大跨度网架施工工艺探讨.doc

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1、.大跨度球节点双曲面网架施工工艺探讨中铁十三局集团钢结构工程有限公司任政飞王立春1．前言在大跨度球面网架结构施工中，充分利用球面穹顶的几何特性，较低的外沿部分采用小单元地面预制空中组拼；距地面较高的中心圈部分，采用整体吊装方法，最后在空中把外沿和中心圈组焊成整体，最大限度地减少了脚手架用量并确保了工程质量和安全生产。这种安装方法，既体现了整体吊装的优点，又克服了散装法的不足。大跨度球面网架结构的施工方法，突破了常规施工模式，具有一定独创性和先进性。在大连市体育中心游泳馆工程中得以应用，该馆屋面为72m跨度的球面网架，覆盖面积17917㎡，中心圈顶点高30m，四周外

2、沿部分最低处12.5m，通过实践，总结编写本工艺。2．工艺特点2.1根据网架结构特点和其下部结构情况，将网架划分成若干个环带，采用了中心圈地面预制整体吊装和外几圈小单元地面预制逐圈由内向外高空组拼相结合的施工工艺。2.2地面小单元预制采取坐标系旋转的方法，把原设计球节点坐标转换成新坐标系，这样降低了预制胎具的高度。节约钢材，减少高空作业。2.3利用看台和穹顶外圈标高低的特点，减少了脚手架用量。2.4中心圈高，中间无看台，采用整体吊装法。地面组焊成形一次起吊到位，利用16根抱杆，起吊时揽风绳系在外圈上，减少了揽风绳长度。2.5可以与土建同时进行平行施工作业，大大缩短

3、了工期。2.6通过试验测出焊缝收缩量，编制合理的焊接程序，有效地控制焊接变形和消除焊接应力。2.7采用远红外测距仪、水平仪、经纬仪，利用地面永久标记的圆点控制球节点三维空间坐标。3．适用范围专业资料.3.1适合大跨度双曲面网架结构。3.2适合大跨度中间高外沿低的曲面网架结构。3.3适合大跨度平面网架结构。4．工艺原理及施工工艺4.1任何一个球冠如果把它水平投影，沿半径方向划分为几个球带，沿球冠圆周等分后每环带所得的单元体是相等的。这样球面网架小单元地面预制胎具的种类就相应减少了，等于划分的环带数节约了材料。4.2无论是外圈的高空组焊，还是中心圈的地面组焊，都以小单

4、元为单元体。因此只要提高小单元预制精度，确保其几何尺寸，就能保证组焊后的网架整体各球节点坐标，小单元的球节点坐标靠胎具保证。4.3小单元地面预制，操作方便，减少高空作业，减少误差积累。由于采取坐标平衡、旋转降低了预制胎具的高度。通过数字计算，把原设计的坐标换算新坐标，有效地控制了小单元制作每个球节点的三维空间位置，保证了小单元精度，也为高空组拼和中心圈地面组拼提供了数据的保证。如果以Y轴旋转又将小单元网架放倒，使1球和2球连线与X轴重合，此时新坐标系的值发生变化，XYZ为新坐标，则它们与原坐标的关系是：X=xcosα+zsinαY=y专业资料.Z=zcosα=xs

5、inα图1小单元坐标旋转示意图4.4安装区段的划分4.4.1中心圈直径的确定原则首先要计算准备用来吊装中心圈网架的单根格构式抱杆起吊能力和稳定性，根据已有抱杆起吊能力选定中心网架的直径（吊装重量）。然后再计算所选定直径的中心圈网架因自重引起的变形，并通过现场试吊校核变形值。通过测试，一般43kg／m2的网架中心圈直径选在30－50m为宜。4.4.2外沿逐环带的划分原则整体吊装的中心圈网架的直径确定后，把剩余外圈分为若干环带。根据吊装高度和吊车的吊装能力，适当的选择小单元的体积和重量。小单元的长度恰好等于所划分环带的宽度。小单元的宽度应当大于经向两个球节点为宜。在吊

6、装能力允许的条件下尽量扩大小单元的体积。小单元以球节点开始到球节点结束。在同一环带小单元尺寸应相等采取同一尺寸。由外向里圈逐渐增高，吊装能力下降，应适当减小小单元的尺寸和重量，网架单重在43kg／m2时小单元可选择12～20m长为宜。4.5小单元的预制4.5.1专用胎具网架小单元应在专用的胎具上制作，以保证杆件和节点的精度和互换性。专业资料.首先在夯实的地基上铺设道木，在道木上铺设16－20mm钢板组成钢平台（钢平台大小根据小单元尺寸而定，钢板平整度要求在1／1000以内）。然后在钢平台上用换算后的X、Y、Z坐标确定每个球节点的空间位置，用钢管作为球节点的定位支座

7、，该定位支座高度可进行微量调整。支座钢管的直径根据球的大小而定，一般在φl08－φ159范围内，在选定的坐标系中用仪器精确校核各球节点的空间位置，校核杆件长度。4.5.2钢管杆件长度的计算根据设计图纸两球中心距，并考虑组对间隙和焊缝收缩量，计算钢管杆件加工长度（见图2）钢管杆件长度计算公式如下：L--为两球设计中心距L1--件加工长度R1、R2--空心球外圈半径a--钢管杆件内半径b--每道焊口组对间隙c--每道焊口焊缝收缩量（其值通过试验确定）图2管杆件长度计算及焊接顺序示意图4.5.3钢管杆件的下料加工焊接球节点的钢管杆件宜采用车床下料并车制坡口，杆件长度允许

8、偏差为±1