1、4、技術總結報告 中心鋼結構工程新技術研究及應用一、 工程概況中心造型獨特、美觀、新穎，是集建筑學、建筑環境工程、美學為一體的綜合項目，平面上呈帶狀，東西寬約800m，南北長約1500m，總占地約130萬平方米，總建筑面積60萬平方米，俯視外形呈展翅欲飛的蝴蝶，象征著重慶發展的未來。建成后將強力集聚西部經濟、金融商務、服務外包、休閑娛樂、美食購物等現代服務業，成為助推重慶渝北服務經濟發展的又一“強力引擎”。中心效果圖中心是一座集展覽會議、餐飲住宿、演藝賽事等多功能于一體的現代化智能化場館，共設有16個室內展廳，一個多功能廳及會議中心，兩個室外展場，展廳結構由下至上依次為混凝土支撐體系、鋼結構屋

2、蓋體系、金屬屋面體系和鋁格柵體系（含支撐鋁格柵結構的樹狀柱體系）。1、鋼結構屋蓋體系展廳屋蓋平面呈長方形，單廳東西長181米，南北寬70.2米。每個展廳由8榀倒三角鋼管主桁架、2榀平面主桁架及縱向三角聯系次桁架組成，屋面布置有屋面支撐及檁條等結構。單個展廳鋼結構屋蓋結構示意圖主桁架跨度為70.2米，三角桁架高度較高，最高達9米，桁架寬均為4米，單榀三角桁架重達100多噸，桁架兩端采用萬向支座支撐混凝土結構柱頂。次桁架也為倒三角鋼管桁架結構，次桁架之間聯系在兩榀主桁架之間。屋蓋主次桁架示意圖主桁架表達圖 次桁架表達圖在展館區設置了一登錄廳，登錄廳展廳平面呈“T”字型，長57.7米，寬57.6米，

3、下部結構為混凝土框架結構，上部鋼結構為平面鋼管桁架結構體系。桁架最大跨度為31.4米，桁架高2.2米。2、金屬屋面系統本工程金屬屋面內容包括屋面板系統、采光天窗、不銹鋼天溝和虹吸排水和鋼柱穿屋面構造等，單個展廳面積10400平方米。屋面系統的構造從下到上依次為：屋面主次檁條、0.9mm厚75mm肋高打孔鋼底板、內鋪吸音棉、鋁箔隔汽膜、12mm厚防水增強纖維水泥硅酸鈣板、100mm厚玻璃纖維保溫棉、1.5mm厚PVC防水卷材、鋁合金固定座、直立鎖邊鋁鎂錳合金屋面板。屋面上層的鋁格柵結構通過鋼立柱穿過直立鎖邊屋面與下層鋼結構連接，鋼立柱穿過屋面數量眾多，采取三層防水的做法對此穿屋面部位進行重點防護

4、。3、鋁格柵系統鋁格柵系統布置在鋼結構屋蓋結構上部，主要由兩部分組成：格柵結構和支撐網格鋼柱等。鋁格柵系統覆蓋面積大，南北長約1500米，東西寬約450米。北展區屋面凈面積高達21萬平方米，為了建筑造型需要，在展區屋面設置了4個橢球形階梯生態包屋面造型，普通屋面區域標高約22米左右，花壇屋面區域標高最高達37.5米。鋁格柵系統整體布置示意圖鋁格柵的支撐體系分兩大部分，即樹狀柱樹枝支撐和鋼結構小短柱支撐。樹狀柱支撐有落地樹狀柱、屋蓋鋼結構桁架上部樹狀柱、屋蓋混凝土上部樹狀柱等幾大類型。支撐體系結構形式采用鋼結構構造結構，分鋼管和箱型兩種截面。樹狀柱截面主要由鋼管組成，柱身截面為1000×

5、;30、800×30等、樹枝為351×16鋼管。屋面短柱根據鋁格柵結構受力需求進行分布，短柱直接連接于展廳屋蓋鋼結構體系上，結構截面形式在滿足結構受力要求的情況下根據建筑造型及美觀要求進行設計。鋁格柵結構形式采用了單層工字鋁網格結構體系，結構網格尺寸為2.6米X2.4米。工字鋁截面尺寸為H300×150×8×10、H300×150×6×10，桿件材質為6061-T6；桿件軸線交點處在桿件上、下翼緣設置板式圓盤，通過不銹鋼環槽鉚釘將桿件與圓盤鉚接在一起。根據結構的整體造型，在南北展區的展館上空各對稱設置有四個橢球形階

6、梯生態包屋面造型，每個生態包投影面積約1.5萬平方米，由6個臺階狀鋁格柵組成，每個階梯標準高度1.5米，底層局部最大高度7.5米；臺階豎向桿件采用箱型鋁質型材，截面尺寸為300×150×16，豎向立桿與水平桿件在節點處采用板式方形盤，通過設置L型角碼，用環槽鉚釘與之鉚接固定。根據混凝土結構體系，展館之間的卸貨通道寬度32米，故此部分上空的鋁格柵懸挑跨度也達到32米之多。整個鋁格柵結構通過下部支撐柱進行支撐，在各支撐柱的頂部設置有鋁格柵活動鉸支座節點，通過支座節點將鋁格柵結構與各支撐柱進行連接，支座節點為鋼結構構造，各支座節點與鋁格柵之間通過不銹鋼墊片進行隔離。鋁格柵結構構造

7、示意圖二標段軸測示意圖典型結構布置示意圖支座大樣示意圖節點大樣圖二屋蓋結構制作安裝施工特點及難點1 大直徑厚壁鋼管的加工制作及弧形鋼管的彎曲加工本工程鋼管柱作為裝飾性外露構件，其外觀要求和順、美觀，所以如何保證鋼管柱的外形尺寸精度顯得非常重要。同時由于鋼管采用卷制或壓制加工，鋼管表面不可避免地會有多條焊縫，這將嚴重影響鋼管柱的外觀美觀，加工后如何對鋼管的表面進行處理很重要。另外，鋼板經卷制或壓制后，其力學性能發生變化，卷制和壓制的過程，實際就是在外力作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內層纖維縮短而產生塑性彎曲變形。冷彎時變形越大，材料的冷加工硬化也越嚴重，在鋼板內產生的殘余應力也越大，甚至會發生表

8、面裂紋。卷制或壓制后鋼管的表面硬度、冷硬化層深度將隨壓制壓力和次數的增加而加大。由于本工程鋼管柱壁厚較厚，如何消減鋼管柱的殘余應力是本工程的難點。本工程屋蓋主桁架結構因結構造型及屋面排水需求，大部分桁架的上弦桿件為弧形鋼管，鋼管截面尺寸大，主要為500X1630。眾所周知，目前國內的大口徑彎管機采用中頻彎管技術，但中頻彎管工效低，不能滿足本工程的施工進度要求，為此，如何選擇大口徑鋼管的彎制設備,制訂合理的鋼管彎制工藝，在本工程加工過程中是一個關鍵技術。2屋面穿孔多、防水要求高鋁格柵結構的支承柱連接于下方主體鋼結構上，穿透下層鋁鎂錳合金屋面層，且其數量多，單個展廳高達200多個，鋁鎂錳合金屋面板

9、施工時在穿透屋面板的部位采取何種最有效的防水處理節點做法，保證防水性能的可靠性，是本項目的重點和難點之一。3. 鋁格柵加工、安裝精度要求高，工期緊本工程北展區鋁格柵覆蓋總面積達21萬平方米，結構工字鋁用量約4500噸，桿件總量約10萬根，圓盤節點數量高達3.9萬套，所用環槽鉚釘690萬套。整個鋁格柵結構呈空間曲面變化，各相應位置上的桿件和節點都不相同，構件種類繁多。鋁格柵結構設計精度要求高，現場連接為全螺栓連接，如何消除前道工序施工誤差的影響是保證鋁合金結構的安裝精度的前提條件。鋁格柵結構連接為全螺栓連接,孔徑偏差0.2mm,所有到達現場的構件和節點不可焊接或擴孔，其加工精度要求高。另由于鋁格

10、柵的支撐體系支撐點間距大、懸挑大、結構曲面并有臺階形，因此安裝方案的選擇同樣十分重要，根據工期要求，及拼裝工程量大，拼裝工藝及安裝精度要求高的特點，應根據結構形式選擇多種施工方案同步施工。三鋼結構制作加工技術研究1 鋼管的加工工藝1）.樹狀鋼管柱加工制作方案分析本工程樹狀柱（落地樹狀柱及混凝土上部樹狀柱）結構形式采用了圓鋼管結構，鋼管直徑為1000X30、800X30、800X40等幾種規格，北展區樹狀柱鋼結構用量5600噸（含樹枝），共有390榀此類型樹狀柱。對于這種大直徑、厚壁的鋼管，目前國內的生產廠家，只能生產焊接鋼管，焊接鋼管有二種加工方案，即壓制成型與卷制成型。鋼管加工成型工藝方案壓

11、制成型應用大型油壓機，設置折彎壓力、壓模規格、折彎深度、步長等加工參數，對鋼板逐段折彎成型。卷制成型鋼管分段下料后，油壓機先對板邊預彎壓頭，然后采用專用鋼管數控卷板機加工成型，分段卷制成型后對接。因本工程落地樹狀柱位于廣場區和綠色通道區，屬于室外展區及參展人群室外活動區，對鋼結構外觀成型質量要求高。針對本工程鋼管柱的成型要求和外觀要求，鋼管成型采用卷制的制作工藝加工。2）.卷制鋼管制作工藝（1) 卷制鋼管加工制作工藝流程（2)卷制鋼管柱加工制作技術鋼管柱加工制作工藝理工作要點及技術措施工序加工設備或流程工藝要點工藝措施及要求下料切割采用數控直條切割機進行精密下料切割，由于鋼管柱鋼板較厚，在壓制

12、過程中鋼板的延伸率發生變化，會直接導致加工后筒體的直徑偏大，所以加工前應將鋼管直徑縮小2-3mm展開進行展開下料。為保證每一管節位于縱縫區域曲線光順，必須在縱縫兩側各加放一定的加工壓頭余量(一般加放1.5倍板厚)，見上圖所示。預彎壓頭根據鋼管的展開線形制作壓模并安裝，采用油壓機進行鋼板兩端部壓頭，鋼板端部壓制次數至少壓三次，先在鋼板端部150mm范圍內壓一次，然后在300mm范圍內重壓二次，以減小鋼板的彈性，防止接頭部失圓，壓制后用樣板檢驗。筒體卷制筒體卷制采用專用鋼管數控卷板機加工成型。對口錯邊允許偏差1.5mm；管端橢圓度允許偏差3mm鋼管縱縫焊接焊接前對焊縫兩側100mm范圍進行預熱，預

13、熱采用陶瓷電加熱板預熱，預熱溫度100150，筒體焊接采用筒體自動焊接中心或用自動焊接胎架上進行，筒體內外側均采用自動埋弧焊進行焊接。筒體矯正筒體加工過程中和加工成型及縱縫焊接后均需采用專用樣板進行檢查筒體的成型，加工樣板采用2-3mm不銹鋼板制作，每節筒體應用不少于三個部位的檢查樣板進行檢查。當個別管節達不到以上要求時，必須進行矯正，矯正采用卷板機和火焰加熱法進行矯正。如誤差出現偏大時，再上卷板機采用反復滾壓法進行矯正。筒體環縫焊接將焊好內隔板筒體在專用水平胎架上進行對接接長，然后采用筒體焊接中心在滾輪胎架上進行環縫的埋弧焊接，焊后進行局部矯正。鋼柱端面端銑鋼柱端面機加工采用機械動力裝置進行

14、端面銑加工，通過端面機加工，使鋼柱兩端面保證平行且與鋼柱軸心線相互垂直，同時精確控制鋼柱的長度尺寸。 （3）卷制鋼管縱縫的焊接工藝鋼管的定位焊接：鋼管卷制后進行縱縫的定位拼接，定位拼接時應注意板邊錯邊量和焊縫間隙，另外定位焊時不得用短弧焊進行定位，定位前用火焰預熱到120150，定位焊長度不小于60mm，間距300mm左右，定位焊條用3.2，焊縫高度不大于8mm，且不得小于4mm。注意：定位焊接必須由正式焊工進行焊接。鋼管的縱縫焊接：（a）.焊接方法:筒體焊接采用在筒體自動焊接中心或在專用自動焊接胎架上進行，筒體內外側均采用自動埋弧焊進行焊接。（b）.焊接順序：先焊內側，后焊外側面。內側焊滿2

15、/3坡口深度后進行外側碳弧氣刨清根，并焊滿外側坡口，再焊滿內側大坡口，使焊縫成型。（c）.焊前裝好引熄弧板，并調整焊機機頭，準備焊接。（d）.焊前預熱：對于厚度大于25mm焊接前必須對焊縫兩側100mm范圍內進行預熱，預熱采用陶瓷電加熱板進行預熱，預熱溫度100150，加熱時需隨時用測溫儀和溫控儀測量控制加熱溫度。（e）.按焊接工藝評定的參數調整焊接工藝參數，先進行內側面的焊接，焊后用碳弧氣刨進行反面清根，清除焊道內的雜物并打磨光潔，如此時溫度不夠，應進行繼續加熱，然后再進行焊接，焊后進行校正，待48小時后完全冷卻后進行焊縫無損檢測。防止筒體焊接產生微裂紋的措施：由于厚板從卷制到成型的過程中，

16、產生的拘束應力非常大，將直接導致鋼板的硬度增大，使材料塑性降低，鋼材可焊性降低，焊接后在焊縫熱影響區易產生微裂紋。如何保證筒體焊縫不致產生裂紋，根據本公司以往施工經驗，將采取以下措施：（a）. 會同業主、設計針對關鍵部位做焊縫試驗,對試件進行金相分析,以獲得有關重要的焊接參數和數據,用于本工程的焊接。（b）. 嚴格按厚板焊接要求進行焊接。（c）. 進行焊后熱處理，用電加熱的方法對焊縫進行消氫處理，具體方法為：在筒體外側面上焊上懸掛電加熱器的碰釘，把電加熱器均勻地掛在碰釘上，然后采用二層50mm厚硅酸鋁保溫隔熱材料將電加熱器包好，外用鉛絲網一層將保溫材料緊固，進行均勻加熱。3）.鋼管的矯正(1)

17、筒體加工過程中和加工成型及縱縫焊接后均需采用專用樣板進行檢查筒體的成型，加工樣板采用2-3mm不銹鋼板制作，每節筒體應用不少于三個部位的檢查樣板進行檢查。筒體加工成型后應直立于水平平臺上進行檢查，其精度要求應達到下述要求：上、下端面平面平行度偏差 2mm ；上、下端面圓心垂直偏差 2mm；上、下端面平面橢圓度偏差 3mm ；上、下端面平面周長偏差 3mm ；筒體高度（長度）偏差 3mm ；圓弧偏差用周長為2米的圓弧樣板檢驗，偏差 1.5mm，為于縱縫兩側的圓弧偏差只允許外凸，不允許內凹。對接縫板邊偏差 1.5mm(2) 當個別管節達不到以上要求時，必須進行矯正，矯正采用卷板機和火焰加熱法進行矯

18、正。如誤差出現偏大時，采用卷板機用滾壓法進行矯正，如誤差較小時，采用局部火焰加熱法進行局部矯正。4） 鋼管段節對接接長和對接環縫的焊接(1)鋼管段節對接接長組裝胎架設置 (2) 如上圖示，多節筒體對接接長時，第一節鋼柱與上一節鋼柱的相鄰段節也一起進行預拼，以保證所有鋼柱相互之間都進行一次預拼裝，從而能保證現場安裝時方便、準確。(3) 接管前每節小段節必須進行校正，特別是橢圓度必須校正好。(4) 相鄰管節拼裝組裝時，縱縫應相互錯開120°，并必須保證兩端口的橢圓度、垂直度以及直線度要求，符合要求后定位焊，定位焊要求同前。(5) 拼接后在所有筒體上彈出0°、90°、1

19、80°、270°母線，以及與上節鋼柱的對合標記線，并用洋沖標記。(6) 同樣，將拼接好的筒體吊入滾輪焊接胎架上用埋弧焊進行環縫的焊接，焊接要求同縱縫要求，環縫焊接如下圖示。環縫焊接順序：先焊筒體內側焊縫，外側清根后再焊筒體外側焊縫。環縫焊接前同樣采用陶瓷電加熱板進行焊前預熱。鋼管接長后環縫自動焊接如下圖示：焊接滾輪胎架，根據焊接速度調節轉速。2. 鋼管相貫線切割相貫線切割的質量好壞是保證本工程制作質量的前提條件，其相貫口的切割直接影響到構件的拼裝與焊接質量，因此切割質量是本工程焊接節點制作的重點之一。其重要性表現在如何設計相貫口在A、B、C、D區的相貫坡口，以實現焊縫在不同

20、區的焊縫的有效面積，實現等強連接；由于本工程的鋼管構件數量大，鋼管的相貫面的切割必須用圓管數控五維相貫線切割機切割，嚴禁用任何其它切割器械切割。鋼管桁架鋼管相貫線切割鋼管的切割對于數控相貫線切割機而言，只需知道相貫的管與管相交的角度、各管的厚度，管中心間長度和偏心量即可.相貫線切割精度的檢查圓管相貫面切割后應將零件倒置水平平臺上，按下列要求檢驗。管長 偏差1.5mm管長1(最高點)-管2(最低點) 偏差1.5mm管端面與平臺吻合,間隙1mm管壁垂直度(沿周長等分測4處) 偏差1mm坡口角度偏差2°沿相貫面弧長，坡口表面光順過渡，無凹凸緣。3. 弧形鋼管彎曲加工1）鋼管彎曲加工方案的確

21、定本工程展廳屋蓋鋼管桁架上弦因建筑造型需求，部分為弧形弦桿,需要彎曲加工，弧形鋼管截面500，鋼管壁厚在1630不等，鋼管的彎曲半徑較大，鋼管直徑大，彎曲難度大。鋼管彎曲加工目前主要有以下二種方法：油壓機機械彎圓、中頻彎管機電加熱彎圓。其優缺點比較見下表：彎圓類型油壓機機械冷彎圓中頻彎管機電加熱彎圓原理鋼管受拉或受壓成形中頻渦流感應加熱，靠已定好導軌控制彎曲矢高優點加工效率較高，過渡圓滑均勻受熱，內應力較小缺點不同規格的鋼管，需配特定的模具彎圓相對成本較高，效率較低成本成本較低成本相對較高圖片根據本工程鋼管的彎曲半徑及彎管的工作量，由上表比較中可知道，采用油壓機機械冷彎管比中頻彎管機彎管從效率

22、、經濟成本、彎曲質量上都有較明顯的優勢，故本工程鋼管的彎曲選擇油壓機機械冷彎管的工藝方案。2）冷彎成形加工工藝對于曲率半徑較大的鋼管，采用冷壓加工，其彎曲加工設備采用大型油壓機進行加工，根據鋼管的截面尺寸制作上下專用壓模，進行壓彎加工.冷壓彎管工藝流程表面清理涂裝標記包裝成品發運切割端面余量和坡口原材料檢驗定向測厚壓模裝夾置于桿件過程檢驗測量再次加工取出桿件試壓分步壓彎成形檢驗冷壓彎管的外形尺寸允許偏差偏差項目允許偏差（mm）檢查方法圖例直徑d/5003用直尺或卡尺檢查橢圓度端部，3用直尺或卡尺檢查其它部位，6管端部中心點偏移不大于5依實樣或坐標經緯、直尺、鉛錘檢查管口垂直度11不大于5依實樣

23、或坐標經緯、直尺、鉛錘檢查彎管中心線矢高±10依實樣或坐標經緯、直尺、鉛錘檢查彎管平面度（扭曲、平面外彎曲）不大于10置平臺上，水準儀檢查四金屬屋面防水節點施工工藝研究1.電動排煙窗與屋面的連接節點屋面在電動排煙窗處開洞口，電動排煙窗高出屋面，屋面在排煙窗周邊設焊接泛水。由于屋面板為長板，會因溫度變化產生位移，因此屋面的焊接泛水與天窗周邊泛水采用相互搭接而不相連的方式，即可保證屋面的自由伸縮，又可防水。排煙窗與屋面連接示意圖2.鋼立柱穿屋面節點屋面上層的鋁格柵結構通過鋼立柱穿透直立鎖邊屋面與下層鋼結構連接，鋼立柱穿透屋面數量眾多，如不做妥善處理，勢必造成漏水隱患。對于鋁合金屋面板這樣

24、的剛性材料，要達到較好的密封防水效果，必須在節點設計時將各方面因素考慮周全。基于鋁鎂錳合金能焊接的特點,在洞口四周采用焊接處理,采用優質橡膠條封堵,上蓋鋁合金泛水板。屋面開洞處理節點示意圖五屋面鋁格柵施工工藝研究1鋁格柵理論及節點試驗研究根據工程的需要和特點，開工前，委托浙江大學空間結構研究中心對本工程鋁格柵結構受力性能進行理論分析和模型試驗研究，研討板式節點鋁合金格柵結構設計理論、驗證本工程采用板式節點形式的安全性和可靠性，提出提高板式節點承載能力的加強措施和改進方法。他們進行了腹板在節點處斷開與連續兩種情況的足尺結構模型試驗；進行了鋁格柵結構的標準節點、支座節點和臺階變化處節點三類典型節點

25、的足尺節點試驗。并且采用精細化的有限元模型進行理論分析。2屋面鋁格柵施工工藝本工程鋁格柵結構為單層框架結構，且其覆蓋面積高達21萬平方米，整個鋁格柵結構的安裝覆蓋面積大是本工程的最大特點和難點。我公司針對該工程屋面結構形式、連接方式、支撐形式及與屋面相互關系等進行了多種施工方案研究比較。由于屋面施工分展廳逐步提供施工工作面，故不能同時全部展開鋁格柵的安裝工作，如果全部采用吊裝的安裝方式，施工場地的限制導致無法按期完工；若全部采取散拼的方案安裝，則樹狀柱支撐部位需搭設滿堂腳手架，此方案嚴重影響后續其他專業的施工，全部散拼方案不可取。根據上述研究分析，本工程鋁格柵結構的現場施工選擇“屋面部分散裝、

26、其他部分地面分塊單元拼裝、高空分塊吊裝安裝”的綜合安裝方案：即位于鋼結構小短柱上部的鋁格柵在金屬屋面上，以散裝的形式進行安裝；而位于樹狀柱部位的鋁格柵，則設置地面拼裝場地，拼成小拼單元，轉運至安裝位置附近，設置大型組合胎架拼裝成大的吊裝單元，利用250噸履帶吊和150噸履帶吊進行吊裝。此方案在加強屋面成品保護的前提下，能大大減少土建施工的影響，待屋面施工結束后即可插入鋁格柵的安裝施工。散拼區域與吊裝區域劃分如下圖所示：安裝劃分示意圖圖中陰影部位鋁格柵采用屋面散拼的方式進行安裝，其余部位采用直接吊裝的安裝方式。1） 屋面散拼安裝技術（1）屋面平臺搭設鋁格柵施工時屋面板已經安裝完成，為了保護屋面板

27、，需在上人處、通道處、安裝節點處平行鋪設兩列木跳板，板間采用鐵線綁扎，兩塊木跳板對接部位，下部與屋面面板處墊塑料泡沫，確保平臺不松動，不會滑落。從土建框架平臺上金屬屋面搭設上人通道，用50×5的鍍鋅方管制作骨架、踏步及維護欄桿，四周用安全網做好維護。屋面四周在鋼結構小短柱上拉設8鋼絲繩，天窗洞口設置禁戒線及警示標示，做好安全防護工作和成品保護工作。所有施工節點處及作業面上滿鋪木跳板，嚴禁施工人員在通道外屋面上行走，上屋面的所有材料均需堆放在搭設好的平臺上，不得集中堆放。材料間用軟性材料隔開，不得直接接觸。所有上屋面的鋁型材外保護膜須待施工完成后撕除，在施工過程中不隨意撕除。 （2）構

28、件轉運至金屬屋面根據散拼區域劃分及屋面拼裝進度計劃安排，利用平板車配合25噸汽車吊將一天拼裝所需桿件及圓盤節點分批轉運至金屬屋面。構件堆放時不能集中堆放，桿件吊上屋面后及時抬至安裝位置。（3）搭設拼裝胎架利用全站儀將測量控制網轉點至鋼結構屋蓋桁架四周的檁條上，將節點坐標的X坐標和Y坐標定位于固定的屋面平臺上，計算出屋面平臺與節點板之間的垂直距離，根據測算的距離準備木質胎架。胎架搭設于距桿件端400mm處，根據節點相對坐標，在桿件下端墊設硬方木，高度600mm左右（考慮鉸支座耳板至工字鋁下表面497mm），具體支撐高度以全站儀測算出的桿件至施工平臺垂直距離為準。如下圖所示 鋼結構小立柱支撐鋁格柵

29、節點示意圖 （4）構件拼裝、安裝根據節點放樣坐標及胎架設置，人工抬上桿件進行定位，隨后安裝圓盤節點，此時先至進行初步定位，故圓盤節點處只安裝M10的安裝螺栓和不銹鋼銷釘。每根桿件一端安裝4個M10安裝螺栓和4個不銹鋼銷釘，如下圖所示，實心圓位置安裝M10安裝螺栓擰緊，方格位置安裝不銹鋼銷釘。 初定位示意圖 不銹鋼銷釘加工圖以相鄰4個鋼結構小立柱之間的鋁格柵為一個施工單元，安裝結束后向四周輻射進行安裝，第一個施工單元如下圖所示：施工單元總體施工流程為，先施工豎向陰影部位的鋁格柵，與鉸支座焊接定位后，安裝橫向支座間的鋁格柵。當框架形成后對框架內部剩余桿件的安裝，最后以此安裝成型的標準分區向四周擴散

30、安裝屋面其余部分的鋁格柵。先將上圖陰影部位的鋁格柵在小短柱附近的操作平臺上進行拼裝，定位后擰緊安裝螺栓和插入不銹鋼銷釘后檢驗外形尺寸及節點相對坐標，符合要求后，在拼裝單元安裝位置中部節點位置設置2個木質支撐（支撐頂部包裹防護材料），分兩部用人工將拼裝單元抬上小立柱及支撐胎架上，對支座耳板進行定位（安裝前先測量放線出耳板定位位置及小短柱的標高）。在安裝固定耳板時，耳板間距嚴格按照圖紙執行，若測量發現小短柱標高與設計圖紙標高不符時，對耳板尺寸進行修補或重新加工替換，確保銷軸中心標高與設計標高一致。準備就緒后進行耳板與小立柱的焊接，焊接時需對屋面板進行保護。將耳板臨時點焊固定在支座上，焊接時在小短柱

31、周圍1米區域屋面板上鋪設沾水石棉防火布維護，配備滅火器。焊接時為了避免焊縫收縮影響鉸支座安裝精度，采取小電流，分層施焊的方法，控制層間溫度。隨后按上述施工思路，拼裝施工單元另兩邊的桿件，即節點編號為Ne5-J2013Ne5-J1480Ne5-J1481Ne5-J1482Ne5-J1483Ne5-J1484Ne5-J1485Ne5-J2014之間的桿件和圓盤與節點編號為Ne5-J2018Ne5-J1641Ne5-J1642Ne5-J1643Ne5-J1644Ne5-J1645Ne5-J1646Ne5-J2019之間的桿件和圓盤。拼裝好后與已經安裝好的陰影單元進行定位。再進行里面桿件節點的拼裝定位

32、。當施工單元內全部桿件及節點安裝就位后，節點坐標經測量符合圖紙要求后，開始進行環槽鉚釘的安裝施工，完成此施工單元的安裝。以此施工單元為中心，向四周輻射安裝鋁格柵。（5）測量定位在屋蓋桁架四周的檁條上建立測量控制網，在混凝土小廳屋蓋上搭設測量塔，如下圖所示，建立測量控制體系。按照圖紙節點坐標，利用全站儀，將每個節點的坐標定位于搭設好的施工平臺上，并測量出每個小短柱標高，確保按照精度要求。當施工單元全部臨時安裝就位后（利用安裝螺栓及銷釘臨時固定），通過全站儀測量每個節點坐標是否滿足圖紙要求，對不符合要求部分通過調節鋁格柵下部支撐高度，將每個節點調整就位后統一進行環槽鉚釘拉鉚施工。2） 吊裝部分鋁格

33、柵拼裝本工程鋁格柵結構為全栓接節點構造，鋁格柵的現場分塊拼裝主要完成鋁格柵吊裝單元桿件與圓盤的栓接工作。根據擬定的安裝方案及鋁格柵的分塊劃分情況，鋁格柵吊裝單元826個，現場拼裝工作量大，結合本工程的工期要求，鋁格柵分塊的地面單元拼裝分為兩個階段流程進行鋁格柵分塊單元的地面拼裝。第一拼裝階段：根據鋁格柵吊裝單元的分塊劃分，將其再次細分成小的拼裝單元，為了便于利用平板車運輸，小拼裝單元外形尺寸控制在4.8米×13米以內。在現場拼裝場地的專用鋁格柵分塊地面拼裝場地內進行（為了保證拼裝質量和拼裝工效，拼裝場內設置專用的拼裝場地），將鋁格柵吊裝單元分塊拼裝成便于分塊轉運的小單元。第二拼裝階段

34、：將標準鋁格柵分塊單元轉運至吊裝工位區域附近進行吊裝單元的整體拼裝。具體拼裝階段流程示意圖見下圖所示。鋁格柵分塊單元地面拼裝階段流程3）環槽鉚釘的拉鉚施工本標段共使用690萬顆環槽鉚釘，且需在短短45個月內需全部鉚接結束，如此大體量的應用，為確保工程順利、安全的實施，我司從以下三個方面對環槽鉚釘的應用進行研究分析：環槽鉚釘加工技術要求、方法的研究及工藝改進；大批量生產環槽鉚釘，其對加工質量及其質量穩定性提出前所未有的難度，為此我司派技術過硬的機加工技術人員進駐鉚釘生產車間，全程跟蹤指導，從鉚釘原材料的采購，至原鉚釘加工工藝、回爐熱處理工藝等監督指導、持續改進。環槽鉚釘拉鉚工具的改良；大體量、高

35、速度的拉鉚施工，對拉鉚工具是一個極大考驗，為此根據本工程板式節點的結構特點，從工具的外形尺寸、工作氣壓、易損配件強度等進行改良。板式節點環槽鉚釘施工工藝的改進；同一圓盤板式節點有160顆鉚釘、同一根桿件一端有24顆鉚釘，此鉚釘施工拉鉚順序將決定最終節點受力能力，而大型吊裝單元各節點的拉鉚順序影響拼裝精度、質量。在施工過程中，先對整個拼裝單元拼裝就位，此時采用的是銷釘和安裝螺絲，驗收外形尺寸后，開始拉鉚環槽鉚釘，從板塊中間節點向四周對稱拉鉚施工，同一節點先拉鉚圓盤節點中間位置的環槽鉚釘，從內向外逐圈施工，針對節點的具體安裝位置，對鉚釘的施工工藝逐步改進，為后續工程積累經驗。3. 鋁格柵現場拼裝技

36、術1）鋁格柵分塊單元地面拼裝場地布置（1）鋁格柵集中拼裝場地本工程鋁格柵結構體量大，覆蓋面積廣，鋁格柵結構的拼裝、轉運的工作量大，而本工程的工期要求十分的緊張，為了保證鋁格柵分塊單元的地面拼裝效率，在工地現場布置專用的鋁格柵分塊地面拼裝場地，面積約3000平方米，周邊配備相應材料堆場和拼裝鋁格柵分塊單元堆場。拼裝場地周邊設置圍擋、排水溝，場地內找平用C15素混凝土硬化，并高于周邊場地100mm，便于雨水排放；進出口處設置洗水池和車輛沖洗臺，做好構件、成品保護工作。（2）現場吊裝區域的拼裝場地鋁格柵吊裝區域的拼裝場地主要完成鋁格柵吊裝分塊單元的地面拼裝工作。吊裝分塊單元的地面拼裝區域采取就近原則

37、進行布置，盡量減少吊裝單元的安裝短駁路線。并結合吊裝單元胎架的布置情況，鋁格柵單元的吊裝區域的拼裝場地布置于卸貨通道端頭及展廳外側，如下圖所示： 2）鋁格柵分塊單元拼裝工藝流程和方法(1）拼裝胎架的設置要求專用拼裝場地內的基礎地面應壓平、壓實，并鋪設一定厚度的碎石進行壓實處理后澆注素混凝土，確保拼裝場地內的地基承載力要求、平整度要求及構件成品保護要求。專用拼裝場地內的拼裝胎架設置成專用拼裝平臺，平臺表面通過縱向鋪設工字鋼、橫向利用鋼管焊接固定形成鋁格柵單元的固定拼裝平臺，平臺上面滿鋪木跳板或木模板。胎架平臺工字鋼上翼緣布設拼裝單元的縱橫定位基準線，作為鋁格柵單元的拼裝定位基準。由于鋁格柵整體為

38、曲面網格造型，鋁格柵單元拼裝過程中其桿件和節點定位存在空間定位尺寸，為了保證胎架的通用性，在胎架設置時，其定位模板設置成可調式模板構造，利用角鋼（L75×5）或槽鋼（8號槽鋼）做豎向支撐架，支撐架上設置長圓孔；水平定位調節模板采用厚10mm，寬50mm的鋼帶，定位模板頂面通過設置鋁制保護套，以對鋁格柵單元進行保護。鋁格柵拼裝場地內專用拼裝胎架示意圖鋁格柵吊裝區域的拼裝胎架采用整體腳手架支撐形式，在整個拼裝板塊下設置腳手管胎架，利用腳手管卸扣調節胎架的高低，使胎架能周轉利用，通過高低調節，使之能符合各板塊相對高差不同的要求，達到重復利用，減少胎架搭設工作量。對于橢圓形階梯狀生態包部位的

39、鋁格柵，由于其標準層高為1.5米，故設置腳手管組合胎架，胎架搭設成階梯狀，進行吊裝單元的整體拼裝。 （2）鋁格柵分塊單元的拼裝流程拼裝總流程為：專用拼裝場地小板塊的拼裝吊裝區域吊裝單元組裝；生態包部分鋁格柵由于其階梯形，采用搭設腳手管立體組合胎架，定位劃線后進行構件整體拼裝。說明：胎架設置時采用鋼支撐結構，其定位模板設置成可調式模板構造，定位模板頂面通過設置鋁制保護套，以對鋁網格單元進行保護。說明：根據鋁格柵吊裝分塊單元的結構尺寸要求，在施工平臺上畫出結構定位線。說明：依次進行鋁格柵分塊單元的桿件的定位，桿件定位時應嚴格對合胎架基面上的桿件定位線。桿件定位前應保證胎架模板的定位標高，如超差應進

40、行調整。0說明：根據要求依次進行桿件下節點圓盤的連接，圓盤連接時保證節點孔群的通孔率要求，嚴禁進行擴孔。說明：依次定位組裝網格分塊單元斜桿，并與節點圓盤連接固定，保證孔群通孔率要求。說明：對節點部位的桿件安裝完整的節點上圓盤進行連接固定。3）鋁格柵分塊單元拼裝技術保證措施(1）鋁格柵分塊單元拼裝前，應查驗由桿件、螺栓、節點板等質量檢驗。應對應工廠加工圖進行尺寸抽驗，抽驗情況應記錄備案。(2）鋁格柵分塊單元拼裝所使用的測量器具必須按國家有關計量法規的規定。所有現場拼裝用尺必須與鋼結構、土建分項工程的施工用尺統一標定。(3）鋁格柵分塊單元拼裝時，對每道工序均應進行檢查驗收，未經檢查驗收，不得進行下

41、道工序施工。(4）所有構件必須在自然拼裝就位，拼裝好的構件應平整、牢固，不得有松動現象。(5）鋁格柵分塊單元拼裝過程中應對節點的定位、節點的拼裝偏差、支座節點中心偏移進行檢測和記錄，并記錄偏差情況。(6）鋁格柵分塊單元拼裝過程后應檢驗節點板、桿件、螺栓的外觀質量和拼裝質量。桿件及節點表面應潔凈，無劃痕、碰傷、銹蝕。(7）對鋁格柵懸挑部位，進行預起拱。根據電腦模擬仿真計算及現場實際施工測量記錄，從支座處起，預起拱值為每懸挑一格，預起拱增加10mm，依此逐格累加起拱。(8）鋁格柵分塊單元現場拼裝精度要求見下表述。序號內容/項目控制尺寸檢驗方法1拼裝單元長度拼裝單元寬度2.0mm鋼卷尺2平面對角線差

42、3.0mm鋼卷尺3節點中心位置偏差1.5mm激光經緯儀鋼卷尺4單元跨中高度±10.0mm激光經緯儀鋼卷尺5節點與桿件中心偏差1.0mm線垂、鋼尺6拼裝外觀質量表面局部凹凸不大于1.0mm，劃痕深度不應大于0.1mm，表面無油污4. 鋁格柵吊裝安裝1） 鋁格柵分塊劃分本工程鋁格柵為單層網格結構體系，安裝分塊的劃分需充分考慮安裝吊機的吊裝作業半徑及結構吊裝過程中的變形情況，充分利用鋁格柵結構自身的支撐體系等要求進行鋁格柵分塊的劃分。安裝分塊的劃分原則如下：(1）、安裝分塊的劃分必須嚴格按照每臺吊車作業范圍內的作業參數進行仔細劃分，同時應考慮必要的吊裝富余系數，以保證吊車在不利吊裝工況下的

43、安全。(2）、安裝分塊的劃分要注意結構的合理性，分塊位置應滿足設計要求，盡量布置在鋁格柵結構縫和溫度縫的位置，同時應能保證現場有足夠的操作空間和定位方便。(3）安裝分塊的劃分需充分考慮本工程鋁合金結構安裝變形及施工誤差的影響。(4）溫度縫和結構縫位置均為分塊劃分位置，其形式如下圖所示，拼裝時，分兩段各自安裝在吊裝分塊上，就位后安裝其之間的節點板。根據上述分塊劃分原則，對吊裝區鋁格柵進行了分塊劃分，整個北展區共分成了826個吊次。根據建筑結構形式，以卸貨通道四周需吊裝部分劃分為一個吊裝區段，各展廳及廣場和綠色通道位置劃分如下：分塊劃分總布置圖2）.吊車選擇根據前述安裝思路，展館屋面外部位采用大型

44、履帶吊吊裝，根據吊裝機械性能參數，本工程采用了250噸履帶吊和150噸履帶吊進行鋁格柵的吊裝安裝施工。3）.安裝前的準備工作（1）鋁格柵結構安裝前，根據設計文件和施工圖要求編制施工組織設計，并經過規定的審核程序后組織施工；（2）鋁格柵結構安裝、驗收及土建施工放線所使用的量具統一，按國家有關的計量法規的規定進行嚴格檢驗，符合要求后使用。（3）鋁格柵安裝前，按設計施工圖的要求查驗各節點、桿件和鏈接件的規格、數量、質量保證書、產品合格證和試驗報告；（4）嚴格按照技術交底，根據桿件、節點上的圖標，明確安裝部位，理解節點螺栓分布及方向，避免裝錯的緊固件危機整個結構的完整及安全性；（5）搭建高空安裝所需的

45、安裝支架，保證其承載能力、穩定及安全；（6）現場找平：根據實測進行支座調整，保證精度很高的桿件安裝能適應土建和鋼結構部分的誤差，從而保證安裝的平穩進行。（7）安裝機具的選擇及配置: 本工程鋁格柵結構現場安裝為全栓接連接，連接螺栓采用專用M9.66(螺栓有效截面直徑9.66mm)不銹鋼特制螺栓,材料為304-HS。由于鋁合金結構材料的特殊性，其安裝施工機具需采用專用鎖固工具。具體安裝機具配置要求如下：動力工具：動力沖擊鉆（未固定壓條螺栓鉆孔）、空氣壓縮機、拉鉚槍螺栓安裝工具（利用擠壓造成鎖緊螺帽塑性變形后，與鎖固螺桿鎖死）。手工工具/設備：可調節板鉗、拉固鉚釘工具、錘子、金屬鉗子、重磅錘子、工具

46、刀、工具袋、卷尺、校正銷、抹刀。專用HUCK氣壓抗鉚工具HUCK不銹鋼特制螺栓4）.安裝前的仿真吊裝計算分析為保證分塊在吊裝過程中的應力、變形滿足規范要求，對典型分塊的吊裝采用有限元軟件MIDAS7.80進行了仿真計算分析，吊裝示意及計算結果如下所示：（1）展廳之間鋁格柵吊裝單元分塊一吊裝模型 分塊一吊裝變形（mm） 分塊一吊帶變形（mm）分塊一吊裝時桿件組合應力（N/mm2）結論：在吊裝過程中，分塊變形為19-3=16mm，吊點間距離為14397mm，撓跨比為16/14397=1/900<1/250，最大桿件應力為17N/mm2<200N/mm2，滿足安裝要求。2、鋁格柵生態包吊

47、裝單元分塊二吊裝模型 分塊二吊裝變形（mm） 分塊二吊裝工具變形（mm） 分塊二吊裝時桿件組合應力（N/mm2）結論：在吊裝過程中，分塊最大變形為13-7=6mm，最大桿件應力為14N/mm2<200N/mm2，吊裝用方框最大應力為9N/mm2<315N/mm2，滿足安裝要求。5）.鋁格柵分塊單元的高空安裝根據前述分塊劃分方案及擬定的吊裝安裝方案，鋁格柵吊裝單元的高空拼裝順序為展館兩側同步吊裝，從一側中間向其他三邊逐步階梯型推進，如下圖所示。 6）.鋁格柵安裝流程及節點安裝措施（1）對鋁格柵下部支撐體系支撐點坐標進行復測，并記錄在案，作為鋁格柵結構安裝的依據，對誤差較大的需進行必要

48、調整（樹狀柱樹枝安裝時先先用連接耳板進行臨時固定，隨后安裝樹枝間的拉索，待樹枝頂部就位后再進行焊接，確保安裝精度）。（2）根據深化設計圖紙，對鋁格柵鉸支座測量定位，在樹枝頂部畫線，標志鉸支座安裝位置。（3）對鋁格柵吊裝單元進行吊裝定位，根據鉸支座安裝位置，就位后立即進行鉸支座耳板與樹枝的焊接。安裝前按照吊裝區單元劃分情況及吊裝順序（吊裝區域劃分重量統計表中編號順序即為安裝順序），從一端向其他三個方向成階梯型逐步進行吊裝安裝。地面拼裝時，根據吊裝安裝順序，前一個吊裝單元中與后續吊裝單元相交節點部位只安裝下圓盤，上圓盤隨后續吊裝安裝。定位時，相交節點先用不銹鋼銷釘對吊裝單元進行初步固定位置，全部鉚

49、釘孔對準后，再換成鉚釘進行氣動錨固施工。對大型吊裝單元，采用框架扁擔梁進行吊裝，并采用吊帶綁扎于鋁格柵節點部位，捆綁部位設置墊木。（4）安裝就位采用全站儀進行定位：待金屬屋面施工完畢后，在屋面天溝部位建立測量控制點，局部可建立在混凝土小廳屋面板上。7）.鋁格柵結構安裝精度控制措施（1）鋁格柵結構安裝前質量檢驗如下：(a)鋁格柵結構安裝前，應查驗由制作單位提供的鋁格柵結構零部件如節點板、不銹鋼螺栓、桿件等產品質量合格證或質量保證書及加工質量檢驗。(b)鋁格柵結構安裝前，應對照設計及有關文件，核對進入施工現場的各種節點、桿件等構件和零部件的規格、品種和數量，并予以記錄，待驗收合格后方可安裝。(c)鋁格