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承方法挤：（1挤）采盈用可益调节列标高猾、角母度的怒地面甩拼装楼支架加；（2械）采扛用单慕元卧残拼、厉端点症平面滩投影算定位凡的测杠控方强法。（3锁）地恭面拼爪装选肌取合翻理的脂焊接忍顺序（4拾）高鼻空杆剑件端闲口预拿留2郑00射mm治组合资焊缝舍现场驶焊接（5纤）采决用双佳机抬晓吊，时减少钥弯扭转构件球吊装兔变形爪。1、非严标准鹊单元托弯扭思构件吸的地魂面拼待装与简吊装吼定位醒技术2.铃Q4泰60饥GJ懂D现辆场焊唐接技冠术淬硬高强吵钢焊捎接变剖形及注残余悼应力桃控制狠难度赌大。变形裂纹厚板额焊接戴容易缸产生树焊接子裂纹略。碳当铃量高抛、有炸淬硬遍倾向顽，预死热温咬度和眯层间下温度里要求良高。研究疾思路跑：2.今Q4炕60炒GJ弃D现域场焊单接技桂术加强御防温喊度散假失、即防风商、防资潮措膝施，岛对预员热、聚层温拿、后宝热、埋保温桂等进催行有坏效控行制，需要优化叶焊接径工艺薄，选择匹配逃的焊狂材，制定删合理坚的焊荡接顺碌序。需要卷大线猛能量写输入管以克仰服其胸淬硬拥倾向研究那方法3.纲单层钓空间棚变曲墨面弯淡扭斜勉交网贝格钢浙结构民的合特龙与西卸载龄技术由于膝不能堡保证冠两个无标段唉同时粥施工旨完成请，寻怒求一恋种互盈不影沾响的瓦卸载避顺序灭及方骆法变夜得迫幼在眉拍睫。支撑桂点水脸平位齿移、瞧力的狼释放腐。在安处装过手程中冒，卸返载工妹装的召选定咬对于惰工程闲卸载误的安蒙全性贺、经摄济型党、实凝用性搜具有闷重要象意义肃。研究去思路研究黄方法项目付自主翠创造银的卸皮载专怀用工新装，骆有效阁的解晒决了刚卸载辣的同展步性众问题浊，以恐及替圣代千映斤顶输的作甘用。在工利装支膏撑杆霞件上脉提前乐涂抹旷润滑搞油，逗以释妨放水皮平约浇束。在这粥种情剂况之案下，智只能宏考虑制先完腰成的颈标段缝独自我卸载湖，后得合龙们，再带卸载饮合龙确带的础施工乖顺序壶，并晋采用率分区葱分步森逐级灶的卸忍载工顷艺，虏有效蒙的避触免了秘两个顷标段尽的相并互影贸响。3.纽奉单层努空间白变曲算面弯泰扭斜菜交网厚格钢怀结构补的合倾龙与嫌卸载盆技术科技档创新局引平领未怕来四、关键技术介绍及创新点1、镇非标灿准单凶元弯率扭构哈件的渗地面颜拼装宝与吊叹装定励位技膊术2、钻Q4蛙60联GJ郑D现碗场焊细接技靠术3、盟单层围空间轿变曲狸面弯恐扭斜钞交网景格钢烛结构佳的合抹龙与指卸载拘技术1、胆非标溜准单传元弯岛扭构跌件的乳地面秘拼装寄与吊相装定颂位技笔术底部仰平台欣采用垃20戏0*面20般0的烘H型令钢焊爷接而众成,竖向赔支撑蜻采用爷两组16烟#槽钢炒靠背史而成锡，中得间预妇留3驱0m唐m的杰间隙掩，然合后与太底座兴焊接袍。槽届钢上美每隔去15贩0m棵m高寇度设玩置一雅个定明位销创的定拳位孔夺，双拣型钢柏之间皮设置蔑两块炉钢板液，上盼面一鹊块支少撑构禽件，钟下面抗一块田用于船放置蒙千斤庸顶，晕调整生上部轻钢板薄的角替度和宵高度，两侧镰采用阅角钢耕进行孔加固逆。胎架储具体砍做法控制紧点地煌面放只样地面滑点标巾高放样遮点地面起点位转置编葛号1、析非标没准单迎元弯霉扭构默件的抄地面汪拼装去与吊夫装定职位技筑术根据效定位驻轴线均设置位拼装辰胎架1、晓非标视准单滩元弯以扭构险件的奥地面赏拼装婆与吊邻装定逢位技哄术采用休倒链绕调节逼构件价状态主杆痛件在促拼装么胎架林上就侨位1、化非标苍准单掩元弯姓扭构雨件的珠地面住拼装扑与吊在装定犁位技击术初步悼校正1、陶非标管准单处元弯夸扭构基件的菠地面甜拼装赖与吊迁装定威位技斧术依次楼吊装韵其它莫主杆轨件1、盯非标险准单撕元弯锋扭构堡件的迁地面明拼装木与吊字装定伪位技松术千斤砌顶设挨置实熊物铅垂蹄仪控过制水设平投羞影1、购非标币准单睬元弯呢扭构耻件的矿地面旨拼装酷与吊决装定省位技散术全站岂仪复狭测拼炼装主拜杆件赌精度1、舌非标哪准单休元弯伴扭构雁件的恒地面抢拼装苍与吊得装定梁位技私术次杆弯件拼谋装1、洁非标壶准单者元弯挽扭构率件的治地面驾拼装羞与吊丢装定截位技完术脱离地拼装虏胎架安装著姿态妥调整1、舟非标舟准单耗元弯忽扭构雕件的薪地面句拼装稻与吊孤装定毫位技艘术起吊落在择指定油胎架旧上1、客非标叨准单仇元弯书扭构尸件的刑地面棒拼装钉与吊乞装定拿位技锐术现场瞒测量1、恩非标趟准单遍元弯拒扭构捐件的裹地面染拼装管与吊胶装定魔位技客术1、胶非标日准单折元弯拔扭构液件的举地面馒拼装坝与吊惰装定建位技汇术焊接屠工艺叼评定阀方案焊接吧工艺眠流程2.互Q4超60蚁GJ诸D现鼠场焊臭接技妻术现场圾焊接衬工艺诊评定班试验2.劫Q4素60暂GJ长D现片场焊众接技写术监理肆对焊充接工尽艺进会行评律定2.栗Q4勺60锻GJ叶D现重场焊奋接技乎术焊接五工艺解评定耐报告条资料2.泼Q4侧60戴GJ健D现瞎场焊垫接技拢术接头勤形式辫的选踪蝶择针对节箱型革梁的吗高空五焊接营及圆面管相黎贯焊壮接的味形式乘，经足与设棉计协堂商，五选用慕坡口剥形式惧为带拣内衬否板的V形坡远口。争以减意少焊既缝断之面，烤减少呈根部左与面椒缝部花收缩壤差，对防止塌由于帆焊接损应力送过度凉集中拆在近脱面缝未区产寻生撕交裂现硬象。圆管匹斜支肢撑接论头形狸式箱型泽弯扭拐构件袜可调驻衬板2.逝Q4仇60断GJ雁D现歪场焊赢接技镜术校正洲、预嚷留焊盛接收漏缩量圆管著斜撑到下端骆口放貌高标万高预静留收虹缩量箱型奔构件救预留尘收缩隆量2.声Q4诸60畅GJ洪D现害场焊蹄接技士术制定保合理导的焊椒接顺扒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.剧Q4糟60否GJ饮D现煮场焊月接技辅术Q4经60染GJ脉D钢材捧现场递焊接焊口艇清理→焊前笋预热→根部椒焊接→填充呀层焊伞接→面层票焊接→后热续与保催温→焊后描外观滥检查间、清朽理→焊缝额的无洋损检秃测搭设订焊接袍防风竹棚2.稀Q4颠60笔GJ翻D现篇场焊侧接技腰术面层倍焊接圆管懂多层孟相贯2.堤Q4请60烧GJ烦D现衰场焊披接技刚术箱型议弯扭四构件君高空宇平焊箱型峡弯扭匆构件夸高空患立焊2.室Q4绝60述GJ划D现魄场焊沉接技罗术焊后铺保温打磨循后外离观效冬果2.呼Q4膀60太GJ吗D现睁场焊音接技逝术磁粉岁探伤超声尽波探背伤2.贩Q4寇60传GJ莫D现朽场焊悬接技吊术焊缝膏检验规报告寨资料2.节Q4绞60鸟GJ修D现索场焊闹接技煮术2.等Q4牧60居GJ完D现绝场焊庄接技复术（1棍）合艰龙带步设置劈燕监测职点，键合龙搜时跟汪踪监协测坐后标变民化。（2显）在翁合龙具焊接累前，语采集涝四个稼位移明监测各点的动原始职数据抹，并巷做好卫记录槽。（3轮）合团龙温行度选猫择在版23~3距0℃。位移师、应亲力应吊变监印测点俩布置膊图3.柄单层耳空间捉变曲游面弯丛扭斜逗交网休格钢郊结构辩的合袜龙与久卸载常技术合龙嘴前动掏员大庙会暨损技术何交底合龙跨焊接戚施工3.换单层卷空间斑变曲狱面弯广扭斜前交网换格钢旧结构春的合旺龙与政卸载野技术卸载牵安全阶性评醋估由右汽图可烟见，绞在卸秩载全日过程院中，州无论女主结喊构或石胎架鲜结构绘，在拳自重辆作用弯下(神并给恶予1叼.3钉5的搏放大缝系数虫)，廉其应休力均昏小于弓20双0M更pa母，即估保持魂在弹闭性范装围以补内，速安全嘉性有坡足够优保证拘(不源致失序稳)决，这伟是因把为结喘构的勒失稳息总是暖发生面在弹新塑性绿阶段逮。卸载送全过爱程主妙结构充及胎继架结月构应扬力响银应3.祖单层年空间闪变曲里面弯蓬扭斜谅交网补格钢龙结构碗的合泡龙与通卸载汉技术卸载角次序页可行韵性评专估由下科图可爷见，张分步珠成型店后的嫁主结危构，迹各杆烫件稳丝式定应舱力比合总体劫与设跳计(鸦一次谈成型搬)接碗近，牵而且昨相比偷而言仅，“缩慧施工堤型”宿各杆川件的摇稳定烦应力颜比略爹低于厦“设抵计型箩”。祝这表葬明“德施工轿型”柱与“占设计辟型”腹的受摆力出移入不环大，相分步透卸载笔并未抛对主采结构毕受力敲产生令大的壤影响写。主结得构杆松件稳浆应力篮比(设计相型与迹施工胀型)3.影单层讽空间软变曲动面弯勾扭斜椅交网好格钢廊结构纷的合兴龙与咱卸载嫩技术结构激一次锄成型近位移伞云图含(设崇计型货)结构巾分布晴成型显位移技云图坛(施兴工型阅)3.论单层解空间薪变曲脏面弯昏扭斜绪交网童格钢秆结构放的合堵龙与散卸载硬技术总体正卸载胡工艺米流程根据走卸载磨的条惨件，在将五粘大区邻域划架分为柄五大宾卸载苗步骤轧，具隔体如锹下图刷。总体抵卸载拴工艺蒙流程卸载摔前的永准备项目引内部伟组织棍卸载甲区域颠内构价件焊紧缝检躬查，督防止恭出现铅漏焊载。对宗卸载背区域葬内所饼有焊袍缝进脑行探叹伤，珍合格象后通携过第侮三方晃检测晌，同寨时邀湿请业月主和喜监理壶进行善焊缝帆验收但。在结滴构相啦应位伴置布钩置位其移监型测点乌，记覆录各跳检测痕点原豪始数真据；根据井支撑积点的竿理论京卸载梳量，则在支顾撑胎系架顶绑工装赠的支绒撑短答立柱路上做控刻度读标记辽（每孔个刻裂度1耀0m散m）饼，以奔便控寸制卸骗载切斯割量温。3.塑单层拖空间洞变曲织面弯卡扭斜仪交网欲格钢兄结构次的合友龙与肃卸载笛技术胎架宵工装水平钢支撑然杆钢管怪短立织柱托梁支撑名胎架支撑理胎架替工装冬模型佩图3.臂单层雄空间辈变曲姥面弯范扭斜棋交网体格钢拍结构是的合士龙与床卸载蹲技术①构件轮安装懒前就慨应在订支撑青杆上绑涂抹谎润滑眠油。②卸舍载前星，首渔先对驳两根辽钢管常短立捐柱内慎侧钢承管槽腾进行奶切割洁，使叛得每味个工息装只舒保留帖两边脱的外欣侧钢铃管槽景，减住少卸这载过别程的似切割被量。③切割陷时，从先纵客向切雾割钢绢管槽疼，接基着对旨钢管恢槽进群行水驼平切道割。封水平狂切割狠应两禁侧同浙时对请称进施行，化且每吸道切停割缝皱宽度萄为2绒mm递，使耻屋盖较缓慢困自由膀下降玻。④在部分睁水平容位移年较大拴的卸畜载点上的迹钢管赢槽进削行加新宽切施割，央以释御放水洒平位捏移，情保证更卸载坟顺利申。切割灰示意志图3.持单层辨空间旅变曲钩面弯拳扭斜害交网产格钢淹结构脾的合阅龙与只卸载每技术卸载寨要点轮：屋盖列卸载疏工装阿制作卸载嗓前各陡相关果方验劳收3.匙单层井空间惠变曲航面弯躁扭斜回交网兔格钢绩结构叨的合胳龙与咳卸载哭技术卸载耕前交戒底切割感卸载3.兄单层殃空间遗变曲吼面弯迎扭斜尤交网夹格钢忌结构腰的合坚龙与能卸载删技术II漂-1魂区卸印载完只成II炭-2绍区卸职载完烘成II留-3抵区卸管载完票成II页-4律区卸附载完塌成大树任广场表卸载钞完成3.烂单层阿空间至变曲景面弯彼扭斜蔽交网晚格钢蛛结构报的合另龙与形卸载夺技术I标胆段钢烟结构在卸载瓶完成3.冒单层梢空间黎变曲绿面弯搬扭斜遭交网先格钢则结构降的合顶龙与树卸