中散拼单元的直腹杆进行7#倒∧字形钢架单元和9#正∨字形钢架单元之间的焊接连接。

  吊装10#半个倒∧字形钢架单元，进行9#正∨字形钢架单元、10#半个倒∧字形钢架单元之间直腹杆的焊接连接，吊装剩余直腹杆至全部安装焊接完成，折板型钢屋架形成整体。

  吊装一榀中间倒∧字形钢架单元，所有的倒∧字形钢架单元均有4个支座与支柱、横梁连接，支座连接焊接完成脱钩后自身为稳定状态，正∨字形钢架单元吊装调整就位后，尽快将倒∧字形钢架单元与正∨字形钢架单元相连接的直腹杆焊接5根，沿屋架支撑长向均匀分布，使正∨字形钢架单元脱钩后自身稳定。

  在定位后，对支座与屋架支撑的连接点、直腹杆连接点进行满焊，焊缝全部为熔透焊，焊缝等级为二级焊缝。第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板之连接处，然后逐道逐层累焊至填满坡口，每道焊缝焊完后，都必须清除焊渣及飞溅物，出现焊接缺陷应及时磨去并修补，焊接时不得在坡口外的母材上打火引弧。弧焊常见缺陷有焊缝成形不良、咬边、未焊透、未熔合、气孔、裂纹和夹渣等。根据要求，按照焊缝数量20％进行探伤检测，检测合格后进行防腐涂装。

  所有构件的除锈等级不低于sa2.5级，表面粗糙度为rz30～75μm。根据本工程的需要，在厂内生产的钢构件采取抛丸除锈，现场拼装焊接部位采用电动工具除锈，经过除锈的钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆图层等附着物，除锈等级应比st2更彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。涂装作业应在抛丸除锈后尽快进行，一般不应超过4小时，空中涂装采用人工涂刷方式，一道漆涂装完毕后，在进行下道漆涂装之前，一定要确认是否已达到规定的涂装间隔时间，否则就不可以进行涂装。底漆、中间漆最长暴露时间不超过7天，如果超过最长涂装间隔时间以后再进行涂装，则需用细砂纸将前道漆打磨成细微毛面后再进行涂装。涂装下道油漆前，应彻底清除涂装件表面上的油、泥、灰尘等污物。一般可用水冲、布擦或溶剂清洗等方法。要保证构件清洁、干燥、底漆未经损坏。

  本发明附图中描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。