单层空间变曲面弯扭斜交网格钢结构施工技术与应用

XXX体育中心

单层空间变曲面弯扭斜交网格

钢结构施工技术的研究与应用

一、工程概述二、研究背景三、研究思路和方法四、关键技术介绍及创新点五、总体实施效果六、经济与社会效益一、工程概述

XXX体育中心工程位于XX南山区后海填海区，工程占地面积307376㎡，建筑面积335298㎡，主体结构为钢筋混凝土结构+钢结构。建成后将作为2011年第26届世界大学生运动会的主场馆，并举办开幕式。1、总体概况工程名称：XXX体育中心钢结构工程工程地点：XX市南山后海填海区发包单位：华润XXX发展有限公司

设计单位：

监理单位：XX市中海建设监理有限公司施工总承包：钢结构专业分包：钢结构制作：整个主场馆长约500米，宽约240米，钢结构重量2.4万吨。整个屋盖由一个单层空间变曲面弯扭斜交网壳结构将“一场两馆”有机组合，外形酷似一只“春茧”。其中，单层网壳是整个屋盖的核心，是施工过程中的重点和难点，也是我们本次鉴定的主要内容。体育场观景桥大树广场体育馆游泳馆运动员接待中心副馆2、钢结构概况（1）本工程在关键部位使用了Q460GJD材质，现场存在大量箱型弯扭构件高空焊接、大直径厚壁圆管高空相贯焊接。2、钢结构概况（2）3、施工特点一二三四五六七施工工期紧深化设计难度大弯扭构件制作困难测量精度要求高施工措施复杂高强度钢材焊接难度大结构卸载风险大科技含量高屋盖分区图4、施工分区5、施工部署本工程主要在体育场内设置2台320T履带吊，在场外设置1台180吨与1台160吨履带，同时在大树广场结构楼层上设置2台K50/50行走式塔吊对整个屋盖进行吊装。

根据屋盖结构吊装单元块的划分，考虑到支撑胎架下侧混凝土结构的形式，屋盖下侧总计设置支撑点250个，其平面布置图如下：支撑点平面布置6、卸载支撑布置二、研究背景

空间钢结构常见的安装方法包括：高空散装，分块吊装、整体吊装、滑移就位法和整体提升等。安装前，都涉及到大量的构件拼装，如何有效的保证拼装精度，进而使得高空安装就位后达到设计要求坐标，满足建筑外观造型是钢结构施工的控制目标。体育馆展览馆候车厅飞机库超高层1、结构安装研究的背景

同时，随着各类特大型复杂钢结构工程的不断涌现,国产高强超厚板,如60～100mm厚的Q390、Q420、Q460等材质的钢板开始大量使用，各种高强材质构件的现场焊接也越来越多，难度越来越大，特别是高建钢箱型弯扭构件高空焊接和大直径厚壁圆管的相贯焊接更是加大了钢结构施工难度。

目前，国内外对Q460材质的焊接也有涉及。而对于Q460GJD的焊接研究，在国内外均未见报道，其焊接性能和焊接工艺都有待研究。2、焊接施工研究的背景

综合目前国内的研究现状，可以看出，钢结构的卸载方式主要有：螺旋千斤顶回程转换、砂箱卸载、液压设备控制卸载。卸载顺序主要是：先合龙，再整体由内向外或者由外向内分步卸载。对于先局部卸载、再合龙、最后卸载的研究还未涉足。3、卸载施工研究的背景三、研究思路和方法科技创新引领未来研究思路：（1）固定胎架费时、费料、费人工，已满足不了现场的拼装任务。（2）弯扭构件拼装单元面积大，拼装定位工艺复杂。（3）地面拼装，焊接易引起整体变形。（4）多牛腿现场对接容易出现错口现象。（5）分片吊装易引起弹性变形。弯度最大扭度最大1、非标准单元弯扭构件的地面拼装与吊装定位技术研究方法：（1）采用可调节标高、角度的地面拼装支架；（2）采用单元卧拼、端点平面投影定位的测控方法。（3）地面拼装选取合理的焊接顺序（4）高空杆件端口预留200mm组合焊缝现场焊接（5）采用双机抬吊，减少弯扭构件吊装变形。1、非标准单元弯扭构件的地面拼装与吊装定位技术2.Q460GJD现场焊接技术淬硬高强钢焊接变形及残余应力控制难度大。变形裂纹厚板焊接容易产生焊接裂纹。碳当量高、有淬硬倾向，预热温度和层间温度要求高。研究思路：2.Q460GJD现场焊接技术加强防温度散失、防风、防潮措施，对预热、层温、后热、保温等进行有效控制，需要优化焊接工艺，选择匹配的焊材，制定合理的焊接顺序。需要大线能量输入以克服其淬硬倾向研究方法3.模单层路空间翁变曲命面弯私扭斜阳交网赵格钢矿结构庄的合怨龙与蜡卸载疗技术由于祸不能暗保证颈两个复标段逮同时洋施工悬完成妈，寻隶求一灰种互景不影纸响的洽卸载如顺序睬及方嫁法变洁得迫盯在眉零睫。支撑鲁点水茄平位裹移、榴力的那释放曾。在安凡装过爬程中牙，卸秋载工估装的亚选定斜对于叠工程末卸载睬的安河全性旗、经沸济型沾、实悟用性课具有篮重要退意义衡。研究慈思路研究抱方法项目垒自主混创造齐的卸夏载专晨用工替装，院有效租的解狂决了杰卸载障的同扁步性犹问题串，以连及替邪代千室斤顶飞的作绵用。在工狸装支巷撑杆覆件上顾提前停涂抹窗润滑油油，茶以释捷放水派平约荡束。在这今种情肝况之曾下，码只能狼考虑携先完谊成的逢标段扁独自浩卸载钥，后慌合龙屋，再息卸载帐合龙脱带的屯施工扇顺序嘉，并摩采用肆分区芦分步讯逐级徐的卸愈载工军艺，挡有效拖的避鸽免了毒两个纱标段径的相疮互影费响。3.言单层弓空间期变曲阁面弯认扭斜抚交网阅格钢茶结构匙的合诞龙与腰卸载增技术科技锁创新愁引访领未能来四、关键技术介绍及创新点1、名非标赶准单抬元弯尊扭构满件的逼地面饶拼装激与吊鼓装定焰位技批术2、献Q4亏60贼GJ极D现搞场焊拨接技错术3、界单层功空间僵变曲脾面弯手扭斜拼交网滴格钢辅结构值的合励龙与朽卸载齿技术1、吹非标过准单行元弯触扭构追件的裤地面砖拼装优与吊膨装定业位技猴术底部丹平台滤采用吴20泪0*独20背0的渡H型幅钢焊筐接而抓成,竖向变支撑诉采用公两组16全#槽钢巡寿靠背中而成怒，中代间预蛮留3婚0m源m的胖间隙隆，然杜后与竹底座粒焊接零。槽召钢上治每隔闭15释0m股m高聪度设丧置一男个定填位销极的定广位孔庙，双燥型钢结之间边设置越两块枝钢板程，上蠢面一利块支射撑构庭件，昂下面旧一块阻用于点放置没千斤拆顶，匠调整债上部代钢板假的角戒度和怜高度，两侧卸采用耐角钢腿进行站加固伐。胎架始具体俭做法控制影点地宽面放培样地面猴点标母高放样意点地面沾点位钢置编东号1、柴非标置准单树元弯趁扭构英件的待地面蹈拼装旷与吊爸装定壁位技崭术根据膛定位摘轴线矮设置利拼装滚胎架1、趟非标于准单床元弯摘扭构取件的摊地面决拼装幕与吊轨装定晋位技牌术采用沙倒链庄调节含构件户状态主杆死件在亏拼装干胎架召上就鼻位1、核非标墓准单暑元弯同扭构凡件的冶地面猛拼装谜与吊班装定废位技枯术初步耍校正1、仪非标忧准单鼻元弯丘扭构基件的唱地面浮拼装粘与吊叠装定思位技恼术依次股吊装召其它瞧主杆薯件1、姻非标萝准单宗元弯僵扭构鸽件的哄地面葱拼装呼与吊耻装定畜位技竿术千斤与顶设栽置实番物铅垂悬仪控侨制水坏平投浮影1、醒非标轻准单矩元弯氏扭构采件的博地面拒拼装称与吊良装定矩位技揪术全站常仪复哥测拼揉装主哲杆件走精度1、危非标绪准单欺元弯谁扭构潜件的盐地面园拼装宴与吊瓜装定鸟位技裹术次杆讲件拼槽装1、展非标舍准单澡元弯食扭构液件的松地面童拼装告与吊仅装定创位技罚术脱离马拼装典胎架安装会姿态南调整1、残非标福准单依元弯柜扭构团件的社地面他拼装畏与吊岁装定楼位技喝术起吊落在湖指定亿胎架门上1、铅非标冈准单阳元弯彼扭构沟件的扎地面锹拼装待与吊每装定抹位技叨术现场营测量1、火非标敞准单誉元弯泽扭构袭件的谜地面尼拼装裳与吊部装定斑位技棵术1、凳非标正准单齐元弯磨扭构吓件的屑地面争拼装驶与吊母装定株位技叉术焊接穗工艺毕评定绣方案焊接考工艺挡流程2.喊Q4熔60利GJ践D现狮场焊什接技屯术现场证焊接喂工艺颠评定来试验2.煌Q4答60眨GJ院D现驴场焊旬接技底术监理妈对焊争接工同艺进易行评斤定2.糕Q4敬60凶GJ捎D现斥场焊前接技慈术焊接骆工艺傍评定福报告辩资料2.曲Q4括60框GJ江D现古场焊啦接技坦术接头定形式兴的选予择针对种箱型加梁的哥高空峰焊接吊及圆获管相奴贯焊哀接的蓬形式矩，经洞与设舒计协浙商，谈选用骗坡口碰形式灶为带秩内衬芒板的V形坡固口。刷以减晒少焊笨缝断私面，苹减少彻根部罚与面馅缝部揪收缩奶差，旺防止盯由于锦焊接尤应力陈过度栗集中总在近话面缝档区产验生撕找裂现肚象。圆管吊斜支先撑接每头形钟式箱型敬弯扭奔构件葡可调危衬板2.斜Q4嘉60辆GJ票D现锡场焊钻接技赖术校正淋、预忧留焊薪接收艺缩量圆管境斜撑雨下端档口放宪高标咏高预追留收展缩量箱型焰构件所预留邻收缩关量2.迟Q4辫60吩GJ河D现奏场焊董接技服术制定迫合理草的焊现接顺膨序序号焊接形式示意图焊接顺序焊接说明1采用两人分段对称焊接，即1、3同时进行，然后是2、4。要求对称、分层、同步、多焊道焊接。2

采取两人分段对称焊接，既1、3同时进行，然后是2、4。要求对称、分层、同步、多焊道焊接。3

箱型杆件对接焊接时，不开焊接工艺孔，采用仰焊，先焊接2、3，再两人对称焊接1、4的方式进行。2.董Q4把60裕GJ期D现泡场焊阴接技滨术Q4倚60虎GJ络D钢材迷现场铲焊接焊口德清理→焊前碌预热→根部息焊接→填充忌层焊帽接→面层戏焊接→后热叨与保掉温→焊后羽外观舰检查眠、清坐理→焊缝烤的无子损检督测搭设陡焊接衡防风宾棚2.确Q4营60堪GJ肺D现侦场焊配接技愉术面层亲焊接圆管载多层夏相贯2.缎Q4钩60糊GJ激D现参场焊牧接技扬术箱型弯弯扭行构件狱高空蔬平焊箱型软弯扭剧构件骡高空侮立焊2.荣Q4傲60榴GJ宜D现依场焊誓接技炊术焊后惑保温打磨固后外乎观效船果2.亚Q4耗60清GJ王D现揪场焊携接技直术磁粉洞探伤超声凡波探链伤2.萝Q4疼60揭GJ巾D现卸场焊会接技册术焊缝宇检验古报告吵资料2.盼Q4伯60犯GJ洁D现飞场焊脂接技有术2.搜Q4业60荡GJ心D现锻场焊短接技糊术（1姑）合激龙带净设置毙监测男点，杠合龙讲时跟拌踪监胡测坐珠标变捆化。（2匪）在础合龙塘焊接宫前，罚采集攀四个屡位移胆监测敲点的隙原始润数据沿，并吴做好推记录缓。（3处）合值龙温变度选染择在刊23~3恶0℃。位移保、应丛力应莲变监涝测点纽奉布置原图3.软单层伴空间有变曲小面弯慨扭斜摔交网箱格钢棚结构狠的合骡龙与都卸载页技术合龙厦前动岁员大普会暨挥技术瓶交底合龙始焊接育施工3.深单层摔空间酒变曲忽面弯贱扭斜担交网矮格钢潮结构纺的合洋龙与村卸载奋技术卸载桐安全椅性评仍估由右蝴图可太见，鱼在卸虏载全岂过程外中，这无论非主结甩构或须胎架巾结构诸，在祝自重助作用震下(劝并给虏予1京.3捞5的颈放大师系数下)，臣其应衡力均慌小于括20顽0M封pa闲，即瞎保持族在弹篇性范迁围以王内，堆安全繁性有蓄足够曾保证据(不验致失阻稳)春，这撑是因量为结方构的罚失稳监总是盈发生消在弹计塑性贸阶段已。卸载延全过禁程主疤结构尺及胎慨架结菠构应反力响遮应3.供单层荒空间怖变曲吊面弯蛛扭斜剑交网童格钢前结构箱的合价龙与刑卸载翁技术卸载嘱次序临可行助性评狸估由下汽图可余见，悟分步装成型蜡后的轮主结漫构，冲各杆希件稳忽定应命力比友总体执与设挖计(队一次睬成型果)接没近，我而且奋相比行而言砍，“拔施工窑型”雕各杆尼件的禁稳定谎应力阀比略赛低于猫“设边计型狂”。家这表弱明“买施工株型”帽与“槐设计奶型”恳的受鲁力出由入不净大，悟分步挨卸载臂并未吐对主惊结构估受力僻产生娃大的治影响冒。主结服构杆顷件稳响应力素比(设计翅型与软施工议型)3.蓬单层氏空间挥变曲证面弯固扭斜傍交网逮格钢寄结构称的合各龙与傅卸载隙技术结构嗓一次偶成型宫位移滔云图筛(设漂计型淋)结构馅分布率成型册位移痕云图裂(施罢工型嗽)3.汁单层宅空间惩变曲杯面弯糊扭斜漠交网拖格钢广结构险的合桂龙与烦卸载能技术总体乡丰卸载奥工艺内流程根据调卸载吃的条壤件，届将五槽大区皇域划待分为踢五大螺卸载剧步骤猪，具恭体如雪下图结。总体净卸载央工艺然流程卸载量前的倒准备项目俯内部熊组织束卸载孟区域松内构麻件焊椒缝检员查，昼防止役出现叮漏焊尽。对井卸载巾区域民内所指有焊层缝进首行探亩伤，绢合格委后通迹过第配三方功检测修，同笛时邀具请业崇主和渠监理晚进行微焊缝择验收劝。在结捞构相脑应位详置布筝置位讨移监拿测点繁，记蜜录各耕检测娃点原久始数需据；根据键支撑戏点的盼理论辣卸载虎量，循在支镰撑胎备架顶再工装演的支快撑短图立柱尊上做须刻度择标记立（每肃个刻吨度1更0m苍m）毁，以选便控肚制卸哥载切般割量抽。3.袖单层希空间碗变曲喇面弯失扭斜杀交网蜘格钢隆结构功的合杂龙与掘卸载电技术胎架援工装水平捉支撑用杆钢管碎短立童柱托梁支撑愚胎架支撑凳胎架农工装馅模型诸图3.次单层鸦空间落变曲榆面弯过扭斜挎交网题格钢祝结构吗的合敏龙与置卸载姓技术①构件答安装惨前就期应在动支撑结杆上遣涂抹略润滑粒油。②卸鲁载前静，首唱先对拌两根全钢管给短立窗柱内贪侧钢课管槽封进行喂切割津，使薄得每博个工朝装只挥保留偏两边怠的外设侧钢逗管槽猎，减交少卸达载过窝程的询切割颤量。③切割株时，涂先纵园向切兽割钢末管槽和，接序着对淋钢管所槽进凑行水痰平切刷割。侨水平侍切割吊应两愁侧同讨时对姥称进椒行，工且每祖道切宿割缝比宽度蜂为2皂mm奖，使挖屋盖写缓慢拆自由蔑下降脚。④在部分璃水平叮位移甲较大猪的卸凡载点上的押钢管昂槽进退行加弟宽切钓割，策以释脆放水龙平位宵移，椅保证悟卸载撕顺利先。切割挽示意管图3.盗单层妹空间雀变曲浪面弯刷扭斜得交网秤格钢默结构徒的合姥龙与危卸载室技术卸载份要点洲：屋盖恩卸载锻工装青制作卸载类前各勾相关游方验璃收3.船单层已空间银变曲赌面弯搜扭斜叛交网挣格钢慌结构缓的合窃龙与风卸载考技术卸载钓前交株底切割颤卸载3.怒单层票空间阶变曲戒面弯米扭斜腿交网罪格钢买结构购的合龙龙与彼卸载乏技术II键-1游区卸看载完盈成II见-2洁区卸辫载完裹成II肢-3贤区卸露载完糊成II捧-4皂区卸嚼载完厌成大树恰广场廊卸载做完成3.龙单层踩空间遵变曲卫面弯底扭斜缘瑞交网师格钢纯结构喂的合车龙与席卸载屈技术I标纹段钢袄结构食卸载怜完成3.占单层境空间湾变曲图面弯晶扭斜淘交网骄格钢崖结构趁的合冲龙与蜓卸载衫技术为了谜防止饼结构景出现撕过大雀位移和应力