球铰体系铸钢支座及巨型人字柱的空中定位安装技术.doc

球铰体系铸钢支座及巨型人字柱的空中定位安装技术本文详细介绍了自行车馆工程球铰体系铸钢支座及巨型人字柱的空中定位安装技术，从质量、安全、工期、经济性等方面综合分析了其应用效果。一概述**自行车馆圆形钢结构屋盖水平投影直径149.536m，钢网壳跨度133.06m，矢高14.69m，网壳厚度2.8m，顶标高35.29m，整个屋盖系统是由双层球面焊接球网壳、全封闭相贯线节点环形管桁架、24组向外倾斜15°、高度10.35m的人字柱以及24组球铰可转动铸钢支座组成的组合结构体系。整个屋盖系统总重量约2000吨。图1钢结构外观图2网壳主要外形尺寸示意图施工中为便于区分，将整个屋盖系统分为A、B、C三个区，其中：A区为焊接球网壳部分，B区为环梁系统，C区为人字柱和铸钢支座（如图3所示）。图3屋盖系统分区图C区为人字柱和铸钢支座，是钢网壳的支撑系统。人字柱共24组，材质为Q345C，每组由两根Φ1000×18的钢管相贯焊接而成，单根长度为12m，重量为5.3t。铸钢支座共24套，由于我国的铸钢节点标准尚未出台，本工程铸钢支座按德国标准DIN17182执行，材质为GS16Mn5N。每套铸钢支座总重量为8.8吨，由四个部件组成（见图4），各部件连接部位需要采用精密机加工。铸钢支座总重量200吨，人字柱总重量260吨。图4人字柱与铸钢支座结构示意图及实体照片铸钢支座的安装直径为126.282m，标高为7.2m，24个铸钢底座均匀分布在以建筑主体中心为圆点的圆周上。人字柱和铸钢支座就位后均沿环向向外倾斜15°。铸钢支座底座与预埋板（规格：1100×900×60）通过焊接固定。预埋板材质为Q345C－Z15，焊缝要求为角焊缝。铸钢支座上部与人字柱连接方式为插接焊接，接头形式见图5，焊缝等级为一级全熔透焊缝。图5铸钢支座与人字柱焊接连接示意图铸钢支座采取预先在预埋板上测量放线、设置定位挡板，将铸钢支座地面组装、整体吊装的方案安装。地面组装避免了逐件安装时在倾斜状态下难以调整、不便操作的问题。安装人字柱后，在地面胎具上将每组人字柱组成人字形整体吊装，下端与已经安装了的铸钢支座插接固定，调整就位后，点焊固定，上部用钢丝绳与混凝土结构拉结固定，最后完成焊缝焊接。地面组对后再吊装避免了两根人字柱之间相贯节点高空调整和高空焊接，便于保证其夹角精度，便于就位后测量定位。二、施工重点和难点1．铸钢支座单件重量达8.8吨，为球铰可转动体系，需要在向外倾斜15°的预埋件上一次性安装就位，定位和安装调整的难度大。2．铸钢支座精确定位的关键在于底座与预埋件准确连接。由于其就位位置不能与场馆中心点通视，需要利用外控法设置二级控制网进行定位。确保测量精度直接影响到后续铸钢支座、人字柱及上部环梁系统的安装，是施工重点之一。3．人字柱每组重量达10.6吨，外形尺寸19m×12m，安装定位后与水平面的夹角为69.495°。需要在倾斜状态下实现空中定位，同时要实现与铸钢支座的精确对接，安装精度要求高。4．人字柱材质为Q345C、铸钢支座材质为GS16Mn5N、预埋板材质为Q345C-Z15。所以，铸钢支座与人字柱的焊缝、铸钢支座与预埋板的焊缝均为异种材料焊缝，并且构件规格大，预埋板壁厚达60㎜，焊接位置作业极不方便，铸钢支座与人字柱焊缝厚度大、长度大，需要连续施焊完成。三施工工艺1．铸钢支座安装铸钢支座每套重量8.8吨，由四个部件组成，为球铰可转动体系，安装在标高为7m，沿径向向外倾斜15°的预埋件上。安装质量和精度直接影响到整个屋盖体系的安装精度。安装工艺要点如下：1.1由于铸钢支座位置与极坐标中心点不能通视，在7m平台上建立2级平面控制网，共由9个控制点组成。1.2用全站仪在预埋件上放出铸钢支座中心控制点和控制轴线，根据控制轴线放出控制边线并焊接定位板。图6铸钢支座底座中心线示意图图7铸钢支座底座安装定位挡板1.3将铸钢支座各部件在地面组成整体，用50吨汽车吊吊装就位，通过定位板初步定位，再用千斤顶和倒链进行精确调整，准确就位后与预埋件点焊。为防止倾覆，在外侧用木方支垫，并用钢丝绳将支座上部与内侧混凝土结构拉紧。1.4焊接铸钢支座底座与预埋板的焊缝，焊前预热、焊接过程中火焰加热以保证层间温度，焊后用玻璃丝绵包裹保温。图8铸钢支座在地面组装图9预先设置定位挡板,将铸钢支座整体吊装到位图10将铸钢支座与预埋件焊接牢固图11焊后保温2．人字柱安装人字柱由两根长度为12米，规格为Φ1000×18的钢管相贯连接而成，每组重量10.6吨。下端与铸钢支座插接后焊接连接，上端与Φ1200环梁相贯焊接。安装时需要在倾斜状态下实现空中定位，安装工艺要点如下：2.1在地面定型胎具上组对人字柱，用套模（Φ1200）检查相贯口，焊接相贯焊缝。为防止结构变形，在人字柱要不设置支撑。2.2根据电脑放样，在水平胎