大连市体育馆钢结构施工关键技术ppt课件

1、1.1 参建单位参建单位 工程称号：大连市体育场及配套效力设备工程工程称号：大连市体育场及配套效力设备工程钢构造工钢构造工程程 建立单位：大连体育中心开发建立投资建立单位：大连体育中心开发建立投资 设计单位：哈尔滨工业大学建筑设计研讨院设计单位：哈尔滨工业大学建筑设计研讨院 监理单位：大连泛华工程建立监理监理单位：大连泛华工程建立监理 施工单位：中国三冶集团施工单位：中国三冶集团1.2 钢构造工程概略钢构造工程概略大连体育场钢构造由大连体育场钢构造由6868榀镰刀形主桁架与榀镰刀形主桁架与6 6圈环向桁架组成空间曲面钢圈环向桁架组成空间曲面钢构造体系，围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，

2、大跨度钢构造体系，围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，大跨度钢构造大量采用无缝钢管焊接而成桁架，立体交叉布置的主构造与屋面、构造大量采用无缝钢管焊接而成桁架，立体交叉布置的主构造与屋面、立面的次构造一同编织成立面的次构造一同编织成“扁轮胎的外型。扁轮胎的外型。钢构造屋面呈曲面鞍型，最高点高度为钢构造屋面呈曲面鞍型，最高点高度为53.945m53.945m，最低点高度为，最低点高度为39.169m39.169m；平面上呈椭圆形，长轴为平面上呈椭圆形，长轴为319.792m319.792m、短轴为、短轴为293.145m293.145m；屋盖中部的开口；屋盖中部的开口内环呈椭圆型，主构造由内

3、环呈椭圆型，主构造由6868榀经向主桁架和榀经向主桁架和6 6环纬向桁架组成，每品主环纬向桁架组成，每品主桁架有轴销铰支座一个底部，桁架有轴销铰支座一个底部，700700* *3030半球支座一个看台顶，半球支座一个看台顶，单榀主桁架最重单榀主桁架最重65.4t65.4tHJ-1HJ-1，最轻，最轻48t48tHJ-18HJ-18，HJ-19HJ-19，环桁架每榀，环桁架每榀810t810t，最大悬挑为，最大悬挑为39m39m。主构造管桁架构造，上弦杆、下弦杆截面根本为主构造管桁架构造，上弦杆、下弦杆截面根本为500500* *3030、 500 500* *2020、 450450* *20

4、20、402402* *1818等不同规格的无缝钢管，腹杆截面根本为等不同规格的无缝钢管，腹杆截面根本为377377* *1616、351351* *1414、299299* *1212、245245* *8 8等不同规格的无缝钢管，腹杆与上下弦杆等不同规格的无缝钢管，腹杆与上下弦杆相贯。相贯。设计总用钢量约设计总用钢量约9539t9539t。一切桁架管材为。一切桁架管材为Q345BQ345B无缝钢管，最大壁厚无缝钢管，最大壁厚30mm30mm，檩条为，檩条为Q345BQ345B箱形截面。此外，主桁架与半球支座转换处及环箱形截面。此外，主桁架与半球支座转换处及环形桁架形桁架-3 -3的多管相贯

5、处多达的多管相贯处多达1414个杆件相贯采用个杆件相贯采用G20Mn5nG20Mn5n级铸钢节点，级铸钢节点，铸钢件最厚达铸钢件最厚达140mm140mm。销轴材质为。销轴材质为40Cr40Cr。1.3 效果图效果图2.1 2.1 施工区域划分施工区域划分大连体育场钢构造工程按伸大连体育场钢构造工程按伸缩缝共分两个施工大区，四缩缝共分两个施工大区，四个施工区段，即个施工区段，即A-DA-D与与B-CB-C区区。施工顺序按由。施工顺序按由A A到到D D与由与由C C到到B B两个作业顺序施工。两个作业顺序施工。根据不同施工阶段，钢构造根据不同施工阶段，钢构造合拢缝位置的设置，划分为合拢缝位置的

6、设置，划分为四个区域，八个合拢缝。四四个区域，八个合拢缝。四个主合拢缝在正常温度摄个主合拢缝在正常温度摄氏氏2020左右合拢，四个次合左右合拢，四个次合拢缝在施工过程中合拢拢缝在施工过程中合拢，如右图所示。，如右图所示。主合拢缝分别设置在：主合拢缝分别设置在： 1 1C1A1C1A1之间的环形桁架与之间的环形桁架与A1A1相贯的位置；相贯的位置；2 2C14B1C14B1之间的环形桁架之间的环形桁架与与B1B1相贯的位置；相贯的位置；3 3D1A20D1A20之间的环形桁架与之间的环形桁架与A20A20相贯的位置；相贯的位置；4 4D14B20D14B20之间的环形桁架与之间的环形桁架与B20

7、B20相贯的位置。相贯的位置。次合拢缝分别设置在：次合拢缝分别设置在： 1 1C7C8C7C8之间的环形桁架与之间的环形桁架与C8C8相贯的位置；相贯的位置；2 2D7D8D7D8之间的环形桁架之间的环形桁架与与D8D8相贯的位置；相贯的位置；3 3B10B11B10B11之间的环形桁架与之间的环形桁架与B11B11相贯的位置；相贯的位置；4 4A10A11A10A11之间的环形桁架与之间的环形桁架与A11A11相贯的位置。相贯的位置。2.2 2.2 施工流程施工流程- -程度段安装程度段安装主桁架程度段球型支主桁架程度段球型支座处到悬挑端安装座处到悬挑端安装- -主吊设备主吊设备450t45

8、0t履带式起履带式起重机重机 1 1安装应从有程安装应从有程度撑杆单元开场每两度撑杆单元开场每两榀主桁架与其衔接的环榀主桁架与其衔接的环形桁架规定为一个安装形桁架规定为一个安装单元，向两侧安装，单元，向两侧安装，以便减少安装过程中累以便减少安装过程中累积误差。积误差。 2 2第一榀安装调第一榀安装调整终了后运用缆风绳固整终了后运用缆风绳固定，待到下榀安装终了定，待到下榀安装终了后安装其间的环形桁架后安装其间的环形桁架-3-3、环形桁架、环形桁架-1-1、构环、构环形桁架件形桁架件-2-2三段环桁架三段环桁架 3 3构成一个稳定构成一个稳定单元后方可进展下一单单元后方可进展下一单元的施工，依次推

9、进。元的施工，依次推进。如右图所示。如右图所示。2.2 2.2 施工流程施工流程- -垂直段安装垂直段安装主桁架垂直段球型支主桁架垂直段球型支座处到方型支座安装座处到方型支座安装- -主吊设备主吊设备150t150t履带式履带式起重机起重机 1 1安装从有程度安装从有程度撑杆单元开场每两榀撑杆单元开场每两榀主桁架与其衔接的环形主桁架与其衔接的环形桁架规定为一个安装单桁架规定为一个安装单元，向两侧安装，以元，向两侧安装，以便减少安装过程中累积便减少安装过程中累积误差。误差。 2 2第一榀安装调第一榀安装调整终了后运用缆风绳固整终了后运用缆风绳固定，待到下榀安装终了定，待到下榀安装终了后安装其间的

10、环形桁架后安装其间的环形桁架-5-5、环形桁架、环形桁架-4-4、构环、构环形桁架件形桁架件-6-6三段环桁架三段环桁架。 3 3构成一个稳定构成一个稳定单元后方可进展下一单单元后方可进展下一单元的施工，依次推进。元的施工，依次推进。如右图所示。如右图所示。2.2 2.2 施工流程施工流程- -分阶段安装分阶段安装3.1 3.1 管桁架钢构造深化设计管桁架钢构造深化设计技术难点分析：技术难点分析： 1 1钢构造管桁架深钢构造管桁架深化设计时间紧、义务大、化设计时间紧、义务大、工艺复杂。工艺复杂。 2 2铸钢节点的深化铸钢节点的深化设计及制造难度大铸钢设计及制造难度大铸钢节点最多三维多向接头节点

11、最多三维多向接头1414个。个。先进技术运用先进技术运用 1 1采用采用X-SteelX-Steel软件软件进展钢构造管桁架深化设进展钢构造管桁架深化设计：计：a.a.建立构造整体构造建立构造整体构造三维线框模型，对重要部三维线框模型，对重要部位的复杂节点，进展三维位的复杂节点，进展三维实体仿真放样。实体仿真放样。b.b.合理选合理选 正确的构造节点方式，根据安装条件，确定桁架节段拼接位置；多根杆件相贯时正确的构造节点方式，根据安装条件，确定桁架节段拼接位置；多根杆件相贯时，为保证节点施焊方便和焊缝质量，确定节点任务点的定位以及允许偏心量。，为保证节点施焊方便和焊缝质量，确定节点任务点的定位以

12、及允许偏心量。c.c.对三维的曲线桁架，将其弦杆进展二维弧形展开，展开放样时充分思索桁架对三维的曲线桁架，将其弦杆进展二维弧形展开，展开放样时充分思索桁架拼接节点的安装精度与难度，选用合理的拼接节点方式。拼接节点的安装精度与难度，选用合理的拼接节点方式。 2 2铸钢节点的深化设计及制造铸钢节点的深化设计及制造: :采用采用X-SteelX-Steel进展铸钢节点的建模及深化；采进展铸钢节点的建模及深化；采用消逝模铸造工艺用消逝模铸造工艺EPSEPS。3.2 3.2 管桁架预拼装及其精度控制管桁架预拼装及其精度控制技术难点分析：技术难点分析： 管桁架预拼装管桁架预拼装是保证现场的安装是保证现场的

13、安装精度首要条件。精度首要条件。先进技术运用先进技术运用 针对本工程主针对本工程主桁架构造特点及现桁架构造特点及现场吊装要求，将其场吊装要求，将其分成分成2 2个吊装单元个吊装单元，5 5个制造单元。个制造单元。每段主桁架的制造每段主桁架的制造单元在工厂预拼装单元在工厂预拼装完成后，在现场组完成后，在现场组成吊装单元。拼装成吊装单元。拼装采用全站仪进展控采用全站仪进展控制，构件衔接端采制，构件衔接端采用衔接板和样冲点用衔接板和样冲点进展定位安装。进展定位安装。3.3 3.3 多管相贯节点下料多管相贯节点下料用用X-SteelX-Steel建立三维线框模型建立三维线框模型，将此模型转换成，将此模

14、型转换成DXFDXF格式，格式，输入输入WIN3DWIN3D设计软件进展对相设计软件进展对相关杆件进展相关分析。用分关杆件进展相关分析。用分析后的数据确定加工设备、析后的数据确定加工设备、切割速度等元素并构成放样切割速度等元素并构成放样程序单下发车间，分批切割程序单下发车间，分批切割下料。下料。3.4 3.4 主桁架杆件冷弯工艺主桁架杆件冷弯工艺钢管的冷压弯工艺钢管的冷压弯工艺 钢管压弯采用压力机与吊车钢管压弯采用压力机与吊车配合，从一端向另一端逐渐煨弯配合，从一端向另一端逐渐煨弯，每次煨弯量约为，每次煨弯量约为500mm500mm，根据，根据钢管的曲率半径控制压制时下压钢管的曲率半径控制压制

15、时下压量，分为五次压制成形，每次下量，分为五次压制成形，每次下压量控制如下：压量控制如下： 第一次第一次:1/3L;:1/3L;第二次第二次:1/3L;:1/3L;第三次第三次:1/5L;:1/5L;第四次第四次:1/10L;:1/10L;第第五次五次:1/20L:1/20LL L为压制长度钢管为压制长度钢管范围内的实际拱高。范围内的实际拱高。下压量标杆控制法下压量标杆控制法 在钢管侧立面立一根带刻度的标杆，下压量经过与标杆上的刻度线进展对在钢管侧立面立一根带刻度的标杆，下压量经过与标杆上的刻度线进展对比来控制。比来控制。冷压弯管后的检验冷压弯管后的检验 废品弯管后外表不得有微裂痕缺陷存在，外

16、表应圆滑、无明显皱褶，且废品弯管后外表不得有微裂痕缺陷存在，外表应圆滑、无明显皱褶，且凹凸深度不应大于凹凸深度不应大于1mm1mm； 壁厚减薄率：壁厚减薄率：10%10%或实践壁厚不小于设计计算或实践壁厚不小于设计计算壁厚；壁厚； 波浪率波浪度波浪率波浪度h h与公称外径与公称外径DoDo之比不大于之比不大于2%2%，且波距，且波距A A与波浪与波浪度度h h之比大于之比大于1010。3.5 39m3.5 39m大悬挑构件安装及变形控制工艺大悬挑构件安装及变形控制工艺吊装单元确实定吊装单元确实定 针对钢构造主桁架构造特点针对钢构造主桁架构造特点及设备情况，将其分成及设备情况，将其分成2 2个吊

17、装个吊装单元，单元，5 5个制造单元。每段主桁个制造单元。每段主桁架的制造单元在工厂预拼装完成架的制造单元在工厂预拼装完成后，在现场组成吊装单元。后，在现场组成吊装单元。吊装过程中变形控制吊装过程中变形控制 思索多种吊装方式，择优思索多种吊装方式，择优选用，并制定详细的吊装措施；选用，并制定详细的吊装措施； 在吊装过程中队吊具进展计算在吊装过程中队吊具进展计算分析，满足吊装的承载力。分析，满足吊装的承载力。 在吊装前进展全方位模拟计算分在吊装前进展全方位模拟计算分析。析。确定桁架起拱值确定桁架起拱值 计算确定桁架的下扰值，使计算确定桁架的下扰值，使其卸载后悬挑端部标高与设计标其卸载后悬挑端部标

18、高与设计标高吻合。预起拱值高吻合。预起拱值= =恒载恒载+0.5+0.5活活载。载。3.6 3.6 构造分区卸载及卸载同步性控制构造分区卸载及卸载同步性控制卸载原那么卸载原那么变形协调、卸载平衡。变形协调、卸载平衡。卸载分区卸载分区 体育场钢构造根据不同施工阶段，钢构造合拢缝位置的设置，划分为体育场钢构造根据不同施工阶段，钢构造合拢缝位置的设置，划分为四个区域，八个合拢缝。其中四个主合拢缝和四个次合拢缝。四个区域，八个合拢缝。其中四个主合拢缝和四个次合拢缝。卸载条件卸载条件 卸载前条件卸载前条件安装条件、焊接完成条件及焊接责任划分、支座安装条件、焊接完成条件及焊接责任划分、支座-2-2处的处的

19、暂时加固撤除、卸载设备预备、卸载人员等条件；卸载过程本卷须知暂时加固撤除、卸载设备预备、卸载人员等条件；卸载过程本卷须知每每次卸载量控制在次卸载量控制在5-10mm5-10mm，每卸载一次要进展一次悬臂端标高的丈量，检查，每卸载一次要进展一次悬臂端标高的丈量，检查桁架、腹杆、暂时支撑架的变形情况，检查焊缝变化情况，每释放一次下桁架、腹杆、暂时支撑架的变形情况，检查焊缝变化情况，每释放一次下降量的时间为降量的时间为1 1天；卸载后要求天；卸载后要求卸载完成后必需卸载完成后必需“养护养护3-53-5天后撤除暂天后撤除暂时支撑架，卸载后对焊缝全面检查重点检查部位是主桁架高空对接焊缝时支撑架，卸载后对

20、焊缝全面检查重点检查部位是主桁架高空对接焊缝、环桁架两端与主桁架相贯焊缝及受拉焊缝。、环桁架两端与主桁架相贯焊缝及受拉焊缝。卸载过程卸载过程 1 1在预先做好标志的桁架下暂时支座板上做好标志，标志出每次下降在预先做好标志的桁架下暂时支座板上做好标志，标志出每次下降量的标志线；量的标志线；2 2在预备好的千斤顶支点用千斤顶支撑于桁架下；在预备好的千斤顶支点用千斤顶支撑于桁架下；3 3切割切割、剔除标志在桁架下暂时支座板，第一阶段下降量切割；、剔除标志在桁架下暂时支座板，第一阶段下降量切割；4 4调整千斤顶调整千斤顶高度，让桁架落于支座板；高度，让桁架落于支座板；5 5检查桁架焊缝质量，监测桁架整

21、体下降情检查桁架焊缝质量，监测桁架整体下降情况，与计算结果对照；况，与计算结果对照；6 6切割、剔除标志在桁架下暂时支座板，第二阶切割、剔除标志在桁架下暂时支座板，第二阶段下降量切割；段下降量切割；7 7反复反复4 4；8 8反复反复5 5 3.7 “3.7 “跳仓法焊接顺序及合拢温度的选择跳仓法焊接顺序及合拢温度的选择主合拢缝位置主合拢缝位置 主合拢缝分别设置在主合拢缝分别设置在1 1C1A1C1A1之间的环形桁架之间的环形桁架与与A1A1相贯的位置；相贯的位置；2 2C14B1C14B1之间的环形桁架与之间的环形桁架与B1B1相贯的位置；相贯的位置；3 3D1A20D1A20之间的环形桁架

22、与之间的环形桁架与A20A20相贯的位置；相贯的位置；4 4D14B20D14B20之间的环形桁架之间的环形桁架与与B20B20相贯的位置。相贯的位置。合拢顺序合拢顺序 根据现场实践情况本根据现场实践情况本工程的合拢顺序为工程的合拢顺序为“同一同一合拢线的各合拢口同时、合拢线的各合拢口同时、同步合拢。同步合拢。合拢温度合拢温度 四个主合拢缝在正四个主合拢缝在正常温度摄氏常温度摄氏202055合拢合拢，四个次合拢缝在施工，四个次合拢缝在施工过程中合拢。过程中合拢。“跳仓法焊接顺序跳仓法焊接顺序1 1焊接顺序焊接顺序焊接总顺序是：控制起点和固定点，由中间向焊接总顺序是：控制起点和固定点，由中间向两

23、侧对称焊接，单杆双焊、双杆单焊，逐渐向两侧对称焊接，单杆双焊、双杆单焊，逐渐向合拢点逼近。合拢点逼近。焊接区域顺序是：采用焊接区域顺序是：采用“跳仓法施焊，以一榀跳仓法施焊，以一榀主桁架为焊接单元，主桁架之间相间施焊接。主桁架为焊接单元，主桁架之间相间施焊接。2 2焊接应力控制点焊接应力控制点起始点是焊接剩余应力最小、但变形最大的地起始点是焊接剩余应力最小、但变形最大的地方，合拢点是变形最小而剩余应力最大的地方方，合拢点是变形最小而剩余应力最大的地方。这是两处焊接应力监控的关键点。这是两处焊接应力监控的关键点。第四章第四章 过程控制过程控制4.1 4.1 事前控制事前控制- -人人管理体系及特

24、种人管理体系及特种人员上岗作业员上岗作业4.1 4.1 事前控制事前控制- -机机施工机械的选用施工机械的选用 450t/400t 450t/400t履带起重履带起重机运用减少空中对接焊机运用减少空中对接焊缝缝4.1 4.1 事前控制事前控制- -料料资料采购、检化验资料采购、检化验 知名厂商与第三方知名厂商与第三方检测检测4.1 4.1 事前控制事前控制- -法法施工组织设计、施工方案施工组织设计、施工方案中涉及的质量控制点中涉及的质量控制点 1 1施工丈量控制网的施工丈量控制网的建立建立 2 2关键技术运用关键技术运用 3 3深化设计方案的优深化设计方案的优选檩条立柱的转换支座选檩条立柱的

25、转换支座的设计、吊装单元的设计的设计、吊装单元的设计、沉降量控制的实际计算、沉降量控制的实际计算等等4.1 4.1 事前控制事前控制- -环环施工环境施工环境 施工道路施工道路 平面布置等平面布置等4.2 4.2 事中控制事中控制- -丈量丈量支座安装精度控制支座安装精度控制 1 1全站仪、水准等全站仪、水准等 2 2控制精度控制精度主桁架安装偏向的控制主桁架安装偏向的控制 1 1全站仪、水准等全站仪、水准等 2 2控制精度控制精度卸载变形量的控制卸载变形量的控制 1 1实际计算实际计算 2 2起拱高度起拱高度 3 3实践下沉量实践下沉量大连体育场钢构造大连体育场钢构造A A、B B、C C、D D四个区卸载结论：四个区卸载结