帶單向斜拉桿的大跨度鋼桁架施工技術(shù)

帶單向斜拉桿的大跨度鋼桁架施工技術(shù)何輝1，鄶國雄1，朱繼華2，王博銳2（中建鋼構(gòu)有限限公司，深圳圳5180440）摘要：東莞籃籃球中心鋼屋屋蓋為馬鞍形形空間異形結(jié)結(jié)構(gòu)，各三角角桁架分屬不不同空間位置置，受力體系系為非平面空空間錯位發(fā)散散性體系，應(yīng)應(yīng)力分布極為為復(fù)雜。桁架架中的單向斜斜拉桿在國內(nèi)內(nèi)尚屬數(shù)次采采用，沒有相相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。鋼鋼拉桿安裝到到位后的張拉拉引起的局部部應(yīng)力變化會會引起整個屋屋蓋的應(yīng)力重重分布。因此此，如何將帶帶單向斜拉桿桿的大跨度三三角桁架吊裝裝到位并臨時時固定；如何何選定合理的的安裝方案及及鋼拉桿的張張拉順序，使使整個屋蓋的的受力體系不不出現(xiàn)異變；；如何在鋼拉拉桿整體完成成張拉之前保保證結(jié)構(gòu)的整整體穩(wěn)定性與與安裝精度，同同時考慮安裝裝費(fèi)用的控制制，此類問題題的綜合性研研究探討，對對今后本類型型結(jié)構(gòu)的施工工具有重要意意義。關(guān)鍵詞：鋼桁架架；單向斜拉拉桿；鋼拉桿桿張拉；十字字型雙面臨時時交叉撐；應(yīng)應(yīng)力重分布TheConnstrucctionTechnnologyyofLLarge--spanSteellTrussswithOnne-wayyDiaggonalBarHeHui11，KuaiGuoxiiong1，ZhuJJihua22，WangBoruii2(ChinaConsttructiionStteelSStructtureCCorp.LLTDShhenzheenGuaangdonng5188040，Chinaa)Abstracct:ThessteelroofofbaasketbballccenterrinDDongguuanissasaaddle--shapeedstrructurrewhoosetrrianglletruusseslocattedinndiffferenttspattialppositiionwiithcoompliccatedstresssdisstribuution..Withnoexxperieences,,itiistheefirssttimmeoftheoone-waaydiaagonallbarinthhetruusspuuttinggintoouse..Thechanggesoffstreessoffapaartcaausedbythhetennsionofthhesteeelbaarwilllleaadtothesstresssrediistribbutionnoftthewhholerroof.Howttohoiistthhetruussanndsetttleiit?Howwtocchooseeareeasonaableiinstalllatioonplaananddordeertheetenssionoofsteeelbaarssooasttoconntrolthefforcesysteemofthewwholeroof??Howttoenssuretthewhholesstructture’sstabbilityyandaccurracydduringginsttallattion?HHowtooconttroltthetootalccost?TThesttudiessonttheseprobllemsaaresiignifiicantforcconstrructioonofthessamekkindsstructtureiintheefutuure.Keywordds:Steeeltrruss;One-wwaydiiagonaalbarr;Tennsionofabar;Tempoorarycrosssingbbracess;Strressrredisttributtion近年來鋼結(jié)構(gòu)行行業(yè)采用新理理論、新技術(shù)術(shù)和采用新結(jié)結(jié)構(gòu)、新材料料與新工藝后后，其建筑設(shè)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計水平和鋼鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品水水平均明顯提提高。但鋼桁桁架中的單向向斜拉桿在國國內(nèi)尚屬首次次采用，對鋼鋼桁架在吊裝裝過程中的應(yīng)應(yīng)力變化和對對鋼桁架應(yīng)采采取的臨時穩(wěn)穩(wěn)定措施未進(jìn)進(jìn)行相關(guān)研究究和探討；與與此同時，單單向鋼拉桿在在鋼桁架中的的張拉工藝和和順序的確定定也未有很好好的分析。基于上述原因，本本文對帶單向向斜拉桿的大大跨度鋼桁架架在吊裝中的的施工模擬計計算、臨時穩(wěn)穩(wěn)定措施的設(shè)設(shè)置和鋼拉桿桿張拉施工等等進(jìn)行了計算算與分析，并并形成了較好好的經(jīng)濟(jì)效益益和科技成果果，對未來類類似鋼桁架施施工的收稿日期：20011-8-28；作者簡介：何輝輝（1981-）男，本科科學(xué)歷，中建建鋼構(gòu)有限公公司工程師，廣廣東省深圳市市福田區(qū)車公公廟泰然八路路水松大廈17層，郵編：5180440，電話：1363117523555Email：HYPERLINK"mailto:hepublic@163.com"hhepubllic@1663.comm"hepuublic@@163.ccom工程將起到較好好的參考和借借鑒作用，具具有很好的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)意義?？v觀國內(nèi)已建成成的各大型場場館及我公司司所做工程中中，類似本工工程的屋蓋帶帶單向斜拉桿桿的三角桁架架結(jié)構(gòu)還是首首次，無相似似結(jié)構(gòu)的安裝裝技術(shù)，我們們將充分運(yùn)用用公司的施工工技術(shù)實(shí)力，項(xiàng)項(xiàng)目技術(shù)人員員努力攻關(guān)，爭爭取在本項(xiàng)目目中積累相關(guān)關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，為以后類類似工程施工工提供經(jīng)驗(yàn)指指導(dǎo)。1工程概況本工程鋼鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采采用的是馬鞍鞍型車輻式結(jié)結(jié)構(gòu)，大屋蓋蓋直徑約為160m，小屋蓋為為支撐于大屋屋蓋直徑30m內(nèi)環(huán)上的圓圓形平屋蓋，外外沿直徑為42m，呈馬鞍型型外環(huán)的異形形空間曲面。外外環(huán)的28根環(huán)向布置置的落地V形柱和支撐撐于大屋蓋上上（沿直徑119.776～128.222m近似橢圓上上均勻布置）的28根斜柱共同支承屋蓋。外環(huán)V形柱為直徑610mm的圓鋼管柱，長度為22m~31.5m；內(nèi)環(huán)斜柱為直徑299mm的圓鋼管柱，最大長度不超過6m，內(nèi)環(huán)柱以內(nèi)大屋蓋最大跨度為128.22m，大屋蓋最大單榀桁架水平長度約為49m，重量約35噸。桁架高度為0~10m，桁架弦桿均為焊接箱形或類箱形截面，壁板最大厚度為50mm，局部變高，變厚；桁架直腹桿為圓鋼管截面；斜腹桿為高強(qiáng)鋼拉桿。馬道結(jié)構(gòu)通過方管拉桿與結(jié)構(gòu)主桿件剛性連接，共4榀。鋼結(jié)構(gòu)主要材料為圓鋼管和箱型梁，材質(zhì)為Q345B、Q390C、Q390C-Z15及45#鍛造件，鋼結(jié)構(gòu)總重量約4266t。圖1鋼屋蓋蓋整體效果圖圖Fig.1TThereenderiingpiictureeoftthestteelrroof圖2帶單向向斜拉桿的鋼鋼桁架效果圖圖Fig.2TThereenderiingpiictureeofssteeltrussswithhone--wayddiagonnalbaar2鋼桁架臨時時支撐設(shè)計與與驗(yàn)算2.1鋼桁架臨臨時支撐設(shè)計計由于于鋼桁架跨度度大，且斜腹腹桿只可受拉拉不可受壓。經(jīng)經(jīng)計算，在起起吊過程中，部部分斜拉桿會會產(chǎn)生軸向壓壓力，因此需需設(shè)置臨時剛剛性支撐。當(dāng)當(dāng)鋼桁架吊裝裝完成后，與與相鄰構(gòu)件完完成對接焊及及其內(nèi)部斜腹腹桿產(chǎn)生拉力力后方可拆除除。其設(shè)置示示意圖見下圖3鋼桁架架臨時支撐設(shè)設(shè)置示意圖Fig.3TTheseettleofteemporaarybrrace2.2鋼桁架架臨時撐桿驗(yàn)驗(yàn)算采用槽14a作作為臨時支撐撐，雙邊設(shè)置置，同時雙邊邊之間亦用槽槽14a連接（其間間距不大于2米），以減減少臨時支撐撐的長細(xì)比來來提高其整體體穩(wěn)定性。得得出桁架本身身及臨時支撐撐的應(yīng)力比均均小于1，滿足要求求。采用MIDAS有限元計算算分析軟件對對設(shè)置的吊點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行吊裝過過程分析，計計算結(jié)果如下下：圖4結(jié)構(gòu)變變形矢量和（mm）Fig.4TThesuumdefformattionooftheestruucturee圖5結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)力分布云圖圖（N/mm2）Fig.5Thhestrressddistriibutioonofthesstructture根據(jù)計算結(jié)果表表明，設(shè)置此此形式的吊點(diǎn)點(diǎn)，吊裝過程程中吊裝單元元結(jié)構(gòu)最大變變形為6.4600mm<L//400(LL為桁架跨度度），最大應(yīng)應(yīng)力為66.299N/mm22＜310N//mm2，符合規(guī)范范要求。2.3鋼桁架架鋼絲繩驗(yàn)算算（1）鋼桁架吊吊點(diǎn)設(shè)置鋼桁架+GZ22吊裝單元長長約49m，重心約在在離GZ2一端2/3處。設(shè)置4個吊點(diǎn)；吊吊點(diǎn)位置設(shè)在在直腹桿與上上弦桿交接處處的節(jié)點(diǎn)上，采采用綁扎的方方式起吊。吊吊點(diǎn)設(shè)置示意意圖如下：圖6鋼桁架架吊點(diǎn)設(shè)置示示意圖Fig.6TTheseettleofhooistinngpoiintoffthesteelltrusss（2）鋼桁架吊吊繩驗(yàn)算鋼絲繩選用6××37+1型號，公稱稱抗拉強(qiáng)度為為1670MMPa的鋼絲繩。最最不利鋼絲繩繩受力大小為為：360/44cos330o=1103.922N，依據(jù)<<建筑施工計計算手冊>>（13.1..1吊繩計算)。鋼絲繩容許許拉力計算:鋼絲繩容許許拉力可按下下式計算:[Fgg]=αFg/K其中:[Fgg]──鋼絲繩的容容許拉力(kN)；Fg──鋼絲繩的鋼鋼絲破斷拉力力總和(kN),取Fg=1104kN；考慮鋼絲絲繩之間荷載載不均勻系數(shù)數(shù)，α=0.882；K──鋼絲繩使用用安全系數(shù)，取K=5；經(jīng)計算得Fg=[Fg]K/α=634.14KN選擇6×37++1，公稱抗拉拉強(qiáng)度為1700MMPa，直徑為32.5mmm的鋼絲繩，鋼鋼絲繩的鋼絲絲破斷拉力為為Pp=6666.50kkN>6344.14kNN故選擇鋼絲繩為為6×37++1，公稱抗拉拉強(qiáng)度為1700MMPa，直徑為32.5mmm的鋼絲繩。3鋼桁架吊裝裝的工況分析析鋼桁架總拼后單單片重量最重重為35噸，經(jīng)分析析采用1臺600噸履帶吊，塔塔式超起工況況，主臂長為為66米，副臂長72米，吊裝半半徑為75米時可吊裝53.8噸，滿足施施工要求，其其工況分析圖圖見下所示圖7鋼桁架架吊裝最不利利工況分析圖圖Fig.7TThepeerformmanceanalyysisooftheehoisstingofstteelttruss4鋼桁架施工工4.1鋼桁架架地面拼裝拼裝鋼桁架直腹腹桿、斜腹桿桿、斜撐及GZ2，同時完成成所有對接口口固定，地面面拼裝圖見下下所示圖8鋼桁架架地面拼裝示示意圖Fig.8TTheasssembllingoofsteeeltrrussoontheegrouund4.2鋼桁架架安裝①安裝第一榀主主桁架臨時側(cè)側(cè)向穩(wěn)定支撐撐；②600t履帶帶吊將拼裝單單元吊離拼裝裝胎架，平放放在平整的地地面上；③將吊裝用鋼絲絲繩與吊耳綁綁扎牢固，調(diào)調(diào)整好鋼絲繩繩角度；④在桁架兩端掛掛好溜繩，同同時掛好纜風(fēng)風(fēng)繩；圖9纜風(fēng)繩繩與吊裝繩索索綁扎示意圖圖Fig.9TThebiindinggofttheroopes⑤履帶吊緩慢起起鉤，先將拼拼裝單元翻身身直立，然后后起吊至安裝裝位置，過程程中安排兩人人拉動繩索，調(diào)調(diào)整拼裝單元元在空中的方方向，防止碰碰撞；⑥先測量定位主主桁架與內(nèi)環(huán)環(huán)桁架相接的的一端，并用用臨時連接耳耳板固定；⑦通過拉動手動動葫蘆，使帶帶GZ2的一端緩慢慢下降，并調(diào)調(diào)至與GZ2柱腳埋件對對齊；⑧測量校正后將將GZ2與其埋件臨臨時焊牢，并并將GZ2兩側(cè)臨時撐撐桿焊牢，同同時拉設(shè)纜風(fēng)風(fēng)繩；⑨先松鉤，測測量復(fù)核無誤誤后解鉤。鋼桁架吊裝示意意圖見下圖所所示：圖10鋼桁桁架吊裝示意意圖Fig10Thessketchhoftthehooistinngofsteelltrusss5結(jié)束語采用單向斜拉桿桿構(gòu)成穩(wěn)定受受力體系的大大跨度三角桁桁架同網(wǎng)架比比，桿件較少少，節(jié)點(diǎn)美觀觀，可以建造造出各種體態(tài)態(tài)輕盈、造型型獨(dú)特的大跨跨度結(jié)構(gòu)，在在公共民用建建筑中，尤其其是在大型會會展和體育場場館建設(shè)中，有有著廣泛推廣廣應(yīng)用的發(fā)展展前景。在保保證安裝過程程安全性的前前提下，既要要保證空間桁桁架體系整體體安裝的質(zhì)量量精度，又要要盡可能的加加快安裝速度度，對以上問問題進(jìn)行綜合合性研究探討討，對今后本本類型結(jié)構(gòu)的的施工具有重重要意義。參考文獻(xiàn)[1]GB550017--2003..鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)范[SS].北京:中國計劃劃出版社,20033[2]GB500205—2001.鋼結(jié)構(gòu)工程程施工質(zhì)量驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國國建筑工業(yè)出出版社，2001..[3]JGJ881—2002.建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)規(guī)程[S].北京：中國國建筑工業(yè)出出版社，2002..[4]GB500026—2007.工程測量規(guī)規(guī)范[S].北京：中國國計劃出版社社，2007..論文題目帶單向斜拉桿的的大跨度鋼桁桁架施工技術(shù)術(shù)論文歸類□設(shè)計分析計計算；□鋼結(jié)構(gòu)加工工