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摘要(系统识别):
施工技术
2016年11月上
66
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
第45卷第21期
D0L:10.7672/sgjs2016210066
大跨度双层空间椭球面钢网壳结构综合施工技术
武兵,周春勇
(北京城建二建设工程有限公司,北京100039)
摘要]江西省赣州市于都县体育中心体育馆及训练馆工程是典型的大跨度双层空间高低跨椭球面网壳钢结构,
运用专业软件建立三维空间模型进行力学分析、模拟计算、出图下料、精确制作等,实现了设计外观及功能要求;同
时,采用了螺栓球、焊接球两种节点和长短不一的杆件与侧墙桁架结合,对网壳结构体系、安装进行了深入研究,并
通过方案对比及各条件因素分析,采用高空分单元原位散拼的施工技术,攻克了在安装过程中遇到的诸多技术
难题。
[关键词钢结构;网壳:螺栓球;焊接球;安装;施工技术
[中图分类号]TU758
[文献标识码]A
[文章编号]10028498(2016)21006605
Comprehensive Construction of Large-span Double Layer Space
Ellipsoid Reticulated Shell
Wu Bing,Zhou Chunyong
(The Second Urban Construction Engineering Company of Beijing,Beijing 100039,China)
Abstract:The gymnasium and training hall of Yudu Sports Center in Ganzhou,Jiangxi apply typical
large-span double layer space and high level span elliptical steel shell structure.Professional software is
used to build three-dimensional spatial model for mechanical analysis,simulation,drawing,accurate
production,etc.,to achieve the design of the appearance and functional requirements.The two kinds of
bolt ball and welding ball combined with the different length bars and side wall truss are applied for
design.Meanwhile,the reticulated shell structures and installation are studied in detail.And through the
comparison of the scheme and the analysis of the conditions,the construction technology of the high
altitude sub unit is adopted,which overcomes many technical difficulties encountered in the installation
process.
Key words:steel structures;shells;bolt ball;welding ball;installation;construction
1工程概况
江西省赣州市于都县体育中心体育馆及训练
馆位于赣州市于都县贡江镇,整个体育中心占地面
积300亩(1亩=666.67m2),体育馆及训练馆建筑
面积13720m2,是于都县的标志性建筑,江西省省
运会比赛场馆之一。如图1所示。
体育馆及训练馆主体结构为钢筋混凝土框架
图1体育馆及训练馆效果
结构,屋盖结构为钢网壳结构,网壳结构属于空间
Fig.1 Gymnasium and training hall effect
铰接杆系,多次超静定空间结构,是网架结构两大
在下部混凝土柱顶上,网壳节点采用空心焊接球和
类中比较复杂的一类;构成网架的基本单元为截头
螺栓球节点两种节点,各节点由上弦杆、下弦杆和
四角锥网壳体系,为正交正放双层网壳,多点支撑
腹杆相互连接形成整体。如图2a所示。
体育馆网壳分高低跨设计,高跨为104m×
[作者简介]武兵,高级工程师,国家一级注册建造师,E-mail:
2279162556@qq.com
35.9m,上、下弦杆高度为3.68m;低跨为82.8m×
[收稿日期20151015;[修订日期20160705
39.2m,上、下弦杆高度为3.65m;高跨和低跨交接
?1994-2016 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
2016No.21
武兵等:大跨度双层空间椭球面钢网壳结构综合施工技术
67
30.216
工方案搭设架子外,网壳结构杆件的安装也编制了
相应的施工方案,将整个网架分成6个区域,分区搭
设脚手架,分区进行杆件组装和焊接。
2.3受场地及结构外形影响,吊装设备利用率低
a三维轴测图
b正视图
体育馆外围场地南高北低,且跨度大、体形长,
图2体育馆网壳结构示意
体育馆及训练馆之间还设有疏散平台,大型汽车式
Fig.2 The shell structure of the gymnasium
起重机不能靠近结构周边,距离太远,杆件及球节
点不能一次就位。
处由1根拱形8.1m×3.3m脊梁支撑,如图2b所
解决对策:①在体育馆和训练馆之间安装1台
示,同时采用了空心焊接球和螺栓球两种节点。体
TC5610固定塔式起重机,臂长55m能覆盖体育馆
育馆侧墙部分采用侧墙桁架作为屋面系统的支撑
西侧40%的面积,南、北、东侧均用220t加长臂汽车
结构。
式起重机进行杆件及侧墙桁架吊装;②受体育馆东
训练馆网壳为半球形,采用螺栓球节点,长向
侧道路影响,汽车式起重机不能在体育馆内东侧作
跨度36m,短向跨度24m,上、下弦杆高度为1.41m。
业,因此只能在体育馆内吊装杆件,所以在搭设体
2施工重点、难点及解决对策
育馆满堂脚手架时比赛场必须留出汽车式起重机
2.1杆件、节点众多,且大小长短各异
支设位置,否则会影响体育馆内东侧网架结构杆件
钢网壳杆件规格主要有60×3.5,中76×4.0,
安装。中间区域则由1台50t汽车式起重机在体育
Φ89×4.0,Φ114×4.0,Φ140×4.0,159×8.0,
馆场地中间进行吊装;由于每台汽车式起重机吊装
中159×10.0,中180×8.0,219×10.0等,合计6556
的范围有限,汽车式起重机需不停地移位,降低工
根,螺栓球截面规格为BS120,BS150,BS180,
作效率。
BS200,BS220,BS240,BS260,BS300等,共计1065
2.4坐标定位监测,杆件角度、网壳弧度和挠度
个,焊接球截面规格为WSR500×14,WSR500×20,
控制
WSR600×28等,共计616个,60榀侧墙桁架。如此
体育馆屋盖是多杆件组成的网壳结构,每根杆
多规格和数量的杆件和球节点,如何保证有条不
件的方向不同其角度也不一样;为满足设计要求和
紊、准确无误地安装到指定位置,在加工方案选择
网壳结构的外形,需对每根杆件用全站仪进行坐标
之初需重点考虑。
定位并随时进行监测和修正;尤其要保证中间高低
解决对策:①利用三维建模软件进行杆件和球
跨的弧度以及高低跨的连接和大跨度空间网壳结
节点筛选、编号、分类,相同规格的杆件也要编号;
构自重作用下产生的下挠;保证卸载后整个网壳结
②分区段、分规格型号装车运输到施工现场,安装
构的挠度在允许范围内,该环节至关重要,因此如
完一区段再运输下一区段;③到场的杆件及时安装
何控制网壳结构的挠度是本工程的首要任务。
就位,同时检验安装杆件的准确性,发现问题及时
解决对策:①网壳支座、球节点均为“一件一坐
调整纠偏。
标一高程”,定位、安装、校正、就位后每安装1个区
2.2脚手架搭设体量大,杆件众多,安装工期紧
段的节点和杆件必须监测1次,以保证整个网壳结
本工程采用满堂红钢管脚手架,钢管质量达
构的受力;②杆件安装定位前需进行预拼装,校正
1350多t,扣件多达14万个,搭设高度为33m;为不
后才将杆件固定在焊接球上,螺栓球上的杆件预拼
影响后续工程施工,网壳安装只有短短100d时间,
装时完成初拧,角度及球节点满足设计要求后才完
如何在如此短的工期条件下完成脚手架及网壳结
成终拧,避免局部杆件受力不匀称导致整个体系受
构安装,需重点考虑方案的可行性和可操作性。
力出现问题;③体育馆网壳设计允许挠度变形值为
解决对策:①科学地对网壳和脚手架搭设方案
50mm,网壳合龙温度严格控制在10~15℃,必须保
反复进行分析和论证,并广泛听取和采纳专家建
证每根杆件和节点安装准确,焊接质量完全达到设
议;②按区段安装和分区段搭设脚手架,首先实现
计及规范要求,各种检测结果及温度条件满足设计
高低两跨中间区段合龙,再从四周往中间合围,最
要求后方可实施卸载。
大限度地消除安装误差,更好地控制球节点坐标的
3钢网壳结构构件安装技术要点
准确性及杆件的安装精度:③部分螺栓球节点在场
3.1脚手架搭设方案选择
地预拼装好整件吊装,焊接球节点则在作业面焊接
由于体育馆内中间为比赛场,四周为看台,对
固定,从而节约大量时间。除了按照脚手架专项施
空间及功能要求较高,因此网壳支座设在四周的框
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