湖南省游泳跳水中心工程大空间异形钢结构施工

湖南省游泳跳水中心工程大空间异形钢结构施工

湖南省游泳跳水中心工程大空间异形钢结构施工

摘要：本文介绍了湖南省游泳跳水中心钢结构制作和安装全过程，并详细介绍了本工程的技术难点和特点，并重点介绍了异性钢柱安装，通过在钢柱上焊接调节微调螺栓，解决了对于倾斜不大的异性钢柱安装问题，从而减少了在制作倾斜圆柱需要锻洗等复杂工艺过程，加快了制作工期，减少了制作成本。

关键词：大跨度，异性结构制作，安装

Abstract: This paper describes the whole process of the steel structure fabrication and installation of Hunan swimming and diving center, and gave details of the technical difficulties and characteristics of the project. It highlights the the anisotropic steel columns installing . Welding and adjusting the fine-tuning bolts on the steel columns can solve the installation problems of anisotropic steel columns forinclined a little. Thereby the complex processes required in the production of inclined cylindrical, such as forging wash, can be reduced, to accelerate the production period and reduce the production costs.

Key words: longspan; Anisotropic structure fabrication; install

1、工程概况

湖南省游泳跳水馆是政府投资为全国第五届城运会修建的高档次体育设施，位于长沙市体育新城，建筑面积23724.8m2，该工程南北长186.1m，东西宽123.3m，地上两层，局部三层，檐高55m，最低处为25m，设计新颖，远看象两只腾飞的大雁，相伴在蓝天碧海之间，展现了湖南体育事业的兴起和湖南人奋发向上的精神风貌。

本工程主体钢结构由55根钢柱及与之相贯的钢横梁组成，屋盖采用网架结构，整个屋盖共由55根倾斜钢管柱支承，从高空俯视，55根立柱分布在两个一大一小纵轴线重合且边线相交的近似椭圆上，网架跨距最宽处约105米。外墙采用全玻璃幕墙形式，面积约7000平米，均采用点驳式玻璃幕墙，屋面采用钛锌板屋面，面积约1万平米，屋面为双曲面，安装坡度大，结构层次多。

2、工程特点

2.1该游泳跳水中心单层面积大，作业面宽，标高多，弧线多，55根钢柱分

别落在12段半径不同的圆弧，且网架支座测量要求高，柱顶标高偏差在10mm内，给测量定位、放线等施工带来了一定难度。

2.2 本工程55根钢柱与地面不垂直，大椭圆钢柱向外倾斜与地面成88º夹角，小椭圆钢柱向外倾斜与地面成89º夹角。柱高度各异，最低的为4.6米，最高的达42.9米，其安装时稳定性差，且最高的柱位于两椭圆相交的中部，建筑障碍物多，给吊装造成较大的难度。由于钢柱的高度不一致，使得横梁与柱的联接中心线夹角不成90º，且每段倾角各不相同，要求通过计算机的数控技术进行相贯切割，确保切割精度要求控制在3mm内。部分横梁为φ500×20弧形钢管，管径大且管壁厚，加工难度大,

2.4本工程钢结构为双曲抛物面网壳结构，螺双球节点，网架共计230吨，覆盖面积广，跨度长达81.28米，网架构件多，螺栓球节点达17007个，，杆件达6506根，配套加工，组对拼装，材料清理复杂，制作及安装工程量大。

三、施工工艺

3.1钢柱及钢梁的制作工艺

3.1.1钢柱的制作流程：制作→流程图→下料图→钢板切割→钢板拼接→压头、辊圆→焊接→找中心→涂装→检验编号标记

1）放样及下料：下料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单、零件草图和电脑实样图进行号料。

2）下料切割：采用半自动火焰切割机进行下料切割。割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气，切割后切割表面应光滑无裂纹，夹渣、分层和大于1mm的缺棱，熔渣和飞溅物应除去。钢柱纵、环焊缝坡口用刨边机加工坡口，对不能采用刨边机加工坡口的构件，可用半自动切割机及五维数控切割机开出坡后，再以磨光机修磨，刨边必须注意坡口角度正确。

3）钢板矫正：钢材的机械矫正，一般应在常温下用机械设备进行，如钢板的不平度可采用七辊矫平机；但矫正后的钢材，表面上不应有凹陷、凹痕及其他损伤。

4）钢柱辊圆：Φ900×22、Φ800×20、Φ600×18钢管柱均用钢板在三辊滚板机上辊圆焊接成形。

5）钢柱节组成钢柱（段）：在组装平台上设置筒体对接定位托辊，报检合格吊运相应分段钢柱的筒体至托辊上，进行预对接，测量钢柱各项几何尺寸符合要求后定位点焊，复检后施筒体外部环形对接CO2气体半自动焊，外部焊接完毕，筒体内部环形焊缝用碳弧气刨清根，打磨干净进行CO2自动焊或手工焊焊接完毕，进行超声波探伤，合格后打磨外部环形焊区光顺，进行钢柱段内加劲环板和两端顶紧面板及顶紧环的安装施焊完毕，焊缝区域涂装补漆编号标记，运现场待

吊装。

3.1.2横梁制作方法

1)按图纸及精度要求，两钢柱之间的横梁分三节，对两端头节采用五维数控切割机进行相贯线切割，中间节留50mm对接余量，切割后进行冲砂及涂装处理，待已安装完毕的相邻两钢柱横梁实际距离复测后，在现场安装部位进行每段横梁预拼装，校正施定位焊，放下在现场组装平台上焊环焊缝，横梁环焊缝采取带δ10mm衬垫的形式，以保证全熔透，焊后打磨光顺，进行超声波探伤，合格后补涂装编号待正式安装。

2)管壁厚钢管弯曲：本工程部分钢梁弯度大，且管壁厚达20厚，加工采用热加工成形，在加热的过程中，逐步给钢管加压力，并严格控制加热温度，其加热温度控制在900～1000ºC，碳素结构钢在温度下降到700ºC之前，应结束加工并缓慢冷却。

3.2钢立柱安装

3.2.1拆除钢柱位周边障碍物，把各钢柱处各分段钢柱分别运送到各钢柱点及吊车作业区现场附近，以各钢柱为中心，进行约3M宽、柱与柱之间相联接的脚手架搭架，随钢柱分段吊装高度的升高而升高，钢柱分段未吊装定位前，此段高度范围内脚手架需架成凹形。留出外侧面，便于钢柱吊入就位。

3.2.2在起吊前需对钢柱进行复检合格，且核对编号无误后，先在距已装钢柱上端面沿圆周方向均匀焊定位耳板三块，并在待吊装钢柱上端绑扎好揽风绳，然后用塔吊或吊车将钢柱段吊起，垂直至超过对接缝高度500mm左右，经脚手架凹形口，进入对接钢柱端面上方，使两端面中心线对准，下放落位至下端接口处，通过临时固定耳板就位后，用手拉葫芦拉设好揽风绳后松吊钩，封闭凹形口脚手架至距本钢柱段上端处1.2m，在钢柱下端接口处沿X、Y坐标方向设四个微调螺栓进行调整，用全站仪测量校准钢柱上端面中心点坐标，经测量钢柱段安装定位符合图纸及规范精度要求后，再检测钢柱顶紧面情况，符合规范要求后将钢柱与定位板之间施焊固定，并及时做好钢柱（段）安装定位记录，然后进行对对接环焊缝进行焊接，为控制焊接变形，需由两位焊工采取逆时针对称施焊的方式进行焊接，焊缝厚度超过钢柱壁厚的1/2后，可拆除定位耳板，焊完后由班组长进行外观自检，合格后填写焊接外观检查记录，并将焊缝两边飞溅物打磨干净，报专职质量检查员复检，复检合格后再书面报探伤工程师进行超声波探伤检测，合格后，将焊缝打磨光顺，涂装，用同样的方法进行上段钢柱吊装。

3.2.3调整方法：

对于长度达15米以上的超长钢柱（段），吊装落位后应在钢柱上部与脚手架间拉设防倾保护索（或葫芦），借助保护索与下接口的四个花兰螺栓，配合全站仪校正钢柱（段）上口坐标。

3.3横梁安装

把已经按实际尺寸对接好的横梁及附件运至现场安装附近，首先测量钢柱与横梁连接下肘板在钢柱上对应的标高及方位坐标，报检合格后，焊相邻钢柱处下肘板，焊后检查校对，用吊车吊此段横梁至两柱肘板上方，落位、校正、点焊、报检合格后施焊，进行磁粉探伤，合格后安装上肘板及水平肘板，施焊后打磨光顺，涂装完毕。

3.4网架制作及安装：

3.4.1网架构件的加工：

针对本工程构件较多，且工期相当紧等特点，构件加工全部采用电脑控制，且加工的顺序依据网架的安装顺序。

1)螺栓球节点加工：制作球坯→对球坯进行化学成份分析→对球坯园度等几何尺寸进行检验→按图纸用数控车床对钢球定位→铣面→打孔→攻丝对成品进行检验→打钢球号→按比例进行内螺纹强度试验→构件防腐→包装发运至现场。

2)杆件加工：采用专用管车床下料，在车床上安装符合构件坡口形状的刀具，使下料与开坡口同时完成，严格控制下料尺寸，然后依照下料图，将相应规格的钢管，高强螺栓，锥头点焊装配。

3.4.2网架的安装：

1)网架的总体施工顺序：方案的确定→球节点、钢管杆件、锥头杆件的加工→锥头杆件的焊接→成品构件的检验、运输→杆件的现场验收、分类→脚手架搭设→网架的拼装→整体工程验收

2)网架安装的顺序：网架的安装依据建筑物的特点，分为大馆、小馆两个部分进行安装。其中大馆的施工顺序为：13-17轴→13-10轴（17-20轴）→10-7轴（20-22轴），小馆：3-5-轴→1-3轴（5-7轴）。

3)设备选择：网架的安装采用分布在四周的三台QTG50塔吊，安装最高处及塔吊无法覆盖的地方采用125t汽车吊。

4)网架的拼装采用“扣”三角锥单元法进行拼装，安装完一排下弦球和杆件，并检查后将预制好的三角锥单元扣上并拧紧，及时撑入其余腹杆及上弦杆，直至完成跨内网架。

5)网架的安装：根据本工程网架的特点，网架的安装拟采用满堂红脚手架，分段搭设、安装，网架安装顺序由落地拱位置开始由两头向中间开始进行安装，中间安装完后，由中间向南北两个方向推进。在安装13-17轴期间，为保证异型大空间结构网架的安装变形，在搭设脚手架的时候，充分考虑架管的间距，并在

池厅内安装16个千斤顶支撑网架，防止网架的变形。在网架的安装过程中，架设一全站仪于操作平台，观察网架的变形。

bbs.99jianzhu.com内容：建筑图纸、PDF/word 流程，表格，案例，最新,施工方案、工程书籍、建筑论文、合同表格、标准规范、CAD图纸等内容。