摘要:介紹了江西吉安文化藝術(shù)中心搖擺柱的制造技術(shù),重點(diǎn)介紹了搖擺柱的安裝定位、焊接球網(wǎng)架與弧型箱梁的安裝技術(shù)。
關(guān)鍵詞:螺栓球網(wǎng)架、搖擺柱、箱型桁架
1、工程概況
吉安文化藝術(shù)中心工程是吉安市的重點(diǎn)工程,是集會(huì )議、展示、觀(guān)演、休閑與一體的大型綜合文化藝術(shù)建筑。屋面空間網(wǎng)架水平投影近似矩形,南北長(cháng)172米,東西寬134米。設置163根搖擺鋼柱。網(wǎng)架四周采用懸挑結構,懸挑長(cháng)度不等,四角最大懸挑長(cháng)度達10米。網(wǎng)架厚度為2.5~2.8米。網(wǎng)架在A(yíng)區與BC區局部鏤空,用箱型桁架聯(lián)系。網(wǎng)架結構桿件采用空心圓鋼管,連接接點(diǎn)采用焊接節點(diǎn)球。163根搖擺鋼柱與基礎和網(wǎng)架采用銷(xiāo)釘軸承組合連接。其中網(wǎng)架鋼結構重量約620噸,A區與BC區局部鏤空區域桁架重約280噸,搖擺鋼柱約600噸,屋面圍護結構約13000平米。A、B、C區域外露部分全部采用鋁板吊頂裝飾,見(jiàn)圖1。
圖1 吉安文化藝術(shù)中心效果圖
2、制作技術(shù)
2.1、整個(gè)工程的結構形狀
吉安文化藝術(shù)中心,從大型樂(lè )器豎琴和管風(fēng)琴的造型中找到靈感,以163根形似琴弦的搖擺柱,環(huán)繞文化藝術(shù)中心的主體建筑,支撐起形似吉它琴箱的巨大屋頂,使整個(gè)建筑象"靈動(dòng)的琴弦"一樣,呈現出迷人的藝術(shù)魅力,見(jiàn)圖2。
圖2 吉安文化藝術(shù)中心 主體建筑 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
2.2、加工制作工藝流程
2.2.1、加工準備
2.2.2 、鋼材預處理
對所有桁架鋼結構中所用的鋼管和鋼板,將在切割加工前進(jìn)行預處理。鋼管在涂裝車(chē)間內進(jìn)行拋丸除銹,鋼板則由鋼板預處理流水線(xiàn)進(jìn)行預處理,使鋼材表面粗糙度達到Sa2.5級后噴涂保養底漆,以保證鋼材在加工制作期間不銹蝕及產(chǎn)品的最終涂裝質(zhì)量。
2.2.3、放樣、下料
制作前根據細部設計圖紙,在放樣平臺上對搖擺柱進(jìn)行1:1實(shí)物放樣,定制加工樣板、樣條,以保證搖擺住制作精度。搖擺柱的下、下耳板及弧形箱梁上的所有構件全部采用數控切割機進(jìn)行切割下料,保證下料數據準確性。
由于網(wǎng)架節點(diǎn)均為焊接球節點(diǎn),桿件剖口切割質(zhì)量將直接影響到構件的精度和焊接質(zhì)量。對此類(lèi)接頭,采用鋼管加工流水線(xiàn)上配置鋼管相貫線(xiàn)切割機進(jìn)行切割下料,采用網(wǎng)架桿件專(zhuān)用剖口機進(jìn)行端頭剖口,誤差控制在1毫米以?xún)取?br />
箱型桁架由兩根箱梁中間加圓鋼管支撐組成,圓鋼管下料采用日本丸秀工機株會(huì )社提供的HID-600EH相貫線(xiàn)等離子——火焰管材數控切割機進(jìn)行相貫線(xiàn)切割下料,本設備下料切割、坡口、精度控制均由計算機控制一次完成,精度誤差不大于1mm。
2.2.4、裝配
所有搖擺柱鋼管結構現場(chǎng)拼裝前,均需根據圖紙及規范要求制作組裝胎架,并經(jīng)監理檢驗合格后,將已開(kāi)坡口的鋼管和成型的斜、腹桿,按編號組裝、點(diǎn)焊定位。由于腹桿上、下弦管的組裝定位比較復雜,控制好腹桿的四條控制母線(xiàn)和相應球節點(diǎn)的四個(gè)控制點(diǎn)至關(guān)重要,定位時(shí)要保證相同的腹桿在球節點(diǎn)上定位的唯一性。定位時(shí)應考慮焊接收縮量及變形量,并采取措施消除變形,在組裝時(shí)還將吊裝耳板同時(shí)組裝。經(jīng)檢驗合格后,進(jìn)行焊接。
箱型桁架的拼裝是在裝配平臺上放實(shí)樣進(jìn)行拼裝,并應預放焊接收縮量(放至規范公差上限值即可)。采用仿形裝配法進(jìn)行裝配,即先在平臺上放實(shí)樣,按此實(shí)樣裝配出第一榀桁架,并施焊進(jìn)行定位,之后把此榀桁架吊走,再進(jìn)行第二榀的裝配,保證桁架的外形裝配尺寸一致。依此方法逐個(gè)裝配其他桁架。
2.2.5、焊接
在加工制作前,進(jìn)行焊接工藝試驗評定和工藝方法試驗,嚴格按焊接規范JGJ81-91要求;在坡口形式、焊接程序、電流、焊層控制、焊接速度等方面進(jìn)行控制。通過(guò)焊接工藝實(shí)驗,找出適合于本工程特點(diǎn)的焊接工藝與方法。
2.2.6、涂裝
鋼結構制作驗收完畢后將在涂裝車(chē)間進(jìn)行“二次噴丸除銹”,然后再進(jìn)行噴涂富鋅底漆,柱腳耳板及支座采用熱噴鋅處理。
3、安裝施工技術(shù)
3.1、現場(chǎng)鋼結構主體安裝部署
現場(chǎng)土建實(shí)際施工進(jìn)度安排是BC區域先完成,緊接著(zhù)完成A區域,結合工期與經(jīng)濟合理性考慮,擬定主體鋼結構施工分為三大塊進(jìn)行(見(jiàn)圖3)。
圖3 吉安文化藝術(shù)中心體分區圖 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
首先安裝BC區域的網(wǎng)架結構,接著(zhù)安裝A區域網(wǎng)架結構,最后安裝鏤空區域的桁架結構。
網(wǎng)架結構主要施工方法:考慮到充分利用腳手架等施工措施,降低施工成本,確保施工安全。本工程施工基本采用搭設滿(mǎn)堂腳手架、在高空散裝的方法進(jìn)行施工。
鏤空區域桁架的安裝方法:在BC區域和A區域網(wǎng)架安裝完全后,在地面進(jìn)行桁架組對,然后利用汽車(chē)吊安裝到位。最后安裝該區域外側的網(wǎng)架。在安裝網(wǎng)架之前應搭設滿(mǎn)堂腳手架。
3.2、 安裝前的準備工作
3.2.1、軸線(xiàn)、標高復核
結構安裝前應對基礎軸線(xiàn)和標高再次進(jìn)行檢查。
3.2.2、吊裝機具的選擇
本工程采用25噸、50噸、80噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝,網(wǎng)架主要采用25噸汽車(chē)吊和現場(chǎng)塔吊進(jìn)行垂直和水平運輸,鏤空部分桁架采用50噸、80噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝安裝就位。
3.2.3、吊欄制作
現場(chǎng)高空存在部分節點(diǎn)焊接,在高空焊接時(shí),節點(diǎn)球焊接采用吊欄操作,鋼構件安裝焊接時(shí),操作平臺主要以吊欄為主。吊欄用直徑20mm的鋼管制作。
3.3、鋼構件的吊裝
本工程的大件吊裝主要分三大部分:一是屋蓋網(wǎng)架桿件和焊接球的吊裝,此部分吊裝數量最大,時(shí)間最長(cháng),影響整個(gè)施工進(jìn)度;二是搖擺柱的吊裝,三是鏤空部分桁架的吊裝。
3.3.1、屋蓋網(wǎng)架桿件和焊接球的吊裝
此部分單件吊裝重量較輕,在現場(chǎng)塔吊覆蓋范圍內基本能采用塔吊進(jìn)行垂直與水平搬運。在塔吊不能覆蓋的范圍內,采用25噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝到19米標高處的腳手架平臺上,然后利用人工搬運到安裝位置。
根據總包提供的基準點(diǎn)引伸到網(wǎng)架的各支座或柱腳,再根據本工程支承點(diǎn)的復雜性和較高的要求,將采用全站儀進(jìn)行測量定位,以確保各支承點(diǎn)預埋板的高差、中心軸線(xiàn)坐標滿(mǎn)足要求,對有超過(guò)的支承點(diǎn)要及時(shí)修正,對定位的誤差要求不大于2mm,對安裝前各支承點(diǎn)的相鄰支承點(diǎn)高差不大于15mm,中心偏移不大于5mm,對最高與最低點(diǎn)高差不大于30mm,最大中心偏移不大于25mm。
對各預埋板采用水準儀測量,確保預埋板平整,預埋板不平度(接觸縫)不大于5mm。
對經(jīng)過(guò)測量的各支承點(diǎn)的中心軸線(xiàn)都用黑線(xiàn)劃出,高差都在埋件邊上用數據標出,所有測量結果都在圖紙中記錄,以便安裝時(shí)對構件進(jìn)行適當的調整。
網(wǎng)架球節點(diǎn)的定位,由于是空間三維坐標定位,在球節點(diǎn)下設置一可微調(調節幅度為10cm)的自制可調螺旋千斤頂,此調節機構固定在工作平臺上,即可以作為網(wǎng)架安裝時(shí)的支撐點(diǎn),承受施工荷載,又可以調節網(wǎng)架球節點(diǎn)的坐標(見(jiàn)圖4)。
圖4 吉安文化藝術(shù)中心自制可調球節點(diǎn)定位螺旋千斤頂 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
3.3.2、桁架的吊裝:桁架最重位于東側靠近網(wǎng)架的一片,重約43噸,長(cháng)度約40米。采用2臺80噸汽車(chē)吊抬吊(見(jiàn)圖5)。
圖5 吉安文化藝術(shù)中心 現場(chǎng)吊裝圖 搖擺柱與焊接球網(wǎng)架施工技術(shù)
最重桁架吊裝相關(guān)技術(shù)參數:
吊車(chē)型號:80噸汽車(chē)吊兩臺;每臺站位回轉半徑5米、臂長(cháng)24米,其每臺額定起重量32噸,考慮不平衡系數,兩臺80噸汽車(chē)吊合計額定起重量為2臺×32噸/臺×0.75=48噸>43噸(桁架實(shí)際重量)。
圖6 吉安文化藝術(shù)中心網(wǎng)架與桁架視頻圖
3.3.2、搖擺柱的吊裝
搖擺柱總共有3種規格。各種規格如下:Z1規格為φ500×14,單根重約3600?,共147根、Z2規格為φ500×22,單根重約5500?,共10根、Z3規格為φ600×14,單根重約4300?,共6根。吊裝采用25噸汽車(chē)吊(見(jiàn)圖7)。
圖7 吉安文化藝術(shù)中心吊裝立面圖
25噸汽車(chē)吊在回轉半徑為10米,臂長(cháng)25.5米時(shí)額定起重量為6.1噸,單根搖擺柱最大重量為5.5噸。25噸汽車(chē)吊能滿(mǎn)足搖擺柱吊裝要求。
搖擺柱臨時(shí)固定:對于直立搖擺柱采用腳手架進(jìn)行固定,在搖擺柱安裝到位后,利用腳手架鋼管和鋼絲繩固定在已經(jīng)搭設穩固的腳手架上;對于斜向搖擺柱,采用鋼絲繩和鋼管支撐進(jìn)行固定,鋼絲繩一端與搖擺柱連接,另一端固定在腳手架或混凝土梁柱上。
4、結語(yǔ)
吉安文化藝術(shù)中心工程制造工藝復雜、安裝施工難度大。中南鋼構公司精心組織、精心施工、解決了制造與安裝施工中的一系列技術(shù)與工藝難題。質(zhì)量好,進(jìn)度快,安全施工。受到了吉安市政府的表?yè)P和各方一致好評。為大型綜合文化藝術(shù)類(lèi)建筑建設積累了寶貴的經(jīng)驗。
圖8 吉安文化藝術(shù)中心俯視圖
參考文獻
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作者簡(jiǎn)介:沈海英(1975-),浙江中南建設集團鋼結構有限公司綜合計劃處處長(cháng),主要從事計劃調度管理工作。
聯(lián)系地址:浙江省杭州市濱江區長(cháng)河街道(310052)。