空间辐射弦支网壳钢结构屋盖安装.doc

空间辐射弦支网壳钢结构屋盖安装技术 中建一局集团建设发展有限公司 王召新 摘要：制定了适用于本工程特点的钢结构安装方案，采取经济性很高的临时支撑体系，钢结构构件在加工厂分段加工，现场分段高空组装。采用由中央向四周的扩散安装顺序，先安装刚性环，依次安装辐射桁架、支撑杆件和环向支撑。刚性环的组装顺序合理，保证了安装过程中刚性环的整体稳定性。辐射桁架对称循环安装，保证在安装过程中支撑体系的承载受力对称，减少支撑的不均匀沉降，确保了结构的几何尺寸。环向桁架采用由外向内推入的方法，最大限度克服了相贯杆件相互干涉的影响。选择合理的焊接工艺，达到安装质量要求。 关键词：空间辐射弦支网壳钢结构 安装顺序 安装胎架 分段吊装 高空组装 一、工程概况 北京大学体育馆工程位于北京大学校园内，是2008年奥运会乒乓球正式比赛场馆，总建筑面积为26900m2，地上四层，地下二层，看台二层，座位数为7557个。体育馆的屋盖为空间辐射弦支网壳钢结构屋盖，采用的结构体系为由“柔性”拉索与“刚性”空间桁架结构,通过撑杆连接而成的预应力空间桁架壳体。整个屋盖结构支撑点间的跨度为80×64m，由刚性环（下刚性环环与中央刚性环通过下撑杆连接）、32榀辐射桁架（高2.5m）、中央球壳（矢高7m，跨度24m）、环向支撑与水平支撑体系、檐口支撑体系及预应力拉索六部分组成。其中辐射桁架高端支承在中央刚性环上，低端通过钢支座支承于下部混凝土框架结构上；中央球壳支撑在中央刚性环上；拉索外端连接于辐射桁架外端，内端连接于下刚性环上；辐射桁架之间由五道环向支撑和桁架上弦水平交叉支撑组成的屋盖支撑体系保证辐射桁架平面外的稳定。 图1 钢屋盖三维结构图 图2 钢屋盖剖面图 二、工程特点 1.结构形式复杂 北京大学体育馆屋面钢结构采用了预应力空间桁架与空间壳体的杂交结构，整体为封闭的空间双曲面形状，组成桁架为弧线、曲线及折线形式。在结构中全部节点为管与管相贯连接，钢管相贯线切割、相贯节点拼装、相贯焊缝焊接，不同形式节点有282个，最多有11根杆件相贯焊接于一个节点。 2.选择合理的安装顺序 对于相贯几何封闭结构的安装，需要合理安排构件安装顺序与工艺，避免杆件相互干涉导致后安装的杆件无法正常施工。 3．分段吊装难度大 由于运输能力的限制，需要将中央刚性环和辐射桁架进行分段制作，现场分段吊装。支撑胎架的稳定、空中定位放线的准确性、合理的安装顺序是桁架空中对接拼装质量和保证整体屋盖外形尺寸的保障。 三、安装准备 1．钢结构加工 （1）本工程钢管采用顶管机进行顶弯，钢管采用先接长，弯管后切割成构件的方法。弯管过程采用先初顶，后成形顶的方法进行逐步顶弯成形，顶弯过程中注意用力不能过大、过猛，并注意观查，防止管子产生起皱、顶扁变形现象。 （2）按照运输能力的要求，把刚性环分8段制作，辐射桁架分2～3段制作，所有构件在加工厂进行预拼装，预拼装后检验焊道间隙及整体外形尺寸，合格后方可出厂，为保证现场安装质量打下基础。 2.满堂红脚手架胎架 为配合屋面钢结构施工，本工程采用室内满堂红脚手架做胎架，辅助钢结构安装、焊接并提供支撑。根据屋面钢结构的布置特点，在刚性环及中央球壳下方搭设满堂脚手架，做为操作架。脚手架支撑体系采用1.5×1.5×1.5m布置。沿桁架方向呈辐射形搭设三排脚手架，脚手架采用1.5×1.5×1.5m体系，刚性环及桁架安装过程承重点下方搭设9根立杆的独立承重脚手架，室外挑出钢屋架下方搭设落地脚手架满足上人操作及承重要求，独立脚手架和满堂红脚手架每1.5m相互连接。 3.现场设置拼装胎架 （1）中央刚性环体系拼装胎架设置在其投影点上，首先要对胎架标高进行测量，各个支撑点标高偏差控制在2mm以内，将轴线和需要拼装构件1：1 样线放在拼装胎架上。 （2）胎架须按放样图划出底线,在胎架上划出构件的节点线、中心线、圆弧轨迹线，并用限位铁板焊牢，敲上样冲,节点轴心线误差≯1 mm。调整支点千斤顶高度，千斤顶伸出长度200mm左右并依据下刚性环就位标高进行调整至设计要求高度。千斤顶位置调整后将其与下部钢板焊接固定，见下图： 图6 下刚性环胎架局部节点图 四、钢结构安装 （一）安装顺序 第一步 下刚性环安装 第二步 垂直撑杆安装 第三步 中央刚性环安装 第四步 辐射桁架安装 第五步 环向、水平支撑安装 第六步 中央球壳安装安装 第七步 檐口支撑安装 第八步 拉索预应力张拉 （二）下刚性环安装 将下刚性环平均分为8段安装，每段重量约5kN，满足现场塔吊起重量（塔吊此部分吊重6kN），安装胎架验收通