摘要:球面网壳结构特定的结构形式,对结构的最终成型的圆滑度要求特别高,对施工精度和质量要求更为严格。特定的结构形式需要特定的保证措施,本文结合甘肃科技馆工程球幕影院主体结构的监理实践,从精度控制的监理要点、难点及措施方面进行阐述。
关键词：球幕影院主体结构施工;监理控制要点;难点;措施;
1 工程简介:甘肃科技馆球幕影院主体结构分为外、内两个单层网壳,其中外壳主要杆件采用B300×150×8、B200×200×8的矩形管,节点采用毂节点;内壳采用带有部分对角线构件的肋环网格。杆件采用?102×5,?89×5圆钢管,接头采用焊接空心球,网壳采用刚性接头，网壳结构的支撑是抗震球型铰支座。支座以下是钢筋混凝土框架结构，-1.800米至+3.300米外围设计弧形曲面钢筋混凝土墙,墙体厚度为400MM。在-1.800米标高水平面弧形墙半径为11.624米,+3.300米标高水平面弧形墙半径为15.118米,球幕影院球体外壳直径为33.0米。
2 精度控制措施:
2.1-1.800米基础梁精度控制:
本工程-1.800米基础梁顶,也就是上部弧形曲面墙下口位置,设计圆形基础梁外径为11.624M,该部位梁顶标高-1.800米,且为标准圆弧,施工精度控制相对简单,但保证该部位结构尺寸位置的施工精度是确保上部弧形曲面墙施工精度的基础。施工中严格按照设计坐标进行定位放线,球幕影院基础梁全部采用实心砖模,上口采用细石混凝土一次性找平压光,确保实心砖模外径尺寸及上口标高符合设计要求。
2.2弧形曲面墙施工精度控制:
常规模板支设存在施工难度大、整体性差、精度难以保证等缺陷,为确保弧形墙部位结构精度,球幕剧院弧形墙的模板和支撑系统由大型钢模板和弧形桁架支撑系统组成。委托具有相应资质模板厂家设计加工,弧形曲面钢制大模板面板采用4MM厚钢板,采用8MM厚80MM宽钢板为背肋;支撑系统采用定型加工的弧形桁架,桁架的前弧形梁、竖柱和底横梁采用10号槽钢，其余桁架采用8号槽钢。内侧和外侧模板由ф32止水螺杆加强,外板由弧形桁架支撑,内模板由绳索加固。模板加工完毕后,进行预组装。通过对模板尺寸和支撑系统强度和刚度的校核,满足要求后再行进场安装。考虑到结构整体性及施工精度控制,球幕影院弧形墙整体一次性支设,外模板支设一次到顶,保证球体结构整体精度,内模板支设以顶板为分界线三次支模,弧形曲面墙混凝土根据现浇板标高分层分次浇筑。同时,保证弧形曲面墙模板支撑体系整体强度、刚度、稳定性也是保证弧形曲面墙体精度控制前提。
2.3上部钢网壳预埋件精度控制
球幕影院内外壳环梁及球支座埋件首先根据设计图纸进行建模,并采用CAD制图软件完成球幕支座埋件四角点空间定位,根据其空间定位坐标采用全站仪进行各预埋件定位预埋,支座埋件与外围定型钢模或环梁顶部箍筋临时固定,防止埋件位移。
2.4网壳结构拼装施工精度保证措施
针对该项目球面网壳结构特定的结构形式,及外装施工最终成型的圆滑度控制要求,制定特定的保证措施。
2.4.1拼装难点概述
本工程外壳为毂节点、内壳为焊接球节点,在地面拼装成若干吊装单元,然后采用分块吊装的方法施工。施工完成后为两个单层球壳,要求整体球形平滑,所以拼装精度要求非常高。
2.4.2拼装控制措施
本工程根据场地条件、分片重量及起吊、落位的受力状态,将内外壳进行吊装单元的合理划分。利用AUTOCAD软件辅助进行拼装转换。将吊装单元的三个角点确定的平面作为XOY面,原点(0,0,0)设在其中一个角点上,量取其它节点的坐标值作为定位坐标,以此来设置拼装胎架。
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2.5网壳结构安装施工控制精度保证措施
2.5.1固定球型铰支座安装精度控制
2.5.1.1精度要求
在安装支座之前,测量并检验支座的位置。(1)支架的滑动平面或滚动平面平行于支撑平面,平行度偏差不超过2‰。(2)在安装前检查活动支架顶部和底部的相对位置。(3)在固定时,检查每个支撑件和嵌入件的水平角和垂直角是否与嵌入件中心对齐。(4)在安装支座后,保证滚动平面和滑动平面的水平,理论平面的斜率不超过2‰，上、下板之间的偏差不应超过2‰。
2.5.1.2固定措施
甘肃科技馆球面网壳支座滑动材料采用MHP板,支座与上下结构进行焊接,对中并调整后以对称间歇方式焊接。焊接固定后,在焊接区域进行防锈处理。支座安装过程中禁止松开上顶板与下底面的连接固定板,待主体网壳安装完成后再拆除连接板。
2.5.2网壳杆件与环形梁焊接的精度控制
本工程球面网壳为球型钢网壳,赤道直径26.8M,建筑高度为29.8M,基本是整球,支座落在8.9M平台环梁上与环梁熔透焊接。
2.5.2.1精度要求
支座中心偏移的允许偏差为具有偏移方向的空间网格的横向长度(或跨度)的1/3000,且不应大于30mm。
2.5.2.2控制措施
在支座施工前按照设计图纸布置形式,将支座轮廓线及定位中线标识出来,利用全站仪将所有支座中心线及轮廓线投在平台环梁上,在轮廓线周围设置安装定位卡板,安装时支撑杆与定位中线及相交轮廓线重合后加固焊接。
2.5.3网壳安装就位精度控制措施
在保证质量和安全的前提下,结合进度、经济和施工现场的技术条件,确定网壳结构的安装方法,根据网架的类型、受力和结构确定。空间网架结构的安装可采用高空散装法、分条或分块安装法、滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法和折叠展开整体吊装法7种施工方法。在甘肃科技馆,采用分段或块状安装方式。结合工程的安全、精度的要求,采用满堂脚手架做为网壳的支撑措施,满堂脚手架具有精度容易控制和安全容易保证两大优点。
2.5.3.1难点概述
本工程为单层球面网壳,分块吊装落位后变形较大,故需要设置临时支撑,控制结构的变形,保证球壳整体的圆滑造型。
2.5.3.2控制措施
根据网壳的节点坐标搭设满堂脚手架,作为内壳承重支撑及安装操作平台。先将脚手架根据球面的形状搭设至球节点下部500MM位置,搭设完毕后,再根据每个球节点的三维坐标,在球节点的下部搭设4管撑(4立杆),下插至地面与脚手架可靠连接,并设置剪刀撑。球节点下部设置球节点支托。
2.5.4.1拼装阶段的变形控制
对于球面网壳而言,其所用的结构杆件截面均属于小截面杆件,因此其变形的可能性相当大,合理的划分吊装单元是控制变形的唯一途径,可以将网壳球面划分为若干个小单元进行拼装组装,在每个拼装单元的节点处设置支撑控制竖向的变形。在甘肃科技馆工程中应用此法控制变形得到很好的效果。甘肃科技馆内壳划分为10个小拼单元外壳划分为12个小拼单元。拼装阶段的单元划分,其划分单元越小精度及变形越容易控制。
2.5.4.2吊装过程中的变形控制
吊装过程变形控制主要为合理的分配吊装吊点,按照划分的小拼单元求出整体的重心点,合理的采用四点或六点吊装法。
2.5.4.3就位过程变形控制
就位过程变形及精度控制是结构形成状态的最后一关,重点为精度控制和误差的消除,其次是应力的释放。精度控制同前所述,其次还要在节点部位下方的支撑调节板上布设精度控制点且布设精度控制点达到设计及规范的要求,采用小拼单元间散件补档的形式进行误差消除,应力释放为结构最终达到稳定状态的关键所在,在施工过程中需要对焊接、温度应力予以消除,在结构整体卸载后完全释放,达到稳定状态,满足使用功能。
3.结束语:通过以上的精度控制措施,使科技馆球幕结构工程的施工精度得到了有效的控制。
论文作者:朱春生
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/9
标签：精度论文; 支座论文; 弧形论文; 结构论文; 节点论文; 措施论文; 球面论文; 《防护工程》2018年第21期论文;