大跨度预应力空间斜拉弦圆管桁架穹形屋盖施工技术.doc

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1、大跨度预应力空间斜拉弦圆管桁架穹形屋盖施工技术研究一、立项背景及项目来源体育馆屋盖为跨度80m的圆形平面，屋盖采用大跨度预应力空间钢管桁架结构，结构形式由间隔18度的20道辐射主桁架和中心大圆环桁架组成，辐射主桁架一端支撑在沿体育馆周边布置的混凝土柱上，支座为抗震球形铰支座，另一端支撑在中心大圆环桁架上；刚性环桁架上支撑凸起圆柱体平台，由汇集于中心直径4m的另一刚性环上。辐射张弦桁架之间设置环向支撑桁架，上弦设置屋面支撑。辐射桁架下弦为预应力张拉索，同一水平线上的连根张拉索与中心圆桁架组成一个类似拉杆供结构形式，以抵消部分屋架的挠度，使整个

2、屋盖处于正常的使用结构状态。此工程屋盖结构跨度大；桁架纵横交叉复杂；杆件尺寸多，连接要求高；技术含量高，施工极其复杂。为使结构满足设计和使用要求，顺利完成施工，遂成立课题组，针对工程特点展开技术研究。任务来源为自选。二、研究目标及技术创新点本着“技术先进、质量保证、安全可靠、经济适用，确保设计和使用要求”的原则，对大跨度预应力空间斜拉弦圆管桁架穹形屋盖施工技术进行研究，主要技术创新点有：1）钢管桁架现场拼装技术；2）直径20米的圆环形钢管桁架空中拼接技术；3）80米跨大型钢管桁架吊装施工技术；4）钢管桁架下弦预应力拉索安装与张拉技术；三、主

3、要施工技术1钢管桁架现场拼装技术根据构件特征，本工程的屋面钢管桁架均在工厂进行切割、加工、涂装，散件出厂，在现场进行拼装，然后吊装。因此，拼装的质量直接影响到安装质量和精度，施工过程中必须采取有效措施保证拼装质量。1.1拼装场地钢结构进场后应在不同的施工阶段先后设若干个钢结构堆场、拼装场地。堆场及拼装场面积均为20×30m2，吊装单元的拼装采用就近原则，以方便施工。拼装场地需要推平、夯实，上面铺设200mm厚砂石后压实。拼装在胎架上进行，胎架设置的间距不大于腹杆的节间距，胎架需要找平找正。1.2拼装机具考虑到杆件单重较轻，构件外形小、体量大

4、的特点，拼装吊机需具有良好的机动性能，故拼装吊机拟选用1台8吨汽车吊，1台25吨汽车吊。1.3胎架拼装胎架的测量放线遵循“从整体到局部，先控制后施工”的测设原则。即将桁架上下弦上的每个支撑点由空间位置水平投影到地面上，并将其空间三维坐标在Z轴方向上转换到地面。采用全站仪在地面上分别测量出每个支撑胎架的位置。拼装过程中，测量放线应选用一台全站仪和二台经纬仪。为确保构件拼装时的外形尺寸，拼装胎架必须严格按照设计尺寸进行设置。胎架放置在路基箱上，表面通过钢垫板找平。在胎架中心定位完毕后，胎架与路基箱及钢垫板焊接固定。拼装胎架的所用材料为槽钢。1.

5、4管桁架组拼焊接1)焊接要求桁架组装焊接采用CO2气体保护和手工电弧焊两种方法：在工艺可行性好的情况下用CO2气体保护焊（H08Mn2Si焊丝）；手工电弧焊可在任何场合使用，盖面用手工电弧焊；手工电弧焊用Φ4㎜焊条进行底层和盖面层焊接，并控制焊接层间温度110-150℃，做好焊接施工记录。焊接过程中，主导焊缝清渣、除飞溅物，发现缺陷及时用角磨砂轮打磨，除去缺。一个焊接节点焊完后应将焊缝区及焊接工作位置清理干净，转移到下一个焊接节点。焊接后必须对焊缝质量进行外观检查，焊接厚度应符合图纸要求，不能漏焊，不能有裂纹、未溶合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿

6、、弧坑和针孔气孔等现象，出现以上问题，应及时进行返修，焊缝的焊波应均匀、平整、光滑，焊接区无飞溅物。2)焊接工艺操作a、钢管的装配与焊接参数：施焊前应将管子坡口面两侧各50mm宽表面上的油污、铁锈等污物清理干净，管子装配时的V型坡口，坡口面角度为30度-35度，钝边为1.2-2mm，跟部间隙为1.2-2mm。b、焊接操作：固定管对接的装配及定位焊应满足以下要求：①必须使管子对正，不应出现中心偏斜。一般施焊时先焊下部，为了补偿这部分焊接过程中所造成的上缩，应把管子的上部间隙放大0.5-2.0mm，作为反变形量。②由于定位焊缝易产生缺陷，因此对

7、于直径较大的管子应尽可能不在坡口根部进行定位焊，而是利用肋板焊到管子外壁起定位作用。如发现有裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷，必须铲平重焊。应彻底清除掉定位焊的焊渣、飞溅等，并将定位焊修磨成两头带缓坡的焊点。1.5拼装变形控制措施1)补偿焊接收缩量由于焊口较多，焊缝金属填充量较大，因此，拼装过程中的焊接收缩量很大。必须在焊接之前加以补偿。2)拼装技术保证措施a、焊接收缩量的补偿措施在工厂进行无余量预组装，即杆件的下料长度不考虑焊缝根部间隙，此时的控制尺寸为设计尺寸；在吊装现场进行有余量拼装，即留有焊缝根部间隙。b、补偿加载挠度的技术措施建模后

8、，可以计算不同点处的挠度变形值，在整体拼装胎架搭设的过程，将挠度补偿值加以考虑。280米跨大型钢管桁架吊装施工技术1)施工准备检查柱顶纵、横定位轴线，作为对位、校正的依据；抗震球