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   作者；張毅              

1  工程概況

  光谷國(guó)際網(wǎng)球中心5 000座網(wǎng)球館外圍鋼網(wǎng)格采用雙向斜交的菱形空間曲面大網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)，采用三角形鋼管雙向布置主肋，逆時(shí)針布置次肋。鋼結(jié)構(gòu)頂高度最高達(dá)17. 000m，場(chǎng)內(nèi)最大懸挑約為6. 8m，外圍鋼網(wǎng)格頂口直徑為82. 6m，分別在平臺(tái)層和看臺(tái)頂層環(huán)梁處與主體結(jié)構(gòu)鉸接。如圖1所示。

2施工難點(diǎn)

  由于主構(gòu)架采用雙向斜交，且為焊接弧形三角形鋼管，截面規(guī)格為△400×400×400×14，下料加工既要考慮每塊板的水平下料尺寸，又要考慮單塊板件的空間弧度，最后還要使得3塊空間弧度的板材拼焊之后形成的單元桿件滿足整個(gè)構(gòu)架弧面安裝精度要求。

  安裝難度大是該項(xiàng)目又一特點(diǎn)，構(gòu)架按單個(gè)桿件在工廠加工，共計(jì)約6 500個(gè)桿件，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單元拼裝，采用“大型履帶式起重機(jī)場(chǎng)外分片吊裝、汽車式起重機(jī)單元拼裝及散件補(bǔ)裝”的安裝方案進(jìn)行安裝。單元拼裝只能在網(wǎng)球館的室外2層平臺(tái)，每個(gè)單元約重16t，在地面通過(guò)250t履帶式起重機(jī)（經(jīng)計(jì)算該起重機(jī)在最不利吊裝工況下起重量大于1. 25倍的構(gòu)件質(zhì)量）吊裝就位，然后在空中進(jìn)行單元對(duì)接拼焊。單元桿件拼裝及單元空中組裝過(guò)程中需要根據(jù)整個(gè)建筑造型的曲面弧度要求進(jìn)行測(cè)量校核，以確保每個(gè)單元的弧度滿足設(shè)計(jì)要求。環(huán)形網(wǎng)架只有在合攏后，才能達(dá)到整體穩(wěn)定，而安裝階段屬于可變體系，任何的構(gòu)件變形或荷載變化都會(huì)導(dǎo)致最后無(wú)法準(zhǔn)確合攏。安裝過(guò)程中，隨著結(jié)構(gòu)體系自身荷載的不斷增加，局部位置呈現(xiàn)漸變趨勢(shì)，而現(xiàn)場(chǎng)的空中焊接加劇了這種漸變趨勢(shì)，結(jié)構(gòu)變形難以控制。因此，根據(jù)環(huán)形構(gòu)架特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工情況，探索出一套滿足設(shè)計(jì)要求的加工制作安裝控制要點(diǎn)，以及施工過(guò)程中的測(cè)量校正方法，對(duì)項(xiàng)目的順利實(shí)施意義重大。

3加工及安裝控制要點(diǎn)

3.1  加工控制要點(diǎn)

3.1.1  鋼材下料

  采用專業(yè)軟件進(jìn)行三角形鋼管模型建模，然后將面板展開(kāi)，并提取關(guān)鍵點(diǎn)位的數(shù)據(jù)作為后續(xù)成型校核的依據(jù)。面板為單向空間弧形，成型加工采取以卷板機(jī)為主，油壓機(jī)（配置專用模具）局部整形技術(shù)，并根據(jù)成型要求在腹板上劃出控制線。

  根據(jù)整體建模取得的關(guān)鍵控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合鋼板上劃出的控制線，通過(guò)矢量控制法檢測(cè)弧形板的空間弧度及平面尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。如圖2所示。

3.1.2  構(gòu)件組裝拼焊

  鋼板經(jīng)上述下料、剪裁等預(yù)處理且長(zhǎng)、寬尺寸及弧度檢驗(yàn)合格后，將其中一塊鋼板按照控制線要求位置放置，固定在胎架上作為基板，確保焊接過(guò)程中不發(fā)生移動(dòng)或較大變形，確保3塊面板逐一通過(guò)胎架。隨后分別按照劃線定位，焊接后續(xù)2塊鋼板。如圖3所示。

3.2安裝控制要點(diǎn)

3.2.1  吊裝方案

  根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及周圍施工條件分析，本工程鋼結(jié)構(gòu)采用分塊吊裝的施工方案。采用1臺(tái)250t履帶式起重機(jī)、2臺(tái)50t汽車式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)采用“大型履帶式起重機(jī)場(chǎng)外分片吊裝、汽車式起重機(jī)散件補(bǔ)裝”的安裝方案進(jìn)行安裝。根據(jù)圓形的結(jié)構(gòu)形式及場(chǎng)地地貌，將整個(gè)鋼架分為1，2，3，4 4個(gè)區(qū)塊，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，各個(gè)區(qū)塊結(jié)構(gòu)形式一致。其中空間網(wǎng)格整榀吊裝過(guò)程中主要分為2個(gè)典型的吊裝單元。如圖4所示。

  鋼結(jié)構(gòu)安裝順序?yàn)椋旱跹b指定場(chǎng)內(nèi)區(qū)域的支撐架->安裝網(wǎng)格一側(cè)的V形撐桿并支撐牢固->吊裝網(wǎng)格單元并與支座和撐桿相連安裝->起重機(jī)不松鉤再安裝另一側(cè)的V形撐桿->全部安裝牢固后依次吊裝下一個(gè)網(wǎng)格單元，并穿插進(jìn)行已安裝完畢網(wǎng)格單元之間的結(jié)構(gòu)桿件安裝。如圖5，6所示。

3.2.2  吊裝防變形措施

  由于本工程吊裝單元為一曲面造型，而地面拼裝和存放時(shí)均為臥放。因此吊裝單元吊裝時(shí)的翻身過(guò)程尤為重要。構(gòu)件翻身起吊時(shí)控制不產(chǎn)生較大變形，以利于構(gòu)件安裝及外形控制�？紤]到本工程鋼結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)球中心裝飾構(gòu)架的精度要求較高，因此鋼結(jié)構(gòu)翻身時(shí)將設(shè)置1臺(tái)輔助起重機(jī)進(jìn)行吊裝，翻身過(guò)程如下：①第1步2臺(tái)起重機(jī)水平將吊裝單元吊起（1臺(tái)250t履帶式起重機(jī)和1臺(tái)副起重機(jī)）。②第2步2臺(tái)起重機(jī)對(duì)桁架緩慢進(jìn)行翻身。其中主起重機(jī)升鉤，副起重機(jī)降鉤并喂送。③第3步構(gòu)件立直，此時(shí)副起重機(jī)松鉤，吊裝單元立直。

  考慮在空間網(wǎng)格單元吊裝落位過(guò)程中，先將底部支座處利用原結(jié)構(gòu)銷軸連接牢固，上部?jī)啥藬R置在提前安裝好的支撐架上，接著通過(guò)起重機(jī)慢慢松鉤，但鋼絲繩仍然綁扎牢固，利用此工況可將結(jié)構(gòu)單元由吊裝及鋼絲繩產(chǎn)生的變形釋放掉，逐步恢復(fù)到原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài)。其次將撐桿安裝牢固，并在四周設(shè)置纜風(fēng)繩拉接牢固，最后將起重機(jī)鋼絲繩松鉤。

  此外，需要合理安排焊接順序，減少焊接變形對(duì)接口位置的影響。焊接時(shí)采用對(duì)稱焊接，對(duì)收縮部位較大的地方先焊，焊接過(guò)程中要平衡加熱量。

3.2.3  合攏溫度與合攏位置要求

  網(wǎng)球館結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)，構(gòu)件自重產(chǎn)生的內(nèi)力所占比例較大。鋼結(jié)構(gòu)施工順序?qū)�結(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力荷載作用下的內(nèi)力將產(chǎn)生明顯影響。由于鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)長(zhǎng)度大，結(jié)構(gòu)安裝需經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間跨度，結(jié)構(gòu)形成過(guò)程和使用過(guò)程會(huì)存在較大的溫差。使用過(guò)程中，結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變形和溫度應(yīng)力，溫度變形和溫度應(yīng)力的大小和結(jié)構(gòu)形成時(shí)與使用時(shí)的溫差直接相關(guān)。為控制安裝過(guò)程的變形，減少結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中的極限溫度變形和溫度應(yīng)力，必須保證合攏時(shí)的鋼構(gòu)件平均溫度（合攏溫度）應(yīng)盡量接近結(jié)構(gòu)可能達(dá)到的最高溫度與最低溫度的中間點(diǎn)，本項(xiàng)目的合攏溫度為(22 +2)℃。

  菱形雙向斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主次結(jié)構(gòu)明顯，合攏位置在徑向上必須整體斷開(kāi)，合攏線的選擇比較困難。在確定合攏線時(shí)，不但要考慮結(jié)構(gòu)本身的受力和變形情況，同時(shí)還應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝順序和主次結(jié)構(gòu)的安裝分段情況，盡量減少合攏點(diǎn)的數(shù)量，特別是合攏口的數(shù)量，另外合攏線盡量避開(kāi)鑄鋼件及板厚的桿件，減少焊接工作量，以方便施工，減少合攏時(shí)的人員、設(shè)備及其他資源的投入，并確保施工過(guò)程的安全。本結(jié)構(gòu)的合攏線確定如下。

  1)主結(jié)構(gòu)沿環(huán)向設(shè)置2條合攏線，考慮到合攏時(shí)的焊接質(zhì)量控制，選在圓形構(gòu)架對(duì)稱的2個(gè)位置，且要考慮起重機(jī)就位場(chǎng)地因素符合要求，綜合上述因素本工程的合攏線定在及軸線處（見(jiàn)圖4）。

  2)安裝時(shí)，合攏線處所有鋼結(jié)構(gòu)桿件均斷開(kāi)，采用鋼卡馬臨時(shí)搭接，并保證合攏口的伸縮自由。

  3)合攏時(shí)合攏區(qū)域的次桿件采用臨時(shí)固定，待結(jié)構(gòu)合攏并卸載完成后，次結(jié)構(gòu)最終焊接固定。

4  測(cè)量及校正

  鋼結(jié)構(gòu)安裝采用全站儀三維坐標(biāo)法進(jìn)行吊裝定位測(cè)量。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙注明的定位坐標(biāo)圖，吊裝單元在地面拼裝，拼裝過(guò)程中時(shí)刻注意觀測(cè)各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置變化，進(jìn)行調(diào)整；每個(gè)吊裝單元空中落位時(shí)均需要反復(fù)調(diào)整管口位置，操作難度大。高空定位時(shí)，履帶式起重機(jī)一直吊著構(gòu)件不松鉤，待各個(gè)管口的位置調(diào)整好后，主管一側(cè)先用臨時(shí)連接耳板連接固定，另一側(cè)使用千斤頂支撐調(diào)節(jié)到位后，立即派焊工對(duì)臨時(shí)耳板連接處管口進(jìn)行焊接，當(dāng)焊接完成整圈后起重機(jī)才允許松鉤。

  鋼網(wǎng)格片段由于是和V形撐管進(jìn)行連接，安裝時(shí)保證V形撐安裝位置正確，V形撐與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)連接完成后即定位完成。在安裝過(guò)程中使用全站儀配合定位測(cè)量，出現(xiàn)誤差時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

5  結(jié)語(yǔ)

光谷國(guó)際網(wǎng)球中心5 000座網(wǎng)球館外圍鋼網(wǎng)格采用雙向斜交的菱形空間曲面大網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工安裝難度大、要求精度高等特點(diǎn)。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，制定出一套雙向斜交的菱形空間曲面大網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝控制要點(diǎn)及施工方案，并通過(guò)有效的施工過(guò)程監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確高效地完成了鋼結(jié)構(gòu)安裝的任務(wù)。

6[摘要]光谷國(guó)際網(wǎng)球中心5 000座網(wǎng)球館外圍鋼網(wǎng)格采用雙向斜交的菱形空間曲面大網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工安裝難度大、要求精度高等特點(diǎn)。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，介紹了雙向斜交的菱形空間曲面大網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)制作安裝控制要點(diǎn)，并通過(guò)有效的施工過(guò)程監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確高效地完成了鋼結(jié)構(gòu)安裝任務(wù)。