（林業(yè)工程專業(yè)論文）空間管架——棒索結構施工技術研究.pdf

摘要 論文通過對典型工程深圳游泳跳水館預應力鋼屋蓋施工工藝的分析和研究，論證預 應力鋼結構具有充分發(fā)揮高強預應力索的性能，大大提高空間結構的剛度和跨度，減少結構 的撓度，節(jié)約鋼材投入和降低工程總造價等特點。 深圳游泳跳水館鋼結構工程屬于空間管架一棒索結構，論文主要闡述整個施工過程中 的主要施工技術：鋼結構制作、安裝、焊接工藝和高強預應力棒鋼張拉工藝，以及關鍵部位 的施工體會。 關鍵詞：鋼屋蓋桁架制作安裝焊接預應力高強棒鋼張拉 a b s t r u c t b ya n a l y s i sa n dr e s e a r c ho f t h ep r e s t r e s ss t e e lc a n o p yc o n s t r u c t i o nt e c h n i cw h i c hu s e d i nt y p i c a le n g i n e e r i n g 一s h e n z h e ns w i ma n dd i v eb u i l d i n g ，p r e s t r e s ss t e e ls t r u c t u r e w h i c he x p r e s s e st h ec a p a b i l i t yo fe x c e li n t e n s i t yp r e s t r e s sc a b l eh a sb e e na r g u e d ，a n d i n c r e a s et h es t i f f n e s sa n ds p a no fs p a c es t r u c t u r e ，r e d u c et h ed i s p l a c e m e n to fs t r u c t u r e ， s a v et h ec o n s u m eo f s t e e l ，r e d u c et h ec o s to f e n g i n e e r i n g t h em a i nt e c h n i q u e sw h i c ha d o p t e di nt h ec o n s t r u c t i o no fs h e n z h e ns w i ma n dd i v e b u i l d i n g t h es p a c ec a b l ef l a m es t r u c t u r e ，h a v eb e e ns t a t e d ：m a k i n g ，e q u i p p i n ga n d j o i n t i n gt h es t e e ls t r u c t u r e ；h a u l i n g t h eh i g hi n t e n s i t yp r e s t r e s sc a b l e i na d d i t i o n ，t h e e x p e r i e n c ef r o mt h ec o n s t r u c t i o no f t h ek e yp a r t sh a sb e e ne x p r e s s e d k e yw o r d s ：s t e e lc a n o p y , t r u s s ，m a k i n g ，e q u i p p i n g ，j o i n t i n g 、p r e s t r e s s ，e x c e l i n t e n s i t yc l u bs t e e l ，h a u l i n g 丕j b 鹽些盔堂亟主堂焦迨塞 1 、緒論 1 1 鋼結構強大的生命力 鋼材在材料力學上有著優(yōu)良的性能：相同的荷載，鋼構件截面最??；相同的截面，鋼構 件承載力最大?；ㄥX買強度，鋼構件最合算。 鋼框架結構在設計、施工、使用等諸多方面具有明顯的特點： 在設計方面，鋼結構可以實現(xiàn)大跨度、小斷面、承載力大、自重輕。鋼結構為發(fā)揮建筑 師的才能，為建筑藝術的創(chuàng)作提供了廣泛的可能性。現(xiàn)代鋼結構的藝術表達能力是難以在 其它類型的建筑物中達到的。幾何學是建筑藝術的根源和基本原則。而鋼結構則特別適合 于建筑師采用清晰的幾何圖形作為思維手段。鋼結構平面布置的靈活性既給設計師提供了 設計的回旋余地，又給用戶提供適應各種用途的改變結構的可能。鋼框架結構建筑，不僅 可以設計成各種外形，而且可以任意選擇認為合適的、天然的、和人工的建筑材料與之配 合。 在施工方面，鋼結構的優(yōu)勢更加突出。鋼結構基本組成構件可以在工廠預制，結構單元 可以在現(xiàn)場整體吊裝，節(jié)點處理直觀簡單，可全天候施工。資金的時問價值在鋼結構的施 工過程中充分體現(xiàn)出來。業(yè)主的建設資金占用時間越短，建筑物的價值就越大。由于施工 時間的縮短，業(yè)主盡早的投入使用或銷售，無疑會帶來好的商機。另外，鋼結構對其他材 料的易連接性，擴大了選材的范圍。至于在施工過程中，簏工場地小，無噪聲，建筑垃圾 少更是其它結構不能相比的。 在使用方面，鋼結構建筑有顯著的特點。因為內(nèi)部支撐少，柱端面小，內(nèi)部空間布置靈 活，便于改變用途，容易拆除和修理。把建筑物的使用壽命定的太長是不經(jīng)濟的。美國的 高層建筑一般為3 0 年。舊建筑的拆除向來是令人頭痛的而又不得不干的事。從舊建筑的解 體，垃圾的運輸，到廢物的利用，要花費一大筆費用。鋼結構建筑在這方面尤其優(yōu)越。它 不但易拆除，而且在同體量的情況下建筑物所消耗的實體物質最少，加上鋼材的可回收， 因此拆除成本最低。 由于上述各方面特點，鋼結構使得建筑產(chǎn)品的工業(yè)化、標準化、系列化都成為可能， 同時，鋼結構建筑必定加快建筑業(yè)由勞動密集型產(chǎn)業(yè)向知識技術密集型轉化，由低效率型 向高效率型轉化。 至回筻塞：掛室縫監(jiān)埴王堇丕叢窒 1 2 國內(nèi)外鋼結構建筑發(fā)展現(xiàn)狀 世界上第一一次最具有意義的鋼結構是在德國科爾布魯克代爾德塞佛恩河( s e v e r n ) 的鑄 鐵拱橋，1 7 7 9 年建成，跨度為1 0 0 英尺，這是首次用于大跨度的結構物。后來于1 8 7 0 年建 成的紐約布魯克林人橋( b r o o k l y nb r i d g e ) ，跨度約為5 0 0 米。1 8 5 1 年倫敦的水晶宮 ( c r y s t a lp a l a c e ) 又使大型鋼框架單層建筑物的建設達到了極為出色的水平。 因為當時業(yè)主和建筑師的保守、偏見等原阻，鋼結構建筑的發(fā)展在歐洲一度處于停頓狀 態(tài)。1 8 7 0 年芝加哥和波上頓發(fā)生的大火破滅了鋼結構建筑不可毀滅的錯覺。不燃材料并不 必然就能防火。富有冒險精神的芝加哥學派創(chuàng)作了第一批真正意義的鋼框架建筑。大約在 十九世紀末二十世紀初，建筑的所有基本構件都已定形，從而決定了鋼結構以后四卜年的 發(fā)展。鋼結構就是一種能更好的滿足現(xiàn)代社會需要的建筑結構。鋼結構雖然不能取代其它 結構，但卻能解決其它結構所不能的高難度的工程結構問題。現(xiàn)代社會需要的大跨度的橋 梁、房屋、超高層建筑、高聳構筑物等等都非鋼結構莫屬。鋼結構在建筑業(yè)已經(jīng)形成完整 的體系。鋼結構及其伴生的防火技術、防腐技術及其它新興建筑材料形成了建筑行業(yè)一支 強火的生力軍。 鋼結構因其有著諸多的優(yōu)勢，廣泛地應用在建筑業(yè)各個方面。從大跨度橋梁、房屋、超 高層建筑、高聳構筑物，到小小的遮雨棚、溫室花房、戶外j 告牌等等幾乎無所不包。2 ( ) 世紀9 0 年代，美國8 0 的建筑采用鋼結構( 含輕鍘結構) ，特別是多層和低層住宅、辦公樓、 購物中心、工業(yè)廠房、學校、醫(yī)院、加油站等廣泛采用鋼結構。歐洲應用鋼結構較少的英 國，鋼結構在市場的份額從八十年代到九十年代，兩層及以上建筑由占3 0 達到6 3 ，單層 建筑由占7 5 達到9 5 。 隨著社會的開放，經(jīng)濟的發(fā)展，我國多年基本止步_ _ ；_ f ；前的鋼結構建筑電曰益增多。超高 層鋼結構建筑、大型鋼結構工業(yè)j 房在東南沿海城市如雨后春筍般開工建設。 燕國內(nèi)墊墾建麴查建鰉塑緒掏趁宣星建筮 高度 層數(shù)建筑總用 工程名稱地點面積 鋼量結構形式 ( i i i ) 地下地上 ( 萬m 2 )( t ) 上海環(huán)球 上海4 6 0 39 53 1 o 鋼筋混凝土核心筒外 金融中心部鋼骨混凝土框架 鋼筋混凝土核心筒，外 金茂大廈上海 3 6 538 81 771 4 0 0 0 框鋼骨混凝上柱及鍘柱 鋼筋混凝上核心簡外 地王大廈深圳 2 9 4136 8i 3 81 2 0 0 0 框鋼結構 鋼筋混凝七核心筒，外 f 賽格廣+ 場深圳 2 7 8647 01 5 86 5 0 0 框鋼管混凝土結構 浦東國際 上海 2 3 035 3 1 2 0 1 1 0 0 0 鋼筋混凝土核心筒，外 金融大廈 框鋼結構 國際鋼筋混凝土核心簡，外 航運大廈 上海 2 1 034 81 09 5 0 0 框鋼結構 鋼框架，帶邊框鋼筋混 京廣中心北京2 0 83 5 71 3 71 9 0 0 0 凝土剪力墻 鋼筋混凝土核心筒外 森茂大廈 上海 1 9 834 8 1 10 8 0 0 0 框鋼骨混凝上結構 鋼筋混凝土核心簡，外 遠洋大廈大連 2 0 145 21 4 6 5 0 0 框鋼結構 鋼框架一鋼支撐( 外包 京城大廈北京 1 8 245 21 1 01 2 0 0 0 鋼筋混凝土) 世界 上海 1 6 6 534 38 33 3 0 0 鋼筋混凝土核心簡。外 金融大廈 框鋼骨混凝土結構 深圳 深圳 1 6 524 85 69 0 0 0 鋼筋混凝土核心簡，外 發(fā)展中心框鋼結構 商品交易 上海 1 5 7 734 38 5 6 5 0 0 鋼筋混凝土核心筒，外 大廈框鋼結構 新金橋 上海 1 5 723 84 07 0 0 0 鋼筋混凝土核心筒，外 大廈 框鋼結構 北京 北京1 5 5 2 23 98 61 2 0 0 0 內(nèi)、外鋼框架一鋼支撐 國貿(mào)中心 簡體 鋼筋混凝土筒體、鋼桁 中保大廈 上海1 5 43 3 870 2 0 0 0 架粱 上海 上海 1 5 3l4 6 487 5 0 0 鋼框架一鋼支撐及鋼板 錦江飯店 剪力墻 世界廣場上海 1 5 023 81 01 1 0 0 0 鋼框架一鋼支撐 1 3 國內(nèi)外預應力鋼結構技術發(fā)展現(xiàn)狀 預應力技術最早在鋼筋混凝土結構中得到了廣泛的應用，其基本原理是在結構中引入 初始應力，擴大構件的彈性工作范圍，籍此來提高結構的承載力和剛度，從而改善結構的 受力性能。世界最早在鋼結構中應用預應力技術并發(fā)展為一門工程學科，則是2 0 世紀5 0 年代前后的事情。1 9 4 8 年前蘇聯(lián)工程師就建成一座預應力跨路鋼橋，利用橋面自重荷載就 位的先后順序在結構中引入預應力。1 9 5 3 年比利時的g m a g n e 教授在研究和實驗的基礎上， 建造成布魯塞爾飛機庫大門的預應力雙跨連續(xù)鋼桁架。1 9 5 3 年美國的威斯基建筑師設計并 建造了著名的雷里競技場( r e e i g na r e n a ) ，它的雙曲拋物面預應力懸索屋蓋及流暢的建 筑造型一時風靡國際，成為以后懸索預應力空間結構在世界各地廣泛應用的示范典型。 我國預應力技術在鋼結構中的應用，是在2 0 世紀5 0 年代末開始的。1 9 5 9 年，太原鋼 廠焦化廠輸煤棧道5 3 米鋼桁架首次在廊外布索施加預應力。此后，我國建筑工程中以推廣 一一 至四重型：二：攫零結掬照王掛盔塑窺 混凝土結構為主，鋼結構的應用停滯不前。2 0 世紀8 ( ) 年代我國改革開放，鋼材產(chǎn)量增大， 現(xiàn)代預應力技術、設備與工藝在混凝土結構中的應用日趨成熟，推動了預應力鋼結構的發(fā) 展。但在此期間，仍以傳統(tǒng)的平面鋼結構體系( 梁、拱、桁架、棧橋等) 為主。 2 0 世紀9 0 年代以后，隨著我國大跨度公用建筑興建的需要，預應力技術與空間鋼結構 找到了結合點，預應力鍆結構技術得到迅速發(fā)展，創(chuàng)造出多種空問鋼結構新體系( 預應力 網(wǎng)架與網(wǎng)殼、索網(wǎng)、索拱、斜拉體系等) 。預應力空間鋼結構能夠充分發(fā)揮高強預應力索的 性能和受拉桿件的強度潛力，大大地提高空間結構的剛度，減少結構的撓度，能夠節(jié)約鋼材 和降低工程總造價，結構輕盈，時代感強。最近一t 多年來，我國先后建成一批具有代表性 的大型預應力鋼結構工程如： 1 9 8 7 年，四川省體育館外形似展翅飛翔的蝴蝶，整個屋蓋1 0 2 m x8 6 m ，由兩側對稱的 索網(wǎng)與中部鋼筋混凝土落地拱組成，索網(wǎng)分兩次施加預應力。 1 9 8 9 年，北京朝陽體育館屋蓋呈橄欖形，尺寸9 6 m 6 6 m ，采用中部索拱、兩側索網(wǎng) 體系，索網(wǎng)分四次施加預應力。 1 9 9 3 年，我國設計的新加坡港務局倉庫屋蓋，平面尺寸3 l o m x1 9 2 m ，由6 座斜拉網(wǎng) 架組成。每座網(wǎng)架中央有l(wèi) 根塔柱，斜拉4 組不銹鋼棒。整體結構寓意一只揚帆遠航的船 隊，用鋼量為4 2 k m 2 。 1 9 9 7 年，上海浦東國際機場候機樓屋蓋形似海鷗振翅欲飛，采用斜鋼柱支承的張弦粱， 跨度分別為8 0 m 、4 8 m 、5 2 m 。張弦梁上弦為方管，下弦為鋼索，中問連以直腹桿，經(jīng)張拉 后形成。該工程登機廊兩列鋼向外傾斜，需要采用斜拉索來保訕：屋蓋體系的橫向整體穩(wěn)定。 1 9 9 8 年，廣州白云機場飛機庫屋蓋的跨度5 0 m ，采用預應力鋼拱結構。該結構就地整 體拼裝后，利用可伸縮下弦鋼管內(nèi)的鋼鉸線束施加預應力，使整個屋蓋結構起拱成形無 需起重設備，施工速度快，成本低。 1 9 9 9 年，杭州黃屁體育中心主體育場呈圓形，直徑2 4 74 m ，挑篷屋蓋結構采用剁拉網(wǎng) 殼體系。內(nèi)環(huán)梁由斜拉索懸吊，斜拉索上端錨固在體育場兩端8 5 m 高的預應力混凝土塔筒 上。 2 0 0 0 年，廣州新體育館主場館呈橢圓形，尺寸為1 6 0 m x1 1 0 m ，下沉式，其屋蓋由j i 桁架( 1 6 0 m ) 、輻射桁架、環(huán)梁、拉索支撐等組成。拉索分環(huán)向平面索、徑向平面索與碓直 索，拉力為2 5 4 0 k n 。 2 0 0 1 年，廣東奧林匹克體育場有8 萬個座位。四周看臺鋼頂篷用2 1 組獨立的塔柱支承， 向前( 看臺) 懸挑5 4 m ，向后懇挑1 8 m ，并用預應力拉索向p 固定于柱角處。 2 0 0 1 年，t 海新國際博覽。扭山第一期4 個展廳和入口犬廳，總面積為9 萬m 2 。每個展 盔韭鹽些盔堂亟圭堂焦迨塞 廳尺寸為7 2 m 1 9 2 m ，采用紡錘形鋼桁架，支承在上下均為鉸接的搖擺柱上，縱向設有預 應力抗側力支撐，屋面為膜結構。柱間抗側力支撐采用由7 6 鋼棒，兩端鉸接，張拉力為 9 0 0 k n ，采用專門研制的四缸液壓千斤頂，解決了張拉難題。 2 0 0 1 年，秦皇島體育館的平面呈橢圓形，尺寸為1 1 2 m 9 8 m 。整個造型猶如一個展翅 欲飛的鯤鵬，翅膀部分采用鋼桁架體系，中間部分采用9 6 m 立體格構式拱和索膜共同形成 的張拉膜結構體系。膜結構采用雙層膜材，并采用內(nèi)外膜同時提升方法施加預應力。 1 4 論文研究內(nèi)容 論文結合深圳游泳跳水館工程的空間管架一棒索結構施工，展開空間管架一棒索結構 施工技術的研究，包括鋼結構制作加工工藝、鋼結構安裝工藝、鋼結構焊接工藝、預應力 張拉施工等內(nèi)容，同時還論述與研究預應力張拉過程的質量控制與檢測技術，可供施工生 產(chǎn)參考應用。 至回暨筮：二二鱟塞縫塑煎王堇盛塑塞 2 、工程簡介 2 1 工程概況 深圳游泳跳水館工程屬空間管架一棒索結構形式，造型獨特，結構新穎，是深圳市政 府投資興建的市重點工程，建設堆位為深圳市體育中心，監(jiān)理單位是中海監(jiān)理，通過國際 招標由國際著名的澳大利亞考克斯利查生建筑與城市規(guī)劃事務所( c o x 、r i c h a r d s o n ) 中標， 負責進行該工程的建筑設計，依據(jù)建筑師的設計構想，鋼結構由國際著名的澳雅納工程顧 問有限公司( a r u p ) 負責設計，國內(nèi)由華森設計公司配合設計，中建一局集團總承包施工，上 海寶冶公司分包鋼結構工程。 深圳市游泳跳水館位于深圳市體育發(fā)展中心西側，南臨筍崗路，西臨泥崗路，地段北 側為體育中心用地，東側為體育發(fā)展中心入口廣場。屋面結構為鋼結構，由空間鋼管桁架 和預應力鋼索組成的管架一棒索結構，線條優(yōu)美、造型新穎，是深圳市標志性建筑之一。 本工程主要由游泳跳承館、水上娛樂中心等場館組成，總建筑面積約4 11 6 7 m 2 。 游泳跳水館( 主館) 屋蓋結構由一榀脊柱型( 仿生學) 主桁架和八榀倒三角形次桁架通過 四根桅桿上的預應力拉桿拉接而成。主桁架與次桁架之n 4 連接形式為連接板加高強螺栓， 主桁架、次桁架內(nèi)部桿件犬部分為插板加焊接形式，部分為鋼管相員焊接構成。e 桁架斷 血為變戡i 面梯形，梯形最人尺- i 為1 6 0 0 t2 6 0 0 5 4 0 0 m m ( 上邊下邊x 高) 。次桁架斷面為 三角形，三角形尺寸分別為4 3 8 0 3 8 0 0 m m ( 上邊高) 及4 3 8 0 2 4 0 0 m m ( 上邊x 高) 。游泳跳 水館最大構件為士桁架，外形由四個曲面圍成的“脊柱”型拱形，長度約為7 8 m ，最高點位 置標高約為2 1 m ，構件總重量約為1 4 0 噸。其次為次桁架，安裝狀態(tài)為曲面，與主桁架和南 北端場館主柱相連，最大長度分別為6 9 m 和3 9 m ，重量分別約為5 9 噸和1 9 噸。游泳跳水館 三維、俯視、立面圖見附圖一四。 水上娛樂中心( 剛館) 由一組單曲面弧型主桁架和九榀倒三角次桁架組成，主桁架由兩單 片拱架和中間的空間連接桿什組成一組，次桁架斷面為三角形。屋面設有兩根裝飾性桅桿， 通過桅桿e 的預應力拉桿將主拱和桁架連接起來。水上娛樂中心最大桿件長度約為5 5 m ，最 高點標高為1 5 3 8 m ，構件重量約為6 5 噸。 2 2 工程量 221 游泳跳水館( 主館) 主拱架：m t r 3 壅j e 鹽些盔堂亟堂焦迨塞 次桁架：m t r i a 、i b 、i c 、1 d ( 各1 榀) 單重約1 8 t m t r 2 a 、2 b 、2 c 、2 d ( 各1 榀) 單重約3 8 t 桅桿：桅桿柱( 4 根) 約2 0 t 預應力棒鋼約1 9 t 主桅桿( 4 根) 約7 5 t 屋面支撐：約8 0 t 屋面梁：約1 4 0 t 東、西遮陽蓬：約1 0 t 挑檐：約8 0 t 訓練池、健身房鋼結構：約1 2 0 t 外墻支撐：約5 0 t 以上總計9 4 8 t ，未包括檁條和其他零星鋼結構重量。 2 22 水上娛樂中心( 附館) 主拱架：1 榀，約5 5 t 次桁架：9 榀，每榀約1 i t 以上總計15 4 t ，未包括檁條和其他零星鋼結構重量。 2 3 工程特點 23l 結構體系新穎、受力復雜 游泳跳水館主桁架為“生物脊柱型”( 仿生學) 鋼管桁架，與之相連的8 榀倒三角曲面狀 次桁架，通過屋頂?shù)? 根傾斜桅桿和高強鋼棒的張拉力，將整個類似于拱殼的弧形屋蓋的 荷載，傳力至主桁架的4 根傾斜桅桿柱，再由4 根桅桿柱傳力到基礎、地基。整個結構的 南北方向有訓練池和健身房，其兩部分分別通過0 5 線和1 1 8 線受穩(wěn)定力，將力傳給主結 構，形成穩(wěn)定體系。另外，結構連接為銷釘連接( 鉸接) ，穩(wěn)定性非常差。因此安裝過程中： 首先要消除拱效應，主、次桁架自身及崖面系統(tǒng)不規(guī)則的曲面弧所形成的拱效應等。其次 解決結構安裝過程中結構的側向穩(wěn)定性。 2 , 32 作業(yè)條件復雜、安裝難度大 鋼屋蓋施工時，主館下部地下室、水池、看臺等鋼筋混凝土結構均已施工完畢，鋼結構 安裝均須場外拼裝，跨外吊裝，大大增加了作業(yè)半徑，必須引進大型吊機，場外組裝及高 空隔跨吊裝。桁架長且重，越靠近館內(nèi)中部桁架越重，許多節(jié)點形式為插板焊接連接，各 桿件空間連接要準確定位。 7 一 至圍重型二：二掛窒綾塑趁王蕉丕盟童 233 工期緊 需在9 0 天內(nèi)完成技術難度很大的兩個場館的鋼結構安裝，而且現(xiàn)場加工制作量大，促 使安裝、制作交叉進行，從而在組織銜接、時間安排上需搭接合理、交接及時，確保合同 工期。 2 4 工程難點 2 41 桅桿的高空對接與吊裝 主桅桿共有4 根，每根長約3 4 m ，重約1 8 t 。在4 0 m 高空進行工件的對接、焊接、探傷、 噴砂、噴鋁、防腐等。施工非常困難。 2 42 主桁架的安裝及其承重腳手架的搭設 主桁架重約1 4 0 t ，為4 個不規(guī)則的空間曲面圍成的“脊柱”體，承重腳手架既要承重， 又要穩(wěn)定，生根地下室有時空的，安裝、搭設難度非常大。 2 43 雨棚安裝 本工程共有1 2 座雨棚，造型各式各樣，幾乎沒有一座結構相同，典型雨棚為4 個不同 角度的平面三角形和一個空問曲面弧形共同圍成一個不規(guī)則的宅間倒立四棱錐體。安裝控 制，放樣難度非常人。 2 44 次桁架端部段與其連接柱的吊裝 次桁架為倒立的三棱柱體。端部與桅桿柱以螺栓形式連接，桅桿柱下端以銷鉬與柱腳 相連，桅桿柱與水平面成7 9 6 。，傾斜就位，安裝十分困難。解決此難題，采用1 5 0 t 吊裝 次桁架，5 0 t 吊裝鋼柱、掛風繩調(diào)整，兩臺吊機同時安裝，解決了這一難題。 2 45 相同、相近管徑節(jié)點相貫 桁架小選用相同、相近管徑的無縫鋼管相貫1 。一節(jié)點，在結構本身具有“力量”之美 感，但一次相貫、二次相貫、三次相貫、四次相貫等更多次相貫，組裝難度加大，焊縫覆 蓋，全熔透焊難度大。 2 46 高強鋼棒的吊裝與張拉 高強鋼棒氏度長，自身剛度不夠，為防止吊裝變形，采用多點( 8 個葫蘆調(diào)整起吊) 起吊 法吊裝，張拉在3 0 m 以上高空，搭設一座3 m x3 m 的腳手架，在腳手架上放置液壓千斤頂、 鏈錨、應力電阻片、液壓油管、電線等設備張拉，通過儀器測量應變和壓力。 2 4 7 次桁架跨外吊裝 由于看臺較高，遮擋吊裝視線，次桁架分段跨外吊裝，采用兩個起重技師，同步用紅 黃旗指揮吊裝，一人將信號傳到看臺上，另一人再將此信號傳到其中吊鉤。 一r 丕j e 鹽、業(yè)盍堂亟堂垡迨塞 3 、鋼結構制作加工工藝 3 1 鋼結構加工機械設備 序號設備名稱設備數(shù)量備注 1 馬鞍型切割機 h i d 一6 0 0 e hl 2 數(shù)控切割機 c n c 一6 0 0 0 ( 6 m 2 8 m )2 3 中頻油壓彎管機5 0 0 k w l 4 油壓矯正彎曲機 3 0 0 t3 s q p t 2 5 1 2 5 0 5 剪板機 2 0 1 l 1 2 5 2 0 0 0 6 門式雙邊雙極自動埋弧焊機 m z m s 1 2 5 04 7 r z k 系列溫度控制柜 2 8 w o k 系列電腦溫度控制柜 2 9 自動紅外電子焊條烘干爐 z y h2 0 02 1 0 “d a i t o ”型鋼數(shù)控鉆床 d n t1 0 0 0l l l “d a i t o ”帶鋸床 s t 6 0 9 0l 1 2 5 m n 單臂沖壓液壓機 1 0 0 0 t1 1 3 c 0 2 氣體保護電焊機o t ct 4 0 0 l o 2 0 3 t 2 1 4 橋式吊車 1 0 t 2 1 5 全能焊接升降臺 0 l h 一1 4 1 6 電動平車 k p d 一4 03 1 7螺栓套絲機 s 1 8 5 92 1 8高壓無氣噴涂機 4 1 9 大型立式拋丸機 1 2 0 聯(lián)合剪沖機0 3 51 6 1 2 lh 型鋼組立機 2 2 2門型焊機 2 2 3三維數(shù)控鉆床 1 2 4 三棍卷扳機 4 0 m m 3 s o o m m2 9 2 0 h 2 5 0 0 m m2 2 5 多頭氣割機 c g 卜3 0 0 0 ，m 52 3 2 鋼結構制作工藝流程 o 丕j 鹽e 丕堂亟主堂焦迨皇 3 3 鋼結構加工制作工藝 根據(jù)設計要求，本工程主要材料：鋼板( 68 58 0 m m 厚) 由上海鋼鐵三廠生產(chǎn)，無縫 鋼管( 中5 0 中6 0 0 各種壁厚) 由成都無縫鋼管廠生產(chǎn)，材料材質均為q 3 4 5 b 。為保證構件 的精度和質量，本工程所有工件的加工制作全部在i 二海加工廠完成，而后運輸?shù)缴钲诂F(xiàn)場。 3 3l 工藝關鍵點 3 3l1 管管相貫時接口切割 主要設備：日本進口h i d 一6 0 0 e l i 數(shù)控馬鞍形切割機。 ( 1 ) 工作流程 詳細設計圖紙坐標和有關數(shù)據(jù)一計算機準備一置入被加工物一夾頭對中一夾緊作業(yè)一 原點復歸一選擇切割方式一加工準備一切割一檢驗一矯正 ( 2 ) 關鍵工序控制 數(shù)據(jù)確認 各參數(shù)通過三維放樣檢測、相互參照、圖形確認、試割等方式進行最終確認。 數(shù)據(jù)修正 檢測被加工管件，調(diào)整被切割件的特征參數(shù)，以及機器運行參數(shù)。 加工準備 檢測被加工件的管徑、壁厚、圓度、平直度、夾緊程度等。 機器調(diào)整 根據(jù)實物切割形狀、尺寸精度，調(diào)整設備參數(shù)直至符合要求。 3 312 對接焊及相貫口焊接 ( 1 ) 圓管對接，均采用手工電弧焊。 ( 2 ) 管管相貫接 = 1 采用馬鞍型數(shù)控切割機進行切割，同時進行坡口的加工。 ( 3 ) 檢測手段：按規(guī)范和設計要求進行檢測探傷。 3 32 構件加工工藝 3321 主桁架的制作 土桁架是此工程的主體結構，拱架工廠下料，現(xiàn)場高空散裝。 ( 1 ) 零件下料 采用馬鞍型管口切割機進行下料。在1 ：廠內(nèi)，上下弦鋼管根據(jù)材料情況各分為1 2 段進 行煨彎加工。每段設置分段點的原則為： a 分段點與節(jié)點的距離 5 0 0 m m 。 窒回笪筮：二：攫耋結塑照至蕉丕盟壅 b 弦與下弦的分段點應相互錯開的距離l 3 0 0 m m 。 c 分段后的f 弦應便于加工、運輸、安裝。 ( 2 ) 上下弦桿) 3 n - - 胎具制作 產(chǎn) 千斤項 螂廿擴去 厶4 h 二二蘭二j l a a 囂里：塵擴弋 。i 1 i 1 。1 。一。 擋板插座 工作狀態(tài)圈 卡具( 用5 0 t i n 栩板 制，與管接觸部位 應倒角打磨) 說明：每個卡具問距為5 0 0 m m 。 弧線成型 a 在中f 司處將鋼管固定，將千斤頂置 二兩處操作。從中間向兩端用火焰滑圓周加熱，采 j j 三角形加熱，見下圖所示。 值。 a a 受壓側 b 加熱溫度可根據(jù)實際情況控制加熱溫度，不得小于6 0 0 。c 且不應大于9 0 06 c 。 c 鋼材加熱溫度的控制：鋼材加熱溫度可用熱電偶溫度計或比色高溫計測量較精確溫度 主! e 叢些太芏亟星堂熊熊塞 d 加熱溫度不宜過高，局部加熱時問不宜過長。 e 加熱溫度在2 0 0 。c 一- 3 0 0 。c 時，嚴禁錘打和彎曲。 f 兩端千斤項施壓應一致，每加熱完兩個卡具的距離后，應施壓至使圓管和這兩個卡具 完全吻合。 g 為提高效率，圓管彎曲成型后，溫度降至2 0 0 c 以下，可以從胎具上取下，旋轉平坦 處自然冷卻。 h 因鋼管為無縫鋼管，故此不考慮直縫保證在中性面卜。 i 拆除卡具后，鋼管的回彈率將由實驗確定，然后依此回彈率確定_ j ：圖中的r 值。 上下弦鋼管端部的精確加工 按各段的數(shù)據(jù)繪制地樣( 地樣繪制在預先用水準儀找平的平臺上) ，將煨彎后的鋼管置 于地樣之上，然后進行端部的定位切割、坡口加工，氏度方向放5 0 m m 余量。 在管件的兩端應作出有關中心標志，便于檢查和組對。如下圖所示： ( 3 ) 相交管口切割要領 加工工作流程： 9 0 (1 8 0 、0 f 一一， 2 7 0 1 8r 己7 0 壓豆延) 斗匪面亟 _ 虹囫亟 因馬鞍形切割機為特殊設備，故需要一定的前期工作，如設備調(diào)試、設備附屬件的購 備、專用設計等。前期工作準備結束后，方可進行切割工作。 軟盤編程 軟盤制作以詳圖為依據(jù)，根據(jù)工程施工進度及材料來料情況，優(yōu)先制作前期工程，使切 割工作提前二安裝。 切割工作 構件編號 空間管架棒索結構施工技術研究 所有的構件必須進行編號，編號應與軟盤中相應構件名稱。編號應在該構件切割前后完 成，不允許漏編、錯編。對j 二沒有打砂刷油的構件，編號應標在管口內(nèi)壁上。然后，將鋼 印號敲在編號附近。 坡口處理 由于管材或切割工具的原因，坡口處可能出現(xiàn)錯口、熔渣等缺陷，故需要進行處理，一 般使用打磨的方法，以坡口外觀優(yōu)良，成形好為準。 在管件的兩端應作出有關中心標志，便于檢查和組對。 設備維修 因為馬鞍形切割機屬于精密機械設備，它的運行好壞直接影響產(chǎn)品的質量，故設備的日 常維修有必要進行。此工作應由操作工指導，其他人配合完成。 ( 4 ) 組裝 鋼管相貫時其軸線均相交，各主管需參照同一一個平面為基準面。 主管基準面 支管的對接頭或相貫接頭的兩端，均應用洋沖在0 。、9 0 。、1 8 0 。、2 7 0 。的位置作 標志。 ，責菅蕾 管績 ，) 乓一一、 ! h 一2 0 + 、，一， l ! ! 注： b b 二_ q 一( = j f 二、0 j j j 。上一j 舒枷 如仁、 壅j b 鹽些盔堂亟堂焦熊_ 三王一 主管用洋沖在0 。、9 0 。、1 8 0 。和2 7 0 的方向作好標志，按照各支管的軸線距離，在 主管的外管壁上，位于主管和支管的軸線相交點的垂直面處，作出標志。 細部構造 支管在主管上 可葡瓣“黔、f j - o - - 。 、7i 、 1 8 “孓刁夕 ，弩白| 。 一 r r i 在主管的外管壁卜i ，作出支管的角度位置。 裝配時，先按照主管圖紙尺寸、位置組裝并點周好主管，支管0 。至1 8 0 。軸線應與 主管上的支管位置點在同一直線上。 ，一一嚴二二二i 了 j = 二二一一 ，i ， ， j 。，。! 尊v ! 堂? 2 堡 。二_ 一二：冬專：= _ _ _ 二二_ 二e ， l l 一一o 每個構件中主管的對接接頭應避開相貫口的焊縫，且不在中間2 3 的范圍內(nèi)。 鋼管結構的匯交節(jié)點中，主管必須連續(xù)；當兩管管壁不同時，其對接點在較小管壁一 側且距軸線交點不小于l m ； ( 5 ) 分段預拼裝 分段預裝的目的：檢查鋼管端部形狀j j u 工的精確性，腹管長度的精確度，上下弦桿的 曲率。 神：e ：f - 弦桿上，將各個節(jié)點的位置用洋沖加以標識。 預裝胎架的制作：支架每隔1 5 m 設置一個，設置的原則為：不妨礙腹管預裝；其中 ，一個下弦鋼管旋轉在上面時，支架有足夠的強度：不發(fā)生超標的彈性變形a 上下弦桿必須 預裝，不得有急彎。預拼裝應在自由狀態(tài)下組裝，不得強制裝配。 窒間萱苤：掛塞綾塑蕉王建盔嬰筮 ( 6 ) 制作驗收與評定標準：按鋼結構工程施工及驗收規(guī)范( g b 5 0 2 0 5 9 5 ) 及設計圖紙 進行驗收，按鋼結構工程質量檢驗評定標準( g b 5 0 2 2 1 9 5 ) 進行評定。 332 2 水上娛樂中心鋼結構制作 構件加工程序與游泳跳水館相同，主桁架與次桁架散件出廠，現(xiàn)場組裝，主桁架分段吊 裝，桁架整體吊裝。 332 3 構件包裝、運輸： ( 1 ) 按照拼裝、安裝的順序，分類包裝，并注意以下幾點： a 同一批構件才能打成一包。 b 長度相似、管徑大小相似打成一包。 c 每包的重量應適合行車的吊卸。 d 打包結束后，應在外圍徑管上寫明該包中構件的名稱、規(guī)格、數(shù)量。 e 編制相應的裝箱單和構件清單。 ( 2 ) 每個包裝應有工程名稱、圖紙?zhí)?、單獨出廠的零部件或構件的編號、包裝尺寸、質 量、收貨單位名稱、制作單位名稱、重心和吊點。 ( 3 ) 小件如檁托等，應箱裝，其余可以捆裝或裸裝。 ( 4 ) 構件交接必須有交接清單，并分別由制作單位、運輸單位和拼裝或安裝單位驗收、 簽字。 ( 5 ) 構件出廠前保汪質量合格，同一批構件統(tǒng)一運出，應盡量避免不同構件混運。構件 出廠應附有構件清單兩份( 構件交貨清單為統(tǒng)一表格) 交貨時，雙方確認簽字后，各保存 一份清單。構件運輸應配合現(xiàn)場施工，保證施工進度要求。 盔鹽些盔堂亟塵望僮迨塞 4 、鋼結構安裝工藝 4 1 鋼結構安裝機械設備 序號 名稱 型號數(shù)量備注 1 1 5 0 噸履帶吊7 1 5 0 型 1 2 5 0 噸履帶吊k h l 8 0 2 型 l 3 拖車 2 0 tl 4 逆變焊機 z x 74 0 0 s t3 0 硅整流焊機 z x g8 0 0l o 6 c 0 ：氣體保護焊機 l n9 g m a1 0 7 全站儀 。f c 5 0 0l 8 激光測距儀徠號t c 5 0 0 1 口 9 經(jīng)緯儀 t 2l l o 水準儀 n a 2l 1 l 超聲波探傷機 2 , 3 0 0l 1 2 千斤頂 0 1 d 1 64 1 3 千斤頂q l d 5 4 1 4葫蘆吊 h s l 66 1 5葫蘆吊 h s ：31 6 1 6卷揚機5 t 雙簡 2 17 卷揚機 l t 4 1 8 烘二r 箱 6 0 0 1 1 9 空壓機 0 9 m 1 3 2 0 角向磨光機 中1 0 0 1 0 2 l 角向磨光機 中2 58 窒閶筻筮：掛基縫翅照建盔嬰窺 4 2 鋼結構安裝施工用材料 序號名稱 規(guī)格型號單位數(shù)量備注 l路基箱3 m 4 m 塊 3 8 2枕木 根 6 0 3硬水1 1 0 0 x 4 0 0 2 0 0 塊 l o 4 鋼絲繩 m2 6 “3 2 6 3 7 + 1米4 0 0 鋼絲繩4 ) 1 1 6 x 1 9 1 米1 0 0 0 6 鋼管腳手桿 6 m ，8 m 根 1 0 0 0 7 鋼跳板 3 m 塊 5 0 0 8 鋼板t - 4 6 ，1 0 ，2 0噸 3 9角鋼l 1 0 0 1 0采5 0 1 0鋼管 m2 7 3 8 米 3 7 0 約2 0 t - 1 l 鋼管 擊1 3 3 6米3 5 0 約6 t 1 2 氧氣、乙炔瓶 組 1 0 0 1 3麻繩盤 2 1 4沖子常規(guī) 口 1 0 0、 1 5 滅火機泡沫 6 1 6 滅火機干式 u 6 ，、 1 8 查e 鹽、業(yè)盍堂亟生焦迨塞 4 3 鋼結構施工工藝流程 44l 拼裝 利用2 0 塊路基箱平鋪，形成( 東西各一座) 兩座平整的組裝臺，根據(jù)桁架的結構特點， 合理布置支撐，精心對口，認真施焊。整體拼裝，以保證拼接質量。合理的分段，以利于 現(xiàn)場吊裝。 4 , 42 吊機選川 依據(jù)安裝總體思路、構件單重、作業(yè)半徑、吊帆性能、工程工期、安全施工、施成本 等因素，綜合考慮，現(xiàn)場進一臺1 5 0 t ( 舍3 0 t 附加配重，相當于1 8 0 t 吊機) 和一臺5 0 t 履帶 吊作為工程安裝的主吊機，其中1 5 0 t 履帶吊主要用于主桁架吊裝、次桁架吊裝和屋面系統(tǒng) 吊裝等，5 0 t 履帶吊主要用r 構件拼裝、倒料以及檁條、訓練池、健身房鋼結構的安裝。t 1 9 室回萱塞二：捶塞繾抱照王燕壟嬰基 館主桁架采用高空散裝法安裝，地面上鋪設路基箱、搭設臨時支撐，卡l 件用1 5 0 t 履帶吊吊 至支座和i 臨時支架上組對、找正，最后焊接成整體。同時，根據(jù)需要，分別在不同時機， 又選用5 0 t 、4 5 t 、3 0 t 、2 5 t 、1 6 t 等多種型號的汽車吊機1 1 0 余臺班次，進行輔助吊裝、 組裝、倒料等。 4 , 4 - 3 安裝順序 由于本工程結構本身受力的特殊性、復雜性，腳手架搭設的分布和受力，1 5 0 t 坦克吊 機的轉場和行走路線。結合工廠構件制造情況，同時考慮現(xiàn)場安全施工，艇個工程的- i = 期 及節(jié)約成本等因素，確定安裝順序如下： 4 431 主館 主桁架東半段( 主桁架承重腳手架已經(jīng)全部搭設完畢、控制點定位完畢) 高空散裝一 m t r 2 b 高空散裝一東側兩根桅桿柱吊裝一m t r l a 分兩段吊裝一m t r 2 a 分三段吊裝一m 1 、r 2 a 和 m t r 2 b 之間屋面梁吊裝一m t r l b 分兩段吊裝一m t r l a 和m t r l b 之間屋面梁吊裝一主桁架西半 段高空散裝一西側兩根桅桿柱吊裝一m t r l c 分兩段吊裝一m t r l c 和m t r l b 之間屋面梁吊裝一 m t r 2 c 分三段吊裝一m t r 2 c 和m t r 2 b 之間屋面梁吊裝一m t r i d 整體吊裝一m t r l c 和m t r l d 之 間屋面梁一m t r 2 d 分三段吊裝一m l r 2 c 和m t r 2 d 之間屋面梁吊裝一東西側懸挑結構同時吊裝 一東西懸挑和m t r l a 、m t r l d 、m t r 2 a 、m t r 2 d 之間的屋面梁及斜撐等同步安裝一訓練池結構 由西向東安裝一西側屋面兩桅桿每根掛兩后索、纜風繩和臨時爬梯一起吊裝一西側高強鋼 棒吊裝一東側屋 i i 兩桅桿每根分段、高空對接、掛高強棒鋼、纜風繩和臨時爬梯一。起吊裝 一屋面四組高強鋼棒高空張拉一健身房、所有雨蓬、遮陽棚等吊裝一收尾零星構件吊裝一 配套防腐施工( 油漆、防火涂料等) 一安裝完成。 4 432 附館( 水上娛樂中心) 由于附館受力體系為主桁架s t r l 、s t r 2 和s t r 6 為穩(wěn)定結構，考慮到單體結構的側向 穩(wěn)定性。主要采用5 0 t 坦克吊機和3 0 t 汽車吊機雙機抬吊完成。總體安裝順序如下：由北 向南依次安裝。 北側s t r 2 鋼柱、柱間支撐、屋架吊裝一主桁架s t r l 鋼柱、柱問支撐、水平梁等安裝， 屋架分兩段吊裝、高空組裝一桁架s t r 4 2 鋼柱與s t l l 2 之問柱問聯(lián)系梁等安裝一s t r 4 2 屋 架雙機抬吊安裝一與s t r 2 之間屋面聯(lián)系粱安裝一同樣s t r 3 2 安裝一s t r 3 1 安裝一和s t r i 聯(lián)系梁安裝一南側依次s t r 4 1 安裝一s t r 3 l 安裝一s t r 5 3 安裝一s t r 5 2 安裝一s t r 5 1 安裝 一s t r 6 安裝一s t r 5 1 與s t r 6 之間聯(lián)系梁安裝一附館結構體系形成一所有雨蓬、遮陽蓬安 裝一兩根桅桿、高強鋼棒吊裝一高強鋼棒張拉一配套防腐施工( 油漆、防火涂料等) 一施工完 成。 丕j e 鹽些盔：蘭亟主堂焦適塞 4 5 主館主桁架安裝 4 5l 主桁架腳手架搭設 45 1 1 游泳跳水館最大構件為主桁架，外形為拱形體，長度約為7 8 m ，最高點位置標高約為 2 1 m ，構件總重量約為1 4 0 t ，主桁架內(nèi)部桿件大部分為插板加焊接和鋼管相貫焊接構成。斷 面為變截面梯形，梯形最大尺寸為1 6 0 0 1 2 6 0 0 5 4 0 0 m m ( 上邊下邊高) 。主桁架為四個 不規(guī)則空間曲面圍成的“脊柱”體，結構桿件、空間坐標非常復雜，只能依據(jù)空間坐標， 全面搭設一座與：e 桁架形體相近的承重腳手架進行安裝。 451 2 主桁架進行高空拼裝時，在上下弦桿下面搭設鋼管承重腳手架，即下弦桿處以下弦 主管為中心，搭設9 0 0 m m 寬的通長滿堂腳手架。主桁架從東到西設置2 x1 4 排立桿，沿南 北兩下弦投影布置，布置在砼結構的結構大梁上，每排立桿相當于一根承重柱，由8 根腳 手鋼管并排組成。在2 8 排“立柱”之間，設置滿堂腳手架，并且設置縱橫加固腳手架，以 避免局部受力不均而失穩(wěn)。上弦主管中心距為i 6 m ，搭設3 m 寬的通長滿堂腳手架，并通過 剪刀撐使中間和兩端連成整體，腳手架底部用 1 6 a 的槽鋼和l o m m 厚的鋼板墊胃。腳手架的 尺寸為出4 8 3 5 ，立桿縱距i | a = l m ，立桿橫距l(xiāng) b = l m ，立桿步距h = 1 2 m 。 451 3 承重腳手架搭設要領 ( 1 ) 把好材料、加工和產(chǎn)品質罱關，加強對架設工具的管理和維修保養(yǎng)工作，避免使用 質量不合格的架設工具和材料。 ( 2 ) 確保腳手架具有穩(wěn)定的結構和足夠的承載力。 ( 3 ) 嚴格按照規(guī)定的構造尺j r 進行搭設，控制好立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差，并 確保節(jié)點連接達到要求。 ( 4 ) 腳于板要鋪滿、鋪平、鋪穩(wěn)，不得有探頭板。 ( 5 ) 搭設過程巾要及時設置聯(lián)墻桿、斜撐桿、剪刀撐以及必要的纜繩和吊索，避免腳f - 架在搭設過程中發(fā)生偏斜和傾斜。 452 主桁架商空散裝 ( 1 ) 由r 主桁架為四個不規(guī)則空間曲面圍面的“脊柱”體，結構桿件、空問坐標非常復 雜，只能依據(jù)空間坐標，全面搭設一座與主桁架形體相近的承重腳手架作業(yè)平臺，選擇2 ( 】 個控制點，利用全站儀將控s f j , 點的設計空間坐標準確布置，每根桿件依據(jù)這2 0 個控制點進 行高空組裝、安裝。 ( 2 ) 最遠作業(yè)半徑構件單重控制在4 t 以內(nèi)，選用7 1 5 0 型1 5 0 t 坦克吊機，桿長7 0 1 j n ， 最大作業(yè)半徑5 6 m ，可以滿足主桁架東西兩半部分吊裝。 窒間笪塑：掛塞繾塑地蘭墊盔嬰筮 ( 3 ) 主桁架分散什進行高空拼裝，由于跨外吊裝，跨度太大( 約l o o m 跨) 作業(yè)半徑太大， 1 5 0 t 吊機先吊裝東側，所以，先進行主桁架東半部分桁架的拼裝。先下曲面維裝，再兩側 曲面，在兩側曲面形成整體后，再進行上曲面桿件的安裝。 ( 4 ) 主桁架東半部分散裝完成后，立即安裝東面兩根主桅桿柱( 由6 0 0 x2 0 ) ，由于鋼柱 上下兩端己經(jīng)定位，將桅桿柱分成兩段，上下中2 0 0 銷釘安裝后，兩段對接焊接完成。 ( 5 ) 1 5 0 t 吊機轉到西側，進行主桁架西半部分的高空散裝，桅桿柱、桁架、銷釘?shù)劝惭b 方法同東半部分。 ( 6 ) 東西兩半部分形成之后，四根桅桿柱安裝完畢，主桁架安裝完成。 ( 7 ) 主桁架兩側面桁架拼裝完畢，用臨時水平支撐將兩側面桁架連成整體后，可局部拆 除腳手架，使腳手架不再承受主桁架的重量。主桁架的重量由主桅桿柱傳遞到基礎。 4 6 主館次桁架安裝 461 次桁架m t r i a 、m t r i b 、m t r l c 分兩段組裝后，用1 5 0 t 履帶吊吊裝到臨時支架上，再進 行空中對接，次桁架m t r l a 、m t r l c 、m t r l d 下設1 個臨時支架，m t r l d 一段整體吊裝。 462 次桁架m t r 2 b 散件吊裝到安裝位置進行高空拼裝，其下設通長滿堂腳手架。 463 次桁架洲r(nóng) 2 a 、m t r 2 c 、m t r 2 d 分i 段組裝，用1 5 0 t 履帶吊吊裝到臨時支架上進行對接， 組成整體，次桁架m t