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高原大温差环境高大空间焊接球网架施工

绪论

焊接是一种高效率，低成本的高效技术，在大型工程建设项目中被广泛应用。在大温差环境下，焊接球网架的作用是将大型重力载荷传递到高空中，使其达到更高的稳定程度和高效率；同时由于高压气体对焊丝产生了较大影响而导致钢管直径减小。首先需要对焊工进行全面的了解和学习；其次要根据实际情况设计出合理有效地工艺流程及设备布局；最后还要制定科学可行、安全可靠并且经济实惠且易于操作管理模式与方法等措施，来保证施工质量，减少不必要损失。

焊接球网架的基本理论

焊接球网架的受力机理

焊接球网架受力特点是：

由于焊接过程中，工件在重力作用下，沿着焊缝表面产生较大变形，使其截面尺寸逐渐减小。在这种情况下形成的应力场会随着时间变化而发生变化。因此当钢构件处于高空中时就存在着最大拉伸应变以及屈服极限、挠度和塑性形变等一系列非线性效应；同时这些线性效应也影响到结构整体受力状态与稳定性能之间的联系。

由于焊后工件表面受到强烈冲击。焊接的过程是由水平、垂直方向和地面组成一个受力系统，主要作用在旋转平台上，它将沿直线行驶。由于工作空间有限且水平方向上有许多不稳定因素。因此为了保证垂直方向安装时均匀分布的焊点对准接缝位置要求必须达到较高标准才能满足，同时也要确保焊接后焊件能准确无误地从直面向后方散开并与地面接触良好、平整而不会出现松动，这样才能使连接质量得以提高。在焊接的过程中，由于大温差环境对材料、结构等都有很大程度上影响，所以可以采用一定技术措施来提高钢材受力情况。

焊接球网架的应力与变形

焊接工作完成后，要对其进行结构变形分析，以判断钢材的性能是否与设计要求相符。采用热回流法、回弹方法和理论计算两种方法来检测焊缝形变情况，运用有限元分析软件ANSYS对大温差环境高大空间高管架进行应力应变计算，得到焊缝区的最大、最短弧长的焊接参数，为降低脆性断裂概率及提高焊接效率提供理论依据。利用应力测试法测量疲劳强度，用力学原理推导出应力应变曲线图及力学模型参数值；如有应变变化可能导致形变应力，从而引起裂纹扩展和断裂现象发生、引起疲劳损伤及脆断等情况出现，甚至可能在焊点处成为焊接缺陷的多发区。

分片滑移施工技术

滑移施工技术是指利用重力，将钢网架的一端与支柱相连，另一端支撑在滑杆上，使其沿着一定轨道及角度移动。保证钢网架不受水平、横向偏差及纵向位移等因素影响，保持稳定可靠地工作状态，也称为侧向受力平衡或侧向变形平衡方法。

钢丝绳、橡胶带等柔性部件，使用特殊加工设备将其固定在一起形成整体结构，使滑移系统具有一定刚度和较好弹性。

将钢管和支撑之间设置支架作为临时支承体系，来完成整个工程项目的移动工作，同时还可以根据需要对钢丝绳、滚杆或其它物体进行组合，以实现整体上的同步运动以及平行上下间位移。

在机械设备上可采用自动化控制，使用计算机进行自动调整与安装，减少人为操作失误而造成事故发生，提高效率，能够实现各个工件位置精度及稳定性。

例如，本工程主舞台网架整体思路为，现场采用在U轴向上搭设拼装平台，用分片滑移施工技术，在22轴、25轴屋面圈梁上安装滑移轨道（滑移轨道采用50kg/m），在U轴线外侧设置牵引设备，通过分片滑移的方式将拼装区域内拼装的网架滑移到安装位置（依次拼装、分片滑移），再补装分片之间的网架杆件[1]。

大温差环境下高大空间焊接球网架施工方案

工程概况

本工程为西藏文化广电艺术中心项目屋面网架钢结构工程，位于西藏文化广电艺术中心项目位于拉萨市江苏大道以南、东二路以东、东三路以西。工程主要功能包括广电和剧场。其中广电大演播厅、歌剧院主舞台及观众厅上空采用焊接球正放四角锥钢网架结构，网架上弦采用矩管与现浇钢筋混凝土屋面板设置栓钉连接。大演播厅上空钢网架平面为矩形，平面尺寸为54.0m×36.0m；歌剧院主舞台上空钢网架平面为矩形，平面尺寸为24.5m×34.9m；歌剧院观众厅上空钢网架平面为多边形（接近圆形），平面尺寸为32.7m×37.1m。钢结构屋盖除承受屋盖及自身重量外，也作为其下部吊顶、灯桥马道、舞台格栅层机械吊挂系统的承重结构。结构型式为框架结构+网架结构，网架结构型式采用正放四角锥焊接球网架。焊接球为加肋焊接球。

演播厅屋面网架设计概况：演播厅屋面网架完成面屋脊标高25.104m，为长方形网壳结构，长约54.0m，跨度约36.0m，以正放四角锥网格为主，屋盖全部采用焊接球的节点形式，网壳最外圈上弦节点支撑在屋面框架上。

主舞台网架设计概况：主舞台屋面完成面标高38m，为长方形网壳结构，长约34.9m，跨度约24.5m，上弦标高+38.0m，以正放四角锥网格为主，屋盖全部采用焊接球的节点形式，网壳最外圈上弦节点支撑在剪力墙上。

观众厅屋面网架设计概况：观众厅屋