某单层网壳结构制作与安装.pdf

[摘要]球形单层网壳结构的杆件安装定位难，制作精度要求高，且节点受力较为复杂。对某单层网壳钢结构的制作和安装的关键技术进行了介绍，重点探讨了梅花柱的制作工艺和网壳的安装方案。现场实测表明梅花柱制作和网壳的安装均满足相关规范的要求。[关键词]钢结构；网壳；梅花柱；制作；安装

内容摘抄：

1工程概况
本工程位于苏州工业园区独墅湖高教区南侧湖边，建筑外形为水滴形，如图1所示。报告大厅位于水滴形建筑内部，造型生动、自然流畅。主结构构件材质均为Q235B,报告厅贝壳屋面结构采用直缝焊接钢管，其余管材用热轧无缝钢管。钢结构楼层采用焊接H型钢。屋顶单层网壳节点采用钢管直接相贯焊的连接形式，通过下部梅花柱、V形柱进行支撑。网壳与V形柱采用销轴连接。网壳直径为67.05m,顶标高23.075m。
2工程重难点分析
2.1杆件制作以及安装精度控制
本工程网壳为单层球形结构，空间杆件的方向不同，杆件的安装定位难，制作精度要求严格。杆件节点受力也比较复杂，且为焊接节点，焊接空间狭小，焊缝集中，焊接残余应力集中，焊接变形与焊接质量难以控制，因此网壳结构的钢管制作、安装难度大。

2.2梅花柱的制作
梅花柱造型特异（见图2），内部为中600mm×20mm的圆管，外侧采用中245mm×16mm的圆管包裹，如何保证梅花柱的制作精度是难点之一。

2.3铸钢件的焊接
梅花柱树形杆件节点采用铸钢节点，因此存在Q235B与铸钢件异种钢间的焊接，如何选择适当的焊接工艺，保证焊接质量，是本工程的重点。
2.4焊接变形的控制
本工程为全焊接结构，焊接变形的控制非常重要，控制不好，将会导致结构本身产生很大的残余应力，降低结构的承载能力及安全储备能力。
3工程重难点解决措施和实施方案
3.1杆件制作以及安装精度的控制
用X-steel或AutoCAD软件建立三维线框模型，将此模型转换成DXF格式，将此文件输入WIN3D设计软件对相贯杆件进行相贯线分析。将分析后的数据在Pipe-coast软件中将各种杆件事先确定好的焊接收缩余量及机械切割余量输入；再按照制作要领书选择正确的加工设备、切割速度、坡口角度等工艺元素，生成单根管件的加工指令，后再根据材料规格进行合理的套料，将放样程序下发车间，分批切割下料。
施工时选取平面桁架作为单元进行吊装，可以提高单根杆件安装时的稳定性；同时，平面桁架在工厂组装，运输至现场吊装，保证了网壳杆件的曲线均匀，曲率过渡自然，外观方面可以达到建筑设计的精品工程。在安装时，用全站仪进行空间定位，保证结构的安装精度。
3.2梅花柱制作
梅花柱由主管加4支环梁副管组合而成，另外楼层梁连接处配置牛腿连接件，形状较为复杂，采用的制作方案如下。

4安装方案
4.1施工方案的选择
为达到设计方面的要求，确保外露杆件、面要平直，曲线要匀称，曲率过渡自然，表面光滑，不得有皱纹、毛刺等缺陷。通过对施工现场的了解，结合已有类似工程的施工经验)，提出了两种方案，并根据结构实际情况进行对比分析
4.1.1搭设满堂脚手架散件安装
按照拟定位置，布置2台塔式起重机，散件安装，塔式起重机臂长50m。此方案工人操作安全性比较高，施工方便。但所有构件均高空散件拼装，拼装精度很难保证；且脚手架使用量大，对下部楼层会产生不利影响，在经济方面投人较大。
4.1.2网壳分区，桁架单元吊装方案
同样按照拟定位置，布置2台塔式起重机，臂长50m;网壳分6个区安装，每个区又分为7榀桁架吊装；每个区由下向上安装，先安装最下部桁架，安装2榀桁架后，连接桁架间X节点；在6根脊杆下搭设脚手架操作平台。吊装方案特点如下：①选用平面桁架单元安装，平面桁架又在工厂分段制作。因
此，可以保证杆件面直、曲线均匀、曲率过渡自然，表面光滑无皱纹。②脚手架使用量少。③桁架单元安装，提高了现场的施工进度。④塔式起重机使用型号稍大。
从脚手架、人力、物力等多方面考虑还是比较经济，同时达到建筑设计要求，这是满堂脚手架高空散装很难达到的。
4.2安装总体思路
平面安装顺序为：从中间向四周扩散安装，先安装矩形框内的中心钢构件，再安装1环钢构件、2环钢构件、3环钢结构（见图5）。立面安装顺序为：先安装钢柱，再安装主梁，次梁。钢柱安装好后，紧接着安装柱间钢梁，以固定钢柱，使之形成一个整体，提高钢结构的整体稳定性。

（略）

投稿会员：巧克力布丁