叠合节点贝壳形单层穹顶网壳高空拼装法施工方案

1. 叠合节点贝壳形单层穹顶网壳高空拼装法施工

青岛市展览中心展览馆多功能厅屋盖采用叠合节点贝壳形单层穹顶网壳钢结构体系。此种屋盖结构体系国内外较少见,该工程在设计上做了大胆尝试,并创出一套叠合节点贝壳形单层穹顶网壳高空拼装的施工方法。

• 1. 工程概况

青岛市展览中心展览馆多功能厅,平面形状为长28.392m的正曲边三角形(图6-8-1)。建筑立面造型为仿贝壳形,前低后高,采用非典型曲面屋盖(图6-8-2)。屋盖前面最低点标高11m,背后最高点标高21m,前后高差10m,屋盖曲面最高点24m。采用叠合节点单层穹顶网壳结构,周边正曲边三角形由钢筋混凝土圈梁支承。网壳双向上、下钢管杆件在平面上投影为正交,分割成多个1m×1m的正方形。双向上、下钢管杆件均采用Ф140×6无缝钢管，按设计坐标点高低，构成贝壳形穹顶曲面形状。

上下钢管件汇交叠合节点，用U形50×12钢板及螺栓连接。

• 1. 网壳钢管杆件制作
     1. 网壳钢管杆件弯曲弧度的制作方法

1.网壳杆件编号:上层钢管杆件按A1,A2,A3......,下层钢管杆件按Bl,B2,B4......,

分别依杆件设计排列顺序编号。

2.按网壳钢管杆件编号顺序设计弯曲弧度,按足尺在地上放出所有钢管杆件大样,做出弯曲弧度加工的木样板。

3.根据每种杆件的放样实际尺寸,并按规范中的有关规定预加长度收缩量。

4.弯管:在网壳56根杆件中,有不同的弯曲弧度42种。在同一根杆件中,各段的弯曲弧度也各不相同。选用自制弯管机进行钢管杆件弯曲弧度加工,比用模具或胎具等加工方法简便,易保证弯管质量,费用低。弯管机是由2个在一条直线上的Ф300固定转动槽轮和1个在能前后移动的Ф300活动槽轮组成(图6-8-3)。Ф140无缝钢管放在3个槽轮中间,用15t千斤顶控制活动槽轮前后移动。比照术样板控制钢管弯曲弧度,钢管即可随弯随外出,由2个轮上的推动杆掌握速度 。

5.分段弯管编号:因为大多数钢管杆件通长超过20m,最长达36.46m,大部分杆件由2~5段钢管焊成,采用分段各自按弯曲弧度加工。同一杆件各段钢管须进行焊接编号,如A1管的各段编号元A1-1、A1-2、A1-3等。各段钢管加工完后,运至现场,在两段管间加100mm长内套管,并进行等强度坡口对焊。

6.每段按弯曲弧度加工的钢管,应比照术样板进行检查,同时要依次与水泥地面上放样弯曲弧度尺寸核对焊接接口部位。如弯曲弧度尺寸存在偏差,可用千斤顶微调器(图6-8-4)进行微调。对弯曲弧度过量的要用另一种微调器(图6-8-5)进行回调。

• • 1. 网壳叠合节点U形连接钢板加工

U形连接钢板总数达2252块。为保证U形连接钢板的加工质量,对U形连接钢板节点的拉伸性能、平压变形性能、钢管原材料拉伸性能和扭转性能等进行了试验。试验结果表明,节点各项性能均符合设计要求。

1.网壳上下钢管杆件叠合节点U形钢板加工时,按无缝钢管Ф140的管径,加3mm安.装活动量,制成半圆形模具,用300t油压机冷弯冲压成形。

2.各叠合节点上下钢管杆件，在网壳曲面上构成多种角度的菱形,叠合节点的杆件有正交和斜交,斜交的角度也不同,所以冲压成形的U形连接钢板要依网壳节点的位置进行编号配对。

3.对钢管杆件及U形连接钢板应除锈,并刷防锈漆。

• 1. 吊装前的主要技术措施及准备工作

网壳钢管杆件经弯曲加工后,按编号排列顺序,从加工车间运往工地,并按编号顺序卸车,依次放平。

l.按网壳钢管杆件弯曲弧度要求,在现场塔式起重机起吊范围内,用M2.5砂浆砌240宽地城墙。每道墙长11m,墙与墙间距lm。气为便于放样和焊接,墙高出自然地面0.5m,共砌筑30条地城墙。在墙顶面用水准仪抄平后,抹20~30mm厚水泥砂浆面并压光。

2.按网壳钢管杆件编号顺序,设计弯曲弧度尺寸,每次以1︰1的实际放样尺寸在地城墙上放出大样,对所有钢管杆件弯曲弧度进行检查核对,凡因运输造成钢管杆件变形的,要用千斤顶微调器校正,直至达到放样形状及尺寸要求为止。

3.对分段进行弯曲弧度加工的各段钢管,经弯曲弧度检查,符合要求后,按各段焊接钢管编号,进行等强度剖口对焊。.

4.在准备吊装的网壳下二层地面,用经纬仪测出下层杆件中心线、上层杆件中心线和杆件两端支承点。用水准仪测出上、下层杆件在钢筋混凝土圈梁内各安装点标高。

5.在准备吊装的网壳二层地面,用Ф50钢管搭设水平相互间距各为1m(脚手架各立管要错开网壳杆件中心线0.5m)的满堂脚手架,高度应满足网壳杆件安装操作要求。

6.网壳钢管杆件利用自升式塔式起重机吊装。

• 1. 网壳钢管杆件吊装及高空拼装

通过对几种吊装方案的比较,为防止杆件变形,采用加设横梁杆的特殊吊装方法。

加设长16m的27号工字钢做横梁杆,用两端的滑轮和中间几道钢丝绳来增加杆件的起吊点,使其受力均衡,不变形。

2.起吊钢管杆件,首先从曲面最高点的下层杆件(后数第5根)开始,安装时杆件两端支承点按放线标定标高就位,用经纬仪测定杆件最高点与二层地面放线的垂直度,经垂直检查定位后,先把圈梁内两端支点固定,再把网亮曲面杆件最高点及杆件两侧中段两处用临时支撑固定。

3.第一根杆件安装就位后,分别在其两侧起吊第二和第三根杆件,用经纬仪测定垂直度,按前面所述相同方法用临时支撑固定。

4.在已就位的杆件左右两侧,分别吊装下层所有杆件,全部下层杆件就位后,上层杆件安装前,在下层杆件的上表面及侧面放线,用墨线标定出上层杆件与下层杆件相交的位置。

5.上层杆件先从曲面最高点最长的杆件(中间杆件)起吊,按圈梁内标定的杆件两端支承点和下层杆件表面标定的上层杆件位置就位。

6.在上层杆件和下层杆件的交叉叠合节点,从上到下依次安装U形连接钢板,适当拧紧M16螺栓。

7.上层第1根杆件安装就位后,从两侧依次一左一右吊装所有上层杆件,并在安装就位后的各叠合节点安装U形连接钢板。

8.在上层杆件与下层杆件的叠合节点,出现个别节点上下杆件未相接并有一定距离的现象,这是个别杆件施工变形造成的,须用千斤顶微调器(图6-8-6)把变形调整进来,使上、下杆件接触,-然后再安装U形连接钢板。

9.经检查全部屋盖曲面坐标、上下杆件标高以及各迭合节点U形连接钢板安装工程质量符合规范要求后,在所有叠合节点的上、下钢管杆件相交处四面焊接j最后拧紧U形连接钢板的M16螺栓,拆除各临时支撑点。

10.再次在网壳全部杆件及U形连接钢板表面除锈,刷防锈漆一度、面漆二度。