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高海拔多交角多層級弦支管桁架金頂安裝施工技術

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中國建筑一局（集團）有限公司科技創效推廣應用技術名錄
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（五十二）高海拔多交角多層級弦支管桁架金頂安裝施工技術
1. 技術背景
在茫茫雪域高原，建筑金色屋頂擁有濃濃的民族韻味和宗教信仰，極具象征性、紀念性、裝飾
性作用。傳統的藏式金頂采用銅板安裝后，在金頂上采用鎏金的方式達到金色光芒的效果。而現代
設計的金頂通過鋼管桁架、銅板、玻璃的安裝達到采光、節能、防水、通風的效果，而且金頂施工
完成后要達到藏式金頂的裝飾施工效果。西藏博物館改擴建項目針對大型金頂設計帶來的施工難點，
施工中通過策劃、BIM建模、深化設計優化、開展科技創新等技術措施，完美傳承和發揚藏式金頂獨
有民族特色和建筑靈魂。不僅降低了施工難度，而且降低了結構自重、工程造價，建成后的西藏博
物館大型金頂與傳統藏式金頂產生鮮明的對比。
2. 技術簡介
西藏博物館金頂高度36.525m,平面尺寸35m×35m，是西藏地區最大的金頂工程。金頂鋼管桁架
構件多、型號復雜，平面尺寸大。
通過對構件進行深化設計，利用takela軟件對構件按類型、安裝順序進行編號，并利用BIM技術
進行施工預演和交底，保證安裝的準確性，安裝過程中采取如下措施實現精準控制：
1）柱腳施工時采用定位板對柱腳進行固定，確保柱腳定位準確，在施工過程中不偏位.
2）桁架安裝時，因場地受限、吊車吊重達不到整體吊裝要求，采用在中庭位置搭設滿堂腳手架
作為操作平臺，在操作平臺進行鋼管桁架高空散拼的施工方法，解決場地整體吊裝場地受限及桁架
吊裝變形的問題.
3）坡屋面采用胎膜進行坡屋面的坡度控制.
4)相貫性空間鋼管桁架精度要求高，鋼管開橢圓剖口，在廠家采用數控機床進行加工，確保構
件精度滿足安裝要求。
3. 適用范圍
本工法適用于建筑工程中采用弦支管桁架金頂安裝施工。
4. 施工工藝流程及操作要點
4.1 施工工藝流程
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圖4.1 施工工藝流程圖
4.2 施工操作要點
4.2.1 整體深化設計
大型復雜組合藏式金頂安裝前，根據圖紙尺寸提前進行排版、深化設計。鋼管桁架、銅板、玻
璃等構件根據深化圖尺寸進行加工。
（1）正式深化前，對現場預埋件的標高、軸線部位、凈空間距進行復核，對預埋件出現于與圖
紙不符的部位及時進行調整，保證金頂安裝完成后的準確性。
（2）鋼管桁架、銅板、玻璃等構件出廠前，進行預拼裝，保證進場后，能夠滿足安裝要求。
（3）為保證鋼管桁架安裝完成后的空間效果，利用Bim技術建模，見圖4.2.1、4.2.2。
整體深化設計
基層方管龍骨安裝
壓型鋼襯板安裝
線框安裝
天窗玻璃安裝
節點處理
坡底銅板安裝
尺寸校核
坡頂水平銅板安裝
鋼管桁架安裝
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圖4.2.1 排版深化平面示意圖
4.2.2 鋼管桁架安裝
鋼管通過球形節點焊接連接，鋼管立柱、水平管定位、拼裝、校正、焊接后，形成空間相關性
鋼管桁架的施工效果。相關性空間鋼管桁架與上側銅板、玻璃相映襯，在博物館中庭位置彰顯氣勢
恢宏、壯觀的效果，鋼管桁架效果示意見圖4.2.2。
圖4.2.2 金頂鋼管桁架效果示意圖
（1）主體結構施工至屋面層，進行鋼管立柱預埋鋼板施工。
（2）鋼管桁架材質必須經試驗檢測合格，嚴格按深化圖加工。
（3）在鋼板上放出鋼管十字中心線，進行鋼管立柱安裝，鋼管與預埋鋼板焊接。焊接前校核鋼
管立柱間平面尺寸，保證鋼管桁架立柱平面凈空尺寸準確。
（4）進行水平向、坡向鋼管安裝、焊接。采用等強對接熔透焊的形式，即相同材質、相同直徑、
壁厚的鋼管對接焊接，焊縫飽滿，焊接質量滿足設計要求，連接節點見圖4.2.3。
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圖4.2.3 鋼管連接節點示意圖
（5）校核鋼管桁架坡頂標高、立柱間距、坡向鋼管安裝角度是否符合設計要求。
（6）進行鋼管桁架十字中心位置安裝吊燈吊環，吊環與鋼管桁架通過螺栓連接，并緊固。在組
合藏式金頂施工完成后，用于大型燈具的吊掛，吊環詳見圖4.2.4。
圖4.2.4 吊燈吊環節點平面、剖面示意圖
（7）鋼管桁架焊縫進行拋光、打磨處理，并經探傷檢測合格。
（8）鋼管桁架進行防銹、防火噴涂處理。
（9）鋼管桁架安裝完成，經監理、業主、設計等單位驗收合格后，方可進行后續作業。
4.2.3 基層方管龍骨安裝
金頂飾面層龍骨采用50X100鍍鋅矩形鋼管加工制作，厚度為50。
（1）對矩形鋼管與鋼管桁架連接點位置的基層進行清理，保證連接點位置的連接質量。
（2）復核鋼管桁架坡屋頂標高及坡度是否符合設計要求。
（3）矩形鋼管加工后的長度必須滿足深化設計要求。
（4）矩形鋼管與鋼管安裝后的坡度必須保持一致。
（5）矩形鋼管垂直與鋼管桁架方向安裝。
（6）矩形鋼管與鋼管桁架間采用焊接連接，焊縫必須飽滿。
（7）矩形鋼管安裝完成后，整體校核鋼管龍骨的平面位置、坡度、標高，為后續鋼襯板鋪裝創
造條件。
（8）監理單位進行隱蔽驗收合格后，進行后續施工。
4.2.4 壓型鋼襯板安裝
鋼襯板為飾面銅板的基層板，飾面銅板安裝的基層必須平整、堅固、防水效果好。
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（1）進場后的鋼襯板必須進行厚度及外觀質量檢查。
（2）進場后的鋼襯板按規定進行取樣、送檢，合格后方可進行使用。
（3）鋼襯板現場采用機加工，嚴禁火焰切割。
（4）鋼襯板間采用搭接連接，嚴禁對接連接。
（5）鋼襯板搭接縫隙間采用注膠灌漿，避免接縫間漏水。
（6）鋼襯板與矩形鋼管龍骨間采用錨栓連接。
（7）鋼襯板安裝完成后，經監理隱蔽驗收后，方可進行下道工序施工。
4.2.5 尺寸校核
鋼管桁架、矩形方管、鋼襯板等工序施工完成后，由專職測量人員根據設計圖紙的尺寸、坡度、
標高等技術參數對安裝完成的骨架進行全面復核。對坡度、尺寸、標高不符合設計要求的部位及時
進行調整，以保證銅板、玻璃飾面層安裝完成后的效果滿足設計要求。
4.2.6 線框安裝
本工程為大型復雜組合式金頂，金頂平面形式規則，金頂由上至下呈立體棱臺外擴形，鋁合金
主線框的安裝質量，對金頂的成型效果極其重要。
（1）先安裝中間轉換段水平鋁合金主線框，鋁合金主線框與矩形鋼管龍骨通過螺栓連接進行固
定。
（2）安裝8根斜向形鋁合金線框，線框與矩形鋼管龍骨通過螺栓連接固定。
（3）鋁合金線框間的凈距、斜度、平面位置、幾何尺寸必須滿足設計要求。
（4）鋁合金線框經監理驗收完成后，方可進行下道工序施工。
4.2.7 坡頂水平銅板安裝
銅板安裝工作，由上至下進行，先安裝坡頂水平向銅板，根據銅板排版、深化圖，安裝時本著
從左向右、從北向南依次的順序進行拼接。銅板間采用對接連接、縫隙均勻、寬窄一致、連接緊固
的原則，銅板、玻璃、線框安裝分隔示意見圖4.2.7。
圖4.2.7 飾面層安裝分隔示意圖
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4.2.8 天窗玻璃安裝
（1）進場的玻璃出現磕棱掉角、破損的必須更換、嚴禁使用。
（2）同一鋁合金線框內的玻璃拼接時，由一側向另一側進行。
（3）玻璃拼裝嚴格按排版圖的尺寸進行。
（4）玻璃間縫隙縫隙必須必須均勻、寬窄一致。
（5）玻璃拼裝完成后，縫隙利用銅線條、粘膠后，進行封閉。
（6）縫隙注膠必須飽滿，防止縫隙線條部位出現滲水。
4.2.9 坡底銅板安裝
（1）鋼襯板基層必須清理干凈。
（2）銅板從一側向另一側連續進行拼裝。
（3）銅板坡度必須與鋼管桁架坡度相一致。
（4）銅板拼裝嚴格按排版圖的尺寸進行。
（5）銅板與鋼襯板間連接必須緊固、縫隙均勻、寬窄一致。
（6）縫隙間注膠必須飽滿。
4.2.10 節點處理
（1）銅板、玻璃與鋁合金線框間接縫必須嚴密、注膠必須飽滿，防止滲水。
（2）銅板、玻璃間坡度、完成面平整度必須符合設計要求。
（3）矩形鋼管龍骨、鋁合金線框、銅板、玻璃間連接必須緊固。
（4）銅板、玻璃與線框間尺寸，在加工過程中必須準確。
（5）接縫處縫隙必須順直光滑、表面潔凈、色澤、顏色協調一致。
（6）飾面層施工完成后，表面的污物、夾渣必須清理、沖洗干凈。
5. 材料與設備
5.1材料
表5.1.1 主要材料表
序號材料名稱規格主要指標用途
1 銅板2 厚\ 飾面
2 玻璃10 厚\ 飾面
3 鋁合金線框50X50 \ 縫隙填充
4 銅線條寬度10，厚度0.5 \ 主線框
5 鍍鋅矩形鋼管50X100X10 \ 主龍骨
6 壓型鋼襯板0.8 厚\ 防水
7 防水膠縫隙粘結防水
5.2設備
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表5.2.1 主要設備表
序號設備名稱規格技術指標用途
1 水準儀DS101 \ 水平測量
2 垂準儀DZJ3-L1 \ 角度測量
3 鋼卷尺50m \ 尺寸檢查
4 電焊機BX1-500 型\ 構件焊接
5 二氧化碳焊機FY-5288/2E \ 構件焊接
6 交流焊機ZX7-400 \ 構件焊接
6. 效益計算分析
本工程金頂展開面積約為：3240m2，其中銅板面積為：1950 m 2，玻璃天窗面積為：1290m2。
傳統的藏式金頂采用銅板安裝完成后進行鎏金處理。
現代的藏式金頂采用鋼管桁架安裝完成后，進行合金銅板、玻璃拼裝工藝。
（1）采用傳統的金頂施工工藝費用約為5200元/ m2。
（2）采用現代的金頂施工工藝費用約為4730/ m2。
（3）（5200元/ m2 - 4730元/ m2）X3240m2 =152.28萬元。
綜上所述，本工程大型復雜組合藏式金頂安裝施工共計節約成本152.28萬元。
7. 應用實例
圖1 水平鋼管桁架安裝圖圖2 立柱與水平鋼管焊接節點圖
圖3 金頂銅板圖圖4 金頂龍骨圖
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圖5 矩形龍骨安裝圖圖6 壓型剛襯板安裝圖
圖7 角部龍骨安裝圖圖8 采光玻璃安裝圖
圖9 坡面玻璃安裝圖圖10 金頂玻璃拼裝圖
圖11 金頂銅板安裝圖圖12 金頂整體效果圖
8. 技術咨詢服務單位聯系方式
技術提供單位中建一局集團第五建筑有限公司
主要完成人郭應軍、馮紀偉、王玉嬌、陳志鵬、姜濤
技術咨詢聯系人陳志鵬聯系電話18773749713

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