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葫芦岛体育馆弓形桁架施工技术
来源:建筑钢结构网  作者:李鸿骏  时间:2013-11-20   关键词:葫芦岛 体育馆 弓形
摘要: 摘  要:葫芦岛体育馆是大跨度倒三角弓形桁架结构,采用了地面整体拼装,整体吊装施工工艺。大跨度三角桁架很容易产生焊接变形及旁弯,在拼装过程中从地样点、拼装胎架尺寸精度、主弦杆拼装尺寸、腹杆拼装尺

  要:葫芦岛体育馆是大跨度倒三角弓形桁架结构,采用了地面整体拼装,整体吊装施工工艺。大跨度三角桁架很容易产生焊接变形及旁弯,在拼装过程中从地样点、拼装胎架尺寸精度、主弦杆拼装尺寸、腹杆拼装尺寸、两焊接球支座水平距离及高差值等进行主控。并利用钢结构专业软件精细化建模,查找复杂结构的重心,确定吊点方便现场吊装。

关键词:管桁架结构;整体拼装;整体吊装;构件重心

1 结构概况

葫芦岛体育馆地上3层,看台为钢筋混凝土结构,屋盖为钢结构,建筑物高度30.8m,有5000个观众席位。屋盖结构外侧为弯弓形倒三角管桁架,主桁架由内、外环支座支撑。体育馆中间的弦支穹顶由单层焊接球网架及环形预应力拉索组成,预应力拉索最终锚固在体育馆内侧环形桁架上(图1)。

本工程主体钢结构共设置34榀弓形桁架,桁架采用管桁架结构,跨度约30m,榀与榀之间设置联系剪刀撑。

 

1 葫芦岛体育馆模型

弓形倒三角桁架共计34榀,弦杆、腹杆相贯焊接,钢管规格包括Ф273×8、Ф299×16、Ф159×6、Ф89×4、Ф140×4;单榀桁架拱最大曲线长度为50.4m,桁架拱的下部成弓形曲线。见图2、图3

 

2 弓形桁架整体立面

 

3 弓形桁架截面

2 施工工艺

2.1 施工方案概述

根据现场的吊装方案和运输条件的限制,每榀桁架拱分段制作,每段15m左右,每段的弦杆和腹杆在工厂散件制作,工厂进行整榀桁架拱的预拼装;桁架拱腹杆钢管的相贯线采用数控五维相贯线切割机进行加工,弦杆弧形部分采用中频煨弯成型工艺进行加工。现场整体拼装,整体吊装。单榀桁架重量在1019t间,最大作业半径28m,选用SCC2000200t履带吊61.5m主臂工况进行整榀吊装。见图4、图5

 

4 吊装工况分析

 

5 支撑胎架布置

2.2 拼装胎架的设置

按照桁架的三维线模做投影线,并在三维模型中取出三维坐标,用全站仪投打地样点,在地面上划出各杆件的投影控制线,作为拼装的基准线和检查线,搭设拼装胎架;整榀桁架拱预拼装完成,检查整个桁架的外形尺寸、各段的相对位置,无误后进行接头的现场连接处理和焊接成型。

2.3 过程质量控制

在施工过程中,项目部主要抓过程控制,包括加强技术交底、细化方案、地样点精度、胎架牛腿三维坐标、胎架抄平、支撑点沉降、腹杆拼装顺、隐蔽焊缝、焊接顺序、焊接质量、桁架旁弯、脱胎变形等关键控制项目的过程控制(图6、图7)。

在拼装胎架布置完成后要进行通长的整体测量操平,同时在下一榀桁架拼装前要进行复测,测量偏差允许值应符合表1的要求。

1 桁架拼装允许偏差

  

6 焊接前后拼装检查

 

7 整体尺寸检查

3  Tekla Xsteel软件的应用

 

8 Tekla Xsteel模型

Tekla Xsteel 是为结构工程师、细部设计员、制造人员和施工人员提供的实用工具。鉴于Xsteel在钢结构钢结构中越来越广泛的应用,对于复杂结构形式重心的确认可以非常方便的采用这一工具,提高了钢结构的生产和安装的工作效率和方便管理(8-10)

 

9 桁架重心三维坐标及重量

 

10 Tekla中桁架重心模型显示

吊装工况验算

为了保证吊装时的安全性,用Sap2000软件对弓形桁架结构强度节点进行了验算(图11-12,表2)。

 

11吊装形式示意

 

12吊装时桁架整体应力图

2 节点反力


结果表明:吊装点满足强度、刚度要求;吊装过程安全合理。

葫芦岛体育馆弓形桁架为本工程关键构件之一,施工质量的好坏直接关系到次桁架、内环桁架、水平撑及屋面檩条等结构的安装精度,管桁架三根弦杆的拱度控制和主弦杆定位后腹杆的装配顺序的控制、两焊接球支座底板拼装精度控制等非常关键。生产过程中,应严格按质量管理和质量保证体系操作并有效运行,严格执行标准及钢结构制作规范要求进行工序控制,以确保钢结构结构制构件作质量达到设计要求。


参考文献

[1] CECS 2802010  钢管结构技术规程[S].

[2] GB 502052001  钢结构工程施工质量验收规范[S].

[3] JGJ 812002  建筑钢结构焊接技术规程[S].

 

 (上海宝冶集团有限公司钢结构分公司,上海 201908

 

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