首博新楼钢屋盖施工方法分析？
首博的新建筑以其大跨度的钢屋顶而闻名。外观看似简单，但内部结构体系和节点构造复杂的建筑施工方法，着实让当时的施工单位动了脑筋。
首都博物馆新馆工程是2001北京市60项重点工程之一，是新世纪北京的标志性建筑。新楼位于西长安街延长线白云路西侧。该建筑地上五层，地下两层，总建筑面积61680平方米，建设工程预算投资7.8亿元。是新中国成立以来北京规模最大的文化公益设施。
该项目因其大跨度钢屋顶而闻名。其大跨度钢屋盖由南北向均匀分布的18主桁架和节点间的纵横向支撑拉杆组成。整个钢屋盖由34根摇摆钢柱支撑，东、西桁架下端分别设置8根抗风柱和34根摇摆柱，柱顶标高为34.13m(主桁架下弦中心标高为34.4m)，柱距8m(个别16m)。整个大屋顶体系南北向跨度56m，东、西、南三向。主桁架和侧向竖向支撑采用平行弦桁架，主桁架从B轴到G轴的坡度为2%。主桁架构件全部采用英国钢铁公司生产的S355J2H钢，具有材质轻、刚度大的特点，屋盖总用钢量仅800吨左右。
因此，本工程的主要施工特点是钢桁架的大跨度、长悬臂；屋顶钢结构刚度低，施工时安装精度高。钢桁架采用方、圆钢管构件，节点结构复杂，加工安装难度大。桁架之间的支撑杆通过高强度螺栓与主桁架连接，共有3万多个高强度螺栓。屋面钢结构安装时受环境温度变化和焊接收缩变形影响较大；屋面与屋面外的椭圆斜柱在结构上不相连，使得屋面系统由简单的椭圆柱周围的桁架结构变为桁架与网格的复合结构体系，加工安装难度进一步增加。由于整个屋面结构用钢量少，结构中使用的材料构件规格多(仅屋面系统就有5000多个构件，包括22种规格的方钢管)，增加了加工和施工的难度。
独特构造
屋面钢结构虽然外观简单，但其内部结构体系和节点构造复杂，整体提升(顶升)、整体吊装、滑移施工等大跨度钢结构常用的施工方法并不适合本工程。考虑到屋面及吊顶工程的施工作业和屋面钢结构的特点，施工方决定采用满堂脚手架、分段吊装、高空拼装的施工方法。
具体施工方案为:89米主桁架在预拼装场地整体拼装，然后根据运输情况和现场吊装机械性能分段运至现场；四台塔吊均匀分布在场地的东南、西北、西北四个角落，是屋架吊装的主要机械——运至现场的分段桁架应根据现场四台塔吊的力学性能确定；单榀主桁架预拼装验收后，根据塔吊的吊装能力和每榀桁架的重量，将其分为3 ~ 9节，运到现场后，再进行分段吊装和高空对接；横向桁架的竖向支撑由加工厂整体组装后，运至现场直接吊装；根据桁架接口位置的不同，脚手架施工前预设承重支点，承重支点上方设置沙漏式千斤顶，保证主桁架的安装标高，为日后屋面整体卸载创造条件。
由于整个屋顶呈矩形，支护情况复杂。南面进深9米，长144米的办公科研楼，北轴线以西的基本展厅和斜椭圆柱东北的专题展厅，三个独立的建筑群落通过覆盖其上的大型钢屋盖连接成一个整体，建筑之间的空间构成一个净空30余米的礼仪大厅，从而形成整个博物馆建筑外观简约动感，内部空间开放丰富的建筑风格。正是由于上述建筑和结构特点，大屋面钢结构的安装施工成为新馆建设的一大难点。
从屋盖结构及其支撑结构的特点可以看出，大跨度钢结构常用的施工方法，如整体提升、分段或整体累积滑移、整体提升、分段提升等。，不能完全适用于本项目的建设。不能采用整体吊装或吊装，整体吊装的现场条件不允许。因此，本工程拟采用高空分散拼装的安装方式，即主桁架在加工厂加工后，分7 ~ 8个单元节，运至施工现场(在施工现场拼装成高空分散拼装吊装节段)进行高空分散拼装；将加工厂的单元节在地面组装成适合塔架吊装的加工单元节，吊装到主厂房的组装架上组装就位。
安装挑战是困难的。
首都博物馆新馆工程钢屋盖周边为大型悬挑檐结构——东西两侧12米，北侧21米。根据施工方案，屋面南北两侧挑檐和屋面四角挑檐采用悬臂法安装施工。
悬臂桁架在地面组装就位后，由塔吊吊装就位。由于构件的重量比其他屋顶构件小得多，所以吊装并不困难。但建筑设计要求屋顶四角的悬挑在尺度上要显得“轻”“薄”，悬挑部分的吊顶板是能体现上部和馆内空间的不锈钢板，所以对悬挑钢结构和吊顶板的安装平整度提出了很高的要求。该部分悬挑安装施工的重点在于精确控制悬挑檐口下弦轴线的直线度，减少悬挑高度方向的误差，为吊顶板的安装施工创造条件。
屋面四周挑檐采用分段吊装法安装，可确保挑檐下弦安装位置准确。但对于屋面的四个角，由于构件截面较小，纵横两个方向有单根钢箱梁相交，这部分屋面只能高空拼装。为了保证屋顶四角标高的准确性，在屋顶四角下方设置承重支架。由于支架高度较高，上层设有风绳，增加其稳定性。承重支架不仅作为四角悬挑构件安装的支点，还在其上提供水平支架，在屋面周围形成闭合的标高控制网，为悬挑下吊顶板的安装提供测量基准。
钢屋盖整体吊装顺序:
屋面转换柱安装→转换柱临时固定→柱间预应力支撑安装(预应力支撑分三次张拉)→第一榀主桁架安装→校正→固定→验收→以首间为标准由西向东安装。
精细操作再精细操作。
由于工程钢桁架安装采用高空分散拼接方式，需要搭设脚手架，除各节受力支点处立杆间距外，脚手架间距为1.5米。悬挑段脚手架的搭设:21m悬挑脚手架的搭设需要从地下二层顶板开始，高度接近36m，所以承重点下面的脚手架立杆都是单排，间距0.5m，其他都是1.5m..
本工程设置满堂脚手架，构件可以在满堂脚手架上的装配胎架上进行，有利于保证装配质量。由于脚手架和塔吊的配合，屋面钢结构的防水涂料施工、屋面板和吊顶板的安装、屋面吊顶檩条和龙骨的安装都可以在脚手架上进行，对保证施工质量、加快施工进度有了可靠的保障，脚手架的重复使用率高，也可以大大降低施工成本。
由于桁架空间的线形变化，其高差变化较大，需要多次架设仪器进行测量，在操作平台上组装大型吊件，通过高精度水准仪将后方标高逐一引测到每个测量操作平台上的某一点，并在测量操作平台上对标高控制后的视点做出永久性标记。根据测量每个标高后的视点，分别测量平台上相应下弦控制节点标志点的实际标高，然后计算出相应控制节点的高差，并在测量平台的相应节点标志点上标注清楚，作为分段拼装桁架标高的依据。标高控制目标为10.0mm..
根据工程施工测量面积大、周期长、精度高的特点，为了便于分析比较各桁架安装偏差结果，使整个施工过程中的误差得到控制，施工中采用了全程定点跟踪测量方法。根据测量温度和时间的不同，对主桁架的安装偏差进行全程观测，在高强度螺栓的安装、焊接和施工过程中定时观测，记录和分析轴线标高和垂直度的误差结果，以便及时调整和控制误差。
目前首博新楼钢屋盖工程已完成，并荣获钢结构长城杯。采用合理的施工方法，确保工程按期完工，为钢屋盖系统的后续工作创造条件。
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