发布时间 : 星期日 文章吉林市人民大剧院空间异形双曲面焊接球网架分块安装方法教材更新完毕开始阅读2c4387af182e453610661ed9ad51f01dc28157a0
吉林市人民大剧院空间异形双曲面焊接球网架分块安装方法
邓良波 刘立刚 胡洪明 付瑞桃
（浙江精工钢结构集团有限公司 浙江绍兴 312030）
[摘 要] 分块安装方法中包含了深化建模分块技术、地面拼装技术、分块吊装技术、高空补杆安装技术和临时支撑及卸载技术等多项技术的综合应用，是解决异形双曲面焊接球网架结构安装的有效方案。对于异形双曲面焊接球网架结构，采用分块安装的方法能较快推进工程的实施，比高空散装节约经济成本，比整体安装节约时间成本。 [关键词] 异形 双曲面 网架 分块 深化建模 拼装 吊装 临时支撑 卸载 焊接 精度控制 变形控制
0 前言
焊接球网架结构作为钢结构发展过程中应用较早的结构形式之一，近年来在各类公共建筑和工业建筑中越来越多的被采用。但是随着中国建筑水平的高速发展，建筑艺术水平的不断攀升，焊接球网架结构的复杂程度也越来越高，从最早的平板网架发展到现在的球曲面焊接球网架、抛物面焊接球网架，造型从简单的单一造型，发展到现在复杂多变的异形造型，对施工单位提出了更高难度的挑战。
1 工程概况
本工程位于吉林市东山区，江湾大桥南端东侧，总建筑面积为37007.98平方米，地上四层，地下一层。上部屋面为网壳结构，下部屋面为网架结构，最高点标高约36.3米，最低点约9.5米，屋面为不规则双曲面，结构造型新颖独特，犹如振翅欲飞的江鹰。本工程分为大剧场、小剧场和电影院。其中大剧场观众座席数为1482座，小剧场座席数为526座，电影院设4个观众厅，观众总座席数为556座（如图1）。
图1 吉林市人民大剧院效果图
2 结构概况
本工程焊接球钢屋盖部分主要包括支撑梁柱、网架两部分，总用钢量约1300吨（如图2）。
1
下部网架 上部网壳 下部网壳
图2 吉林市人民大剧院钢屋盖轴测图
2.1 网架支撑梁柱结构概况
网架支撑结构为外围与幕墙连接部分的梁柱，共约300多吨，钢柱截面有P600X20、P800X30，钢梁截面有H582X300X12X17，杆件材质为Q345C（如图3）。
图3 外围与幕墙连接部分的梁柱
2.2 结构概况
本工程网架结构为抽空型三角锥焊接球网架，基本网格尺寸为2.2米X2.2米，网架最低高度为2.2米，最高高度达6米，整个网架为空间异形双曲面结构。上弦杆最短1.139米，最长3.394米，截面有P140X5、P180X6、P203X8。腹杆最短1.211米，最长4.187米，截面有多种形式，最小P70X4，最大P245X12。下弦杆最短0.814米，最长3.754米，截面最小P140X6，最大P245X12。焊接球直径最小200mm，壁厚6mm；直径最大600mm，壁厚25mm，杆件材质采用Q235C和Q345C（如图4）。
2
图4 异形双曲面焊接球网架
3 工程特点、难点
3.1施工作业面广，工程量大，工期紧，施工组织难度大
施工作业面面广，结构总投影面积有约1.5万平方；工程量大，构件数量达22030根杆件，焊接球5116个。本工程施工工期非常紧张，整个网架安装工期仅两个月，造成施工组织难度非常大，对施工单位的管理和创新提出更高的要求。
3.2双曲面结构复杂，结构形式多样，施工难度较大
本工程钢网架屋盖为异形双曲面结构，整个屋面呈坡状，最大跨度达48米，最大悬挑跨度达20米，结构找型精度要求非常高；再加上工期紧，结构复杂、标高变化大、土建结构高低错落等，施工难度非常大。
4 安装整体思路
4.1 施工条件分析
钢屋盖位于土建楼层结构上方，不具备整体安装的条件；楼层结构极为复杂，标高落差极大，同时受楼内二次砌筑、机电安装等施工影响，不具备脚手架搭设后高空散装的条件，因此本工程网架安装只有采用分块安装的方法才最合理。 4.2 安装整体思路
根据本工程网架分布的区域和各个区域内工作量的大小，将网架划分为五个施工区域，结合现场的实际情况，将拼装场地设置在工程量最大的主入口区域。施工现场共设置两个拼装场区，每个拼装场区可以设置四副拼装胎架进行拼装，设置两个分料场进行杆件的清点和分料。拼装采用12吨小型汽车吊，分块拼装完成后采用400吨大型履带吊装直接进行跨外吊装。每块网架安装设置四个支撑点，尽量利用钢柱作为主支撑点，其余支撑点采用临时三角支撑架进行支撑，待整个结构形成整体后进行卸载和临时支撑架拆除。
3
5 关键施工技术
5.1 深化建模分块技术
（1）深化建模
利用AutoCAD或Tekla等绘图软件，依据施工蓝图进行实体建模。深化建模的步骤为：设置坐标原点、建立轴线网、根据构件规格设置图层、搭建三维线框、绘制构件实体、检查纠正。
（2）分块
本工程网架结构为下弦抽空三角锥型网格，共分为42个块，主要遵循以下三个原则：一是确保每个单元至少与钢柱有一个连接点，二是确保支撑点不在分界边缘的焊接球上，三是尽量保证每个单元趋近规则，便于节约和利用拼装场地，同时也方便吊装（如图5）。
图5 网架分区布置图
（3）分块拼装图的绘制
分块完成后，将模型中的分块选取出来，新建一个文档，利用左视图窗口和主视图窗口，采用“旋转”命令将分块的下弦球基本调整到标高差最小的空间姿态。设置点样式，用“点”命令选取相对坐标原点，原点坐标取(0,0,500),保证杆件的离地高度在300~400mm左右，方便焊接操作。用“移动”命令，将整片网架移动到原点位置，让网架边缘位置最低点的焊接球球心与原点坐标重合。选取网架下弦球和下弦杆，用“点”命令将球心进行打点标记，加载球心坐标点的输出程序，输出各个点的坐标值，最后将各个点的编号粘贴到相对应的焊接球上。依此方法，绘制出上弦球的坐标值。
4