天津华侨城欢乐谷水公园钢结构非线性空间扭曲桁架施工技术

天津华侨城欢乐谷水公园钢结构非线性空间扭曲桁架施工技术 2014 7 年 月上 施 工 技 术 43 13 第 卷 第 期 CONST,UCTION TECHNOLOGY 123 DOI: 10. 7672 / sgjs2014130123 天津华侨城欢乐谷水公园钢结构非线性 空间扭曲桁架施工技术 ,张 伟兰小龙 ( ,300308)中冶天工集团有限公司天津 ,, ,,摘要天津华侨城水公园大馆为蜂窝形焊接球双层钢网壳结构由不规则三扁球相贯组合而成网壳水帄面投影 3 ,。,为 个相交的圆而交线位置即为非线性空间扭曲桁架在充分认识空间扭曲桁架结构形式的基础上通过运用 、、、、、,、,三维建模空间坐标转换胎架制作仿真分析卸载应力与应变监测等技术来完成桁架的现场拼装组对高空 安装 、,。及卸载监测工作取得了较好的效果 ,, ; ; ; ; ; 关键词钢结构桁架空间扭曲桁架模拟监测施工技术 ,, TU758 ,, A ,,10028498( 2014) 13012304---中图分类号文献标识码文章编号 Construction Technology of Nonlinear Space Distortion Truss in Tianjin OCT Happy Valley Water Park Zhang Wei,Lan Xiaolong ( MCC Tiangong Group Co( ,Ltd( ,Tianjin 300308,China) : T oyo of T CT w oAbstracthehnecmb-shapedsteelianjinOWaterParkiseldedsteelmeshballduble-shell consisting of three flat balls intersection irregular combination〃 The horizontal projection of shell structure three intersecting circles,while the cross-line position is the nonlinear space distortion truss〃 Based are on the understanding of space distortion truss structure,the authors successfully complete truss site y,fitting,high-altitude installation and unloading,monitoring with three-dimensional modeling, assembl coordinate transformation,assembly jig making,simulation analysis,unloading,stress and strain spatial onitoring technology〃 Engineering practice shows that good effect is obtained〃 m Key words: steel structures; truss; space distortion truss; simulations; monitoring; construction 2 。1 间结构形式如图 所示 工程概况 2 施工部署及工艺流程天津市东丽湖华侨城生态欢乐岛水公园大馆 2. 1 施工整体思路,3 ,1a , 工程外观呈 个半椭圆球相贯形体如图 所示 、为保证工期减 少高空作业量及构件运输成 。结构为落地式双层球形穹顶网壳结构大球 ,,“,本根据结构特点采用加工厂分段制作施工现 140m,80m,跨度 两侧小球跨度 两小球中心与大球 ,,”场地面就近组装双机抬吊高空散件补空安装的 ,中心在同一直线上对称布置小球与大球中心间距 ,,施工即在加工厂分段制作根据桁架自身曲 ,57. 75m,32. 45m,29m, 率的特点将其划分为不同的吊装段待运输至施工 穹顶高 两侧小球穹顶最高点 、,现场就近进行拼装组对然后采用单机或双机抬 2m,双层网壳间小球网架截面高为 大球网架截面高 ,吊的方法进行高空吊装最后进行高空腹杆的补空 , 大小球相贯处为矩形变截面空间扭曲管桁架2. 8m,1b 。为 如图 所示。,、安装整个网壳安装完成结构形成整体焊接检 ,。即交线桁架两侧呈对称布置交线桁架截面为矩 ,。 测完成后进行胎架整体卸载然后拆除支承塔架,3 650 , 4 510mm,形变截面形式截面对角长度 跨 2. 2 工艺流程80m,26m,15. 7m,度 最高点为 帄面弯曲 非线性空 桁架分段模型转换建立独立坐标系节 ???,, ,,E-mail: 94181295@ qq〃 com作者简介张 伟工程师 点编号输出节点坐标制作胎具现场拼装、组??? ,,2013-12-28收稿日期 3 图 交线桁架分段示意 Fig〃 3 Segmentation of intersection truss ,低帄面并由此将原空间坐标体系中分段桁架建立 ,4,5 。3D3S 新的独立空间坐标体系如图 所示采用 ,6 。进行节点自动编号如图 所示自动输出节点坐 ,1 ( ) 。标如表 所示部分 1 图 华侨城水公园馆示意 Fig. 1 Tianjin OCT Happy Valley Water Park 4 图 分段后的空间桁架示意 Fig〃 4 Space truss after segmentation 5 图 转换后空间模型示意 Fig〃 5 Space truss after conversion 2 图 交线桁架空间形式示意 Fig〃 2 Space form of intersection truss 对临时支架设置分段桁架吊装高空补空、焊 6 ???图 节点自动编号 Fig〃 6 Automatic numbering 接胎架卸载监测。?? 3 施工准备4 胎具制作与拼装3. 1 交线桁架分段1) ,根据拼装图在每段桁架端点两侧节点处设 交线桁架由于其双曲特殊性及截面本身尺寸 ,7 。置分立式拼装胎具如图 所示,,较大制作后无法整体运输需将交线桁架在加工 2) z ( 1 ) ,查出端口两侧节点下弦坐标 值见表 ,,厂分段制作分段运输并在安装现场进行组对拼 。确定帄面至节点中心高度 。,装根据桁架截面尺寸及车辆运输能力考虑将交 3) ,1 查出主桁架下弦管的直径确定管托尺寸 11 ,3 。线桁架分为 段出厂如图 所示 2 ,7b 。及支撑管 的长度如图 所示 : 1,11 按照钢结构安装施工方案总体部署第 段 4) , 将装置底座分别就位于端口两侧节点位置根,2 , 3 ,4 , 8 ,9 , 10 直接安装将第 段第 段第 段分 x,y ( 1) ,据模型节点坐标 值见表 确定节点在底 座上3 ,A,B,C 。 别在现场拼装为 个吊装段分别为 段,、,的投影位置再将装置中的支撑管管托与底 座焊接3. 2 模型及坐标系转换 。并核准各分立式组对装置的各节点坐标 A,B,C ,分别建立吊装 段的模型并建立独立坐 5) 将制作分段逐段就位于相应的分立式组对 装 ,4 3 标系根据每段下弦端口 点中的 点确定一个最,。置上进行矩形空间扭曲管桁架的组对 8 图 吊装状态下重心位置 Fig〃 8 The center of gravity position 7 图 分立式胎具示意 Fig〃 7 Discrete positioner 1 表 部分节点坐标 Table 1 The node coordinates mm 节点编号 备注 x y z 5 , 258 3 114 0 y 确定面的 方向点 9 6 228 3 139 114 图 吊点示意 新的坐标原点 7 0 0 0 Fig〃 9 The hoisting point 8 487 38 107 11 18 130 2 320 429 。同等型号的手拉葫芦代替钢丝绳 12 16 744 2 556 873 5) ,在桁架由拼装状态下起吊至安装状态采用 15 17 798 0 0 x 确定面的 方向点 地面全站仪进行三维测量并配合手拉葫芦进行微 16 16 082 207 573 ,10 。30 10 888 386 1 194 调如图 所示 32 8 267 367 1 150 38 11 250 3 075 1 468 43 8 472 3 199 1 367 5 桁架吊装 5. 1 临时支架设置 ,根据桁架的分段位置分别在桁架接口位置两 ,根下弦帄面投影处设置格构式临时支架临时支架 ,进行各方面的受力验算并达到使用要求支架顶端 ( ) ,设置管桁架托座即专用卸载装置方便工程安装 10 图 吊装状态下地面测量示意 。完成后的卸载工作 Fig〃 10 Ground measurement in hoisting 5. 2 分段桁架吊装 6) B ,对于 段的吊装考虑其空间体量及质量等 因1) ,找出桁架安装状态下的空间重心位置如图 ,,素的影响现场采用双机抬吊的吊装方法以保 证空8 。 所示, 间桁架吊装的稳定性和桁架就位的可操作性高空2) 在重心与水帄面的垂线上寻找到合适的吊 ,就位时采用临时连接夹板进行固定待桁架找 准确后: 点以垂线上的某点为中心向桁架上弦绑扎点划直 。再进行焊接 , 60?, ,30? 线尽量将此直线与垂线间夹角控制在 6 卸载 9 。如图 所示、,只有缓慢帄稳顺序合理地卸去 临时支点结 3) ,根据已确定的吊点位置分析桁架各绑扎点 。构内力重分布过程才可以帄稳且安全过渡所以 即桁架吊点在起吊过程中各点受力状态中的最大 ,整个结构工程安装完成后对网壳和交线桁架进行 ,。值从而确定各桁架吊点钢丝绳的型号及长度 ,: ,同时卸载卸载技术主要有两点卸载顺序合理卸 4) ,根据分析结果将受力最小的两个吊点采用 11 图 卸载装置示意 Fig〃 11 Unloading equipment 。,,、、载步骤缓慢针对工程结构特点卸载时采用先中 期优质高效安全地完成了天津华侨城欢乐谷水 公、心后四周先高点后低点的卸载原则进行分步逐级 。园的结构安装 ,:卸载卸载过程中采用专用螺旋千斤顶卸载装置进 参考文献 ,1 , ,,〃 ( ) 崔海军王雄遇瑞中国太原煤炭交易中心大跨度空间双 曲( 11) ,行分阶段卸载见图 保证卸载过程中结构及杆 ,J,〃 ,2010,39( S1) : 252-257〃线管桁架施工技术施工技术 ,件的内力重分布缓慢进行使卸载过程安全帄稳过 ,2 , 〃 〃 ,J,〃 ,李洪泉李文大跨度空间管桁架施工技术建筑技术开 发。12 。渡完成后的空间扭曲桁架如图 所示 2009( 5) : 3639〃- ,3 , ,〃 张伟陈谦治一种大跨度矩形空间扭曲管桁架的分立式组 : ,CN201220602566. 8,P,〃 2012-11-14〃对装置中国 ,4 , ,〃 : 张伟兰小龙大跨度不对称矩形空间扭曲管桁架的吊装方 法 ,CN201210460439. 3,P,〃 20121114〃--中国 ,5 , ,,〃 : ,王丁丁兰小龙刘法新一种用于建筑结构的卸载装置中 国 CN201220605287. 7,P,〃 20121114〃-- ( 119 )上接第 页 10) , 每两榀桁架安装完成后及时连接次桁架 。以保证主结构的安全稳定 4 结语 12 图 安装完成后的空间扭曲桁架 , 该技术与传统采用临时支架的施工方法相比大 Fig〃 12 Space distortion truss ,,大降低了措施投入节省了工程在支撑架上的投 入 51 、,节省了 个钢筋混凝土基础的浇筑破除施工7 监测 206 ,4 1 根钢板桩的施工同时按照 榀桁架为 个安1) 变形监测 在结构卸载过程中采用激光定 ,150t ,装流水单元计算节省 措施材料减少技术措 ,位跟踪仪对卸载过程进行全时段的跟踪监测并及 ( ) 、施材料临时支撑架及拼装胎架的多次重复安拆 ,、时与施工方案进行比较保证卸载过程缓慢帄稳 ,,费用并大大提高了安装速度及工效缩短了施工 。, 过渡卸载完成后将监测数据与原设计进行比较,200 ,周期累计节省施工成本 余万元具有较高的工 ,并对原始记录妥善保管以备后期安全使用时的数 ,,效比极大地改善了高空对接口的操作程序可为 。据需要 。同类工程提供有益的参考 2) 应力监测 在结构卸载过程中对结构主要 受:参考文献 力杆件的应力监测采用振弦式应变计与手持式 应,1 , 〃 GB50205—2001 冶金工业部建筑研究总院钢结构工程施工 质,变同步采集终端相结合的方式进行实时监测并 反,S,〃 : ,2002〃量验收北京中国出版社 。,2 , 〃 GB50017—2003 馈主要受力杆件的内力变化情况 北京钢铁设计研究总院钢结构 ,S,〃 : ,2003〃北京中国计划出版社 8 结语,3 , 〃 ,M,〃 : 中国钢结构协会建筑钢结构施工手册北京中国计划 出在天津华侨城欢乐谷水公园钢结构非线性空 ,2002〃版社 ,间扭曲桁架的施工过程中通过建立空间三维实体 ,4 , 〃 ,M,〃 : ,沈祖炎钢结构制作安装手册北京中国建筑工业出版 社、、、模型空间坐标转换仿真分析应力与应变监测等 1998〃 ,、,技术的应用使桁架拼装吊装更加简便同时保证 ,5 , 〃 ,M,〃 : ,戚豹钢 结 构 工 程 施 工北 京中国建筑工业出版 社 2010〃 、了施工质量并大大降低了施工成本缩短了施工周