葫蘆島體育館弓形桁架施工技術(shù)

        作者:李鴻駿    
        時(shí)間:2013-11-20 17:27:07 [收藏]
        摘  要:葫蘆島體育館是大跨度倒三角弓形桁架結(jié)構(gòu),采用了地面整體拼裝,整體吊裝施工工藝。大跨度三角桁架很容易產(chǎn)生焊接變形及旁彎,在拼裝過程中從地樣點(diǎn)、拼裝胎架尺寸精度、主弦桿拼裝尺寸、腹桿拼裝尺
            關(guān)鍵詞:葫蘆島 體育館 弓形

            要:葫蘆島體育館是大跨度倒三角弓形桁架結(jié)構(gòu),采用了地面整體拼裝,整體吊裝施工工藝。大跨度三角桁架很容易產(chǎn)生焊接變形及旁彎,在拼裝過程中從地樣點(diǎn)、拼裝胎架尺寸精度、主弦桿拼裝尺寸、腹桿拼裝尺寸、兩焊接球支座水平距離及高差值等進(jìn)行主控。并利用鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件精細(xì)化建模,查找復(fù)雜結(jié)構(gòu)的重心,確定吊點(diǎn)方便現(xiàn)場吊裝。

          關(guān)鍵詞:管桁架結(jié)構(gòu);整體拼裝;整體吊裝;構(gòu)件重心

          1 結(jié)構(gòu)概況

          葫蘆島體育館地上3層,看臺為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),屋蓋為鋼結(jié)構(gòu),建筑物高度30.8m,有5000個(gè)觀眾席位。屋蓋結(jié)構(gòu)外側(cè)為彎弓形倒三角管桁架,主桁架由內(nèi)、外環(huán)支座支撐。體育館中間的弦支穹頂由單層焊接球網(wǎng)架及環(huán)形預(yù)應(yīng)力拉索組成,預(yù)應(yīng)力拉索最終錨固在體育館內(nèi)側(cè)環(huán)形桁架上(圖1)。

          本工程主體鋼結(jié)構(gòu)共設(shè)置34榀弓形桁架,桁架采用管桁架結(jié)構(gòu),跨度約30m,榀與榀之間設(shè)置聯(lián)系剪刀撐。

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          1 葫蘆島體育館模型

          弓形倒三角桁架共計(jì)34榀,弦桿、腹桿相貫焊接,鋼管規(guī)格包括Ф273×8、Ф299×16、Ф159×6、Ф89×4、Ф140×4;單榀桁架拱最大曲線長度為50.4m,桁架拱的下部成弓形曲線。見圖2、圖3。

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          2 弓形桁架整體立面

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          3 弓形桁架截面

          2 施工工藝

          2.1 施工方案概述

          根據(jù)現(xiàn)場的吊裝方案和運(yùn)輸條件的限制,每榀桁架拱分段制作,每段15m左右,每段的弦桿和腹桿在工廠散件制作,工廠進(jìn)行整榀桁架拱的預(yù)拼裝;桁架拱腹桿鋼管的相貫線采用數(shù)控五維相貫線切割機(jī)進(jìn)行加工,弦桿弧形部分采用中頻煨彎成型工藝進(jìn)行加工?,F(xiàn)場整體拼裝,整體吊裝。單榀桁架重量在1019t間,最大作業(yè)半徑28m,選用SCC2000200t履帶吊61.5m主臂工況進(jìn)行整榀吊裝。見圖4、圖5。

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          4 吊裝工況分析

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          5 支撐胎架布置

          2.2 拼裝胎架的設(shè)置

          按照桁架的三維線模做投影線,并在三維模型中取出三維坐標(biāo),用全站儀投打地樣點(diǎn),在地面上劃出各桿件的投影控制線,作為拼裝的基準(zhǔn)線和檢查線,搭設(shè)拼裝胎架;整榀桁架拱預(yù)拼裝完成,檢查整個(gè)桁架的外形尺寸、各段的相對位置,無誤后進(jìn)行接頭的現(xiàn)場連接處理和焊接成型。

          2.3 過程質(zhì)量控制

          在施工過程中,項(xiàng)目部主要抓過程控制,包括加強(qiáng)技術(shù)交底、細(xì)化方案、地樣點(diǎn)精度、胎架牛腿三維坐標(biāo)、胎架抄平、支撐點(diǎn)沉降、腹桿拼裝順、隱蔽焊縫、焊接順序、焊接質(zhì)量、桁架旁彎、脫胎變形等關(guān)鍵控制項(xiàng)目的過程控制(圖6、圖7)。

          在拼裝胎架布置完成后要進(jìn)行通長的整體測量操平,同時(shí)在下一榀桁架拼裝前要進(jìn)行復(fù)測,測量偏差允許值應(yīng)符合表1的要求。

          1 桁架拼裝允許偏差

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          6 焊接前后拼裝檢查

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          7 整體尺寸檢查

          3  Tekla Xsteel軟件的應(yīng)用

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          8 Tekla Xsteel模型

          Tekla Xsteel 是為結(jié)構(gòu)工程師、細(xì)部設(shè)計(jì)員、制造人員和施工人員提供的實(shí)用工具。鑒于Xsteel在鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)中越來越廣泛的應(yīng)用,對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式重心的確認(rèn)可以非常方便的采用這一工具,提高了鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和安裝的工作效率和方便管理(8-10)。

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          9 桁架重心三維坐標(biāo)及重量

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          10 Tekla中桁架重心模型顯示

          吊裝工況驗(yàn)算

          為了保證吊裝時(shí)的安全性,用Sap2000軟件對弓形桁架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)算(圖11-12,表2)。

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          11吊裝形式示意

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          12吊裝時(shí)桁架整體應(yīng)力圖

          2 節(jié)點(diǎn)反力

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          結(jié)果表明:吊裝點(diǎn)滿足強(qiáng)度、剛度要求;吊裝過程安全合理。

          結(jié)

          葫蘆島體育館弓形桁架為本工程關(guān)鍵構(gòu)件之一,施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到次桁架、內(nèi)環(huán)桁架、水平撐及屋面檁條等結(jié)構(gòu)的安裝精度,管桁架三根弦桿的拱度控制和主弦桿定位后腹桿的裝配順序的控制、兩焊接球支座底板拼裝精度控制等非常關(guān)鍵。生產(chǎn)過程中,應(yīng)嚴(yán)格按質(zhì)量管理和質(zhì)量保證體系操作并有效運(yùn)行,嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及鋼結(jié)構(gòu)制作規(guī)范要求進(jìn)行工序控制,以確保鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)制構(gòu)件作質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。


          參考文獻(xiàn)

          [1] CECS 2802010  鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

          [2] GB 502052001  鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

          [3] JGJ 812002  建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程[S].

           

           (上海寶冶集團(tuán)有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司,上海 201908

           

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