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            葫蘆島體育館弓形桁架施工技術

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            發表時間:2014-08-13 08:26  來源:CCMSA  作者:李鴻駿  瀏覽量:

              要:葫蘆島體育館是大跨度倒三角弓形桁架結構,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生焊接變形及旁彎,在拼裝過程中從地樣點、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行主控。并利用鋼結構專業軟件精細化建模,查找復雜結構的重心,確定吊點方便現場吊裝。

            關鍵詞:管桁架結構;整體拼裝;整體吊裝;構件重心

            1 結構概況

            葫蘆島體育館地上3層,看臺為鋼筋混凝土結構,屋蓋為鋼結構,建筑物高度30.8m,有5000個觀眾席位。屋蓋結構外側為彎弓形倒三角管桁架,主桁架由內、外環支座支撐。體育館中間的弦支穹頂由單層焊接球網架及環形預應力拉索組成,預應力拉索最終錨固在體育館內側環形桁架上(圖1)。

            本工程主體鋼結構共設置34榀弓形桁架,桁架采用管桁架結構,跨度約30m,榀與榀之間設置聯系剪刀撐。

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            1 葫蘆島體育館模型

            弓形倒三角桁架共計34榀,弦桿、腹桿相貫焊接,鋼管規格包括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

            根據現場的吊裝方案和運輸條件的限制,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,工廠進行整榀桁架拱的預拼裝;桁架拱腹桿鋼管的相貫線采用數控五維相貫線切割機進行加工,弦桿弧形部分采用中頻煨彎成型工藝進行加工?,F場整體拼裝,整體吊裝。單榀桁架重量在1019t間,最大作業半徑28m,選用SCC2000200t履帶吊61.5m主臂工況進行整榀吊裝。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,用全站儀投打地樣點,在地面上劃出各桿件的投影控制線,作為拼裝的基準線和檢查線,搭設拼裝胎架;整榀桁架拱預拼裝完成,檢查整個桁架的外形尺寸、各段的相對位置,無誤后進行接頭的現場連接處理和焊接成型。

            2.3 過程質量控制

            在施工過程中,項目部主要抓過程控制,包括加強技術交底、細化方案、地樣點精度、胎架牛腿三維坐標、胎架抄平、支撐點沉降、腹桿拼裝順、隱蔽焊縫、焊接順序、焊接質量、桁架旁彎、脫胎變形等關鍵控制項目的過程控制(圖6、圖7)。

            在拼裝胎架布置完成后要進行通長的整體測量操平,同時在下一榀桁架拼裝前要進行復測,測量偏差允許值應符合表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軟件的應用

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            8 TeklaXsteel模型

            Tekla Xsteel 是為結構工程師、細部設計員、制造人員和施工人員提供的實用工具。鑒于Xsteel在鋼結構鋼結構中越來越廣泛的應用,對于復雜結構形式重心的確認可以非常方便的采用這一工具,提高了鋼結構的生產和安裝的工作效率和方便管理(8-10)。

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            9 桁架重心三維坐標及重量

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            10 Tekla中桁架重心模型顯示

            吊裝工況驗算

            為了保證吊裝時的安全性,用Sap2000軟件對弓形桁架結構強度節點進行了驗算(圖11-12,表2)。

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            11吊裝形式示意

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            12吊裝時桁架整體應力圖

            2 節點反力

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            結果表明:吊裝點滿足強度、剛度要求;吊裝過程安全合理。

            葫蘆島體育館弓形桁架為本工程關鍵構件之一,施工質量的好壞直接關系到次桁架、內環桁架、水平撐及屋面檁條等結構的安裝精度,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鍵。生產過程中,應嚴格按質量管理和質量保證體系操作并有效運行,嚴格執行標準及鋼結構制作規范要求進行工序控制,以確保鋼結構結構制構件作質量達到設計要求。


            參考文獻

            [1] CECS 2802010  鋼管結構技術規程[S].

            [2] GB 502052001  鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

            [3] JGJ 812002  建筑鋼結構焊接技術規程[S].

             

             (上海寶冶集團有限公司鋼結構分公司,上海 201908

             

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